Мишель Жуве

Наука о сне. Кто познает тайну сна — познает тайну мозга!

Michel jouvet

Le sommeil, la conscience et l’eveil

«Все знают — для того, чтобы уснуть, нужно закрыть глаза и складывать овец.

Но еще никому не пришла в голову такая мысль: для того, чтобы как следует проснуться, нужно этих овец вычитать…»

Братья Маркс

Предисловие научного редактора

Мишель Жуве — жизнь, отданная науке о сне

Профессор Мишель Жуве (1925–2017) — знаменитый нейрофизиолог и сомнолог второй половины XX века, «отец» европейской сомнологии, которому современная наука о сне («сомнология», «гипнология» или «онейрология») обязана большей частью своих поразительных открытий. Профессор Жуве был одним из крупнейших ученых Франции, членом Национальной академии наук, лауреатом многих национальных и международных научных премий; говорят, неоднократно выдвигался и на Нобелевскую премию, но так ее и не получил. Таким образом, он попал в «компанию» таких величайших ученых XX века в области физиологии и медицины, как Зигмунд Фрейд («комплексы»), Уолтер Кеннон («гомеостаз»), Ганс Селье («стресс»), также не ставших лауреатами Нобелевской премии…

Жуве родился в 1925 году в Юрском департаменте недалеко от Лиона. От своих марокканских предков (по материнской линии) он унаследовал смуглую кожу, оливковые глаза, длинные руки и ноги… Его отец был врачом, старший брат — талантливым физиком-теоретиком. Во время оккупации юный Мишель ушел в маки́, партизанил в горах Юрского массива. Как он пишет в мемуарах, воевать приходилось в основном с власовцами, брошенными под командованием офицеров СС на подавление лионского движения Сопротивления. «Они были чрезвычайно жестокими и убили тысячи гражданских лиц и многих моих друзей-партизан», — вспоминал Жуве. Интересно сопоставить эти факты с недавними попытками «реабилитации» власовцев, с утверждениями, что они, якобы, воевали не за Гитлера, а «против сталинского режима».

После освобождения Юрского региона в августе 1944 года Жуве поступил добровольцем в альпийские стрелки, патрулировал на лыжах границу с Италией во времена небывало холодной зимы 1944–1945 годов. В январе 1945 года его бригада была срочно переброшена на Рейн для защиты Страсбурга от наступающих немецких танков. Там он получил осколочное ранение в область спины, страдания от которого с годами только нарастали, отравляя его существование.… После капитуляции Германии сержант Жуве служил пару месяцев при штабе французских оккупационных войск в Вене, причем в течение недели был прикомандирован к Главному штабу маршала Конева.

Демобилизовавшись в октябре 1945 года, Жуве поступил в Медицинский институт в Лионе (под давлением отца, так как вовсе не интересовался ни медициной, ни биологией, а хотел стать путешественником — мореплавателем или ученым-этнографом), который закончил в 1951 году и поступил в ординатуру по нейрохирургии.

В то время, пишет Жуве, о работе мозга было известно не больше, чем если бы «голова была набита ватой». Крупнейшим достижением считалась теория Павлова, согласно которой коре приписывалась главенствующая роль во всем — от обучения до сна, возникающего под влиянием «внутреннего торможения». Однако, прочитав статью Мэгуна и Моруцци (1949), Жуве понял, что открытая ими ретикулярная формация может контролировать многие функции, выступая в качестве «конкурента» коре больших полушарий. Всё еще учась в ординатуре, он стал всё больше и больше увлекаться нейрофизиологией и ставить опыты на кошках. Как ветерану войны ему удалось получить стипендию Фулбрайта и грант французского правительства на поездку в Калифорнию, США, в лабораторию Гораса Мэгуна. В течение года (1954–1955) он проходил стажировку в этой лаборатории, и, как пишет Жуве, это был один из самых счастливых и плодотворных годов в его жизни.

По возвращении в Лион Жуве завершил обучение в ординатуре по двум специальностям — нейрохирургии и неврологии, а в 1962 году, раздобыв немного денег на исследования, организовал небольшую нейрофизиологическую лабораторию.

В 1959 году Мишель Жуве с двумя своими сотрудниками опубликовал небольшую статью на французском языке, в которой описал мышечную атонию у кошек, сопровождающую периоды сна с уплощенной ЭЭГ и быстрыми движениями глаз. Таким образом, был выявлен последний из трех параметров, необходимых для разделения бодрствования и различных фаз и стадий сна, которые и сейчас являются обязательными при регистрации сна (полисомнографии): электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электроокулограма (ЭОГ) и электромиограма (ЭМГ). Жуве был не самым первым, хотя и одним из первых, кто в конце пятидесятых годов XX века наблюдал и регистрировал электрофизиологические проявления быстрого (парадоксального, ромбэнцефалического, РЕМ) сна у кошки. Однако именно он по-настоящему понял, какое открытие было сделано, и создал новую, как говорят философы, парадигму. Согласно Жуве, парадоксальный сон (этот термин также принадлежит ему) — не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма, характеризующееся парадоксальным сочетанием активности мозга и расслабления мышц, как бы «активное бодрствование, направленное внутрь».

В 1960-1990-е годы Жуве внес громадный, неоценимый вклад в физиологию сна. Он превратил свою лабораторию и кафедру экспериментальной медицины (которую вскоре возглавил) Университета Лион им. Клода Бернара в самый крупный в Европе и один из крупнейших в мире институтов по экспериментальному и клиническому изучению сна. Им и его сотрудниками была изучена и досконально описана вся феноменология сна, его анатомическая основа, нейрофизиологические, биохимические, онто- и филогенетические аспекты и прочее. В числе экспериментальных открытий Жуве были и совершенно фантастические, достойные Гуго Ласэва (см. далее) — например, кошка, демонстрирующая свои сновидения.

Мне посчастливилось довольно много работать и общаться с этим выдающимся ученым, и меня всегда восхищало его подчеркнуто уважительное, доброжелательное и порой даже дружеское отношение к молодым исследователям из разных стран мира — стажеров и аспирантов, которые всегда «роились» в его лаборатории. Ему были абсолютно чужды такие черты, как жесткое контролирование, навязывание своего мнения, поучение, пренебрежение чужими взглядами, отличными от собственных и т. п. На научных семинарах и конгрессах он был всегда прост, скромен, никогда не «вещал» и старался как можно больше вовлекать в обсуждение всех присутствующих. В то же время в дискуссиях с коллегами своего поколения он мог быть вполне резок и непримирим. «Да он просто ничего не понимает!» — мог он сказать в адрес какого-нибудь признанного авторитета…

Творческому гению Жуве было тесно в строгих рамках десятков научных публикаций, ежегодно выходивших из стен его лаборатории, и он давал волю своему воображению на страницах художественной прозы. Гуго Ласэв — придуманный М. Жуве французский ученый XVIII века, медик по образованию, философ и натуралист, испытывавший особый интерес к загадке сна и сновидений. Анализируя полторы тысячи своих снов, которые он записывал тотчас после пробуждения на протяжении шести лет, Ласэв обнаружил, что определенные картины и сюжеты время от времени повторяются, подчиняясь строгой математической закономерности. Располагая лишь примитивными механическими и оптическими приборами своего времени, он сделал открытия, которые составляют гордость нейрофизиологии второй половины XX века. Он догадался о существовании в головном мозге центра сна, о наличии в организме особых веществ, регулирующих сон, сформулировал гипотезу о функции сновидений и т. д. Неутомимый путешественник, Ласэв бесследно исчез в одной из экспедиций Лаперуза к далеким островам Рюкю в западной части Тихого океана. К счастью, спустя двести лет дневники Ласэва были случайно обнаружены в сундуке, купленном на распродаже антикварных изделий, и легли в основу романа М. Жуве «Замок снов», опубликованного и в России[1].

Второй роман Жуве — «Похититель снов» — вышел в Париже в конце 2004 года, в том же издательстве «Одиль Жакоб», где ранее были опубликованы его роман «Замок снов» и сборник научных эссе «Сон и сновидение»[2]. «Похититель снов» написан в жанре детектива, действие которого происходит в наши дни, но фабула лихо закручена на том же сюжете — проблеме сна и сновидений, которой были посвящены предыдущие книги автора. Герой романа — сам Жуве, инвалид войны, получивший тяжелое ранение в боях с гитлеровцами, приезжает лечиться на грязевой курорт в Северной Италии, где попадает в круговорот захватывающих событий, становясь жертвой собственных открытий… Процесс «деперсонализации» героя книги описан автором с необычайным мастерством. Сам автор в беседах и письмах к переводчикам неоднократно предупреждал, чтобы читатель не расценивал все, что говорит герой книги, как отход от естественнонаучной позиции самого́ автора. «Да, герой этой книги — я сам, но “я” — находящийся в состоянии измененного сознания», — подчеркивал Жуве.

Мишель Жуве (слева) и В.М. Ковальзон (справа) на Конгрессе, посвященном 50-летию открытия парадоксального сна. Лион, 2009. Фото из личного архива В.М. Ковальзона

Сам Мишель Жуве — личность почти легендарная, его собственная жизнь также была весьма интересна и насыщена событиями, о чем он рассказал в книге своих воспоминаний «О науке и о сновидениях — мемуары онейролога» (2013).

В целом, несмотря на огромный вклад Жуве, его коллег и других сомнологов второй половины XX века в расшифровку механизмов быстрого сна и, соответственно, сновидений, вопросы зачем и для чего и поныне остаются без ответа. Этот ответ, несомненно, рано или поздно будет дан нейрофизиологами и сомнологами XXI века. Каков будет этот ответ? Безгранична ли мощь познающего разума и способен ли он, в конечном счете, познать и самоё себя? Жуве попытался обсудить эти вопросы в своей последней книге — нейрофилософском эссе «Сон, сознание и бодрствование», которую мы предлагаем вниманию российского читателя.

В.М. Ковальзон

Доктор биологических наук,

председатель правления национального сомнологического общества

Предисловие автора

Цель этой книги — помочь читателю понять механизмы бодрствования. Но даже когда эти механизмы будут познаны, взаимосвязь между бодрствованием и сном останется во многом загадочной. Многочисленные исследования показывают, что отсутствие сна или его принудительное лишение (депривация) у животных или человека (рекорд пребывания без сна у человека достигает 264 часов, или 11 суток) обычно вызывают удлинение («отдачу») сна в период его «восстановления». Однако существует такая патология, как болезнь Морвана, при которой квази-бодрствование, длившееся 3000 часов (точнее, — 2880), или четыре месяца, не сопровождалось отдачей сна, так как при этом была нарушена сама система генерации сна. Вот почему здесь рассматривается множество биологических часов, регулирующих циркадианный (околосуточный) ритм бодрствования — сна.

Затем рассмотрим проблему сознания как бодрствующего, так и онейрического, поскольку сознание присуще не только бодрствованию, но проявляется также в особой стадии сна, так называемом парадоксальном сне, демонстрирующем сознание в сновидении.

Как изучать сознание? — задаются вопросом любознательные физиологи. И возможно ли это? Возможно ли описать мозговые механизмы сознания, как считают Эдельман и его группа? Есть ли сознание у животных? И с какого возраста пробуждается сознание у ребенка?

Мы завершим эту книгу описанием эволюции исследований, которые порой кажутся просто безумными, такими, как, например, создание искусственного мозга, «мысли» которого анализируются с помощью суперкомпьютера, способного совершать миллионы миллиардов операций в секунду!

Признавая границы собственных возможностей и ведомые скромностью, мы понимаем, что мозг не может и, вероятно, никогда не сможет познать самого себя, как сказал Макс Планк, один из величайших исследователей природы: «Наука никогда не сможет разгадать высшую тайну природы, потому что при окончательном анализе мы сами оказываемся частью той самой тайны, которую пытаемся разгадать».

Введение

Среди всех методов, используемых для описания эволюции идей, связанных с мозгом, и их отношением с «духом», один из самых точных опирается на хронологию графических изображений мозга. Эта «изобразительная история» особенно интересна, так как позволяет разоблачить прошлые фантастические измышления и заодно разобраться в некоторых современных теориях… которые историками XXII века также, несомненно, будут причислены к фантастическим.

А сможем ли мы что-нибудь узнать о жизни наших предков, живших в эпоху неолита, которые примерно тридцать тысяч лет назад оставили нам многочисленные рисунки на стенах пещер?

Среди очень редких изображений человека есть сцена у колодца в пещере Ласко (Рис. 1), которая заслуживает попытки объяснения со стороны представителей нейронауки. Мы видим здесь лежащего мужчину с птичьей головой и с эрекцией, раскинувшего руки перед бизоном, живот которого пронзен копьем, и из него вываливаются внутренности. Птица, сидящая на копье рядом с лежащим мужчиной, кажется, собирается взлететь. Человек как будто видит сон. Известно, что периодическое возникновение эрекции у мужчин (каждые 90 минут) во время сна совпадает с появлением сновидений. Значит, мы можем предположить, что птица представляет собой некий «дух», покидающий тело человека, чтобы отправиться в прошлое или в будущее. Этот рисунок изображает намерение (или желание) убить бизона. Понятие «души» или «духа», покидающего тело во время сновидения, по мнению этнологов, свойственно всем зарождающимся цивилизациям. Значит, можно предположить, что наши предки кроманьонцы уже подметили, что эрекция является верным соматическим признаком процесса сновидений. Но как объяснить, что это явление было переоткрыто лишь через более, чем тридцать веков[3], в 1965 году, нью-йоркским нейрофизиологом Чарльзом Фишером?

Рис. 1 — Сцена у колодца, пещера Ласко.

Часть первая

Что такое бодрствование?

Глава 1

Это непонятное бодрствование

Мы полагаем, что человека можно считать находящимся в бодром и сознательном состоянии, если об этом говорит его поведение (например, ходьба или чтение), или если он может правильно реагировать на какую-нибудь просьбу, обращенную к нему. А если этот человек глухонемой или парализованный, как объективно убедиться, что он находится в бодрствующем состоянии? Ведь и мы сами порой бываем субъективно уверены, что бодрствуем, когда на самом деле видим сон, не так ли?

Вот несколько субъективных примеров из моей «онейротеки» («библиотеки сновидений»[4]):

• Сон № 4605 от 6 мая 1991 года: в разгар дня я с удовольствием и без всяких затруднений летаю над лесом. Я был удивлен такой легкостью совершения воздушных петель, и, чтобы убедиться, что по-настоящему проснулся, я попытался посчитать в уме: разделить 90 на 27. Получается 3,333. Быстрота, с которой я получил этот результат, убеждала, что я вполне бодр… еще до того, как пробудился от этого сновидения про левитацию.

• Сон № 6600 от 11 марта 1994 года: я разговариваю с другом, который объясняет мне, что очень любит «Семь песен» Г. Малера. А я отвечаю ему, что очень ценю певицу, имя которой забыл. Я стал вспоминать, перебирая буквы алфавита: A, B, C… K. Эта буква включила мою память: Кэтлин Феррье! — и это разбудило меня. Таким образом, я смог во время сновидения сделать усилие и включить слуховую память, которая меня и пробудила.

Далее мы увидим, что пробуждение и сновидение имеют общие механизмы, так что можно сказать, что существует «пробуждение из сна в бодрствование» и «пробуждение онейрическое», или, иными словами, «сознание в бодрствовании» и «сознание в сновидении (онейрическое)».

Есть и более объективные, клинические случаи, например, такие, как два нижеследующих.

Когда 60 лет назад я был интерном в Службе инфекционных болезней, мне пришлось лечить от столбняка местных непривитых крестьянок. Они испытывали очень болезненные судороги, что требовало обездвиживания путем кураризации[5] и пребывания в течение нескольких дней под искусственным дыханием.

Видя таких полностью неподвижных больных с полузакрытыми глазами, было невозможно понять, находятся они в состоянии комы, сна или бодрствования. Для того, чтобы разобраться в этом, я попросил медсестру очень осторожно приподнять веки 60-летней больной, которой очень внятно сказал: «Мадам, вы скоро выздоровеете и сможете разговаривать. Я еще к вам зайду. Хорошенько посмотрите на эту карту», — и показал ей червового короля, вытянутого из карточной колоды, сказав: «Когда я вернусь, вы меня узнаете и скажете мне: «Король червей». Пять дней спустя из ее трахеи извлекли дыхательную трубку, и она стала самостоятельно дышать. На следующее утро я пришел к ней. Как только я появился, она улыбнулась и сказала: «Здравствуйте, король червей!» Таким образом, я доказал a posteriori (впоследствии), что эта больная находилась в бодрствующем и сознательном состоянии.

И наконец, самый необычный случай бодрствования, который оставался бы невероятным, если бы врачи не нашли его описание в замечательной, переворачивающей все наши представления книге Жана-Доминика Боби «Скафандр и бабочка». Этот журналист, главный редактор журнала Elle, 8 декабря 1995 года стал жертвой сильнейшего мозгового инсульта, погрузившего его в глубокую кому. Больного перевезли в Морской госпиталь в Берке. Он был полностью парализован и страдал от locked-in syndrome («синдрома изоляции»). Врачи посчитали, что он находится в коме. Левое веко у него не закрывалось, и его заклеили, чтобы сохранить глаз. Тогда он научился быстро мигать правым глазом, показывая, что он бодрствует и находится в сознании. Так, моргая веком, когда сиделка медленно произносила одну за другой буквы алфавита, он классифицировал каждую букву по частоте ее употребления во французском языке, о чем врачи не догадывались. И таким образом[6], буква за буквой, за июль и август 1996 года ему удалось надиктовать свою книгу. Умер он в марте 1997 года.

Если бы Жан-Доминик Боби не был переведен в особое отделение госпиталя в Берке, вероятно, все врачи так и считали бы, что он находится в коматозном состоянии. И ему бы пришлось слушать самые нелицеприятные для него комментарии медперсонала. Именно поэтому мы учим студентов-медиков тому, что больной в бессознательном состоянии может слышать и осознавать все, что они говорят у его кровати. А значит, надо всегда произносить ободряющие слова по поводу его выздоровления.

Какие структуры головного мозга ответственны за бодрствование?

Локализация в организме (а не только в мозге) структур, ответственных за бодрствование — и, во вторую очередь, за «сознание», — не была легким делом. Это долгая история длиной почти в двадцать веков, которую интересно проследить. Любопытно, что об этом догадался гений, занимающий особое место в истории — он нашел орган, который управляет одновременно и бодрствованием, и сознанием. Это Гиппократ из Коса, родившийся в 460 году до н. э., когда в Афинах к власти пришел Перикл. Легенда гласит, что Гиппократ был потомком Геркулеса (со стороны матери) и Асклепия (с отцовской стороны). После себя Гиппократ оставил множество книг, одна из самых известных называется «Священная болезнь». В этой книге, посвященной эпилепсии, Гиппократ демонстрирует одновременно острую наблюдательность и критический ум. Он признает, что мозговое нарушение может вызывать паралич противоположной стороны тела и указывает, что эпилепсия не является «священной болезнью» — присвоение ей божественного происхождения есть лишь игнорирование человеческого! — поскольку эта болезнь имеет естественные причины.

Далеко опередив свое время, Гиппократ первым указал, что «мозг — самый мощный орган человека, черпающий свою силу из вдыхаемого воздуха (…) Глаза, уши, язык, руки и ноги управляются мозгом. Следовательно, я утверждаю, что бодрствующий мозг выполняет нашу волю. Некоторые все еще полагают, что сердце — тот орган, которым мы думаем, ощущаем удовольствием, боль или тревогу — но это заблуждение».

Признаем же первенство и мощь великого Гиппократа, потому что если заменить в предыдущей фразе слово «воздух» на слово «кислород», то останется только восхищаться его гениальностью — тем более, что намного позже Аристотель (384–322 гг. до н. э.) все еще считал, что именно сердце — вместилище разума, а мозг нужен лишь для охлаждения крови[7]. Вспомним также, что понадобилась еще тысяча лет, чтобы Везалий (1514–1564) определил роль сердца в кровообращении, а мозга — в действии и мышлении.

Наконец, отдадим должное гению Гиппократа, изобретшему метод измерения температуры тела, поднимающейся при плеврите: «Его легкое заполнено гноем, и дыхание учащено. Теперь надо пропитать легкую льняную ткань тонко размолотой красной землей Эритрейской, размоченной в теплой воде, затем обернуть эту ткань вокруг грудной клетки, и то место, которое высохнет первым, надо прижечь или надрезать как можно ближе к диафрагме, но не задевая ее».

Через 2500 лет японские врачи воспроизвели то, что они назвали «гиппократова термография» с использованием земли Киото, и получили картину, похожую на инфракрасную термограмму.

Попытаемся поставить себя на место наших предков, живших две тысячи лет назад, чтобы оценить те трудности, с которыми они сталкивались, пытаясь установить взаимосвязи и функции органов нашего тела.

Долгие годы вскрытие человеческого тела по религиозным причинам было запрещено, поэтому анатомия человека представлялась копией анатомии крупного рогатого скота или свиньи.

А поскольку головной мозг не умели фиксировать формалином, то после извлечения из черепной коробки на очень мягкой его поверхности извилины разглаживались. При этом становилось невозможным отделить серое вещество от белого. Только желудочки мозга были хорошо видны. До Леонардо да Винчи (1489) их изображали соединенными с глазными яблоками и ушами (Рис. 1).

Рис. 1. — Леонардо да Винчи (живший в переходную эпоху между Средневековьем и Возрождением) сделал любопытный рисунок сангиной. Это череп в горизонтальном разрезе, вид сверху. Представлены три желудочка, соединенные между собой, но принятая в то время вентрикулярная концепция вынуждает этого замечательного исследователя и гениального рисовальщика изобразить несуществующую связь между глазами и первым желудочком посредством оптических нервов. Он нарисовал также две полоски, соединяющие с этим желудочком уши.

Кроме того, у крупного рогатого скота сосуды основания черепа сильно отличаются от человеческих. Поэтому на протяжении более десяти веков изображали (как у быка) сетчатое сплетение, или rete mirabile («чудесную сеть») в основании мозга[8].

Шишковидую железу также выделяли и приписывали ей важную роль, как находящейся в самом центре мозга. Декарт даже приписал ей способность к механическим отклонениям.

Сердце, которое сохранялось при извлечении из организма намного лучше, чем мозг, и из которого выходили крупные сосуды (аорта, полая вена) естественно, рассматривалось как управляющий орган («монарх»). Было ясно, что именно сердечные толчки ответственны за те многочисленные пульсации, которые можно прощупать на уровне периферических артерий.

Судя по древней китайской рукописи, опубликованной Мишелем Бёмом (1650), роль «монарха», выполняемая сердцем, принималась и на Дальнем Востоке. Любопытно, что, наблюдая полужидкий, сырой мозг, китайские ученые ввели понятие «студенистого океана», включив в него тестикулы, спинной и головной мозг (Рис. 2).

Именно в этом океане циркулирует сперма, священная жидкость, которую надо уметь сохранять путем прерванного полового акта. Отсюда пошло поверье: тот, кто сможет за одну ночь лишить невинности без семяизвержения десять девственниц, тому суждена очень долгая жизнь — до десяти тысяч лет.

Концепция первостепенной роли, которую играет сердце, очень долгое время преобладала и в японской цивилизации. Так, японцы не принимали критерии смерти головного мозга, разработанные мной в 1959 году, а именно: полное отсутствие корковой и подкорковой электрической активности, сочетающееся с прекращением кровоснабжения мозга, несмотря на сохранность сердечного ритма. Для японцев критерием смерти до 1969 года все еще оставалось прекращение самих сердечных сокращений.

Но вернемся на Запад. Особое место надо уделить Клавдию Галену (ок. 129–200 гг). До эпохи Возрождения Гален считался «непререкаемым авторитетом». Все его положения принимались на веру. Галену мы обязаны понятием двойной регуляции — бодрствования и «духа» со стороны сердца и головного мозга (Рис. 3 и 4).

Эта восходящая и нисходящая схема уже могла бы привести к скрытой идее рефлекса. Но понадобилось еще двенадцать веков, чтобы Декарт и Уиллис (Виллизий) поняли, наконец, что находится в организме вместо Е.

Галеновская схоластика вполне современно объединила роль мозга и эмоций (посредством симпатической и парасимпатической регуляции сердечнососудистой системы) выражением «дух». Эта теория опередила теорию Декарта, которая через двенадцать веков стала играть главную роль в понимании мозга.

Рис. 2. «Студенистый океан» (по рисунку, опубликованному Мишелем Бёмом (1612–1659), предоставленному Голландской ост-индской компанией и скопированному с древнего китайского манускрипта).

1 — Комплекс тестикул, спинного и головного мозга — «студенистый океан». II — сердце и крупные сосуды, «монарх» всего тела. III — поджелудочная железа. IV — легкие. V — (белым пунктиром) — почки и мочевыводящие пути.

Рис. 3. Жизненные и животные духи по Клавдию Галену.

А — сердце, содержащее «жизненные духи». В — духи поступают в мозг и, проходя через «чудесную сеть» (rete mirabile), очищаются, превращаясь в «животные духи». C-D — животные духи достигают четвертого желудочка и проникают внутрь Е — полого нерва, по которому и поступают к F — мышцам.

Рис. 4. По Эпимату, с изменениями (1496)

Все органы чувств: слух (колокол), зрение (улитка), обоняние (цветок), вкус (язык) и болевая чувствительность (пунктир) проецируются в первый желудочек, чтобы сформировать общую чувствительность (sensus communis). Это иллюстрирует учение Галена, в соответствие с которым и сердце, и мозг одновременно управляют движениями «духа».

На самом деле, по Галену, кровеносная система, начинающаяся от сердца, содержит некие «жизненные духи» (по аналогии с ароматом вина). Проходя чудесную сеть, эти духи становятся «анимальными, животными духами» (от слова anima, что также означает «душа»). Последние достигают четвертого желудочка, чтобы затем спуститься по черепным нервам и обеспечить мышечные сокращения. Гален также считал, что существует проход между третьим желудочком, турецким седлом (местонахождением гипофиза) и носоглоткой, что объясняет выделение мозговой жидкости при насморке (Рис. 5). Оставим за Галеном приоритет открытия черепных двигательных нервов, исходящих из мозжечка.

Рис. 5. Четыре гумора Гиппократа (по Роджеру Бэкону, 1214–1294)

Связь между четырьмя гуморами Гиппократа, которые проистекают из желудочков и их выделений через отверстия в черепе: кровь (через рот), мокрота (через нос), ушная сера (или желтая желчь) через уши и слезы через глаза.

Идеи Галена были развиты Декартом, различавшим механизмы бодрствования и сна. Он писал: «Бодрствование зависит от обилия животных духов, проникающих в полости мозга и раздувающих мозговые ткани, растягивая нервы, подобно тому, как сильный ветер надувает паруса корабля и натягивает снасти. Такой механизм может легко реагировать на животные духи. Но если эти духи не обладают нужной силой, то механизм переключается на сон и сновидения». Для Декарта вместилищем животных духов является шишковидная железа; сенсорные восприятия (мысли) также находятся в шишковидной железе, которая, таким образом, является «собеседницей души». Таким образом, Декарт описывает механизм — предшественник рефлексов (Рис. 6).

Рис. 6. Механическая теория рефлексов (по Декарту, «О человеке», 1648).

Цель представлена стрелкой (А, В и С). Точки А, В и С проецируются через хрусталик глаза и возбуждают сетчатку, связанную с эпифизом, или шишковидной железой, которая может отклоняться и направлять возбуждение, приходящее от А, В и С, на двигательные нервы двуглавой мышцы.

По его теории изображение увиденной цели воспроизводится на сетчатке глаза и передается через зрительный нерв к шишковидной железе посредством «животных духов». Шишковидная железа отклоняется, открывая путь сообщению через стенку желудочка в полые каналы нервов. Затем сообщение достигает двуглавой мышцы, осуществляющей движение руки.

Таким образом, Декарт открыл своеобразный механизм, не имеющий никакого отношения к анатомии, как заметил Стенон, так как никто никогда не видел, чтобы эпифиз отклонялся!

Впоследствии, начиная с XIX века, раскрытие мозговых структур, ответственных за бодрствование, стало быстро прогрессировать благодаря анатомо-клиническому методу исследования мозговых разрушений, приводящих к коме.

Возможная роль коры мозга оставалась неизвестной — да и как было изучать кортикальную активность до открытия Гансом Бергером в 1924 году метода электроэнцефалографии?

Рис. 7. «Некая малая железа, расположенная примерно посередине мозгового вещества».

В своем трактате по физиологии «О человеке» Декарт пишет о шишковидной железе не как о местонахождении души, о как о точке соединения тела и души. На самом деле философ не признавал идею существования души как физиологического явления.

Клинические границы бодрствования

Бодрствование этимологически происходит от слова «бодрый», «пробудившийся». Пробуждение — это, прежде всего, поведение. Глаза открыты и мышечный тонус повышен. Спящий открывает глаза вследствие звукового раздражения (шума) или ноцицептивного (болезненного ощущения). Находящийся в коме глаз не открывает.

Однако сразу же следует предупредить о трудностях распознавания границ бодрствования в клинике, а иногда и в физиологии. Пациент в состоянии акинетического мутизма[9], с закрытыми глазами, может находиться во вполне бодром и сознательном состоянии. Это можно определить путем тщательного выявления тех его сохранных двигательных механизмов, которыми он может выразить свою восприимчивость (например, движением пальца в ответ на вопрос).

С другой стороны — некоторые хронические состояния декортикации (при аноксии) могут сопровождаться полным отсутствием восприятия и сознания, но демонстрировать явное чередование бодрствования (глаза открыты) и состояний поведенческого сна (закрытые глаза, отсутствие или наличие движений глаз).

Можно ли отсюда сделать вывод, что бодрствование есть необходимое, но недостаточное условие сознания? Ответ, конечно, будет отрицательным. Онейрическое сознание для переживающего сновидение аналогично бодрствующему сознанию, потому что, когда видишь сон, кажется, что бодрствуешь. И хотя и бодрствование, и сновидение (или парадоксальный сон) сопровождаются одинаковой быстрой корковой электрической активностью, известно, что определенные механизмы такой активации различаются (в первом случае происходит активация аминергических систем головного мозга, во втором — их инактивация).

Тем не менее для физиолога бодрствование характеризуется сочетанием поведенческого пробуждения с arousal reaction (реакцией пробуждения) в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) на уровне таламокортикальной системы, и возникает вследствие экстероцептивной стимуляции (например, щипка) или интероцептивной (например, боли в животе). Такое определение позволяет исключить периоды быстрой корковой активности в электроэнцефалограмме парадоксального сна, «спонтанно» возникающие во время поведенческого сна. (Рис. 8А и 8В).

Рис. 8А. Одиночная активность подкорковых нервных клеток.

1: бодрствование. II: медленный сон. III: парадоксальный сон. Заметна огромная разница между бодрствованием, парадоксальным сном (высокая активность) и медленным сном (низкая активность). 1: EEG — электроэнцефалограмма (ЭЭГ); 2 — V слой коры мозга; 3 — ретикулярные нейроны.

Рис. 8B. Электрическая активность головного мозга кошки в цикле бодрствование-сон

Е: бодрствование. S1/S2: медленный сон. SP: парадоксальный сон. EMG: электромиограмма (ЭМГ) мышц затылка. EOG: электроокулограмма (ЭОГ), демонстрирующая латеральные движения глаз. EEG: электрическая активность коры головного мозга (лобно-теменное отведение). GGL: активность ядра латерального коленчатого тела, генерирующего понтогеникуло-окципитальные волны (PGO) во время парадоксального сна. Neurone: одиночная активность клеток заднего гипоталамуса.

Недавняя история открытия систем, ответственных за бодрствование, весьма назидательна: она показывает онтологическое первенство клиники и анатомо-патологии, на смену которым приходит физиология. Прогресс в физиологии, очевидно, зависит от все более и более совершенных анатомических методов анализа центральной нервной системы. Тем не менее, хотя такая система и обладала всеми необходимыми критериями регуляции взаимоотношений между структурой и функцией, появление в 1983 году новой техники разрушения мозговых структур сделало эту теорию устаревшей. Единая система бодрствования сменилась представлением о многочисленных системах, распределенных в виде сети.

Анатомо-клинический этап

Энцефалопатия Гайе-Вернике

Врач из Лионской больницы Отель-Дьё Шарль-Альфонс Гайе в 1875 году освидетельствовал пациента-алкоголика, находившегося в летаргическом сне. Только очень сильные раздражения могли вызвать кратковременные пробуждения этого больного. Вскрытие показало разрушение, захватывающее верхнюю часть ствола головного мозга (Рис. 9). Исходя из этого, Гайе выдвинул гипотезу о том, что разрушение в области среднего мозга нарушает прохождение сигналов из внешнего мира (звук) или внутреннего (боль) к таламусу или коре головного мозга.

Рис. 9. Разрушения в головном мозге у больного Гайе вследствие алкогольной энцефалопатии (из «Archives de physiologie», иллюстрация XI, 1875).

Повреждение затронуло верхнюю часть мозгового ствола.

Таким неявным образом, согласно Гайе, который сам был неявным сторонником гипотезы пассивного сна (за счет деафферентации), таламокортекс оказался ответственным за пробуждение и бодрствование. Вернике также приписывал сомноленцию при этой энцефалопатии — деафферентации, то есть подавлению, происходящему из-за отека, проведения по нервным волокнам, проходящим через мезенцефалическую область в непосредственной близости к общему глазодвигательному ядру. Теперь мы знаем, что эта алкогольная энцефалопатия, называемая Гайе-Вернике, возникает из-за отсутствия витамина В1, так что ее можно ослабить или даже устранить введением тиамина (витамина В1).

Эпидемический энцефалит и фон Экономо

Во время эпидемии энцефалита (грипп «испанка»), охватившего Австрию после Первой мировой войны, некоторые больные находились в состоянии летаргического сна или комы, тогда как другие, наоборот, не спали много дней, после чего погибали. Исследование их мозга позволило венскому неврологу греческого происхождения Константину фон Экономо обнаружить разрушения в различных отделах головного мозга в соответствии с клиникой заболевания. У больных, находившихся в коматозном состоянии, разрушения находились в области заднего гипоталамуса или верхней части среднего мозга, в то время, как мозг больных, страдающих бессонницей, имел разрушения на уровне переднего гипоталамуса (преоптическая область). Фон Экономо назвал область заднего гипоталамуса Wachzentrum («центром бодрствования»), а область переднего гипоталамуса Schlafzentrum («центром сна») (Рис. 10). Таким образом, благодаря гениальному неврологу, столкнувшемуся с природным экспериментом (эпидемией), впервые было привлечено внимание к роли ствола головного мозга и гипоталамуса в регуляции бодрствования и сна.

В итоге, анатомо-клинический период выявил две структуры, ответственные за поведенческое бодрствование, а именно таламокортикальный комплекс и задний гипоталамус. Это в равной степени противостояло как пассивной теории сна Гайе, так и активной теории фон Экономо.

Рис. 10. Эпидемический энцефалит (по фон Экономо)

Разрушения Wachzentrum («центра пробуждения») отмечены косой штриховкой в заднем гипоталамусе, а Schlafzentrum («центре сна») — горизонтальной штриховкой в переднем гипоталамусе. Th: таламус. О: зрительный нерв. Hy: гипофиз. III: общий глазодвигательный нерв. Sommeil — Сон. Éveil — Бодрствование.

Физиологический этап

Задний гипоталамус

В 1892 году Ф. Гольц из Страсбурга показал, что собаки, у которых удалена бо́льшая часть коры головного мозга, могут ходить и демонстрировать регулярное чередование бодрствования и сна. Следовательно, кора не является «необходимой» для состояния бодрствования. Затем Ренсон из Чикаго показал, что разрушения в области таламуса совместимы с поведенческим бодрствованием, тогда как разрушения в области заднего гипоталамуса приводят к продолжительной коме. По Ренсону, именно задний гипоталамус оказывает облегчающее нисходящее влияние на поведенческое бодрствование (поскольку изучать активность самой коры в ту эпоху было невозможно). И, наконец, В. Наута из Утрехта, проводивший перерезки диэнцефалона (промежуточного мозга) на разных уровнях у крысы, привел убедительные аргументы в пользу существования структур, ответственных за бодрствование, на уровне заднего гипоталамуса.

Таким образом, до появления электроэнцефалографии (ЭЭГ) самой важной структурой для поддержания бодрствования считался задний гипоталамус.

Использование ЭЭГ предоставило главный объективный (хотя и двойственный) критерий дефиниции бодрствования и пробуждения, а именно — arousal reaction (реакцию пробуждения) с быстрой кортикальной электрической активностью (десинхронизацией). Появилась возможность определить подобным же образом и процесс засыпания (появление кортикальных «веретен» в ЭЭГ), что позволило выявить гораздо более гибкую диалектическую связь между бодрствованием и сном.

В 1935 году классический препарат Бремера (cerveau isolé с интерколликулярной перерезкой) открыл новую эру в концепции бодрствования и сна. Используя данные о том, что его препарат cerveau isolé демонстрирует окулярные (миоз) и электроэнцефалографические (веретена) признаки сна, продолжающиеся в течение двух-трех часов, Бремер пришел к выводу о том, что бодрствование суть динамическое состояние диэнце-фало-кортикальных структур, поддерживаемое восходящим сенсорным притоком.

Работы Бремера свидетельствовали против гипотезы об активной системе сна, а также противоречили представлению о таламической гипногенной системе, развиваемую Гессом.

Ретикулярная теория бодрствования

В 1949 году Дж. Моруцци и Г.В. Мэгун из Чикаго, вдохновленные работами Бремера, показали, что отсутствие кортикального пробуждения и поведенческая кома не являются результатом прерывания восходящих сенсорных путей, а вызываются коагуляцией (то есть разрушением перикарий). Однако определение ретикулярной, или сетчатой формации было неточным. Я. Ольшевски даже отказался вообще использовать этот термин по следующим причинам:

1 — с анатомической точки зрения «сетчатость» не имеет строгой границы;

2 — понятия «анатомический» и «физиологический», применимые к «ретикулярным формациям», не соответствуют друг другу;

3 — ретикулярная формация не имеет единой морфологической основы, а, наоборот, является множеством различных ядер, представляющих очень разные структуры.

Тем не менее, концепция восходящей активирующей ретикулярной формации получила быстрое признание. Действительно, стимуляция этой структуры вызывает пробуждение спящего животного. Наконец, запись одиночной активности нервных клеток ретикулярной формации показала, что одни нейроны получают информацию из внешней среды (зрительную, слуховую, соматосенсорную), в то время как другие могут возбуждаться изменениями внутренней среды (аноксия, гипогликемия и т. д.).

Эта констатация порождает весьма эвристичное понятие «неспецифической системы». В самом деле, нейрон ретикулярной формации, на котором может конвергировать различная сенсорная информация, теряет при этом свою оригинальную специфичность, чтобы приобрести свойство «нейрона бодрствования», способного пробудить спящее животное.

Бульбо-понто-мезенцефалическую ретикулярную формацию вначале рассматривали in toto (целиком) как систему бодрствования. Однако открытие Бати-ни с соавторами на «постоянно бодрствующем» на уровне глаз (отслеживающие движения) и коры (квази-перманентная десинхронизация ЭЭГ) препарате с перерезкой мозгового ствола посредине моста (медио-понтинный претригеминальный препарат), напротив, свидетельствовало в пользу существования «активных» гипногенных структур во внутренней части ствола мозга. В том же году было показано, что парадоксальный сон зависит от структур, расположенных в ромбоэнцефалоне, ромбовидном мозге (мосте). Эти новые эксперименты сократили тогда топографию системы бодрствования лишь до ретикулярной формации среднего мозга, которая стала потом называться «мезенцефалической системой бодрствования» (Рис. 11).

Рис. 11. Сагиттальный разрез мозга кошки.

А: интерколликулярная перерезка Ф. Бремера, вызывающая рисунок сна на ЭЭГ коры мозга. В: проекция ретикулярной формации, «ответственной за бодрствование». С: проекция разрушения моста, избирательно подавляющая парадоксальный сон. D: ретропонтинная перерезка Батини в соавторстве, вызывающая преобладание рисунка ЭЭГ бодрствования.

Период 1959–1960 годов отмечен также концом пассивной теории сна. Да и как объяснить перманентное «бодрствование» медиопонтинного препарата, не принимая гипотезы существования понтобульбарных гипногенных структур, активно вызывающих сон?

Согласно ретикулярной теории, достигшей наивысшей популярности к середине 60-х годов, кортикальное бодрствование (активация коры) зависящее от ретикулярной формации среднего мозга, опосредуется двумя восходящими системами — ретикуло-таламокортикальной и прямой ретикуло-кортикальной. Система пробуждения также играет роль и в поведенческом бодрствовании, так как стимуляция определенных зон ретикулярной системы может повысить мышечный тонус (ретикулярная облегчающая нисходящая система). И, наконец, другие эксперименты показали, что активация ретикулярных нейронов (увеличение частоты одиночных разрядов) может на несколько минут предшествовать спонтанному кортикальному и поведенческому пробуждению животного. Таким образом, в соответствии с поговоркой post hoc ergo propter hoc (после этого — значит, по причине этого), ретикулярная система должна являться причиной пробуждения и бодрствования.

Открытие ascending reticular activating system (ARAS, ретикулярной формации), по мнению большинства нейрофизиологов, выявило истинный центр регуляции бодрствования, а значит, и феномена сознания. На серии международных семинаров также рассматривалась тема нейробиологических основ сознания. Принимая во внимание, что разрушения мозгового ствола (путем коагуляции) вызывают у животного глубокие нарушения бодрствования, некоторые авторы, как, например, Пенфилд, писали, что «центрэнцефалическая система», то есть ретикулярная формация, которая представляет собой ее центральное звено — это и есть настоящий орган, ответственный за бодрствование и сознательный опыт[10].

Перечитывая книгу Ж.-П. Шанжё «Нейронный человек», ясно видно, какое широкое распространение получило понятие ретикулярной формации. Излагая свою модель сознания, Шанжё пишет: «Различные группы нейронов ретикулярной формации уведомляют друг друга о своих действиях. Они образуют систему иерархических и параллельных путей, постоянно и реципрокно контактируя с другими структурами головного мозга. Таким образом происходит «сочленение» между центрами. Игра таких вот «сочлененных» регуляций и порождает сознание!» «Сочлененные регуляции», «ворота обратной связи»: эти искусственные понятия были восприняты и развиты Г.М. Эдельманом из США[11].

Смерть ретикулярной теории

Несмотря на все эти убедительные доказательства, ретикулярная теория была низвергнута в 1992 году, когда появился новый метод, позволяющий избирательно разрушать только клеточные тела, не повреждая проводящих нервных путей. Инъекция каиновой или иботеновой кислоты в мозговой ствол вызывает сильную деполяризацию клеточных тел (перевозбуждение), которая через несколько часов приводит к их разрушению, тогда как проходящие аксоны остаются неповрежденными. Тогда Денуайе с соавторами показали, что полное разрушение клеточных тел ретикулярной формации среднего мозга с помощью локальной микроинъекции иботеновой кислоты не влечет за собой никакого нарушения ни поведенческого бодрствования, ни кортикальной активации ЭЭГ. Отсюда стало ясно, что кома, возникавшая в результате разрушения (путем коагуляции) ретикулярной формации среднего мозга, являлась следствием прерывания восходящих или нисходящих путей других систем, ответственных за бодрствование, клеточные тела которых расположены за пределами ретикулярной формации среднего мозга[12].

Современная концепция сетей бодрствования

Развитие новых нейроанатомических техник — гистофлюоресценции и, особенно, иммуногистохимии — позволило выявить новые системы, использующие различные нейропередатчики. В начале развития ретикулярной теории единственным известным нейромедиатором в головном мозге был ацетилхолин. В 1964 году Дальстрём и Фуксе открыли моноаминергические нейроны (норадреналин, адреналин, дофамин, серотонин). Затем была обнаружена гистаминовая система, а также новые холинергические системы. И, наконец, были описаны нейроны, функционирующие в ответ на возбудительные (глутамат, аспартат) или тормозные (глицин, гамма-аминомасляная кислота — ГАМК) аминокислоты, а также открыты многочисленные системы пептидергических нейронов (орексин). Некоторые нейроны даже могут содержать и высвобождать несколько нейропередатчиков. В настоящее время считается, что существует около сотни различных нейромедиаторов или нейромодуляторов. Так что трудно понять, как функционирует большая часть таких систем, соединенных в сети.

Два следующих примера, связанных с нейроанатомией, электрофизиологией, нейрофармакологией и биохимией позволяют понять, как можно отличить активное, но не исключительное участие той или иной системы в реализации исполнительных механизмов бодрствования (Табл. 1).

Табл. 1. Участие норадренергических (НА: голубое пятно, locus coeruleus), дофаминергических (ДА: нигростриатная система), гистаминергических (Г), холинергических (АЦХ: средний мозг-мост) и серотонинергических систем (Сер: дорсальный шов, raphe dorsalis) ретикулярной формации среднего мозга (РФМ), а также орексиновых нейронов (ОРК), в процессе бодрствования.

1 — Повышение одиночной активности во время бодрствования.

2 — Увеличение высвобождения нейромедиатора во время бодрствования.

3 — Стимуляция системы возбудительными аминокислотами увеличивает бодрствование.

4 — Торможение синтеза нейромедиатора подавляет бодрствование (пресинаптический эффект).

5 — Введение антагонистов некоторых рецепторов может подавить кортикальное ЭЭГ-пробуждение и/или поведенческое бодрствование.

6 — Разрушение клеточных тел может подавить бодрствование на долгий срок.

7 — Разрушение клеточных тел может увеличить бодрствование.

Эта «таблица истинности» доказывает, с одной стороны, что никакая система в отдельности не отвечает всем условиям с 1 по 6 сразу, и, значит, эти системы взаимодействуют как сеть, а, с другой стороны, серотониновая система обладает двойственной природой, что объясняет ее гомеостатическую роль.

Знак + указывает, что условие выполняется, знак 0 — что условие не выполняется, знак? — что пока не было возможности проверить выполнение данного условия.

Норадренергическая система

Главная часть этой системы представляет собой скопление клеточных групп, расположенных в мосте, на уровне голубого (синего) пятна. Одиночная активность нейронов голубого пятна возрастает во время бодрствования и снижается во время сна, возбуждение его клеток (например, посредством возбудительных аминокислот) может увеличить бодрствование, блокада высвобождения норадреналина или норадренергических рецепторов снижает уровень внимания в бодром состоянии и, наконец, специфическое разрушение голубого пятна или норадренергических кортикопетальных путей селективными токсинами, например, 6-оксидофамином, вызывает временное подавление бодрствования. Другой подход использует нейрофармакологию. Хорошо известно, что D-амфетамин вызывает бодрствование с ажитацией[13]. Однако торможение синтеза катехоламинов (дофамин, норадреналин) путем торможения синтеза тирозин-гидроксилазы с помощью альфа-метилпаратирозина полностью подавляет амфетаминовое бодрствование. Из чего следует, что амфетамины действуют пресинаптически (высвобождая катехоламины из концевых пластинок). Известно, что амфетамины особенно способствуют высвобождению дофамина в определенных дофаминергических системах. Такое действие амфетаминов на дофаминергические системы, по-видимому, ответственно за вторичные реакции при хроническом употреблении этих наркотических веществ: толерантность, которая заставляет увеличивать дозы, чтобы получить тот же самый бодрящий эффект, и зависимость, приводящую к формированию «потребности» и расстройству бодрствования при прекращении потребления амфетамина. Новые молекулы (например, модафинил) вызывают бодрствование без ажитации, даже если тормозится синтез катехоламинов. Модафинил не вызывает ни толерантности, ни зависимости. Считается, что модафинил воздействует постсинаптически на центральные альфа-адренергические рецепторы.

Возрождение заднего гипоталамуса как структуры, ответственной за бодрствование

В 1918 году фон Экономо показал, что разрушения в области заднего гипоталамуса ответственны за гиперсомнию, или ко́му летаргического энцефалита при «испанском гриппе», определив, таким образом, эту структуру, как систему бодрствования. В дальнейшем Наута, работая с разрушениями на крысе, выявил систему бодрствования в заднем гипоталамусе и систему сна — в переднем. Затем, однако, роль гипоталамуса была отодвинута на второй план ретикулярной теорией, и лишь недавно, в результате нижеперечисленных открытий, вновь стала важнейшей.

• Нейроны заднего гипоталамуса

I. Идентификация в заднем гипоталамусе нейронов, активных в бодрствовании.

Рис. 12. Схематическое изображение системы бодрствования и ее торможения

BF — базальная область переднего мозга. Норадреналин (NA — голубое пятно, locus coeruleus, LC). Ацетилхолин (АСН). Педункулопонтинное ядро (PPN). Латерально-дорсальная покрышка (Lateral dorsal tegmentum, LDT). Дофамин (DA). Серотонин (5-НТ). Дорсальный шов (DR). Гистамин (НА). Орексин (ОХ). Околожелудочковое ядро (PVN). Околоводопроводное серое вещество (PAG). Преоптическая область (РОА). Cortex — кора большого мозга. Thalamus — таламус.

Вся система бодрствования тормозится ГАМК-ергическими нейронами РОА. Стрелки показывают тормозные пути.

II. — Локальная инъекция мусцимола (агонист тормозных рецепторов ГАМК-A) в задний гипоталамус вызывает продолжительное длительное исчезновение бодрствования, которое замещается медленным сном (Рис. 13).

Рис. 13. Сагиттальный срез мозга кошки.

А: 1, разрушение клеточных тел латеральной преоптической области (которые являются гипногенной мишенью для мозгового серотонина) вызывает инсомнию, длящуюся несколько недель, представленную здесь на 32-часовой гипнограмме. В: инъекция мусцимола, агониста рецепторов ГАМК-А, на уровне заднего гипоталамуса (2) вызывает появление гиперсомнии медленного и парадоксального сна на протяжении 18 часов. Следовательно, преоптическая область не является центром сна. Она является только релейной областью для серотонина, запускающей механизмы, прямо или косвенно воздействующие на ГАМК-цептивные рецепторы, блокирующие систему бодрствования.

• Роль гистаминергических нейронов

I. На многочисленных группах пациентов было показано, что прием антигистаминов (антагонистов рецепторов Н1) при лечении аллергии вызывает сонливость.

II. Было показано, что гистамин является нейропередатчиком, содержащимся в туберомамиллярных нейронах заднего гипоталамуса (3000 нейронов у крысы и примерно 64 000 — у человека).

III. Вывод. Гистаминергические нейроны играют основополагающую роль в поддержании бодрствования благодаря своим диффузным проекциям к коре мозга и подкорковым структурам.

• Орексинергические нейроны

I. Нейроны, содержащие орексин (или гипокретин), расположены дорсолатеральнее туберомамиллярного гистаминергического ядра и проецируются во все структуры мозга.

II. Эти нейроны вначале были названы «орексинергическими», так как им приписывали важную роль в пищевом поведении[14]. На самом деле оказалось, что они участвуют в различных функциях организма, в том числе в регуляции сна. Недостаток орексинергических нейронов вызывает нарколепсию-катаплексию.

III. Орексинергические нейроны, по-видимому, также играют роль в поддержании бодрствования и процессах памяти.

IV. Вывод. Создается впечатление, что многочисленные системы бодрствования, включающиеся одновременно, нужны для того, чтобы управлять многочисленными функциями бодрствования. Следовательно, весьма вероятно, что открытие в будущем новых биохимических факторов позволит лучше фармакологически регулировать эти системы. В завершение темы напомним о роли «рецепторов аденозина А2А», ответственных за возбуждение сомногенных нейронов преоптической области. Именно эти рецепторы блокируются кофеином — вот почему мы пьем кофе!

Глава 2

Для чего нужен сон?

Жалующихся на инсомнию (бессонницу) — легион. Однако, когда их подвергают регистрации на полиграфе, они оказываются совсем неплохо спящими (в среднем 300 минут сна за ночь). С другой стороны, полное лишение сна (депривация) испытуемых-добровольцев, проводимое под полиграфическим контролем[15], имеет свои границы и свой рекорд — 264 часа. Однако в литературе по неврологии можно найти описание случаев энцефалита с 12-суточной инсомнией, а также полной инсомнии, представляющей собой основной симптом таких редких заболеваний, как фибриллярная хорея Морвана, или акродиния[16]. Возможно ли, чтобы какие-то больные могли существовать без сна на протяжении недель и даже месяцев, не страдая при этом ни нарушением внимания, ни памяти?

Рассмотрим случай с больным, 27 лет, страдающим фибриллярной хореей Морвана, про которого с полным основанием можно утверждать, что он не спал на протяжении, по крайней мере, четырех месяцев. Этот случай является исключительным, потому что эта инсомния не повлекла за собой никакого нарушения ни внимания, ни памяти, хотя и сопровождалось ночными галлюцинациями. И, наконец, лечебный эффект (Рис. 1) — к сожалению, неопределенный — предшественников серотонина позволяет выдвинуть несколько гипотез о механизмах этой агрипнии, которая, по нашим сегодняшним представлениям (2014 год) является самой продолжительной, подтвержденной почти непрерывным полиграфическим контролем.

История болезни Морвана

Огюстен Морван (1819–1897) из местечка Ланиллис в Бретани был врачом, практикующим в XIX веке в своем родном регионе. Он был одарен необычайной проницательностью, поскольку в 1875 году впервые описал микседему[17], затем в 1883 году — признаки сирингомиелии[18], а в 1890 году обнаружил патологию, исключительно мужскую, которую он назвал «фибриллярной хореей» и которую сегодня мы называем «болезнью Морвана».

Приведем здесь описание первого случая, который он опубликовал 12 апреля 1890 года в «Еженедельной газете медицины и хирургии».

«Фермер Плабеннек, крепкого телосложения, впервые пришел ко мне на консультацию 18 июля 1885 года. В течение недели он страдал от фибриллярных сокращений задних мышц бедра. 21 июля фибрилляции охватили почти все мышцы тела. Эти мышечные подергивания имели тенденцию к прекращению при произвольных сокращениях, но надо отметить, что сокращения эти сопровождались сильными болями, которые лишали его сна. Поэтому больной вскакивал с постели, тем более, что еще страдал от обильного потоотделения, настолько сильного, что у него рубашку можно было отжимать. В начале августа 1885 года быстро наступило ухудшение состояния. Он был вынужден лежать, несмотря на усилившееся потоотделение, и начал бредить. Через месяц он впал в кому и погиб».

Затем Морван описал четыре других, менее тяжелых случая, когда состояние больных восстанавливалось почти до нормального. Морван считал, что такая мышечная фибрилляция вызвана поражением переднего рога серого вещества спинного мозга, которое затем распространилось на интермедио-латеральный пучок, ответственный также и за вазомоторные признаки. В то время как Морван описал свою фибриллярную хорею, в Европе появились и другие публикации, и Эдуард Кребс, интерн Бабинского, представил в своей диссертации обзор европейских статей, также описывающих фибриллярные хореи под названиями: «миокимия», семейная эпилептическая миотония, агрессивная форма летаргического энцефалита (болезнь фон Экономо).

Надо отметить, что Морван пытался проверить свою гипотезу в опытах на животных — лошадях под наркозом, у которых он безуспешно пытался найти проводящий пучок в спинном мозге, ответственный за потоотделение.

Но только в 1974 году мы смогли изучить нарушения сна, которые вкратце излагаем в этой главе.

И наконец, недавние работы позволили дать объяснение этой болезни: присутствие антител, нарушающих функции калиевых каналов (voltage gated K+ channel antibody), синдром VGKC-антител.

Функции сна

Случаи длительной бессонницы (инсомнии) вследствие болезни или поражения центральной нервной системы, подтвержденные полиграфическими записями — довольно редки. Наш больной представляет собой первый достоверный случай очень длительной бессонницы, подтвержденной полигра-фически. На самом деле, благодаря полиграфу и контролю персональной медсестры (когда не было записи), можно утверждать, что этот больной не спал (точнее, погружался в первую стадию на очень короткие промежутки времени, составлявшие в сумме менее тридцати минут за ночь, чем можно пренебречь) между январем и апрелем 1970 года, или около 120 дней без сна (2800 часов). Можно также прикинуть, что парадоксального сна у него не было более 200 дней.

Таким образом, в отличие от многочисленных вышеприведенных случаев инсомнии, не подтвержденных полиграфией, здесь мы имеем дело с настоящей агрипнией[19]. Хотелось бы закрепить этот термин, впервые примененный фон Экономо, за инсомнией, подтвержденной полиграфически, оставив термину «инсомния» его общепринятое определение: субъективное ощущение отсутствия сна.

Агрипнию, которую продемонстрировал наш больной, интересно сопоставить с примерами экспериментальной депривации сна.

В обоих случаях проводился полиграфический и поведенческий контроль, а также психомоторное тестирование. Сразу же отметим различие между нашим больным, лежащим всю ночь в постели и даже принимающим снотворные — и здоровыми испытуемыми-добровольцами, которым платят за то, чтобы они не спали, избегающими даже того, чтобы прилечь, и постоянно стимулирующими себя, чтобы оставаться бодрыми. В первом случае пациент хотел спать и постоянно искал сна, но не мог уснуть даже после четырех месяцев инсомнии. Во втором случае, наоборот, испытуемые постоянно боролись со сном и после 120, 200 и 264 бессонных часов падали от усталости, демонстрируя длительную «отдачу» сна.

Некоторые результаты, полученные на испытуемых в исследованиях по депривации сна, а также представленные в отчетах политзаключенных бывшего СССР (или результаты экспериментальной депривации сна у животных) позволили сформулировать гипотезы или теории о функциях сна: его роли в долговременной памяти, обучении и т. д. Однако наш пациент, полностью «агрипнический» на протяжении четырех месяцев, сохранял способность к нормальной умственной деятельности с учетом того среднего интеллектуального уровня, который был у него до болезни. В частности, оставалась совершенно ненарушенной его кратковременная и долговременная память, а также способность к обучению. И способность к концентрации внимания, необходимая для восприятия сложных фигур в тесте Рея и лабиринтного теста, нисколько не ухудшилась. Тем не менее, имели место три категории патологических проявлений: депрессивный синдром, дистальгический галлюцинаторный синдром и микрогаллюцинации.

Мы полагаем, что разницу между инструментальной депривацией сна и агрипнией, представленной нашим больным, можно интерпретировать следующим образом: в первом случае инсомния возникала вследствие активного воздействия системы бодрствования (особенно сенсорной стимуляции). Испытуемые избегали темноты, старались не закрывать глаза, не ложиться. Серотонинергическая система при этом не затрагивалась, а известно, что оборот серотонина в условиях продолжительного стресса может возрастать параллельно с катехоламинами. Затрудненность концентрации внимания, и особенно, микро-галлюцинации — это симптомы эпизодов микро-сна, которые блокируются экспериментатором, наблюдающим за испытуемым. В нашем же случае, наоборот, бодрствование пациента не было подчинено, по крайней мере в дневное время, активности серотонинергической системы. Необходимо еще раз подчеркнуть, что способности к концентрации внимания и запоминанию оставались незатронутыми в дневное время, и система бодрствования нашего больного показала, таким образом, исключительную неутомляемость на протяжении нескольких месяцев в отсутствие активной системы сна, призванной ее тормозить. Нарушения внимания и, возможно, памяти, возникающие при экспериментальной депривации сна, провоцируются, видимо, вторжением в процесс бодрствования серотонинергической системы сна. Отсутствие сна и a fortiori (в еще большей степени) парадоксального сна, следовательно, не влечет за собой обязательно целого ряда тех нарушений, которые наблюдаются в исследованиях с продолжительной экспериментальной депривацией сна. Получается, что медленный и парадоксальный сон не являются необходимыми для жизни (по крайне мере, в течение четырех-пяти месяцев для первого и около восьми месяцев — для второго), и мы не можем считать их подавление причиной каких-либо серьезных нарушений в организме. Человек, лишенный в течение четырех месяцев сна и сновидений, от которых осталось лишь нескольких минут ночных галлюцинаций, оказывается, может днем читать газеты, составлять планы, играть в карты и выигрывать, и при этом лежать в темноте на кровати всю ночь без сна! В завершение всего сказанного, признаем: это наблюдение делает большинство теорий о функциях сна и парадоксального сна разом устаревшими, но ничего другого не предлагает.

Дополнение

Недавние работы позволили уточнить этиологию[20] болезни Морвана, обнаружив в организме больных присутствие антител, нарушающих функцию калиевых каналов.

Наконец, отдадим должное Огюсту Морвану, врачу из бретонской деревни, который определил три новые клинические картины: в 1875 году — семиологию (симптоматодиагностику) миоэдемы; в 1883 году — неврологическую семиологию сирингомиелии (которую он назвал парезо-анальгезией верхних конечностей); и наконец, в 1890 году — семиологию «фибриллярной хореи», известной сегодня в качестве модели синаптической патологии при иммунном нарушении активности калиевых каналов, ответственных за агрипнию, миокимию и нейро-вегетативные нарушения.

Малоспящие

У каждого из нас есть своя собственная стабильная продолжительность ночного сна (не говоря о сиесте, которую можно позволить себе лишь во время отпуска). Она составляет семь-восемь часов, уменьшаясь с возрастом.

Однако я был знаком с одной молодой женщиной, 31 года, которая ради любопытства решила записать ночной сон в моей лаборатории, поскольку призналась своему семейному врачу, что ночью спит якобы всего несколько часов.

Врач не поверил ей и отослал сделать ЭЭГ. Эта вполне здоровая молодая женщина имела две профессии (бухгалтер и писатель) и была совершенно счастлива, имея двух любовников (не знакомых друг с другом, поскольку один приходил к ней после обеда, а другой вечером и оставался до часа ночи). Она утверждала, что ночью спит только три часа и с 18 лет сиесту тоже не практикует.

Я регистрировал ее сон в течение трех ночей. Она ложилась спать в 21 час, как все больные, подвергавшиеся регистрации, и читала в кровати до трех часов ночи, затем откладывала книгу и тотчас же засыпала, чтобы проснуться в шесть часов утра свежей и отдохнувшей. Ее сон был организован следующим образом (в среднем за три ночи): общая длительность сна (ОДС): 190 минут; стадии I и II: 55 минут (29 % ОДС); стадии III и IV: 85 минут (44 % ОДС), парадоксальный сон: 50 минут (27 % ОТС).

Рис. 1. Эволюция ночного сна на протяжении трех суток без лечения. Тотальная инсомния (лишь 10 минут стадии 1 за 8 часов). Черные прямоугольники показывают эпизоды, во время которых больная бодрствовала и ходила по лаборатории. (На шкале ординат — SP — парадоксальный сон — ПС; SL — медленный сон — МС)

Рис. 2. После приема 5, 10 или 15 граммов триптофана (отмечено стрелками) никакого улучшения не наблюдается. (На шкале ординат — SP — парадоксальный сон — ПС; SL — медленный сон — МС)

Рис. 3. Восстановление сна после приема 1500 мг DL 5-HTP (5-окситриптофана) в 23 часа и 4 часа (стрелками). — SP — парадоксальный сон — ПС; SL — медленный сон — МС; Е — бодрствование (Б). Наблюдалось восстановление парадоксального сна после второй дозы 5-окситриптофана. Стадии сна: I, II, III и IV. Парадоксальный сон — SP. По шкале абсцисс: время (в часах).

Рис. 4. Кумулятивная диаграмма продолжительности сна (в минутах) за каждые 10 минут в течение 16 последовательных ночей. Стрелки указывают моменты приема больших доз DL 5-HTP (23 часа и 4 часа). Жирная линия — стадии II, III и IV. Закрашенные участки — парадоксальный сон. Тонкая линия — стадии II, III и IV под воздействием плацебо, которое больная принимала 16 ночей в то же время, что и DL 5-HTP.

Таким образом, эта молодая женщина принадлежала к группе «малоспящих» (short sleepers), описанных Джонсом и Освальдом в 1968 году.

Рис. 5. Термографическое исследование процесса длительного галлюцинаторного эпизода (галлюцинаторного дистальгического синдрома) (Д-р Шмитт, лаборатория термографии, больница Эдуарда Эррио, Лион). № 1: контроль. № 2: появление болей в конечностях. Испытуемый сжимает одной рукой другую. № 3: Глаза закрыты. Испытуемый разговаривает с воображаемым собеседником. Регистрация ЭЭГ демонстрирует бодрствование. № 4: длительная галлюцинация. № 5: возвращение в нормальное состояние. Испытуемый открывает глаза. № 6 и № 7: пациента просят закрыть глаза. У него снова начинаются галлюцинации. ЭЭГ бодрствования. № 8: очень сильная стимуляция возвращает пациента к реальности. Завершение галлюцинаторного эпизода. Испытуемый отчитывается о сновидении.

Экспериментальная депривация сна

Сколько времени можно бодрствовать без сна (по мнению физиологов)?

• Депривация сна у животных

В 1983 году были опубликованы результаты хронической регистрации ЭЭГ, полученные командой моего друга Аллана Рехтшаффена из Чикаго при сравнении контрольного животного с параллельной записью у животного, полностью лишенного сна (в основном, крыс). Экспериментальное оборудование состояло из вращающейся круговой платформы, окруженной водой, разделенной пополам неподвижным барьером, по одну сторону которого находилась контрольная крыса, а по другую — депривированная, обе с электродами в коре головного мозга, позволяющими вести запись ЭЭГ. Как только депривируемое животное засыпало, на регистрирующем приборе отмечалось замедление ритмов ЭЭГ, что автоматически включало моторчик, заставляющий платформу медленно вращаться, вынуждая крысу проснуться, чтобы избежать столкновения с барьером и падения в воду. При этом контрольная крыса, если она спала, тоже вынуждена была проснуться, но она могла «отсыпаться» в периоды активности своей напарницы. В результате контрольная крыса теряла только 20–30 % сна, в то время как депривированная — 90–95 %.

Контроль кортизола и надпочечников показал, что воздействие стресса было идентичным в обеих группах крыс.

Результаты продемонстрировали, что уже через неделю крысы, полностью лишенные сна, испытывали ухудшение общего состояния с потерей веса (несмотря на увеличение потребления пищи) и белковый распад в организме с появлением крови в моче. Потеря энергии в 2,5 раза превышала нормальное значение, и в среднем через 21 день происходила гибель, которой предшествовало резкое падение температуры тела.

Вскрытие крыс не выявило органических изменений по сравнению с контрольными животными. Тогда возникает вопрос: почему же продолжительная депривация сна приводит к смерти? Хорн предложил следующую гипотезу: поскольку действие стресса здесь исключено, то единственной причиной смерти депривированной крысы является, очевидно, падение температуры тела. Эта гипотермия является следствием усиления теплоотдачи через лапы и хвост животного, так как во время сна крыса обычно прячет их в своей шерсти. Таким образом, гибель животного происходила из-за нарушения терморегуляции… или какого-то другого, еще не известного процесса[21].

• Депривация сна у человека

Известно, что подобные эксперименты проводились в армиях разных стран (Норвегии, США, Франции, СССР), но их результаты не публиковались. Тем не менее, считалось, что предельная граница (когда испытуемый еще способен выполнять приказы) находится между 9 и 12 сутками. Пока не появился Рэнди Гарднер, молодой 17-летний американец, который, стремясь к рекорду и в погоне за «славой», добровольно согласился оставаться бодрым как можно дольше без помощи лекарств (амфетаминов) и даже без кофе. Непрерывная регистрация ЭЭГ проводилась моим коллегой и другом Уильямом Дементом. В итоге мировой рекорд пребывания без сна составил 11 суток, или 264 часа. Основные наблюдаемые симптомы были следующими: начиная со вторых суток депривации испытуемый был вынужден бросить смотреть телевизор из-за нарушения аккомодации (приспособления); третьи сутки — атаксия (расстройство моторики), небольшая тошнота и подавленное настроение; четвертые сутки — нарушения памяти и концентрации, иллюзии (он принял панель сигнализации за человека) и заявление, что он «величайший футболист в мире». С 5-х по 11-е сутки — атаксия усилилась, так же как галлюцинации и нарушения памяти. Клиническое исследование, проведенное на 11-й день, обнаружило сильный птоз (опущение верхнего века) со страбизмом (косоглазием), нистагм (быстрые непроизвольные движения глаз), дрожание рук, а также снижение кожной температуры на 1-10 градусов вследствие сильного сужения периферических сосудов.

В первую восстановительную ночь он проспал 15 часов. «Отдача» сна продолжалась и две последующие ночи, но общая продолжительность восстановительного сна составила лишь 24 % «сна утерянного», а его структура характеризовалась следующим образом: восстановилось лишь 7 % I и II стадий (легкий сон), зато 46 % стадии III, 68 % стадии IV и 53 % парадоксального сна (ПС). Отсюда возникла гипотеза, что стадии III и IV, а также ПС, являются, видимо, самыми необходимыми для мозга. Вот интерпретация этих данных Хорном (по моему мнению, совершенно не верная — как будто он имеет дело с инсомнией при болезни Морвана):

— существуют так называемый «облигатный» сон, который полностью «восстанавливается» при депривации, поскольку служит для «восстанавления» головного мозга, «утомленного» долгим дневным бодрствованием. Речь идет о IV стадии и парадоксальном сне: это и есть своего рода «ядро сна», сконцентрированное в первые ночные часы (Рис. 6);

Рис. 6. Ядро глубокого медленного сна (по Хорну)

— и «факультативный» сон, реализующийся во вторую половину ночи. При наличии позитивной мотивации — без него можно и обойтись (Рис. 7).

Рис. 7. Пропорциональная зависимость между представленностью стадии IV и предшествующим бодрствованием (по Webb и Agnew)

Каковы же результаты лишения сна?

Первый вывод из экспериментов по лишению сна — это отсутствие соматической реакции. Считается, что восстановление после физического утомления, высвобождение гормона роста в начале сна или увеличение глубокого медленного сна, вызванное физическими упражнениями, связаны не с самой депривацией сна, а с гипертермией (повышением температуры тела), ею вызванной. В самом деле, те же самые симптомы возникают и при тепловой нагрузке при пребывании в горячей бане. Тогда появляется соблазн предположить: что только сон с медленными волнами (стадии III и IV) способен вызывать вероятные процессы восстановления (перезарядку нейромедиаторов, прорастание дендритов и т. д.). Пропорциональная зависимость между количеством стадии IV и продолжительностью предшествующего бодрствования позволяет думать, что «дефицит, созданный продолжительным бодрствованием, должен быть восполнен, а нарушенное — восставлено» (Рис. 7).

То, что мы только что описали, доказывает, что физиология не может всё разрешить в одиночку, ей требуется дополнительная поддержка в виде новых открытий и клинических случаев; так, мы показали, что возможно непрерывное четырехмесячное бодрствование без значительных нарушений в организме. Вышеописанные нарушения, вызванные депривацией сна, связаны с персистенцией (упорной работой) гипнических механизмов, которые при депривации не могут нормально функционировать, в то время как их выключение при болезни Морвана — таких симптомов не вызывает. Это еще раз доказывает, что клиника — лучший союзник физиологии благодаря бесконечным открытиям иммунологических, вирусологических и других механизмов, которые могут подавлять или облегчать бесчисленные мозговые функции.

Фатальная семейная инсомния (ФСИ)

После агрипнии при болезни Морвана самой знаменитой стала фатальная семейная инсомния (ФСИ), причину которой нашел Стэнли Прузинер (и получил за это Нобелевскую премию). Эта болезнь вызвана не вирусом, но белком прионом, который также является причиной губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота («коровьего бешенства»), овечьей дрожи и болезни Кройцфельдта-Якоба. ФСИ — болезнь, поражающая людей, в основном, после пятидесяти, встречается очень редко, ею болеет всего около сотни людей в мире. Потомки таких больных имеют 50 % риска заболеть ею (для остального населения риск составляет всего лишь 1 на 30 миллионов).

Симптомы ФСИ вполне типичны: у больного учащено дыхание, зрачки постоянно сужены (до размеров булавочной головки), у мужчин проявляется сексуальная слабость (у женщин возникает менопауза). Наблюдается короткий сон, затрудненное засыпание, в конце концов сон полностью исчезает. По мере потери сна (в отличие от болезни Морвана) состояние больного прогрессивно ухудшается. Больной теряет чувство равновесия и больше не может ходить без посторонней помощи. Появляются нарушения сознания. В среднем через 15 месяцев от начала болезни больные впадают в терминальную кому. За минувший век зарегистрировано 30 больных ФСИ, из них 14 — между 1973 и 2000 годами. Несмотря на открытие приона, никакого лечения пока не найдено.

Таким образом, в случае ФСИ вслед за инсомнией быстро развиваются системные нарушения (атаксия, затем кома), и не удается, как при болезни Морвана, наблюдать идиопатическую (изолированную) агрипнию.

Глава 3

Циркадианная и фармакологическая регуляции бодрствования

Цикл бодрствование — сон

Вот три принципиальных механизма этого цикла в порядке их появления на эволюционной сцене:

— циркадианные часы отвечают за временну́ю структуру цикла. Это внутренние суточные часы, укладывающиеся в период чуть менее[22] 24 часов;

— реактивный гомеостаз — мы знаем по опыту, что если не спать всю ночь, то сон, следующий за таким 36-часовым бодрствованием (день, ночь и еще один день), будет и более продолжительным, и более глубоким. Существует, следовательно, механизм реактивного гомеостаза, который изменяет количество и качество сна в зависимости от продолжительности предшествующего бодрствования;

— и наконец, ультрадианный ритмоводитель — ночной сон прерывается каждые 90 минут двадцатью минутами (в среднем) парадоксального сна (или сновидений). Следовательно, существует ультрадианный ритмоводитель, отвечающий как за онейрические картины, так и за мышечную атонию (или катаплексию) парадоксального сна.

Циркадианные часы и возникновение предиктивного гомеостаза

Когда три с половиной миллиарда лет назад в первичном океане зародилась жизнь (прокариоты), возник механизм «интернализации (усвоения) космического времени». Наряду со случайными изменениями внешней среды, на которые должны были реагировать первые клетки, существовали и периодические, предсказуемые изменения, вызываемые вращением Земли вокруг своей оси и ее обращением вокруг Солнца.

На фоне этих периодических изменений естественный отбор сформировал механизмы, позволяющие предвидеть время, наиболее подходящее для фотосинтеза (когда солнце в зените), чтобы заранее запустить процесс синтеза определенных белков. Такая «интернализация космического времени», возникшая у одноклеточных существ, ответственна за предиктивный (опережающий) гомеостаз, играющий значительную роль и в нашей жизни. Так, именно к трем часам утра, когда у человека самая низкая температура тела, запускается целый каскад процессов синтеза и высвобождения CRH (кортиколиберина) и АСТН (кортикотропного гормона). Благодаря такому опережению по утрам у нас в крови повышен уровень глюкокортикоидов, что позволяет противостоять различным жизненным вызовам и опасностям (найти женщину, убить врага!).

У прокариот (одноклеточных организмов, не имеющих ядра) этот предиктивный гомеостаз определяется совершенно неизвестным механизмом. У человека же он управляется супрахиазматическими ядрами. Этот гипотетический master clock (главный ритмоводитель) отвечает за временно́е управление циклом бодрствование-сон, ритмом температуры тела и многими другими физиологическими переменными. Такие эндогенные (внутренние) биологические часы имеют свободно текущий период чуть меньше[23] 24 часов (циркадианный цикл). Часы синхронизуются фотонами, возбуждающими особые клетки сетчатки глаза. И именно супрахиазматические ядра, получая сигналы от зрительной системы, задают отсчет времени нашему мозгу и другим «часам» нашего организма, передавая далее команды шишковидной железе (эпифизу) на секрецию мелатонина.

Реактивный гомеостаз

Диалектическое взаимоотношение между активностью и покоем (реактивный гомеостаз), появилось, видимо, только у многоклеточных. Зачатки реактивного гомеостаза можно обнаружить у насекомых, например, у таракана (Periplaneta). Если заставить тараканов сохранять активность, потряхивая их в банке по окончании периода естественной ночной активности, то последующий дневной период покоя будет «компенсаторно» удлиняться. У рептилий этот гомеостатический механизм более совершенен, у них уже может быть измерена не только продолжительность, но и «интенсивность» сна. Наконец, реактивный гомеостаз у млекопитающих и человека легко измерить с помощью интегрального показателя медленных волн в ЭЭГ сна. Возможно, что «восходящая» фаза гомеостатического регулирования включается как раз в ходе бодрствования. Активность серотонинергических механизмов является мерой одновременно и длительности, и интенсивности бодрствования. «Нисходящая» же петля этой системы включает в себя некоторые ГАМКергические (ГАМК — γ-аминомасляная кислота, GABA) механизмы сна, а в случае отдачи сна, еще и системы, связанные с про-опиомеланокортином (POMC) или центральным пролактином.

Ультрадианный ритмоводитель парадоксального сна

Похоже, что он возник одновременно и у птиц, и у млекопитающих. Недавно он был обнаружен и у однопроходного яйцекладущего (ехидны) в Тасмании, у которого до последнего времени не был известен. Этот pacemaker (ритмоводитель), скорее всего, возник (около 70 миллионов лет назад) вместе с гомеотермией, то есть возможностью ускоренного метаболизма.

Этот водитель ритма расположен в ретикулярной формации моста. Его периодичность, как функция метаболизма, может также проявляться в гомеостатических процессах (отдаче парадоксального сна, возникающей после его инструментального или фармакологического подавления). И наконец, в норме он подчиняется циркадианной регуляции цикла бодрствование-сон.

Нарушением в работе этих новых биологических часов объясняется появление эпизодов парадоксального сна помимо сна — в ходе бодрствования (при нарколепсии).

На протяжении миллионов лет эти три механизма гармонично взаимно регулировались ритмом, задаваемом главным Zeitgeber (цайтгебером), «задатчиком ритма» — Солнцем.

Однако эта гармония стала разрушаться в 1879 году с изобретением Эдисоном лампы накаливания. В дальнейшем наша индустриальная цивилизация еще больше отдалилась от солнечного ритма, придумав дневную и ночную работу (сменную), а с 1962 года трансмеридианные перелеты еще больше десинхронизировали наши внутренние часы.

Нарушения цикла бодрствование-сон, таким образом, могут рассматриваться с различных точек зрения, либо как относящиеся к пре- или пост-эдисоновой эре (последние иногда называют болезнями Эдисона), либо связанными с тремя выше рассмотренными важнейшими механизмами.

Нарушения цикла бодрствование-сон

Инсомнии

Бо́льшую часть инсомний можно, по-видимому, отнести к так называемым «болезням Эдисона». Наш опрос, проведенный среди народности бассари (которая тогда, в 1975 году, жила без электричества в границах Сенегала и Гвинеи), показал, что слова «бессонница» вообще не существует в их языке — нет ни слова, ни понятия, ни даже жалоб на это. Пожилые люди считают нормальным возвращение к ультрадианному ритму цикла бодрствования-сна, сходному с таковым у маленьких детей — с периодическими ночными пробуждениями и эпизодами дневного сна.

Избыточный сон или нарушение дневного бодрствования

Первый механизм (циркадианные часы), несомненно, ответственен за расстройства бодрствования. Некоторые из них — в границах нормы, например, сиеста, которую южнее 45-й параллели следует рассматривать как физиологическую адаптацию (а не признак лени). Похоже, что у человека периодичность биологических часов не является по-настоящему циркадианной, а, скорее, около-циркадианной. За неимением лучшего объяснения можно также предположить, что идиопатическая гиперсомния (12–14 часов ежедневного сна, гармонично распределенных между медленным и парадоксальным сном) должна относиться к той части популяции, которая находится на крайней правой части кривой распределения средней продолжительности сна. В то же время существуют индивиды, которым повезло высыпаться лишь за три часа (это те, кто располагается в крайней левой части этой колоколообразной кривой).

Также с точки зрения разрегулирования биологических часов (которые больше не подчиняются цайтгеберу) могут быть рассмотрены синдромы фазовой задержки и гиперниктемеральный синдром. Они особенно распространены среди слепых, по определению нечувствительных к фотонам и мало чувствительных к социальным синхронизаторам, чьи биологические часы функционируют в свободнотекущем режиме. Поэтому каждый вечер они засыпают почти на 20 минут позже предыдущей.

Столкновение «постэдисоновой» эры с предиктивным и реактивным гомеостазами и является причиной огромного числа случаев дневного засыпания, за которые приходится платить все дороже и дороже: это, например, аварии на автодорогах или такие катастрофы, как Чернобыльская, разрушение космического корабля «Челленджер» или крушение танкера «Эксон Валдез».

Во всех этих случаях трудно провести границу между недостатком сна (учитывая его роль в реактивном гомеостазе) и противофазой режима работы и режима космического интернализованного времени (сменная работа/трансмеридианные авиаперелеты). Надо также внести в список «эдисоновых болезней» ятрогенную сонливость (вызванную приемом бензодиазепинов, связанным или не связанным с алкоголем).

И наконец, именно на уровне ультрадианного ритмоводителя или прерывания его связи с супрахиазматическими биологическими часами надо искать причину нарколепсии-катаплексии. Недавнее открытие важной роли орексина (или гипокретина, пептида, секретируемого в заднем гипоталамусе), создает возможности для лечения этого заболевания.

«Странные» часы для бодрствования и сна

Именно астроном, а не ботаник Жак д’Орту де Меран (1678–1771) заметил, что его комнатный цветок мимоза периодически раскрывает листья днем и сворачивает ночью. Однажды у него возникла мысль поместить этот цветок в темную комнату. И он увидел, что мимоза продолжает раскрывать свои листья «днем» и закрывать «ночью». Из этого в 1729 году он сделал вывод, что «у мимозы есть внутренние часы» (Рис. 1). Это открытие принесло ему европейскую известность. К сожалению, в своей диссертации «Оценка кинетической энергии тел» (1731) он рассчитал, что она равна произведению массы на скорость: Е=MV. Эта ошибка была исправлена «первой француженкой-ученым» Эмили де Бретёй (1706–1749), маркизой де Шатле, любовницей Вольтера, который называл ее «Мадам Помпон Ньютон», так как она как переводчик перевела на французский язык все сочинения Ньютона и как блестящий физик рассчитала, что «кинетическая энергия равна 1/2МV2».

Рис 1. Открытие Жака д’Орту де Мерана (1729 год) Mimosa pudica раскрывает листья днем и сворачивает ночью, но происходит это не под воздействием света, так как когда мимозу помещают в темную комнату, она продолжает раскрывать листья «днем» и сворачивать «ночью». Следовательно, «у мимозы есть внутренние часы».

В ту эпоху растительное и животное царства часто сравнивали друг с другом. В своей книге «Человек-растение» Жюльен Оффрей де ла Меттри (1748) рассчитал, что семяизвержение у растений длится только две секунды. «Почему же у нас оно длится намного дольше?» — задавался он вопросом…

Эти представления о внутренних часах, «запрятанных» внутри мимозы или в человеке, впоследствии были забыты, так как сталкивались с непреодолимыми эпистемологическими трудностями: ведь периодическая природа чередования дня-ночи или бодрствования-сна до 1970 года связывалась исключительно с гомеостатической системой. То есть в ходе сна либо энергия или вещества, которые использовались головным мозгом в период бодрствования, восполняются, либо «токсические вещества», накопившиеся при бодрствовании, обезвреживаются. Опыты, проведенные Пьероном, которые показали, что можно усыпить собак, вводя им в желудочки мозга спинномозговую жидкость, взятую у других собак, лишенных сна, были, соответственно, интерпретированы в пользу понятия о «гипнотоксинах». Позднее, в 1963 году, Натанаэль Клейтман писал следующее: «Развитие и поддержание у человека 24-часового ритма бодрствования-сна и температуры связаны с тем фактом, что этот человек родился и прожил жизнь в окружающей среде, подчиненной ритмическому чередованию света и темноты, связанному с вращением Земли вокруг своей оси». И наконец, понятие биологических часов входит в противоречие с концепцией Клода Бернара, согласно которой «внутренняя среда постоянна и изолирована от внешней среды: если она постоянна, то никаких биологических часов быть не может».

С другой стороны, я сам долгое время рассматривал себя в качестве «ксенохрона» (чуждого ритму). Со времен Шеррингтона нейрофизиология строилась на опытах, проводимых в основном на кошках. Действительно, грандиозное развитие физиологии сна началось после открытия двух состояний сна именно у кошек в начале 1960 года, в момент зарождения хронобиологии. Но именно у кошек нет циркадианного ритма сна и температуры тела[24]! Почему же эндогенные циркадианные биологические часы существуют у всех, начиная от прокариота и вплоть до человека, и только у кошачьих отсутствуют? Отсутствие циркадианного ритма у кошек — одна из причин длительности и трудности процесса включения циркадианных ритмов в физиологию сна. Действительно, фундаментальные книги в области хронобиологии тех лет — Симпозиум в Колд Спринг Харбор (1960), Дж. Л. Клаудсли-Томпсон (1961) и Е. Бённинг (1965) — и в самом деле, не содержат никаких ссылок на сон.

И наоборот, гипнологи совершенно не интересовались циркадианными ритмами (хотя ультрадианный ритм парадоксального сна стал их увлекать).

В ежегодной библиографии публикаций по сну (Annual Sleep Bibliography) за 1969 год нашлась единственная ссылка на циркадианный эндогенный ритм, а на ультрадианный — 153. И должно было пройти почти двадцать лет, чтобы исследования, проведенные на крысах и на человеке, помогли циркадианным ритмам занять свое достойное место (5 % из 1673 ссылок в Annual Sleep Bibliography за 1989 год). С давних пор в гипнологии была осознана необычайная сложность сна и сновидений и, чтобы не исчезнуть как науке, ей надо было заняться мультидисциплинарными исследованиями. По этой причине изучение циркадианных ритмов стало плодотворной ветвью физиологии сна грызунов и человека. Эти исследования внесли свой вклад в модель, связывающую реактивный гомеостаз (фактор S) (чем дольше я бодрствую, тем более длительным и/или глубоким будет мой последующий сон) и предиктивный гомеостаз (или циркадианный фактор)[25].

И заключительная ремарка по поводу взаимоотношений между циркадианными ритмами и сном: человек спит ночью, а крыса — днем. И человек проводит опыты над крысами, а не наоборот. Очевидно, что легче и удобней работать днем, и мне редко встречались статьи таких экспериментаторов, которые бы работали ночью («днем» для крыс) или же с инвертированным крысиным ритмом (темнота в течение дня и наоборот). Вот почему многочисленные эксперименты, проводимые на крысах днем, слишком «смело» интерпретируются. Что означает эффект инъекции какого-то лекарства или пептида на память крысы, разбуженной между 10 и 12 часами утра? Эффект действительно возникает из-за воздействия на процессы памяти, или это просто неспецифический результат пробуждения? Предоставим будущим историкам возможность детального изучения всех достоинств и недостатков «хроноантропического» аспекта взаимоотношения человек-крыса[26].

Не надо, наконец, забывать, что может быть множество разных видов ритмичности: на самом деле физиологические регуляторные системы обязательно осциллируют во всех гомеостатических процессах из-за петель обратной связи и внутреннего гистерезиса. В частности, существует взаимная регуляция эффекторных механизмов теплопродукции и теплоотдачи, создающая колебания температуры тела, подобно гистерезису систем домашнего отопления, колебания которого стремятся нейтрализовать разницу между заданным уровнем (или установленной точкой, set point) и реальной температурой в доме.

Общепринятое понятие эндогенного ритма возникло недавно. Между 1960 и 1970 годами появились многочисленные книги и статьи, касающиеся «примерно 24-часового» ритма (или циркадианного: от лат. circa — «около» и dies — «день»). Тогда же были установлены критерии эндогенного ритма:

— стабильность этого ритма при отсутствии всякого периодического внешнего влияния;

— циркадианная периодичность должна сохраняться, если окружающая среда проявляет иную периодичность;

— медленное изменение фазы после резкого изменения периодичности окружающей среды.

Именно депривация сна у человека представила доказательства существования эндогенного ритма. Во время продолжительной депривации сна наблюдается постоянное «давление сна», нарастающее в целом по ходу депривации, но которое резко снижается каждый раз к вечеру, чтобы снова усилиться к утру. Проверка когнитивных и психомоторных способностей выявила ту же периодичность. Удивительно, но максимум потребности во сне возникает в момент пробуждения, а минимум — непосредственно перед привычным временем засыпания. Усиление давления бодрствования в конце периода бодрствования (перед самым открытием «врат сна») не поддается пока исчерпывающему объяснению, что дает основание для предположения о наличии некой «странности» в работе биологических часов, управляющих бодрствованием.

Наличие внутренних часов особенно заметно при длительных трансмеридианных авиаперелетах, вызывающих из-за смены часовых поясов так называемый джетлаг, который может продолжаться до 10 суток и переносится гораздо тяжелее при полетах в восточном направлении, нежели в западном. Кроме того, при регистрации температуры у испытуемых было обнаружено, что наблюдаемая в обычных условиях внутренняя синхронизация между падением температуры тела и сном исчезает при смене часовых поясов. Зайслер и др. показали, что продолжительность эпизода сна в большей степени зависит от циркадианной фазы температурного ритма, в которой начинается сон, чем от продолжительности предшествующего бодрствования.

И наконец, регистрация, проведенная у испытуемых, находящихся длительное время в пещерах или бункерах (для подавления циркадианных сигналов дня и ночи) демонстрирует существование эндогенного циркадианного ритма с периодом 25–28 часов.

Где же расположены эндогенные часы, управляющие температурой, бодрствованием и сном? Эти часы и есть супрахиазматические ядра (NSC), открытые в 1972 году Муром и Эйхлером, а также Стефаном и Цукером. Наиболее убедительные доказательства того, что NSC необходимы и достаточны для генерации циркадианного ритма, представили Эдгар и его группа, а также Ральф с коллегами. Они показали, что после удаления NSC у грызунов и ликвидации, таким образом, циркадианных ритмов температуры и бодрствования, эти ритмы могут быть восстановлены введением в третий желудочек мозга либо фрагментов фетальных NSC, либо клеток культуры NSC (Рис. 2). Более того, период восстановленного ритма будет таким же, как у донора.

Рис. 2. Участие супрахиазматических нейронов (SCN) в интеграции циркадианных ритмов (по Сейперу и др., Saper et al., «Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms”, Nature, vol. 437, 2005). Воздействие SCN на дорсо-медиальные ядра гипоталамуса (DMH) опосредуется вентро- и дорсо-вентрикулярными проводящими путями (DSPZ и VSPZ). Управление DMH бодрствованием, выделением кортикоидов и сном опосредуется вентро-латеральной преоптической областью (VLPO), а регуляция температуры — медиальной преоптической областью (МРО). Предполагается, что пептиды, связанные с питанием (лептин) также участвуют в регуляции циркадианных ритмов через посредство полукружных (ARC) и вентромедиальных ядер.

И, наконец, Певенедавно определил TGF[27], как новый сигнал циркадианных часов. По поводу наших биологических часов интересно отметить, что они также играют роль в секреции инсулина. Действительно, было замечено, что разрегулирование биологических часов из-за ночной работы, часового сдвига или приема пищи в неподходящее время может в ряде случаев способствовать ожирению или диабету. Было показано, что секреция инсулина определяется не только приемом пищи, но также, независимо от него, циркадианным ритмом. Для этого был очень точно измерен уровень инсулина в крови мышей в разные часы дня и ночи. Некоторые мыши оказались «нормальными», у других же были выявлены генетические нарушения в работе внутренних часов; последние были помещены на круглые сутки под искусственное освещение. Их кормили пищей, обогащенной липидами. У животных, биологические часы которых были разрегулированы, наблюдалось нарушение секреции инсулина. Они вошли в процесс инсулинорезистентности, то есть потери эффективности инсулина и возрастания риска развития ожирения. По сравнению с контрольной группой мышей они сильно набрали вес. Таким образом, выработка инсулина вызывается не только приемом пищи, но также внутренними часами, регулирующими выделение многочисленных гормонов в нашем организме в различные периоды для и ночи, таких, например, как инсулин или мелатонин.

Отсюда можно сделать вывод, что «средиземноморский режим», при котором основной прием пищи приходится на середину дня, является, по-видимому, наиболее благоприятным для здоровья, как и привычка не переедать за обедом и не перекусывать между основными приемами пищи. Необходимо строго соблюдать режим питания, а также контролировать количество съедаемого.

Роль мелатонина

Роль мелатонина — маленькой молекулы, вырабатываемой шишковидной железой — в периодичности циркадианных часов была выявлена в 1986 году. В каждом организме синтез мелатонина ограничен темнотой и пульсирует в темноте, но подавляется светом. Таким образом, уровень мелатонина, циркулирующего в крови, обратно пропорционален продолжительности солнечного дня. Эффекты света на выработку мелатонина передаются особым проводящим путем, ретино-гипоталамическим трактом, который проецируется от сетчатки до гипоталамуса, соседствующего с супрахиазматическими ядрами. Супрахиазматические ядра передают нейронные сигналы шишковидной железе (эпифизу) через интермедио-латеральную колонну шейного отдела спинного мозга и верхний шейный симпатический ганглий.

Введение мелатонина в течение дня играет усыпляющую роль, вклиниваясь между ритмоводителем — водителем циркадианного ритма и сном.

Фармакология бодрствования (кстати, о кофе)

Мои воспоминания о кофе

• Кофе и бодрствование: синхронические эффекты

Как и большинство гипнологов, жизнь которых часто прерывается бессонными ночами, я стал пить много кофе и поэтому заинтересовался механизмами психотонического действия кофеина. Именно с помощью кофеина я провел в 1954 году свои первые опыты по нейрофизиологии. В старенькой физиологической лаборатории декана Херманна я показал, что прием 1 мг/кг кофеина может на длительное время десинхронизировать медленную и «синхронизированную» кортикальную электрическую активность препарата cerveau isolé. У этого препарата ствол мозга перерезан как раз перед средним мозгом (то есть, перед ретикулярной формацией среднего мозга, которая в то время рассматривалась как единственная система бодрствования).

Однако введение амфетамина (10 мг/кг), как показали мои друзья Поль Делл и Марте Бонвалле, напротив, не вызывало активацию коры у такой же кошки cerveau isolé. Таким образом, кофеин, очевидно, действует либо непосредственно на кору головного мозга, либо на гипоталамические структуры, проецирующиеся в кору, но находящиеся впереди места перерезки ствола мозга. Очевидно, кроме того, что механизмы кофеинового бодрствования должны полностью отличаться от амфетаминового.

Гипотеза, что кофеин может блокировать седативные действия аденозина, оказалась вполне правдоподобной (Рис. 3).

Рис. 3. Механизм действия кофеина

Нейроны высвобождают аденозин, воздействующий на постсинаптические рецепторы 2А, тормозящие постсинаптические активирующие нейроны. Кофеин, связываясь с рецепторами 2А, подавляет таким образом торможение этих нейронов и способствует бодрствованию.

Преимущества возможности бороться со сном и поддерживать состояния качественного бодрствования — вполне очевидны. Однако уже через несколько часов после пробуждения на уровне вентрального гипоталамуса образуется достаточно гипногенных молекул, чтобы снова уснуть. Простой тест (называемый итеративным (повторным) засыпанием), позволяет под полиграфическим контролем определять тенденцию к засыпанию у обычных испытуемых каждый час в темном помещении. После 10 часов утра немногие могут оставаться в состоянии спокойного бодрствования более пяти минут. Естественное состояние нашего мозга на самом деле — это спать, при условии, что обеспечено необходимое питание и безопасность. Гамаки племен, которых называют примитивными, чаще использовались днем, чем ночью. Но промышленная цивилизация, которая ввела определенные трудовые часы, обязывает нас просыпаться в определенное время и сохранять бодрствование из страха перед начальником, наказания штрафом и реже всего — из настоящего научного любопытства.

Представим себе племя гоминидов, живших 4–5 миллионов лет назад на восточном африканском роге и занимавшихся собирательством и охотой. В голодные дни один из них разгрыз несколько зерен кофе. Зерна оказались горькими, но вызвали ощущение хорошего самочувствия. Исчезла усталость, легче оказалось и ночное бодрствование у пещеры. Вскоре всё племя стало регулярно грызть зерна кофе, чей вкус улучшился после того, как их стали поджаривать на горячих углях. Благодаря кофе ареал собирательства и охоты расширился, а сопротивляемость сну позволило по ночам нападать на другие, спящие, племена. Стало больше еды и больше детей. Психофармакология бодрствования позволила этому племени «ксантофагов»[28] заинтересовать кофейными зернами и соседей.

Еще нужно было, чтобы синхроническое[29] преимущество, внесенное потреблением кофеина, могло сложиться с диахроническим[30] преимуществом, и в таком удвоенном виде передаться последующим поколениям. Другими словами, обладает ли кофеин способностью вносить такие изменения в центральную нервную систему, которые могут записаться в генетическую программу развития мозга? Ответ будет положительным, по крайней мере, для крыс и мышей.

Диахронические эффекты кофеина

• У крыс и мышей

В 1980 году Энслен с соавторами изучали состояние бодрствования у более чем 120 крыс линии Спраг-Доули. После оплодотворения самок помещали в клетки, и они получали 0, 0,0125, 0,025, либо 0,1 % кофеина, добавленного в пищу во время ее потребления. Прием кофеина прекращали на период лактации, и крысята первого поколения, вскормленные своими матерями, когда вырастали, подвергались полиграфической регистрации цикла бодрствование-сон в течение нескольких недель. Затем самок этого первого поколения поместили вместе с самцами (которым ничего не вводили) и стали кормить без кофеина во время кормления и грудного вскармливания. Затем снова изучали цикл бодрствование — сон у подросших крысят второго поколения.

Результаты исследования показали статистически значимое увеличение времени парадоксального сна (ПС) на 38 минут у крыс — потомков матерей, не принимавших кофеин, и на 64 минуты у крыс, потомков матерей, которые принимали кофеин. А медленный сон не показывал значимых изменений. У крыс второго поколения обнаружено увеличение времени ПС от 43 минуты (контроль) до 60 минут у потомков бабушек, получавших кофеин во время кормления.

Эти эксперименты были подтверждены в моей лаборатории в 1981 году Кристофером Синтоном. Он смог также отвергнуть гипотезу относительно роли материнского вскармливания, доверяя кормление мышат, рожденных от матерей, принимавших кофеин во время кормления, матерям, не принимавшим кофеин. Тестируя поведение, Синтон также показал, что у мышей, родившихся у матерей, принимавших кофеин, происходит значительное повышение уровня исследовательского поведения в открытом поле Хебба-Вильямса и резкое увеличение латентности проникновения в темный отсек после получения электрического разряда.

Постоянные изменения парадоксального сна у и первого, и второго поколений грызунов, принимавших кофеин, остаются необъяснимыми. Тем не менее, существует экспериментальный факт, полученный в двух лабораториях под строгим контролем. Употребление кофеина во время кормления крыс и мышей влечет за собой постоянное увеличение парадоксального сна у их потомков как в первом, так и во втором поколении.

• У человека

Если продолжительность жизни кофеина в организме мыши составляет 30 минут, то у человека она достигает 6 часов. Следовательно, 100 мг/кг/сутки кофеина у мыши соответствуют 8 мг/кг/сутки у человека, или ежедневному употреблению 500 миллиграммов (что соответствует 5–6 чашкам эспрессо). Это доза, которую можно принимать во время определенных стадий беременности, и которая, таким образом, может увеличить процент парадоксального сна у плода, а, значит, иметь благоприятное влияние на формирование мозга (Рис. 4)!

Рис. 4. Связь между сном матери и циклами активности плода.

А — Материнский сон: 1 — бодрствование; 2–3 — стадии «медленного сна»; ПС — парадоксальный сон. В — Регистрация движений плода. Движения измеряются каждые 2 минуты (шкала — 10 движений/мин). Увеличения активности плода совпадают с эпизодами ПС матери и сигнализируют о наступлении ПС и у плода.

Теперь вернемся к нашим гоминидам ксантофагам, у которых мы предположили наличие благоприятной синхронической роли кофеина. Сменялись поколения, предоставляя время для диахронического воздействия кофеина на дальнейшее. С каждым поколением постепенно увеличивалась суточная продолжительность парадоксального сна (от 60 минут у приматов до 120 минут у человека). Действительно ли кофеин ответственен за те процессы, которые способствовали развитию лобной коры, а также появлению языка? Тогда же возникло важнейшее событие в истории человечества: благодаря наличию языка человек смог рассказывать свои сны. И тогда в пещере проснувшийся первобытный человек смог поделиться тем, что он увидел во сне. Он рассказал, как ночью он вышел из пещеры и полетел, как птица. Его жены и соплеменники с изумлением смотрели на него. То же самое явление происходило несколько раз и с другими гоминидами. Сколько же времени понадобилось, чтобы на заре человечества вспыхнул этот главный вопрос? Должно же существовать нечто нематериальное, «дух» или душа, принципиально отличающееся от материального тела. Неутомимый и невидимый дух, который может бодрствовать даже во время сна. Он может перемещаться, куда хочет, в пространстве и во времени, и высвобождать из мозга фантастические картины своего путешествия, во время которого тело раздавлено сном. Следовательно, дух — это бессмертие, тогда, как тело — это погребение! Таким образом, фантастический аспект сновидения мог бы лежать, по Спенсеру и Малиновскому, в основе верования в душу или дух, которое реализовывалось в виде многочисленных графических образов, аватаров, при возникновении всех цивилизаций и всех религий.

«Дух», происходящий из кофе — это что, научная фантастика? Может быть. Но как не принимать во внимание окружающий растительный мир и возможную роль некоторых растительных молекул в эволюции человечества, ибо если мы уже приобрели для нашего головного мозга рецепторы из растительного мира, то почему бы нам не синтезировать в мозге и родственные им молекулы?

Кофеин мог бы защитить от болезни Альцгеймера

Несколько эпидемиологических опросов и экспериментальных исследований на животных показывают, что кофеин может предотвращать риск возникновения болезни Альцгеймера. Чуанхай Цао, Гэри Арендаш и их коллеги из университета Южной Флориды в городе Тампа (Флорида, США) попытались напрямую проверить действие этого вещества методом «случай-контроль» на 124 пациентах в возрасте от 65 до 88 лет, наблюдавшихся на протяжении от двух до четырех лет. Оценивались уровни кофеина в плазме крови, а также различные маркеры и практические когнитивные тесты. Авторы обнаружили, что уровни кофеина были ниже у тех пациентов, у которых наблюдался mild cognitive impairment (MCI, или легкий когнитивный дефицит), прогрессирующий к стадии деменции. Среди них ни у одного уровень кофеина не достигал критического уровня 1200 мг/мл. Отсюда авторы делают вывод, что употребление кофеина снижает риск возникновения болезни Альцгеймера или задерживает ее развитие, особенно у больных на стадии MCI (20).

Глава 4

Зарождение и эволюция понятия сознания

Как бодрствование, так и сновидение являются необходимыми условиями проявления сознания (под влиянием внешнего или внутреннего опыта). Кем бы стал человек, у которого сознание появлялось только во время сновидений? Пора упорядочить красочную полемику на эту тему ряда исследователей. Начнем с возникновения и эволюции понятия сознания и основных дефиниций сознания, принятых в различных школах.

I. Условия осознания

А. Существует ли сознательный опыт вне деятельности нашего мозга? Эта идеалистическая теория имеет много блестящих защитников, таких как Кити, Экклс и Лаплан, для которых сознание не является материальным феноменом.

В. Разберемся, как некоторые знаменитые ученые, например, Пенроуз, пытались объяснить сознание.

С. Каковы условия появления сознания (под влиянием внутреннего или внешнего опытов) в континууме бодрствование-сон-сновидение? Конечно, именно бодрствование является главным условием осознанного поведения. Но мы можем осознавать самих себя или явления, которые мы наблюдаем вокруг себя, и когда видим сны. Должен существовать некий общий знаменатель у активности нашего мозга в бодрствовании и во время сновидений. Мы увидим, что при его поиске довольно легко отклонить множество мозговых структур, но есть две, которые необходимо оставить — это таламус и кора головного мозга.

II. Что известно о сознании у животных или у грудных младенцев? И каково значение так называемых «зеркальных нейронов» в «немедленном осознании», возникающее перед некоторыми поступками?

III. Чувственные явления? Можно ли объяснить, что такое красный цвет, человеку, который, никогда его не видел? (Например, слепому от рождения).

IV. Может ли существовать знание без сознания?

V. В последней главе мы рассмотрим до сих пор не решенную проблему самосознания, эго или «self», поскольку эволюция нашего мозга, хоть и происходила на протяжении сотен тысяч лет, но так и не сделала его достаточно совершенным для того, чтобы позволить нам окончательно познать самих себя.

Проблемы сознания. В чем ошибаются философы и ученые, изучающие сознание?

• Первая ошибка

Сознание — совсем не подходящая тема для научного исследования, потому что оно не имеет сколько-нибудь точного определения. Понятие сознания в лучшем случае — невнятное, а в худшем — мистическое!

На самом деле сознание возникает утром при awareness (пробуждении) и продолжается до наступления сна или комы. Сознание может быть и при сновидении. Следствия из этого определения следующие: это субъективное состояние, присущее человеку и высшим позвоночным. Мы ничего не можем сказать по поводу сознания у червей или улиток.

Сознание не нужно путать с вниманием, например, я осознаю, что на мне надета рубашка, но внимания на нее не обращаю!

Сознание также не нужно путать с самосознанием. Я осознаю, что обладаю сознанием, но не уверен в наличии сознания у другого человека или животного. Тем не менее, тот факт, что сознание не является «наблюдаемым», не означает, что оно вообще находится за пределами научного исследования (так же, как например, Большой Взрыв, электроны и т. д.)

• Вторая ошибка

Наука, по определению, объективна, но сознание, по общепринятой дефиниции — субъективно. Следовательно, науки о сознании быть не может.

Различие между объективным и субъективным прежде было довольно расплывчатым, но Декарт сделал его более понятным. Однако в настоящее время следует различать эпистемологическую и онтологическую разницу между этими понятиями, например.

Различие эпистемологическое:

— объективное: Рембрандт родился в 1906 году[31];

— субъективное: Рембрандт как художник лучше, чем Рубенс.

Понятие о духе или сознании в йоге

Индийское мышление и все системы йоги игнорируют функции легких. Они верят в существование двух дыхательных путей, начинающихся на уровне ноздрей и спускающихся к основанию позвоночного столба. Первый путь, называемый ida, спускается по левой стороне тела и служит для вдоха (а также для переноса духовной сущности бессмертной жизни). Другой путь, правый, называемый pingala, служит для выдоха и выведения бесценного жизненного начала. Эти два пути могут обвиваться вокруг позвоночного столба, но друг с другом не взаимодействуют, за исключением перинея, области промежности, где они могут проникать в sushumna[32], который они называли cord of hope (канат надежды), или центральный психический путь.

Таким образом, задолго до того, как на Западе стали искать место нахождения духа или сознания, йоги указывали на особый вид дыхания, сопутствующий медитации, увеличивающий продолжительность вдоха и направляющий воздух вдоль cord of hope, того места, где находится сознание. Жители Тибета считают, что существует пять состояний сознания, находящихся в пяти центрах, имеющих форму лотоса, которые называются «колесами», или «чакрами», расположенными вдоль cord of hope. Понятие сознания применяется как к телу, так и к духу. Эти центры связаны с пятью чувствами (обоняние, вкус, зрение, слух и осязание) и пятью способностями (движение, схватывание, выделение, рождение потомства и речь).

Человеческая индивидуальность соединяется с Вселенной благодаря высшему центру, расположенному над глазами. В этом месте, называемом Manas, расположены «дух, разум и мысль». Однако Ahamkara — самосознание и память — локализованы на уровне чакры сердца. Интересно, что в китайском мировоззрении эмоции или действие нигде не локализованы.

В целом знание основ восточной мифологии позволяет понять полное равнодушие жителей Азии к психическим функциям, что обеспечивает их очень высокую толерантность к аберрантному поведению (кататонии, мании, эпилепсии).

Сознание глазами философов

История концепции сознания началась, если не считать нескольких обязательных предварительных упоминаний греческих философов, в 1696 году с Локка и завершилась к 1950 году Поппером, но в те годы практически нулевые познания в мозговой деятельности не позволили никому из них разобраться в механизмах сознания (возникающего под влиянием внешнего или внутреннего опыта). Поэтому эта сфера всегда принадлежала философам и психологам с их порой малопонятными идеями.

Платон (427–347 гг. до н. э.) и Аристотель (384–322 гг. до н. э.)

Два самых крупных философа античности не затрагивали проблему сознания, и концепция сознания не оставила никакого следа в сочинениях древнегреческих философов. Верно также и то, что встречающееся у некоторых древнеримских авторов латинское слово conscientia (cum scientia; от лат. conscientia — «осведомленность; сознание; совесть») имело моральный смысл в римском праве, выражающее тот факт, что некто считает свидетелем самого себя.

Франсуа Рабле (1494–1553)

В 1520 году он записался на медицинский факультет университета Монпелье, где занимался толкованием текста Гиппократа. В 1532 году работал врачом в больнице Отель-Дьё в Лионе. В 1534 году опубликовал «Гаргантюа», где впервые встречается термин conscience, сознание (в смысле — «моральное сознание, совесть»): «Но, как сказал премудрый Соломон, мудрость в порочную душу не входит, знание, если не иметь совести, способно лишь погубить душу, а потому ты должен почитать, любить и бояться Бога…»[33]. Сорбонна осудила его произведение.

Андреас Везалий (1514–1564)

Он учился в Парижском университете и католическом университете Лувена. Его можно считать первым анатомом нового времени, так как он совершил великое множество вскрытий. Он стал первым врачом при Карле V. Им были забыты уроки Гиппократа относительно превосходства мозга над сердцем. Он отверг вентрикулярную концепцию умственных способностей, напоминая, что «желудочки мозга есть и у глупых ослов», и однажды отказался раз и навсегда от идеи, что сердце — это «верховный правитель», ради того, чтобы уступить это место мозгу, который реально «управляет всем и даже нашими мыслями». Без Везалия концепция сознания еще долго не была бы принята.

Рене Декарт (1596–1650)

Во время Тридцатилетней войны он служил в армии. Затем бежал в Голландию в 1628 году и, наконец, оказался при дворе королевы Кристины шведской. Он написал, в частности, «Рассуждение о методе», «Метафизические размышления», «Страсти души». Он редко пользовался понятием сознания, хотя в одном месте у Декарта можно найти такое определение мышления: «осознание операций, происходящих в нас» («Принципы физиологии»).

Декарт остается одним из величайших философов всех времен, а его максима «Я мыслю, следовательно, я существую» стала знаменитой. Он создал модель восприятия, ставшую классической. Его представление о том, что шишковидная железа может стать эквивалентом души и поворачивается, посылая сенсорные сигналы к двигательным нервам, было справедливо раскритиковано Стеноном. Декарт также писал в своих «Метафизических размышлениях»: «Когда я рассматриваю свой разум, то есть, себя самого, в том смысле, что я есть лишь нечто думающее, я не могу различить никакую отдельную часть, но я воспринимаю себя как нечто единое и цельное».

Джон Локк (1632–1704)

Выпускник университета в Оксфорде, этот философ и врач считается последователем Фрэнсиса Бэкона, он представитель эмпиризма в Англии и является предвестником века Просвещения. В своей самой знаменитой книге «Опыт о человеческом разумении» (1689) он писал: «Сознание есть восприятие того, что происходит у человека в его собственном уме»[34].

И, собственно, только в этой книге понятие сознания было впервые отделено от его морального значения (совести). Таким образом, в 1696 возникло понятие сознания, которое станет основой рефлексии о разуме.

Переводчик Локка на французский язык Пьер Кост в 1700 году впервые использовал современное слово «сознание» (conscience) для перевода английского consciousness.

Николя Мальбранш (1638–1715)

Ораторианский священник, считавшийся картезианцем, но находившийся также под влиянием святого Августина: «Есть только тот Бог, которого ты сам познал».

А вот его определение самосознания (самопознания): «Сознание может быть средством самопознания». Это означает, что именно благодаря сознанию индивидуум может считать себя таковым, то есть самим собой, или самим собой, как таковым».

Готтфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716)

Он учился в университетах Лейпцига, Альтдорфа и Йены, затем поступил на службу к барону Бойнебургу во Франкфурте. Он изобрел счетную машину и дифференциальное исчисление (интегралы и производные), а также условное обозначение f(x)dx. Между ним и Ньютоном произошла серьезная ссора из-за утверждения Ньютона, что это он придумал дифференциальное исчисление.

В 1699 он был принят в Парижскую Академию наук. По этому случаю он получил поздравление от Бернара де Фонтенеля: «Если господин Лейбниц и не является, как господин Ньютон, изобретателем системы [исчисления] бесконечно малых величин, то ему недостает для этого всего лишь бесконечно малого!» Затем Лейбниц занялся рассмотрением сознания с точки зрения метафизики: «Душа — это монада, которая сама по себе обладает сознанием». «У человека душа и тело не связаны друг с другом, но между этими двумя сущностями имеется такая совершенная гармония, что каждая из них, развиваясь по своим собственным законам, влечет за собой изменения, которые в точности соответствуют изменениям другой» — это то, что Лейбниц называл «предустановленной гармонией». Лейбниц допускал, что наши мысли являются врожденными. Поэтому к высказыванию тех, кто думает, что наши мысли зависят от окружающего (эмпиризм) «Nihil est in intellectu quod non prius fuerit in sensu» («Нет ничего в сознании, чего бы не было раньше в ощущении»), он добавил такое ограничение: «Nisi ipse intellectus» («Кроме самого сознания»). Он также впервые сформулировал «закон достаточного основания», постулируя, что все поступки имеют свое объяснение. Его идеи кажутся порой малопонятными. Против них активно возражал некий господин Аруэ, ставший впоследствии Вольтером — светский человек, любитель красивых женщин, лучший сочинитель эпиграмм, блестящий полемист, читавший немецких философов. В своем «Кандиде» Вольтер сравнил Лейбница с доктором Панглоссом, со смехотворной глупостью болтавшим обо всем и ни о чем, путаясь в метафизических и теоретических рассуждениях. Панглосс — это профессор метафизико-теолого-космо-нигологии, наставник Кандида и Кунигунды. Представленный в произведении старым сифилитиком, он добирается до Лиссабона в день сильнейшего землетрясения. В конце концов он становится жертвой аутодафе, во время которого его вешают.

Дэвид Гартли (Хартли) (1705–1757)

Он учился в Кембридже и с 1730 по 1757 году занимался медициной в Лондоне. Гартли является автором произведения Observations on Man, his Frame, his Duty and his Expectations («Размышления о человеке, его строении, его долге и упованиях», 1750). Эта книга позволила сознанию войти в физиологию, а разуму — завоевать мозг. Благодаря этим «наблюдениям» и физиологическому подходу он разработал схему, позволяющую понять регуляцию даже таких тонких действий, как, например, речь. Касаясь духовного состояния человечества, «размышления» Гартли приводят его к утверждению, что человечество будет спасено, так как «мы несем в себе всю божественную природу». Он описал модель психологического роста человека, и каким образом «Я» превращается в «симпатию и теопатию», что проще говоря, означает «научиться любить свое будущее так же, как Бога».

По мнению Гартли, нервная система может реагировать на внешние стимулы посредством мышления и проблесков сознания. Гартли заимствовал у Ньютона понятие «вибрации» нервной системы для объяснения ее активности. Наконец, согласно Гартли, животные тоже обладают сознанием. И отличаются от нас только строением мозга.

Дэвид Юм (1711–1775)

Выпускник университета в Эдинбурге, считающийся одним из самых крупных мыслителей века Просвещения, основатель (вместе с Локком) современного эмпиризма. Дэвид Юм противостоял Декарту и философам, рассматривавшим человеческий разум с теолого-метафизической точки зрения. Он проложил дорогу применению экспериментального метода к психическим явлениям. Весьма значительна его роль в развитии современной мысли. Он оказал огромное влияние на Канта и аналитическую философию начала XX века, а также на феноменологию.

В его главном труде «Трактат о человеческой природе» приводится такое определение понятия сознания: «Действие воображения, с помощью которого мы рассматриваем непрерывные и неизменные объекты и размышляем о последовательности взаимосвязанных объектов, является почти идентичным сознанию».

Любопытно, что Юм — ярый поборник отрицания самосознания: «Мы предпочитаем думать, что являемся всегда одной и той же личностью, что наше сегодняшнее «я» есть то же самое, каким оно было пять лет назад, несмотря на изменения, влияющие на многочисленные аспекты нашей личности. Исходя из этого, мы могли бы исследовать то «глубинное я», ту основу, которая остается неизменной, когда другие [личностные аспекты] изменяются. Затем мы спрашиваем, какова его [ «глубинного я»] природа и что отличает его от случайностей, влияющих на нас». Однако Юм отрицает, что можно найти различие между «таким таинственным [неизменным] я» и изменяемыми аспектами — под предлогом того, что они связаны с «я» или произрастают из него. Следовательно, когда мы рассматриваем самих себя, мы можем только воспринимать комплекс мыслей и чувств. Интроспекция никогда не позволит понять сущность того, что называется «я».

Иммануил Кант (1724–1804)

Он учился в университете Кёнигсберга. Сторонник Французской революции и идей Жан-Жака Руссо, Кант — один из величайших немецких философов. С 1770 года он начал интересоваться мощью разума (критический период), происхождением знания (теоретический разум) и возможностями действия (практический разум).

Самая знаменитая работа Канта — это «Критика чистого разума» (1781). Влияние Канта на философию — огромно, особенно на немецкий идеализм (Фихте, Шеллинг, Гегель). Из многочисленных высказываний Канта можно выбрать несколько, лучше всего иллюстрирующих его идеи: «Чувства — это неорганизованный стимул, восприятие — это организованное чувство»; «Понимание — это организованное восприятие, наука — это организованное знание»; «Основной интерес моего разума, как умозрительного, так и практического, сосредоточен на следующих трех вопросах: что я могу знать? Что я должен делать? На что я смею надеяться?»; «Любое наше знание начинается с чувств, затем развивается в понимание и заканчивается разумом. Нет ничего выше разума» («Критика чистого разума»). «Каждый человек как нравственное существо изначально обладает нравственным сознанием» («Основы метафизики нравственности», 1785).

Каким образом мозг объединяет огромное разнообразие информации, приводя его к единому опыту? Здесь Кант ссылается на «трансцендентальность»: трансцендентальное единство апперцепции (самосознания), то есть, возможность обратного действия и отдаленного взаимодействия, вводя понятие связи. Кант упоминает о необходимости длительной разгрузки для сознательного восприятия.

И наконец, вот несколько комментариев Канта, касающихся сознания.

В своей концепции структуры сознания Кант вводит понятие «кантианской априорности» (a priori), то есть априорных форм интуиции, которые суть пространство и время, а истина есть только в опыте при условии введения другой априорности, представляющей собой понятие причинности.

Любая унификация представлений требует единства сознания в их синтезе.

Сознание есть высшая точка, с которой связано любое мышление.

В том, что касается самосознания, Кант четко распознает (как и Юм), что «”я” нельзя пережить опытным путем, оно познаваемо только как абстракция — бесцветная, не имеющее никаких свойств, совершенно неуловимая».

И в заключение Кант делает вывод — тремя словами, ставшими знаменитыми «Ich bin ich» («Я есть я»).

Франц Йозеф Галль (1758–1828)

Родившийся в Германии и умерший во Франции, Ф.Й. Галль представляет собой прекрасный пример лжеученого и не должен был бы входить в представляемый здесь перечень; однако его успех — и даже триумф — доказывают, что прижизненный авторитет ученого еще не является мерой его серьезности. Галль написал «Общую анатомию и физиологию нервной системы, и в особенности мозга, с наблюдениями возможности распознавания расположения многочисленных интеллектуальных и моральных черт человека и животных с помощью очертаний головы» (1810). Он утверждал, что на поверхности мозга имеются 26 органов (бугорков), которые изменяют форму черепа (Рис. 1). Ученик Галля Спурцхайм перенес френологию (или краниометрию) в США, где среди ярых сторонников Галля и его френологии оказались Томас Эдисон и Альфред Рассел Уоллес.

Рис. 1. Вид черепа сзади с различными бугорками по терминологии Галля.

1: инстинкт размножения. 2: любовь к потомству. 3: дружба. 4: самозащита и храбрость. 5: плотоядный инстинкт, склонность к убийству. 8: гордость, высокомерие, жажда власти. 9: тщеславие, амбиции, стремление к славе. 10: осторожность, осмотрительность. 27: скрытность, упорство, постоянство.

Однако в 1825 году Мажанди показал, что френология — это лженаука, не имеющая под собой никакой серьезной базы. «В середине XX века даже имя Галля и отживший термин «френология» могут вызвать только улыбку, и, при всем уважении, она не вызывает даже того интереса, который в наши дни проявляется к таким эзотерическим и иррациональным дисциплинам, как астрология и алхимия» (из введения к замечательной книге «История френологии» Г. Лантери-Лора).

Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770–1831)

Сознание является темой его главного труда «Феноменология духа» (1807). В нем Гегель изложил настоящую эпопею эволюции сознания, начиная с чувственного сознания и до «абсолютного духа».

Для решения столь грандиозной задачи Гегель использует диалектический метод, состоящий из описания противоречий и их разрешения благодаря новой фазе познания, называемой синтезом. Этот метод впоследствии был использован Гуссерлем, Сартром и, в особенности, Марксом.

Эволюция сознания и переход к самосознанию: сознание не является неизменным явлением, оно формируется и трансформируется, чтобы стать другим «самим собой».

Возникновение осознания внешнего мира: вначале была попытка разума понять природу как таковую. Этот порыв столкнулся с необходимостью введения универсальных понятий (то есть, таких, которые смогут понять разные люди).

Такое требование приводит ко второму типу сознания — перцепции (восприятия). Вместе с восприятием сознание в поисках определенности должно обратиться к категориям мышления и общего языка.

Таким образом, сознание всегда распространяется в двух различных направлениях: наши чувства осведомляют нас об окружающем мире, а вышеупомянутые категории создают ощущение мира. Несоответствие между чувствами и этими категориями вызывает неуверенность и фрустрацию (неудовлетворенность), приводящие к скептицизму. Следовательно, сознание формируется в ходе приобретения опыта, что является высшим проявлением сознания.

Что касается самосознания, именно оно, как показал еще Локк, создает возможность узнать на протяжении всей жизни самоё себя, единственную личность — «Я есть Я». Существует различие между субъектом и объектом, но субъекты также являются и объектами для других субъектов: они приобретают самосознание в глазах другого. «Отношение обоих самосознаний, следовательно, определено таким образом, что они подтверждают самих себя и друг друга в борьбе не на жизнь, а на смерть.

Они должны вступить в эту борьбу, ибо достоверность себя самих, состоящую в том, чтобы быть для себя, они должны возвысить до истины в другом и в себе самих. И только риском жизнью подтверждается свобода, подтверждается, что для самосознания не бытие, не то, как оно непосредственно выступает, не его погруженность в простор жизни есть сущность, а то, что в нем не имеется ничего, что не было бы для него исчезающим моментом, — то, что оно есть только чистое для-себя-бытие. Индивид, который не рисковал жизнью, может быть, конечно, признан личностью, но истины этой признанности как некоторого самостоятельного самосознания он не достиг. Каждое должно в такой же мере идти на смерть другого, в какой оно рискует своей жизнью…»[35].

И еще цитата: «…самосознание есть рефлексия из бытия чувственного и воспринимаемого мира и по существу есть возвращение из инобытия. Как самосознание оно есть движение; но так как оно различает от себя только себя само как себя само, то для него различие непосредственно снято как некоторое инобытие; различие не есть, и самосознание есть только лишенная движения тавтология: я есмь я; так как различие для него не имеет также формы бытия, то оно не есть самосознание. Оно, следовательно, есть для себя инобытие в качестве некоторого бытия или в качестве различенного момента; но оно есть для себя также единство себя самого с этим различием как второй различенный момент. Обладая названным первым моментом, самосознание выступает как сознание, и для него сохранен весь простор чувственного мира, но в то же время — лишь в соотнесении со вторым моментом — с единством самосознания с самим собою; и это единство есть для самосознания вместе с тем некоторая устойчивость, которая, однако, есть только явление или различие, не имеющее в себе бытия. Но эта противоположность его явления и его истины имеет своей сущностью только истину, а именно единство самосознания с самим собой; это единство должно стать для самосознания существенным; это значит, что самосознание есть вообще вожделение»[36].

Томас Генри Гексли (Хаксли) (1825–1895)

Большой защитник теории эволюции, он написал «Доказательство места человека в природе» (Evidence as to Man’s place in Nature). Будучи другом Чарльза Дарвина (и заслужив прозвище «Бульдог Дарвина»), Гексли применял к самому себе некоторые данные эволюции: «Человек возник до появления топора и огня, следовательно, он не мог быть всеядным», вот почему Гексли всю жизнь оставался вегетарианцем!

Для Гексли соперничество и устранение менее приспособленных — основные факторы эволюции, что вызвало критику со стороны русского анархиста Кропоткина, опубликовавшего ответ Гексли в своем труде «Взаимопомощь, как фактор эволюции».

Гексли внес значительный вклад в биологию рыб. Он доказал глубокую родственную связь между рептилиями и птицами, которых он в 1864 году объединил в группу, названную «завропсиды» («зауропсиды»). Он также описал три стадии эволюции млекопитающих — от самых примитивных до самых развитых: прототерии, метатерии и эутерии.

В области философии он написал: «О гипотезе, по которой животные являются автоматами, и история этой теории», что привело его к полному отрицанию сознания у животных. Его учение, которое можно назвать эпифеноменолизмом, состоит в следующем:

— психические состояния не являются физическими состояниями;

— психические состояния определяются физическими состояниями организма;

— психические состояния не могут ничего вызывать сами по себе (без участия физических состояний).

Животные являются автоматами: сознание животных находится в односторонней связи с организмом, оно не может влиять на его функции, «как свисток паровой машины никак не влияет на ее двигатель».

Джон Хьюлингс Джексон (1835–1911)

Этот британский невролог изучал эпилепсию своей жены. Форма болезни, которую он описал в результате своих наблюдений, теперь называется «джексоновская эпилепсия». Джексон является последователем психофизического параллелизма. Ниже приводятся основные особенности его, чисто британского, здравого смысла в его собственном изложении:

— исследованию причин явлений должно предшествовать изучение самих явлений, вызванных этими причинами;

— патологическая анатомия для тех, кто не сдавал экзамен по посмертному вскрытию (post-mortem, или аутопсия), часто представляется чем-то «конфиденциальным» и «окончательным»;

— сознание есть именно то, что в теологии называется «душой».

А вот выводы из его доктрин:

— действие «духа» опосредуется наиболее развитыми центрами мозга. Таким образом, «нематериальный» фактор может вызывать физические эффекты;

— активность высших нервных структур и состояния психики — суть различные аспекты одного и того же фактора;

— «состояния сознания» (или то, что было названо выше «состояниями духа») полностью отличаются от функционирования «высших центров» мозга;

— поскольку каждое состояние сознания должно коррелировать с соответствующим состоянием нервной системы, то оба феномена должны существовать одновременно;

— и хотя оба события происходят одновременно и параллельно, никакого взаимодействия между ними не возникает.

Чтобы пояснить свою теорию, Х. Джексон приводит пример зрительного восприятия, физическую схему рефлекторной дуги: воздействие на периферическую сенсорику (хрусталик, сетчатку, таламическое реле, зрительную кору) вызывает мышечный ответ.

Уильям Джеймс (1842–1910)

Выпускник Гарвардской медицинской школы, основоположник психологии в Америке. «Первую конференцию по психологии, в которой я участвовал, я же и организовал», говорил он.

Испытывая влияние Локка, Юма и Спенсера, Джеймс сам оказал влияние на Бергсона, Рассела и К. Г. Юнга. Он написал «Принципы психологии» (1890), «Прагматизм» (1907) и «Теорию эмоций» (совместно с Карлом Ланге — теория Джеймса-Ланге).

Эмоция выражает ответ организма на физиологические изменения: «Мы плачем, потому что текут слёзы, злимся, потому что деремся и пугаемся, потому что дрожим!» Он также писал: «Истинная идея сама по себе не является истинной, она истинная потому, что позволяет совершать действие, не встречая сопротивления. Истинная идея — это не особенность предмета, не свойство разума. Идея есть связь, адекватно (если идея истинная) или неадекватно (если идея ложная) объединяющая мой разум с объектом!»

А вот что он пишет насчет мозговой деятельности:

— в мозге нет таких клеток или групп клеток, которые обладали бы анатомическим или функциональным превосходством над другими и стали «краеугольным камнем» или «центром притяжения» для целого ансамбля систем;

— абсурдно полагать, будто сознание — самая поразительная вещь, которая существует во Вселенной — просто некий артефакт, не играющий никакой особой роли в функционировании мозга.

Таким образом, логистика головного мозга — это настоящее «внутреннее политическое чудо»: она создает «виртуального капитана экипажа в виде «я», или «сознания», но при этом ни одному из своих органов не предоставляет длительной диктаторской власти.

Чарльз Скотт Шеррингтон (1857–1952)

Он учился в Медицинской школе при больнице Святого Фомы в Лондоне. И был первым среди выпускников Кембриджа. В 1932 году он вместе с Эдгаром Дугласом Эдрианом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие функций нейронов». Шеррингтон является автором концепции синапса. Его открытие вызвало настоящую революцию в нейрофизиологии благодаря новому методу рассмотрения нервной системы с использованием таких понятий, как нервная интеграция, реципрокное взаимодействие, суммация возбуждения, пороговая реакция, рецептивное поле и общий конечный путь. Он объяснил постуральный тонус и постуральное равновесие при ходьбе и scratch reflex (чесательный рефлекс), и опроверг гипотезу о влиянии спинного мозга на психические процессы. В своем капитальном труде, опубликованном в 1906 году, «Интегративная деятельность нервной системы» (The Integrative Action of the Nervous System) он балансирует между ретикулярной теорией Гольджи и нейронной доктриной Рамон-и-Кахаля. В одной из своих последних книг («Человек и его природа» — Man on his Nature, 1937–1938), которую Шеррингтон посвятил философским рассуждениям о мозге и психике, он предстает истинным идеалистом. «Если мозговые процессы коррелируют с психическими, то никакими средствами — ни микроскопическими, ни химическими, ни физиологическими — невозможно обнаружить радикальную разницу с другими процессами в нервной системе, в которых психика не участвует. Эти два понятия[37] остаются объективно разделенными. Они представляются мне разнородными, неизменными и не переводимыми одно в другое».

Эдмунд Гуссерль (1859–1938)

Он является основателем феноменологии и исследователем сознания. Он посещал в Вене курсы Франца Брентано (который также был преподавателем и у Зигмунда Фрейда) по интенциональности в произведениях Фомы Аквинского. Будучи еврейского происхождения, Гуссерль принял протестантизм (что не помешало нацистам в годы войны (1939–1945) закрыть доступ к его трудам в университетской библиотеке). Его философские произведения довольно трудны для понимания. Поэтому он предупреждал своих читателей: «Всякий, кто действительно хочет стать философом, должен хотя бы раз в жизни сосредоточиться на самом себе и своем внутреннем мире, отбросить все существующие науки и вновь их воссоздать…»

В своих главных произведениях («Пролегомены чистой логики», «Исследования феноменологии и теория познания», «Основные идеи феноменологии», «Картезианские размышления») он выводит четыре главных принципа трансцендентальной феноменологии:

— интенциональность (целенаправленность), которая является центральным свойством человеческого сознания: быть направленным на некоторый предмет, так как сознание не является неким «сосудом, в который пассивно сливаются все воспринимаемые образы». Каждый раз сознание проявляет целевую интенциональность, которая и придает ему смысл. Например, восприятие яблока не является представлением о яблоке, хотя целевой объект[38] будет тем же самым. А природа целевого акта (или ноэзиса) будет иной;

— феноменологическая медитация: надо высвободить все сущности, начиная с общего или наивного опыта познания. Нужно повернуться лицом к сути вещей, отбросив все частности;

— естественное положение: нужно исследовать «аподиктическую» (несомненную) истину. Является ли существование мира несомненным и неоспоримым?

— феноменологическая редукция (отрицание): «аподиктическое» доказательство универсального понятия ego cogito (я мыслю). «Я не могу сомневаться в том, что я сомневаюсь, следовательно, я существую». Картезианское cogito в этом случае становится основой всех аксиом, это трансцендентальное я, отличающееся от «я» психологического.

Любое сознание есть осознание чего-то: вследствие своего трансцендентального идеализма Гуссерль утверждал, что сознание не может быть описано независимо от объектов, которые оно воспринимает. Гуссерль указывал на характер фундаментального ориентирования на сознание, находящегося лицом к лицу с объектом, каким бы он ни был. Кризис наук начала XX века можно считать кризисом сознания. Любое познание есть не что иное, как самоотчет рефлексивного сознания.

Гуссерль назвал интенциональностью процесс, посредством которого сознание — это всегда осознание чего-то, и эта ассоциация нерушима.

Самосознание — это:

• Сознание — это интуитивное восприятие (более или менее четкое) индивидом своих психических состояний, своего существованием и окружающего мира (объектов или субъектов, потенциально одаренных сознанием).

• Сознание также несет в себе субъективные эффекты объектов чувственного опыта. Это и есть проблема qualia (чувственного восприятия). Отсюда важно, чтобы психологи, психиатры, а также философы — специалисты по философии духа и философии действия — ответили на следующие фундаментальные вопросы:

— Какова природа сознания?

— Каково происхождение сознания?

— Как сознание возникает и развивается?

— Как оно может существовать, возникая из сущности, не имеющей сознания?

— Каковы его свойства?

— Какова его функция?

— Имеет ли оно собственную причинность, и если да, то какова её природа?

— Какова(ы) связь(и) сознания с другими феноменами физической или психической реальности?

Карл Поппер (1902–1994)

Австрийский и британский философ и социолог. Один из самых влиятельных философов науки XX столетия[39].

Интересно резюмировать критерии, использованные Поппером для отличия «настоящей науки» от «псевдонауки», хотя он специально и не изучал возможность отбросить некоторые аспекты сознания. На самом деле для Поппера опровержимость (фальсифицируемость) — важный критерий разграничения (демаркации).

Например, фрейдизм или марксизм могут давать объяснения только a posteriori (впоследствии), тогда как теория Эйнштейна (E=mc2) способна предсказывать события. А, следовательно, неопровержимость — это, скорее недостаток, чем достоинство.

Наука развивается с помощью дедуктивизма, а не верификационизма. Она не развивается посредством индукции, так как наблюдение никогда не бывает нейтральным, а разум отнюдь не является неким «сосудом» (то есть простым вместилищем чувственной информации).

Следовательно, согласно критерию демаркации Поппера, псевдонаука неопровержима, в то время как наука является опровергаемой[40]. У высших организмов сознание представляет собой систему управления или устранения ошибок, располагаясь на высшей ступени в иерархии всех систем организма.

Однако дарвинизм выдвинул перед Поппером проблемы. В самом деле, дарвинизм является неопровержимым по своему тавтологическому характеру. Дарвиновская теория пытается объяснить такие явления, как биоразнообразие или приспособляемость, но она может это сделать только a posteriori (впоследствии), поскольку эти явления уже существуют. Эта теория не дает никакого конкретного предсказания, если только это не появление небольших изменений в результате мутации. Следовательно, теорию Дарвина можно определить, как нефальсифицируемую (неопровергаемую). Она не может быть проверена, а это свойство псевдонаук.

Тем не менее, это не помешало Попперу отметить, что (несмотря на нефальсифицируемость) дарвинизм является источником главных открытий в истории биологии и представляет собой теорию, предпочитаемую большинством ученых «креационизму». Поэтому Поппер признает, что будет закономерным отнести дарвиновскую теорию в категорию «программы метафизических исследований», так как она позволяет науке совершать решающие прорывы, служа обрамлением для исследований и создания на ее основе проверяемых научных теорий!

Некоторые определения бодрствующего сознания

1993 — Майкл Газзанига

Американский нейропсихолог, профессор психологии и директор Центра по изучению мозга SAGE в университете Калифорнии Санта-Барбара, один из ведущих исследователей в области когнитивной нейронауки, занимается исследованиями нейронных основ сознания[41].

«Что такое сознание? Моя собственная точка зрения по этому вопросу сводится к простой истине. Как известно, иметь сознание — значит ощущать окружающие предметы и осознавать свои способности. Сознание — это не способность видеть цвета или формы, или чувствовать боль или делать логические выводы, обсуждать чьи-то поступки, воспринимать живопись и музыку. Такие способности отражаются специализированными системами в головном мозге, которые вовлекаются в эти процессы и присутствуют в них как обособленные системы. При размышлении о феномене сознания важно проводить различие между нашими необычайными психическими способностями и нашим восприятием этих способностей. Это различие слабо выражено отчасти из-за одной из специализированных систем в мозге человека — так называемого «модуля интерпретации». Это особая система в левом полушарии, которая обеспечивает возможность для наших текущих действий, мыслей и чувств, касающихся этих наших специализированных способностей, объединять их реальную раздробленность в единое ощущение. Такая точка зрения совпадает, по-моему, с позицией Вильяма Джеймса. Он указал на пять важных моментов в проблеме сознания. Сознание субъективно, изменяемо, продолжительно, предметно и избирательно. Я согласен со всеми этими характерными признаками и полагаю, что нижеприведенные механизмы головного мозга согласуются с его точкой зрения. Ведь если окажется, что человеческий мозг содержит целый набор специализированных нейронных цепочек, в большей или меньшей степени вовлеченных в передачу специфических психических функций, и если вдобавок одна из этих систем вовлечена в интерпретацию действий других специализированных систем, то тогда можно будет, пожалуй, сказать, что те характеристики, которые Джеймс отнес к природе человеческого сознания, являются их прямым следствием»[42].

1998 — Джон Сёрл

Американский философ, ведущий специалист по философии искусственного интеллекта, профессор философии Калифорнийского университета, Беркли[43].

«Сознание — это все, что вы чувствуете, ощущаете и осознаете. Оно возникает в момент утреннего пробуждения и сохраняется весь день до тех пор, пока вы не заснете. Сны — это тоже форма сознания»[44].

Он писал: «Надеюсь, это очевидно — почему кто-то, признающий идею объективной истины и, таким образом, объективного знания, считает, […] что аргумент ad hominem является неверным. Если кто-то делает истинное утверждение и может его отстоять, и если такое утверждение и в самом деле истинно, то этот человек действительно знает нечто. И тот факт, что само утверждения и его отстаивание могут быть использованы каким-нибудь расистом или сексистом, к истинности данного утверждения отношения не имеет»[45].

Джон Сёрл собирался пересмотреть весь набор важнейших книг по сознанию таких авторов, как Крик, Деннет, Эдельман, Пенроуз и Розенфельд, считая, что эта проблема будет скоро разрешена. Он писал, что если и существует такая проблема, которая считается трудной, но ему не кажется слишком серьезной, так это то, что называют «проблемой сознания».

Считается, что ужасно трудно дать определение этому понятию. Но если дефиницию сознания отделить, с одной стороны, от дефиниций аналитических, отражающих внутреннюю сущность данного явления и, с другой стороны, от дефиниции на основе «здравого смысла», отражающей то, о чем говорилось выше, то можно сказать, что сознание согласуется с нашими психическими состояниями, возникает в бодрствовании или при пробуждении из сна без сновидений и длится до нового засыпания, или впадения в кому, или смерти (то есть до тех пор, пока мы не погружаемся в «бессознательное» состояние).

Сновидения тоже являются одной из форм сознания, но, конечно, сильно отличающейся от бодрствования.

Сознание, такое, каким мы его определяем, колеблется между состояниями on и off (включено/выключено). То есть система может либо обладать сознанием, либо нет, но, тем не менее, внутри зоны сознания могут быть разные уровни ее интенсивности — от дремоты до полноценного бодрствования. Определенное таким образом сознание — есть качественное внутреннее явление для каждого человека.

Человеческие существа и высшие позвоночные, конечно, обладают сознанием, но на каком филогенетическом уровне оно зарождается — мы пока не знаем. Обладают ли сознанием, например, мухи? На данном этапе развития биологии нет смысла задаваться подобным вопросом.

Если согласиться с главным в нашем определении, то можно сделать вывод, что сознание — основополагающий элемент мозговых функций животных, обладающих циклом бодрствование-сон. Этот круг охватывает всех гомеотермов, или теплокровных (млекопитающих и птиц), а основываясь на поведении, циркадианном цикле и различиях в активности ЭЭГ между бодрствованием и сном, можно предположить, что рептилии, амфибии и, может быть, рыбы также обладают сознанием. Наука будущего ответит на этот вопрос.

Сознание: одинаково ли оно в бодрствовании и сновидении?

Мы находимся в сознании, когда бодрствуем: это очевидно, так как сознание — свойство бодрствования. Что случится с человеком, находящемся в бессознательном состоянии в бодрствовании, но к которому сознание возвращается во время сновидений? Такие случаи бывают с коматозными больными, у которых нет контакта с внешним миром, их обслуживает специальный медицинский персонал. Наоборот, у индивида, который в период бодрствования пребывает в нормальном сознательном состоянии, но никогда не отчитывается о сновидениях (действительно не видит снов или просто не помнит их), никаких переживаний по этому поводу не будет. Сознание в бодрствовании и сознание при сновидении (которое возникает во время парадоксального сна) по полиграфическим признакам не различается. В обоих состояниях регистрируется быстрая кортикальная активность (десинхронизированная), а также быстрые движения глаз. Однако есть и важное отличие: во время бодрствования присутствует выраженная тоническая мышечная активность (ЭМГ) на уровне скелетной мускулатуры и мышц подбородка.

Согласно работам Линаса и Парэ, Линаса и Рибари, бодрствование и сновидение (или парадоксальный сон) являются состояниями фундаментально сходными, организованными с помощью нейрональной петли между таламусом и корой головного мозга.

Это противоречит концепции Вильяма Джеймса, согласно которой сознание в бодрствовании — исключительно продукт сенсорной афферентации. Благодаря магнито-энцефалографии Линас и Рибари обнаружили появление колебаний 40 Герц после звукового раздражения, подаваемого как во время бодрствования, так и сновидения. По Линасу и Парэ, эта реакция 40 Гц, видимо, характеризует концентрацию внимания, направленного к «внутреннему мозговому состоянию», настолько мощную, что никакие внешние стимулы не могут это внимание нарушить!

Таким образом, за состояние сознание отвечает именно эта таламокортикальная пара, но не надо забывать и «субталамическую машинерию», без которой таламокортикальная пара нема.

Просто вспомним, что бодрствование поддерживается моноаминергическими системами ствола мозга и гипоталамуса (норадреналином, дофамином, гистамином, орексином), в то время, как сон зависит от преоптической области гипоталамуса, высвобождающей ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту), тормозящую структуры бодрствования (см. табл.).

Часть вторая

Большая дискуссия вокруг сознания

Глава 5

Пенроуз, Экклс и Эдельман

Идеи сэра Джона Экклса

Джон Экклс (1903–1997) — выдающийся нейрофизиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии 1963 г.[46]

Мне представилась возможность вести дискуссию с сэром Джоном Экклсом на симпозиуме в Сенанке[47] в 1977 году и, кроме того, я прочитал его последнюю книгу[48]. «Эта книга, — писал он, — создавалась на протяжении 70 лет моей жизни!» Он смог в ней соединить палеонтологию и археологию со своими огромными познаниями в области мозга, но явно вышел за пределы материалистического дарвинистского объяснения в трех последних главах.

Экклс начинает с вертикального положения, двуногого хождения и происхождения языка, приводя тот же аргумент, что и Тобиас с его Homo habilis (Человеком умелым)… то есть, наличия endocast (эндокрана)[49] на уровне передних и задних речевых областей на поверхности мозга. Затем он переходит к расширению «центров удовольствия» (дорсо-латерального ядра, миндалины и перегородки), что, по его мнению, связано с развитием моногамии, альтруизма и общественной жизни! Любопытно, что Экклс при этом не касается внутренней активности головного мозга (ЭЭГ, ретикулярная формация и пр.), хотя в ней-то и заключается та самая загадка соотношения между мозгом и разумом, которой посвящена бо́льшая часть книги.

Будучи дуалистом, Экклс пытается доказать, что психические явления могут вызывать изменения физические (а не наоборот). Так, он приводит в качестве примера усиление кровоснабжения соответствующей кортикальной области, возникающее, когда испытуемый еще только намеревается дотронуться пальцем до предмета… (что Либет демонстрировал в тесте с многократными повторениями: мозг активируется еще до того, как индивид решает совершить произвольное движение).

Особый (и очень специфический) интерес к теории Экклса связан с тем, что он ссылается на воздействие «психонов» на нейроны. Он дает ссылку на Маржено, согласно которому «взаимодействие мозг-разум является “аналогом” вероятностного поля в квантовой механике, у которого нет ни энергии, ни массы, но, которое, тем не менее, может эффективно воздействовать на микрочастицы». Сэр Джон Экклс считает, что на уровне синапсов существует «везикулярная решетка», которая создает «шанс» для умственного намерения отбирать (по собственному выбору), вызывая экзоцитоз везикулы синаптического бутона. Таким образом, умственное намерение достаточно разумно, чтобы выбрать достаточно большое число «психонов», чтобы возбудить, например, рецепторы образа кошки!

Конечно, большая часть читателей его книги отнеслась критически к теории Экклса, потому что абсурдно вводить таким образом квантовую теорию!

Но Экклс в своей последней главе «Человеческая личность» (The human person) идет еще дальше при объяснении происхождения self-consciousness (самосознания), ответственного за возникновение «церемониального погребения у неандертальцев», для которого, по его мнению, никакое материалистическое объяснение вообще невозможно.

В качестве решения Экклс предлагает поверить в чудо; поэтому он вынужден приписать единое самосознание, или «душу» сверхъестественному духовному творению: каждая душа — это как бы новое божественное творение, внедренное в плод в период между зачатием и рождением…

На каком же этапе человеческой эволюции появилось это чудо? В соответствии с цитатой из книги «Христианский дарвинист» (Christian Darwinist), это сверхъестественное событие возникло в то время, когда наши предки были еще дочеловеческими млекопитающими, и вот после этого-то они и стали «настоящими людьми».

С теорией Экклса, похоже, не согласен ни один нейробиолог моего поколения, но следует признать, что в ней речь идет о таких проблемах физиологии и философии, которые всегда остаются не полностью решенными.

«Безумные идеи» Роджера Пенроуза по поводу сознания

Роджер Пенроуз (1931 г.р.) — математик и физик, профессор университета в Оксфорде. Он приобрел известность в 1970 году, когда придумал «невозможные объекты» (Рис. 1), а затем написал работу об основах квантовой механики. В 1988 году он вместе со Стивеном Хокингом получил премию Вольфа по физике. В 1996 году его идеи насчет сознания были резюмированы и обсуждены Джоном Р. Сёрлем, профессором философии в университете в Беркли. Со своей стороны, Джеральд Эдельман, который получил в 1972 году Нобелевскую премию за вклад в изучение химической структуры антител, профессор Института нейронаук в Ла Хойе, Калифорния, пригласил меня туда, так как ему также хотелось высказать свое мнение о работах Пенроуза.

Рис. 1. Лестница и треугольник Пенроуза.

Столкновение суждений Сёрла и Эдельмана особенно поучительно для тех, кто изучает так называемое «сознание».

Работы Пенроуза в кратком изложении Сёрла

Сёрл рассматривает две книги Пенроуза, посвященные механизмам сознания в связи с квантовой механикой, «Новый ум короля»[50] (The Emperor’s New Mind) и «Тени разума»[51] (Shadows of the Mind). Он выбрал ряд глав из первой книги и сам ответил на возникающие возражения. Вторая книга состоит из двух частей. В первой части Пенроуз опирается на знаменитую теорему неразрешимости Гёделя, чтобы доказать, что мы — не машины, и функционирование нашего мозга на компьютере не смоделируешь. Но оставим в стороне комментарии Сёрла, касающиеся первой части, так как они не связаны с идеями Пенроуза насчет сознания.

Во второй части своей второй книги Пенроуз кратко излагает основы квантовой механики и пытается применить некоторые результаты, полученные в этой области, к проблеме сознания. Его идеи в изложении Сёрла вполне понятны: «Если вы никогда еще не занимались такими вещами, как бинарная квантовая суперпозиция, редукция волновых функций, парадокс кота Шрёдингера, вы сможете, как и я, найти там [в квантовой механике] прекрасные ответы на все ваши вопросы». Однако вопросы эти к проблеме сознания никакого отношения не имеют.

На сфере перенос вектора, касательного кривой, параллельной самой себе, вдоль петли не возвращает идентичность этого вектора. Также видно, что ориентации касательного вектора переносятся параллельно северному полюсу по траектории NBA, от которой траектория NA различается углом.

На плоской поверхности этот угол будет равен нулю. При рассмотрении множества петель этого типа на кривой пространства-времени результаты расчетов параллельного переноса векторов вдоль таких петель характеризуют кривизну пространства-времени и его форму. Это и есть квантовая трактовка этих петель, которая используется для того, чтобы обосновать квантовую петлевую гравитацию.

По Пенроузу, классическая физика с ее представлением об исчисляемой Вселенной не может учитывать нецифровой характер разума. Даже квантовый компьютер с его алеаторными [допускающими неопределенность] элементами не смог бы учесть не формализуемые аспекты человеческого сознания. Но Пенроуз надеется, что «когда создание квантовой механики будет завершено и, в особенности, когда мы будем располагать удовлетворительной теорией квантовой гравитации (Рис. 2), она подведет нас к чему-то действительно неисчисляемому».

Рис. 2. Квантовая гравитация (согласно Луке Антонелли).

Но как же Пенроуз объясняет функционирование сознания в мозге? Для него ответ находится не на уровне нейронов — они являются слишком большими объектами, поведение которых объясняется классической физикой. Скорее, ответ нужно искать на уровне внутренней структуры нейронов, то есть цитоскелета, структуре, которая формирует клеточную основу и обслуживает регуляцию различных клеточных операций. Однако цитоскелет сам содержит маленькие цилиндрические структуры, называемые microtubules (микротрубочками), которые, по мнению Пенроуза, играют определяющую роль в функционировании синапсов. Микротрубочки построены из белков тубулинов, расположение которых соответствует последовательности знаменитых рядов Фибоначчи: 1-2-3-5-8-13-21-34-55 и т. д. (Рис. 3).

Рис. 3. Внутреннее строение микротрубочки.

Расположение тубулинов, образующих микротрубочки, подчиняется последовательности знаменитых рядов Фибоначчи (5, 8, 13, 21, 34, 55).

Таким образом, «цитоскелетный уровень» полностью укладывается в объяснение явлений с помощью квантовой механики, а, когда «микроуровень» входит в контакт с «макроуровнем», тогда и появляется сознание.

Но нейроны расположены на уровне, который не позволяет объяснить сознание. Они лишь увеличительная аппаратура для того, что располагается на уровне цитоскелета. Нейрональный уровень, таким образом, есть не что иное как тень другого, более глубокого уровня, и именно там следует искать физическую основу разума.

Сёрл в восторге от Пенроуза: это, говорит он, «изобретательный автор, настоящий энтузиаст, оригинальный и отважный».

Мысли Эдельмана по поводу двух книг Роджера Пенроуза

В «Критическом послесловии» к своей книге «Биология сознания» [«The Remembering Present. A Biological Theory of Consciousness», 1989], Эдельман (1929–2014) обрушивается на таких физиков, как Роджер Пенроуз, который в своей книге «Новый ум короля» («The Emperor’s New Mind») писал, что «система сознания будет понята только тогда, когда будет создана удовлетворительная теория квантовой гравитации». Эдельман ответил ему с присущей иронией: «Квантовость тут, квантовость там, но всегда же остается что-то еще! Зачем использовать квантовость как физическое пугало? Пенроуз пренебрегает биологическими и психологическими основами, необходимыми для понимания сознания. Описания Пенроуза похожи на работу школьника, который на экзамене, не зная формулы серной кислоты, заменяет ее увлекательным описанием своей собаки»[52]. Далее Эдельман язвительно продолжает: браться решить проблему сознания с помощью физических теорий, «всё равно, как если бы на конном показе кони показывали свои задницы “конским задницам”, которые показывают своих коней!»[53]

Я присоединяюсь к мнению Эдельмана, поскольку очевидно, что Пенроуз полностью игнорирует анатомию и физиологию головного мозга. Но Эдельман не ограничивает свою иронию Пенроузом и другими физиками, в главе XV своей книги «Биология сознания» он также нападает и на философов: «Философия является настоящим кладбищем всяческих “измов”». Нет никакой частной философии, ей не хватает скромности. Тот факт, что все воззрения философов имеют названия, которые оканчиваются на «-изм», предлагает нам интересный набор: эмпиризм, рационализм, феноменализм, редукционизм, объективизм, операционализм, инструментализм, логический позитивизм, фундаментализм, прагматизм, эволюционизм, селекционизм и т. д. (Эдельман, цит. соч., с. 33).

Эдельман так отреагировал на составленный им самим список: ладно, давайте примем правила этой игры — теперь, после того, как Витгенштейн и Гуссерль навели порядок в логике и языке философии — и посмотрим, сколько «измов» отпадут, если принять научную точку зрения на разум (и) огласить гипотезы, лежащие в основе любого научного видения:

— существует реальный мир, описываемый физическими законами, — это физическая гипотеза;

— мы являемся продуктом эволюции, породившей разум, — это эволюционистская гипотеза;

— можно создать науку о разуме на биологической основ, — это селекционистская гипотеза.

Тогда можно отбросить идеализм, дуализм, панпсихизм, эпифеноменализм, эмпиризм и эссенциализм.

Машина Тьюринга

Далее Эдельман набрасывается на ложную аналогию с цифровыми компьютерами: «Были высказаны в высшей степени абсурдные вещи относительно идеи, в соответствии с которой машины смогут мыслить. Очевидно, что абсурдность возникает из аналогии между мышлением и логикой». Чтобы понять происхождение этой путаницы, нужно обратиться к теории, созданной еще до появления цифровых компьютеров. Эта теория в огромной степени обязана трудам Алана Тьюринга. Тьюринг был криптологом, гениальным английским специалистом по информатике, внесшим огромный вклад в расшифровку сообщений германского вермахта. К сожалению, когда в конце войны была обнаружена его склонность к гомосексуальности, английская юстиция приговорила его к выбору между тюрьмой и химической кастрацией. Гормональное вмешательство вызвало увядание его организма в целом, но породило поток математических идей (одна из которых известна как «Машина Тьюринга»).

Тьюринг покончил с собой, вкусив яблоко, отравленное цианидом. В память о нем компания Apple создала свой логотип — надкушенное яблоко. В январе 2014 года королева Англии Елизавета II посмертно пожаловала Тьюрингу рыцарское звание.

Каким образом мы понимаем цель поступков или намерений наших соседей?

Зеркальные нейроны

Недавние работы Джакомо Риццолатти (1937 г.р.) и его команды из итальянской Пармы обнаружили существование нейронов, которые активируются, когда человек выполняет определенное действие (например, схватывание мяча), или когда он наблюдает за другим человеком, выполняющим то же самое действие. Эти нейроны были названы «зеркальными нейронами». Эти нейроны отвечают за нашу способность понимать действия других людей[54].

• У обезьяны

Эти нейроны, обнаруженные у обезьян коллективом из Пармы, располагаются на уровне премоторной коры головного мозга (зона F5) (Рис. 4А) и нижней теменной доли (IPL). Они активируются, когда обезьяна наблюдает другого индивида (обезьяну или человека), делающего движение рукой, особенно, когда он выполняет движение схватывания (Рис. 4В), но эти нейроны не разряжаются в ответ на демонстрацию того же движения на мониторе. Они также не разряжаются, или очень слабо разряжаются, и в том случае, когда обезьяна наблюдает за движениями руки, имитирующей захват, но без объекта захвата (Рис. 4С). А недавно были открыты такие зеркальные нейроны, которые активировались, когда обезьяна наблюдала или сама выполняла mouth mirror neurons (ротовые движения).

Рис. 4. Зеркальные нейроны у обезьяны.

Весьма вероятно, что эти зеркальные нейроны могут быть «обусловлены». Так, активность зеркальных нейронов была зарегистрирована, когда обезьяна наблюдала за тем, как очищали от скорлупы арахис. Затем было замечено, что нейроны реагировали уже только на звук раздавливаемой скорлупы.

• У человека

Первое наблюдение «зеркальных нейронов» у человека было отмечено в 1950 году группой Гасто из Марселя. Они наблюдали ритм ЭЭГ, названный «μ-ритмом», возникающий в лобных отведениях во время активного движения или когда субъект наблюдал за тем же самым действием, осуществляемым другим человеком.

Эти зеркальные нейроны впоследствии были детально изучены пармской группой с использованием магнито-энцефалографии (МЭГ), транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Они располагаются на уровне корковых зон 40, 44 и 45 (Рис. 4D). Исследования коллектива Риццолатти позволили также выявить такие зеркальные нейроны, которые разряжаются только в ответ на намерение субъекта.

Зеркальные нейроны и аутизм

В 1977 году Мельцофф и Мур опубликовали результаты своих оригинальных опытов: новорожденные 12–20 дней жизни подражали гримасам лица экспериментаторов и, особенно, высовыванию языка. Впоследствии, когда работы, проведенные в других лабораториях, подтвердили подражательную реакцию новорожденных, Мельцофф и Мур высказали гипотезу о том, что и наблюдение, и само выполнение движений человека «кодируется» в одной и той же мозговой структуре. Поэтому, по мнению этих авторов, у человека связь между «Я» и «другим» функционально заложена с самого рождения, так что и грудной ребенок, и младенец обучаются автоматически подражать и «обучать» их подражанию не нужно…

В связи с этими исследованиями Мельцофф, а затем Уильямс и его соавторы, а также Альтшуллер и его коллеги отметили, что имитация простых движений глубоко нарушена у детей, страдающих аутизмом.

Значительным успехом также нужно признать результаты, недавно опубликованные Томасом Буржероном и его группой (фонд FondaMental по интегративной биологии аутизма при Пастеровском Институте), обнаруживших генетические основы аутизма. Таким образом, нейробиологический и генетический подходы позволят в недалеком будущем найти истинное объяснение аутизму, причиной которого еще несколько лет назад считали социальную среду или «плохих родителей».

Можно ли признать наличие сознания у животных?

Я всегда считал, что мой кот Дариус обладает «сознанием»: этот пятилетний бирманец живет со мной со дня своего рождения. По ночам он бодрствует и охотится на крыс и лесных мышей, а иногда, увы, и на птичек. Домой он возвращается под утро, часов в 6–7, перед восходом солнца, вспрыгивает на мою кровать и устраивается на моей груди. Он ждет, чтобы я его поласкал, особенно любит, когда его гладят по шейке и за ушами, затем уходит и вновь возвращается, чтобы продемонстрировать мне перья или желчные пузыри своих жертв. До вечера он спит на моем рабочем столе, а потом снова отправляется на ночную охоту.

Несколько раз, заходя в мою комнату, он замечал Абеляра[55], большого бесхвостого черного кота (откуда и его имя), которого мы приютили лет десять назад. И каждый раз при виде этого кота Дариус демонстрировал мне свою «ревность» и «страдание». Это всегда выражалось его отсутствием по утрам на моей груди, а потом на моем столе. Его «капризы» продолжались обычно от трех до пяти дней…

Было ли «сознательным» всё это его поведение? эти точные часы пребывания на моей груди, эта ревность? Или все-таки его поведение определялось «условными рефлексами» безо всякого «привлечения сознания»?

А мои собаки! Уттер, десятилетний 60-килограм-мовый ньюфаундленд, живущий у нас уже девяти лет, и пятилетний лабрадор Дарвин. Благодаря им мой большой дом, одиноко расположенный среди леса, ни разу не подвергался ограблению[56]. Обладают ли мои собаки сознанием? или ими движет инстинкт? Почему каждый день в 15:30 (плюс-минус 5 минут) и летом, и зимой они врываются в мой кабинет и, тихонько повизгивая, кладут лапы мне на плечи? Потому что это время их вечернего кормления. Более года я безуспешно пытался отыскать какой-нибудь слуховой, зрительный или обонятельный сигнал, управляющий таким поведением. Может, они воспринимают такой сигнал, который могут уловить только сами собаки? В любом случае, я сторонник гипотезы о том, что и кошки, и собаки обладают сознанием. Недавно я нашел такую цитату: «Согласно Пьяже, интеллект кошки находится на стадии II. Это означает, что кошка может искать спрятанный за перегородкой предмет (свою добычу), исчезнувший из поля ее восприятия. Она будет активно искать его, но только при условии, что этот предмет и перегородка будут расположены в поле ее непосредственного восприятия».

Мой недавний обзор литературы показал, что гипотеза о сознании животных обсуждалась также Дж. Д. Круком.

Дж. Д. Крук

Крук — профессор кафедры психологии университета Бристоля. В статье, опубликованной в журнале Nature, он подвел итог дискуссиям на двух симпозиумах (первый состоялся в Оксфорде, и назывался «Самосознание у домашних животных» (Self-awareness in Domestic Animals), а второй — «Разум животных — разум человека» (Animal Mind — Human Mind) проходил в Берлине в марте 1981 года). Крук заявляет, что непосредственное осознание животными собственного жизненного опыта — невозможно. С другой стороны, как определить наличие self-awareness (самосознания) у животного? Как сознание своего «Я»!

Самосознание — это способность животного формировать абстрактное представление и концептуальную ткань своего окружения таким образом, что оно (животное) может воспринимать самого себя и свои действия относительно этого окружения. Большинство участников первого симпозиума пришли к выводу, что никакой опыт или серия опытов не могут доказать существование самосознания у животных, за исключением человекообразных обезьян (шимпанзе) в тесте с зеркалом (см. далее). С другой стороны, во время берлинского симпозиума по разуму животных и разуму человека Дональд Гриффин попросил участников поразмыслить над тем, как ответить на следующие вопросы: думают ли животные в образах и представлениях внешнего мира? или они пребывают в положении, вроде «сомнамбулы», реагирующей чисто механически? Каким образом это можно узнать? И, наконец, традиционный вывод: если должно и нужно изучать сознание у животных, то сначала следует договориться о том, в какую область науки мы его помещаем.

Конечно, тень Джона Уотсона и бихевиоризма пала и на людей, участвующих в этих исследованиях. Начиная с 1913 года, согласно этой школе, нужно полностью устранить «субъективные состояния, не доступные наблюдениям» как у животных, так и у человека. Но тогда понятие сознания теряет всякий смысл!

Тем не менее, благодаря работам Толмана, ученые попытались, хоть и без большого успеха, изучить сознание животных с помощью специальных тестов. Но мы же знаем, что машинный интеллект крылатой ракеты, летящей над землей, может осуществлять сложные вычисления и принимать не менее сложные решения, чем летающие насекомые или мигрирующие птицы. Компьютер, играющий в шахматы, может выполнять очень тонкие операции и теперь даже в состоянии выигрывать у чемпиона мира. Тем не менее, ни один биолог не скажет, что крылатая ракета или компьютер обладают сознанием! Тогда почему же мы полагаем, что животные могут быть им одарены?

«Говорить об эволюции сознания и его механизмах — это напоминает разговоры о наследственности до того, как клеточные биологи открыли значение хромосом!» — заключил один из участников симпозиума. Возможно, что общественные животные обладают сознанием, потому что это помогает им понять, что хотят выразить соплеменники. Однако собаки и кошки, не живущие в обществе себе подобных, также его имеют! (Так я так думаю в настоящее время).

Исследования, проведенные с соколами, показали, что они летают над своей территорией, осознавая очень точно его топографию и места обитания добычи. Это похоже на локацию радарной системы… Расчет временно́го и пространственного положения птицы — жизненно необходимо ей для успешного поиска пищи. Так что можно допустить наличие у них self-consciouness (самосознания), по крайней мере, имплицитного (неявного).

В завершение можно высказать предположение, что эволюция сознания у животных претерпела 5 стадий, причем две последние кажутся неоспоримыми:

1. Сознание/проприоцепция организма для акробатического полета или преследования добычи с помощью эхолокации.

2. Осознание окружающей среды (опасность, преследование добычи).

3. Понимание действия, тактическое выражение стратегии.

4. Понимание общественного поступка, сотрудничество, манипуляция или обман.

5. Понимание своего собственного языка, символизация своего «Я».

И наконец, чтобы установить связь между Круком и Гриффином, я выбрал прекрасное доказательство наличия сознания у шимпанзе в замечательной работе Д. Премак и Г. Вудраффа. Эти исследователи впервые показали:

— что шимпанзе положительно реагирует на своё зеркальное отражение (Рис. 5): под наркозом ему нарисовали красное пятно над глазом на лбу. Оказавшись потом перед зеркалом, шимпанзе сразу сообразил, что это пятно нарисовано на его лбу и стал его стирать (а не пытался тереть его на зеркале). У ребенка такая зеркальная реакция появляется только в возрасте около двух лет!

Рис. 5. Зеркальная реакция.

— что шимпанзе может использовать орудия труда и научиться с ними обращаться (пинцет, молоток, нож);

— что шимпанзе проявляют интенциональность (преднамеренность) в контактах с другими шимпанзе, и способны усваивать некоторые мысли тех людей, которые за ними ухаживают, например, они понимают, знают те или нет, где находится еда;

— наконец, обнаружено, что некоторые виды обезьян, особенно бонобо, карликовые шимпанзе, после качественного обучения начинают успешно общаться на языке жестов (как глухонемые).

Этот тест состоит в том, что животное способно узнавать себя в зеркале и избавляться от пятна, предварительно под наркозом нарисованного у него на лбу, над глазом.

Этот тест с успехом прошли шимпанзе, бонобо, орангутанг, слон, но не прошла горилла.

Дети младше 18 месяцев пытаются заглянуть за зеркало; от 18 до 24 месяцев трогают свой лоб в том месте, где нарисовано пятно.

О чем думают животные?

«Никакая истина не кажется мне более очевидной, чем та, что животные способны думать и рассуждать так же, как люди».

Дэвид Юм, 1739

Тем не менее, многие философы, от Аристотеля до Хомского (1966) и Поппера (1972) настаивают на том, что сознательный опыт зависит от человеческого языка, однако другие философы, например, Деннетт (1983) и Бишоп (1980) выдвигают противоположные аргументы.

Если допустить, что нет сознания без языка, то придётся признать, что новорожденные дети неспособны к сознательному мышлению до тех пор, пока на собственном опыте не научатся понимать, как организован тот мир, который их окружает. Тем не менее, понятие Локка Tabula rasa (чистая доска) было отвергнуто, так как обнаружено множество признаков детского восприятия, например, таких, как подражание демонстрируемым им гримасам.

«Мышление животных» изучают две различные школы: когнитивистская школа, допускающая, что животные могут думать, по крайней мере, в некоторых случаях; и бихевиористская школа, которая полностью отвергает идею изучения субъективных состояний, как у животных, так и у человека. Конечно, есть некоторые ученые, принадлежащие к обеим школам. Здесь надо вспомнить одно высказывание Кити (1960): «Изучать природу — всё равно, что искать хорошо запрятанный клад, и нелепо это делать с закрытыми глазами и хромой ногой». Прежде чем продолжить, нужно принять одно очень хорошее определение сознания, представленное в Оксфордском толковом словаре («Oxford English Dictionnary»): «Сознательный: информированный о том, что он делает или собирается сделать, имеющий план или намерение действовать. Сознание: совокупность впечатлений, мыслей, чувств, формирующая личность, делающая её сознательной».

«Чувство — состояние осознания удовольствия или боли, эмоциональная оценка ощущений».

«Думать — постигать в размышлении…»

Вот несколько определений, или критериев, предложенных Бунге, без которых не обойтись при изучении разума у животных:

— психические явления могут вызывать явления непсихические в одном и том же организме (и наоборот);

— животные разных видов знают, как выполнять определенные поведенческие схемы и конструкции. Они могут испытывать эмпатию к другим животным;

— животное знают о стимуле х (внутреннем или внешнем) только в случае, если его воспринимает. Оно осознает мозговой процесс z только если думает о z. Сознание животного — это совокупность всех состояний его ЦНС, в которых оно осознает некоторые нейронные события…

Бихевиористы

Они отбрасывают сознание: его невозможно изучать, поскольку это субъективное пространство другого вида.

Харнед (1982) заявил, что лишь активность нашего мозга создает иллюзию сознательного состояния, так же как иллюзию свободного выбора или управления собственным поведением. Если уж есть сомнения даже по поводу нашего вида, как же мы надеемся узнать о сознании других видов?

Не следует изучать домашних животных.

Бихевиоризм — это негативный догматизм (Уотсон, Скиннер). Например, мысли субъекта не влияют на его поведение. Если вы хотите знать, почему кто-то сделал что-то, не спрашивайте. Анализируйте ближайшее окружение этой личности до тех пор, пока не найдете причину.

Проблема свободного выбора животного (сознательного или бессознательного) нас не касается, пока мы не вспомним, что особые стимулы запускают и особые виды поведения. Животному не нужно знать, почему существуют связь между данным стимулом и данной реакцией (Виттенбергер).

На поведение может оказывать влияние эволюционный отбор.

Существует ли универсальная мысль?

Защитником этой теории является профессор Д. Лаплан, невролог из клиники Сальпетриер в Париже. По его представлению, надо создать теорию универсального мышления, поскольку нейронауки продемонстрировали тесную связь между мышлением и мозгом, из чего вытекает следующее: специфическая характеристика мышления — это присутствие «Я». Однако невозможно изучать субъективность с помощью объективных методов. Следовательно, надо признать особые свойства мысли по сравнению с материей или энергией.

Многие ученые полагают, что комбинаторные возможности, связанные с великим множеством внутримозговых связей, достаточны для того, чтобы реализовать и сознание, и мышление.

Макаки способны выполнять операции сложения!

Сравнительно недавно, в апреле 2014 года, Маргарет Ливингстон и ее ассистенты из Гарварда опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) доказательства того, что макак можно научить совершать сложение, манипулируя символами. Например, обезьянам предъявляли определенную систему знаков, составленных из сочетаний арабских цифр (от 0 до 9) и 16 заглавных латинских букв (от A до P); правильный подбор сочетаний подкрепляли сладкой жидкостью (от 0 до 25 капель). Макаки быстро усвоили этот цифровой алфавит.

Затем исследователи показали на том же самом экране два символа с одной стороны и один символ с другой. Подкрепление соответствовало сумме этих чисел. Например, 7+8. После четырех месяцев тренировки трем макакам удалось девять раз из десяти решить эту задачу!

Но, прежде всего, необходимо договориться насчет термина «мышление» и не путать его с понятиями «логика» и «память». Сновидение, которое, очевидно, тоже входит в понятие мышления, вовсе не обязательно бывает логичным. А, следовательно, присутствие «Я», субъективного фактора, self — и есть важнейшая характеристика мышления. Однако трудно познать мысли другого человека.

А раз невозможно рассуждать о мышлении в объективных терминах, то есть в терминах энергии или материи, то нужно рассматривать существование мышления, как несводимое к уровню церебральных физико-химических феноменов, даже если сама мысль тесно связана с ними. Термин «параллелизм» порождает идею не влияния мысли на материю. Эта идея «соответствия» стара, как мир, и ее можно схематически изложить, как это и делается в различных философских школах «мышления».

Некоторые говорят, что само понятие мышления внутренне противоречиво, поскольку мы размышляем о мысли! Такого рода рассуждения смыкаются с теми, кто вообще избавляется от подобных вопросов, полагая, что мысль является лишь эпифеноменом. Очевидно также и то, что тем, кто считает, что мысль имеет нематериальную, «спиритуалистскую» природу, вовсе нечем заполнить зияющий разрыв между мыслью и материей-энергией.

С другой стороны, те, кто признают тесную связь между мыслью и материей-энергией, разрываются между двумя течениями: теорией идентичности и теорией креации (творения).

Какова связь между физическим миром и мозгом? Эту проблему обсуждают Ален Кон и Жан-Пьер Шанжё в книге «Мыслящая материя» (Matière à pensée). Например, математические объекты — существуют ли они независимо от человеческого мозга?

Как считает Лаплан, «если есть идентичность, значит, есть и обратимость, и такое заявление, как “Отныне нет смысла говорить о физико-химических процессах!” будет одновременно и истинным, и ложным».

На самом деле, если признать идентичность мыслительных и физико-химических процессов, то это будет означать, что наша мысль соответствует некоторой пространственно-временно́й организации материи и энергии, и, следовательно, наша мысль есть другая, субъективная, сторона той же самой пространственно-временно́й организации. Роль мозга при этом состоит только в том, чтобы придать мысли известную нам форму. И это является результатом того, что мысль (присутствие «Я») существует вне мозга и распространяется во Вселенной, которая есть «присутствие в себе». В этом заключается новая форма «панпсихизма», близкая к представлениям Спинозы: мозг придает этой универсальной мысли такую форму, которую она не имела бы без него.

В конечном итоге две гипотезы — идентичности и креации — оказываются достаточно близкими. Согласно первой, мысль — это другая сторона энергии, а мозг служит для того, чтобы придать ей индивидуализированную форму того, что является креацией особого рода (в широком смысле этого слова). Согласно второй, имеет место трансформация, но, в своей основе, мысль, материя и энергия взаимодействуют по одному и тому же принципу. В обоих случаях мысль, сознание, самосознание, присутствие «Я» — существуют за пределами самого́ мозга.

Существует ли знание без сознания?

Случаи blindsight («слепого зрения») обнаруживаются после повреждения первичной зрительной области (поле 17). Эти повреждения вызывают потерю элементарной зрительной способности (или скотомы) в областях, ограниченных данным зрительным полем.

Если попросить человека с повреждением 17-го поля, чтобы он указал рукой в направлении вспышки, он всегда ответит, что не может этого сделать. Тем не менее, такие пациенты могут направить взгляд или даже указать пальцем в сторону светящихся точек, которых, как они утверждают, они не видят.

Это наблюдение указывает на существование операций (направление взгляда или пальца), основанных на обработке бессознательной зрительной информации. Такое явление, казалось бы, противоречит здравому смыслу, в соответствии с которым для определения направления стимула необходимо его осознание.

И у обезьяны, и у человека височная часть коры головного мозга играет ключевую роль в распознавании сложных стимулов (лица, абстрактные фигуры). Двухстороннее повреждение этой области у человека влечет за собой невозможность избирательного распознавания знакомых лиц (прозопагнозия). Тем не менее, похоже, что неосознаваемое опознание сохраняется, поскольку было показано, что у пациентов, заявлявших, что они не узнают знакомых лиц, можно было зарегистрировать вегетативную реакцию — кожно-гальванический рефлекс — в ответ на предъявление их фотографий.

Таким образом, эти открытия подводят современных нейропсихологов к разделению «эксплицитного» (явного) и «имплицитного» (неявного) знания. Случай «слепого зрения» демонстрирует имплицитное знание неосознаваемого стимула, предъявляемого в слепой зоне зрительного поля — и прекрасно иллюстрирует ту функциональную дихотомию, которая в нейропсихологии и нейрофизиологии отводит главную роль сознанию.

Глава 6

Крик, Кох, Сперри и Жанро

Общие положения

Позиции ученых, занимающихся нейронауками, по проблеме сознания — различны. Одни, находящиеся под влиянием бихевиористов, полагают, что вообще нельзя рассматривать сознание в рамках научной теории. Так, например, Р. Джойнт, считает, что слово «сознание» должно быть вычеркнуто из лексикона нейронаук: «Будучи клиницистом-неврологом, я привык к тому, чтобы не использовать понятие сознания», — писал он. Такая крайняя позиция является, по моему мнению, неприемлемой и нереалистичной. На самом деле некоторые нейропсихологические явления — split brain, blindsight, covert recognition (расщепленный мозг, слепое зрение, скрытое опознание) — невозможно рассматривать, не привлекая тем или иным образом понятие сознания.

Другие, более смелые, пытаются объяснить сознание через его биологические основы. Для этого некоторые с легкостью необыкновенной довольствуются рассмотрением сознания как глобального свойства головного мозга, функционирующего как единое целое. Так, Сперри определял сознание как «целостное или эмергентное свойство [мозговой] активности высшего порядка». По мнению Роуза, «какой момент истории данной личности ни возьми, сознание всегда будет выражать общую активность его разума/мозга во взаимодействии с окружающей средой». Такое объяснение, пожалуй, слишком расплывчато для конкретного использования.

Другие основываются на более точных фактах, опирающихся на доступные научные данные. Так, в 1950-ых годах модели сознания включали в себя открытия, связанные с ретикулярной формацией и механизмами бодрствования-сна; сознание тождественно бодрствованию. 1960-е и 1970-е годы ознаменовались настойчивыми попытками объяснить сознание, исходя из опытов с split brain (расщепленным мозгом). На протяжении 1980-х годов на первый план вышли феномены «знания без осознания». Конечно, здесь речь идет только об основных направлениях. Появились нейробиологические модели, учитывающие множество имеющихся фактов, наподобие теории Джеральда Эдельмана или гипотезы Жан-Пьера Шанжё, изложенной в его книге «Нейронный человек» (L’Homme neuronal). В общем и целом специалисты по нейронаукам рассматривают сознание как «высшую», или «глобальную» активность головного мозга, основанную на «комплексных системах» нейронов или «нейронных петлях циркуляции возбуждения».

Даже если не затрагивать субъективного, внутреннего аспекта сознания, рассматривая только его биологические основы, приходится признать, что современные теории оставляют без ответа целую серию фундаментальных вопросов, а именно: какова разница между нейронной основой сознания и нейронной основой бессознательных процессов? Что именно в организации мозговых процессов позволяет электрохимическим реакциям формировать феномен сознания? Какова самая элементарная нервная структура, способная порождать «минимальное» сознательное явление? Каковы связи между морфологическим отличием разных сенсорных сетей (слух, зрение) и различием субъективной оценки разнообразных чувств?

Что касается ответов на такие вопросы, то прогресс современных теорий по сравнению с теориями XIX века представляется не столь значительным. «Почему, — спрашивал в 1885 году психолог и философ Т. Рибо, — некоторые нервные действия становятся сознательными, и почему именно эти, а не другие? Ответить на этот вопрос означало бы решить проблему сознания. Мы уже говорили, что большинство ученых его игнорирует». По сравнению с прошлым веком теперешние достижения нейронаук привносят точность в аналитическую раздробленность феномена сознания. «Сознание не едино, это сумма состояний, каждое из которых есть явление особого рода, связанное с определенными условиями деятельности мозга, которое существует пока есть эти условия, отсутствует, когда их нет, и исчезает в тот момент, когда исчезают эти условия» — писал он далее. В наши дни окончательно установлено, что сознание не является однозначно изменяемым процессом по типу «всё или ничего». Оно не является простой функцией, но проистекает из совокупности множественной активности нервной системы. Истинная концепция сознания еще не создана, так как наш мозг еще не достиг достаточного уровня эволюционного развития.

Как можно изучать сознание научными методами?

Согласно Сёрлу, проблема духа и тела разделяется на две под-проблемы. Первая, легко разрешимая, состоит в следующем: каковы основные взаимоотношения между сознанием и мозгом? Здесь есть два принципа: в соответствии с первым, сознание (как и все психические явления) вызывается нейробиологическими мозговыми механизмами нижнего уровня. В соответствии со вторым, сознание представляет собой одну из самых высших функций мозга.

Вторая проблема состоит в детальном объяснении нейробиологических механизмов сознания, то есть необходимо ответить на вопрос: каким образом нейронная активность на уровне синапсов способна вызывать невероятное разнообразие индивидуальных сознательных опытов? Принимая во внимание, что любой научный прогресс часто тормозится и даже блокируется философскими ошибками, нужно описать наиболее серьезные философские препоны, противостоящие указанным проблемам, для их последующего устранения.

• Первое препятствие: сознание не пригодно для научного исследования, так как определяется корректно лишь по мере его наблюдения. На это можно ответить, что сознание связано с состоянием бодрствования, которое начинается с момента пробуждения и продолжается до засыпания. Сновидения также являются частью сознания, но сознание не надо путать со вниманием. Например, я осознаю, что на мне рубашка, но не обращаю на нее внимания.

• Другие препятствия: нужно ли отделять то, что называется qualia (например, красный цвет) от проблемы сознания? Как объяснить слепому, что такое красный цвет? Это тот вопрос, который Фрэнсис Крик поставил в своей книге: «Удивительные гипотезы. Научный поиск души» (Astonishing Hypothesis. The Scientific Search of the Soul), а Джеральд Эдельман — в книге «Воспоминания о настоящем. Биологическая теория сознания» (The Remembered Present. Biological theory of consciousness), на который оба отвечают положительно, в отличие от Дж. Р. Сёрла, который его отвергает. При этом он ссылается на многочисленные философские препятствия, которые ошибочно противостоят изучению сознания: например, невозможно дать приемлемое определение сознания, поскольку оно не наблюдаемо. Далее, определение сознания субъективно, тогда как наука по определению объективна. Кроме того, согласно Томасу Нейджелу, ничего не известно о том, каким образом объективные явления (например, нейронная активность) могут отражаться в состоянии бодрствования, или лучше сказать, сознания.

С другой стороны, сознание может быть лишь эпифеноменом (выражаясь современным философским жаргоном). Оно походит на рябь на поверхности озера. Эта рябь также имеет свою причину, но не имеет никакой функции!

И, наконец, самое важное, вероятно, препятствие — это следующее: какова эволюционная функция сознания? На этот вопрос Дж. Р. Сёрл отвечает следующим образом: «Этот вопрос аналогичен другому: каковы эволюционные функции способности ходить, бегать, есть, думать, видеть, слышать, говорить на языке, размножаться, растить детей, находить пищу, избегать опасностей и т. д., потому что все эти виды поведенческой активности, необходимые для выживания, представляют собой сознательные действия». А также, не является ли сознание уникальным феноменом, изолированным от других аспектов нашей жизни; наоборот, сознание определяет ту модальность, в которой люди и животные в ходе эволюции реализуют основные цели своей жизни.

Осознание действия: Либет

Утром вы опаздываете и быстро ведете свой автомобиль. Внезапно прямо перед вами возникает переходящий улицу пешеход, и вы в последний момент избегаете наезда, резко повернув руль… «Слава богу, — думаете вы, — вот идиот, я его чуть не задавил!» И вытрете пот со лба…

Здесь вы отреагировали очень быстро, не задумываясь, «бессознательно». Значит, существуют бессознательные действия или, точнее, предсознательные, опережающие осознание на несколько миллисекунд. Каким же образом ваш мозг управляет таким действием? И когда оно становится сознательным? За несколько миллисекунд до того — за сколько? Во время? Или после?

Эту задачу хотел решить Бенджамин Либет[57] (1916–2007) и посвятил ее решению более двадцати статей, вызвавших многочисленные интересные дискуссии. Начиная с 1983 года Либет задался вопросом, вызывает ли сознательное желание конкретное действие. Управляет ли желание свободой воли? Если да, то желание действия должно предшествовать самому действию (Рис. 1)!

Рис. 1. Потенциал готовности (RP)

В ходе этого исследования испытуемых просили выполнить простое движение (поднять палец) и передать момент принятия решения на временной указатель W (зафиксировать положение стрелки, быстро перемещающейся по циферблату секундомера). При этом регистрируются электромиографические сигналы (EMG), показывающие истинное начало движения, а также электроэнцефалографические сигналы (EEG), которые сообщают о начале кортикальных процессов подготовки движения (RP — readiness potential, или потенциал готовности, называемый также Bereitschafts Potential, открытый Корнхубером (Kornhuber) в 1964 году).

Результаты этого исследования выявили значительное смещение момента, когда испытуемый «осознает» принятие решения W (примерно за 200 миллисекунд до начала движения), от появления потенциалов готовности (RP) на ЭЭГ: 550 миллисекунд от RP до начала движения, или около 350 миллисекунд от RP до осознания решения действовать. Из этого Либет делает вывод, что «мозг “решает” начать действие или, по крайней мере, подготовить начало действия еще до того, как возникает субъективное awareness (осознание) того, что такое решение принято». Процесс осознания действия является вторичным по отношению к бессознательному процессу инициации, и его функцией является, согласно Либету, решение продолжить или приостановить дальнейшее действие по ходу его подготовки.

Следовательно, мозговая активность возникает и развивается некоторое время, порождая затем субъективный опыт. Одно из неизбежных следствий такого вывода есть то, что мозговые процессы наименьшей длительности и до некоторой критической продолжительности должны оставаться бессознательными. Очевидно, что представления Либета вызвали множество дискуссий (Рис. 2).

Рис. 2. Потенциал готовности (2)

Резюме теории Крика и Коха

Ниже приводится краткое содержание тех идей, которыми Френсис Крик поделился со мной однажды вечером между двумя бокалами виски: «Никогда не следует забывать, что наш мозг развивался в тот период, когда люди были охотниками-собирателями. Внутри небольших групп существовало сильное давление отбора, направленного к объединению людей для оказания отпора соперничающим племенам. Еще в наши дни в лесах Амазонии, в областях, наиболее удаленных от экватора, основной причиной смерти является ранение копьем, нанесенное членами враждебного племени. В таких условиях набор общих верований укрепляет связи между людьми одного и того же племени. Эти верования впечатаны в наш мозг, потому что даже наши развитые мозги эволюционировали не под давлением необходимости открывать научные истины, а просто для того, чтобы сделать нас достаточно разумными для выживания и оставления потомства».

С этой точки зрения нет необходимости, чтобы эти общие верования были правильными, достаточно, чтобы люди верили в них. Самой отличительной человеческой способностью является то, что мы можем овладеть сложным языком и бегло говорить на нем. Мы можем использовать слова, чтобы обозначать самые абстрактные понятия. Такая способность приводит к другой, редко упоминаемой человеческой особенности, наших почти безграничных способностей к самообману. Сама природа нашего мозга — который эволюционировал для того, чтобы мы могли делать наиболее правдоподобные выводы из ограниченных фактов, имеющихся в нашем распоряжении — делает практически неизбежным тот факт, что без строго научного исследования мы часто делаем ложные выводы, особенно в том, что касается абстрактных понятий, и вот вам интерпретация механизмов сознания:

— мозг может создавать точную, многозначную и символическую интерпретацию своего окружения. Для того, чтобы сделать это, нужны механизмы внимания;

— сознание, связанное с концентрацией внимания, обусловлено ансамблем нейронов, разряжающихся особым образом в течение 100–200 миллисекунд. Такая форма нейронной активности связана с кратковременной памятью;

— нейронные осцилляции порядка 25–55 герц могут вызывать координацию нейронов, формируя сознание и кратковременную память;

— нейронные связи, возникающие в глубоких слоях коры, связаны с вспышками разрядов в 5-м слое и распространяются за пределы кортикальной системы;

— нейронные цепочки, ведущие от глубоких слоев коры к различным таламическим ядрам и обратно к коре, могут иметь отношение к кратковременной памяти;

— нейроны поверхностных слоев коры особенно тесно связаны с бессознательными процессами.

Каким образом все это происходит? Мы ничего об этом не знаем, но при ближайшем рассмотрении религиозных воззрений это представляется вполне допустимым.

Существует третья возможность: когда эти факты трактуются в пользу нового способа рассмотрения вопроса разум-мозг, заметно отличающегося от довольно грубого, материалистического подхода многих нейробиологов, а также многих верующих. Нас рассудит только время и масса научных работ. Каким бы ни был ответ, единственный разумный способ его получить — это тщательные научные исследования. Все остальные подходы сводятся к надуванию щек ради придания храбрости. Человек наделен неутолимой любознательностью к окружающему миру. И не может вечно довольствоваться старыми гипотезами, даже если очарование традиций и ритуалов усыпляет критическое чувство.

Сознание по Марку Жанро

Марк Жанро (1935–2011) был одним из моих первых учеников, самым блестящим интерном в Лионском больничном комплексе, автором экспозиции «Интимный мозг» (2002–2003) в Лионском научном городке, директором Института когнитивных наук с 1998 года, избранным в Академию наук в 2002 году. Он умер 1 июля 2011 года.

Он посвятил многочисленные статьи и конференции вопросу сознания, или тому, что он предпочитал называть «сознательная и бессознательная обработка перцептивной информации», в частности, в статье в журнале Revue International de psychopathologie (1990, № 1, p. 13–34). Именно в этой статье я нашел описание различных моделей, объясняющих феномен перцептивного сознания, начиная от эволюционистской теории — и до когнитивистского подхода.

Для начала Марк Жанро очертил следующие проблемы:

— Являются ли бессознательные психические явления столь же важными для сознания, что и сознательные явления?

— Имеют ли они те же свойства, что и бессознательные по своей природе? Могут ли они быть доступны познающему субъекту? Или наоборот, этот доступ ограничен какими-то особыми условиями?

— Возможен ли экспериментальный подход к обычному субъекту — испытуемому в психофизиологических исследованиях?

— И, наконец, есть ли различия между сознательным и бессознательным на уровне нервных структур или механизмов?

Для начала надо бы разобраться и с терминологией. По мнению Уильяма Джеймса, сознание является неопределенным термином, точной аналогией которого является так называемый «кошмар философов». Более того, в отличие от английского языка, располагающего несколькими терминами (consciousness, awareness, insight), французский[58] обладает только одним термином, который ограничивается сознанием персептивным (которое касается осознания какой-то информации субъектом, а не рефлексивного сознания, то есть самосознания).

Эволюционистский подход

Этот подход был предложен Уильямом Джеймсом, который применил эволюционистский аргумент по примеру Дарвина в его «Происхождении человека» (1871) или Спенсера в «Принципах психологии» (1855). По Джеймсу, так как сознание выполняет функцию выживания вида, оно должно прогрессивно развиваться с развитием организации мозга. По его мнению, сознание — это «непрерывный, постоянный поток внутри нас». Это нормальное состояние индивидуума и объективный образец любого психического действия; таким образом, оно может также принадлежать отношениям между субъектом и объектом его действия.

Из этой эволюционистской концепции проистекает вывод, согласно которому сознание должно было возникнуть в результате активности организованных нервных структур, к которым относится как кора головного мозга, структура, где информация теряет свою специфичность, что способствует созданию такого «глобального состояния», как сознание.

Такая модель должна быть динамической и, следовательно, активной. И действительно, в свое время (1950–1960-е годы) была открыта и стала объектом многочисленных исследований роль активатора — ретикулярной формации ствола мозга — необходимого для активации коры, определяемой по быстрой низковольтной активности на ЭЭГ, или arousal reaction (реакции пробуждения).

Эта реакция пробуждения должна быть также ответственна и за проявление внимания. По Крику (1984) информация, передаваемая специфическими релейными ядрами таламуса, должна находиться под контролем соседних ретикулярных таламических ядер. Эти процессы управляют вниманием и сознанием, подобно «лучу света, перемещающемуся в темноте и последовательно освещающему различные зоны перцептивного поля».

Когнитивистский подход

Этот подход был предложен Гельмгольцем. Согласно его воззрениям, психическая активность, приводящая человека выводу о существовании объекта, расположенного в определенном положении в поле его зрения, является результатом бессознательных умозаключений. По Гельмгольцу, эти бессознательные умозаключения непреодолимы, так как умозаключения не могут противоречить сознательным процессам. Из этого свойства Гельмгольц заключил, что бессознательные умозаключения могут рассматриваться как квази-физические процессы и, значит, могут быть описаны физическими законами. Эта дискуссия относится к сфере психофизики, которая занимается связями между ощущением и восприятием. Ощущения являются бессознательными, но путем интроспекции можно получить доступ к их содержанию и выявить закономерность, которая объединяет физические размерности стимула и возникающего ощущения.

Такая оценка бессознательного умозаключения могла бы быть нейрофизиологической отправной точкой для попытки сделать из сознания особый феномен, зависящий от локализованных мозговых операций, но не от сознательного субъекта.

Нейрофизиологические механизмы, соответствующие этой концепции сознания, очевидно, сильно отличаются от тех, которые вытекают из эволюционистского подхода, так как они являются фокальными или модульными механизмами, рассматриваемыми ниже.

Модульная теория Сперри

Сперри и его школа выработали метод, позволяющий изучать каждое полушарие мозга отдельно и наблюдать реакцию пациентов, подвергнутых межполушарному комиссуральному рассечению. Вследствие этого у таких пациентов предметы, ощущаемые и опознаваемые тактильно одной рукой, не опознаются другой рукой, те же самые предметы могут быть опознаны зрительной зоной одного полушария и проигнорированы другой, запахи, ощущаемые одной ноздрей, не воспринимаются другой и т. д.

Эта совокупность результатов демонстрирует, согласно Сперри, разделение сознания по полушариям. И если в некоторых случаях какие-то аспекты сознания кажутся неделимыми, это просто потому, что соответствующая информация одновременно представлена с обеих сторон. И, следовательно, нет необходимости ради объяснения «единства сознания» постулировать существование какого-то механизма более высокого уровня.

Бессознательное зрение

Открытие диссоциации между сознательным и бессознательным зрением возникла в результате работ на животных, связанных с классической двойственностью зрительной системы — «сознательным» зрительным кортикальным центром, и подкорковым рефлекторным зрительным центром.

Волокна, выходящие из сетчатки, на самом деле распределяются в мозге по двум путям: ретино-геникулярному, который заканчивается на стриарной коре, и ретино-тектальному, оканчивающемся на зрительном отделе крыши среднего мозга, особенно на верхнем бугорке. Разрушения, затрагивающие один из этих двух путей, позволили сделать вывод, что кортикальная зрительная система предназначена для распознавания форм, тогда как функция подкорковой зрительной системы состоит в локализации объектов в пространстве. Тем не менее Перенен и Жанро выявили у больных, перенесших гемисферэктомию, наличие явлений бессознательного зрения.

Имплицитное (неявное) распознавание лиц и предметов

После одностороннего (или, чаще, двустороннего) повреждения теменно-затылочно-височной зоны пациенты больше не могут ни распознавать лица, ни ассоциировать данное лицо с именем человека: эти больные страдают прозопагнозией. Тем не менее, осознание, необходимое для идентификации определенного лица, имеет место, потому что, когда пациентов просят указать на знакомые лица на фотографиях, может возникать психофизиологическая (электрокожная) реакция.

Бессознательное действие испытуемых

Вернемся к описанию работ Либета, демонстрирующих значительный сдвиг между моментом, когда испытуемый «осознает» свое решение (примерно за 200 миллисекунд до начала движения) и появлением потенциалов готовности на ЭЭГ (за 535 миллисекунд до начала движения или около 350 миллисекунд до «сознательного» решения действовать).

Заключение

Считается, что одним из наиболее четко установленных фактов является то, что процессы, приводящие к осознанию, подчиняются временны́м ограничениям. Так, для Марка Жанро сознание не является чем-то немедленным. Наоборот, механизмы, позволяющие получить доступ к осознанию чего-либо, каждый раз требуют для своего действия некоторого минимума времени (порядка 250 миллисекунд). Таким образом, нейронные или психические процессы от минимальной до некоторой критической длительности не имеют прямого доступа к сознанию, но могут иметь к нему отсроченный доступ. Это подтверждает простое психофизическое наблюдение: хотя требуется по меньшей мере 500 миллисекунд, чтобы сознательно ответить на тактильный возбудитель, достаточно всего 100 миллисекунд, чтобы ответить моторной реакцией (нажатием на кнопку) на тот же стимул. Тем не менее, у испытуемого создается впечатление, что он нажал на кнопку после того, как почувствовал стимул.

Второе наблюдение, вытекающее из представленных результатов, состоит в том, что сознание не имеет никакой специфической модальности для обработки информации, какой бы природы она ни была.

Мозг может функционировать полностью бессознательным образом, решая сложные, но конкретные задачи всех сфер жизни, в том числе мышления и творчества, а сознание, наоборот, может сразу охватить практически все аспекты мозговой деятельности. Сознание ни в коей мере не может рассматриваться ни как необходимый этап при выполнении определенных операций, ни как постоянный атрибут определенных секторов функционирования психики.

Таким образом, сознательный доступ к информации начинается с рефлексивного процесса, позволяющего перецентрировать или переориентировать функционирование данного процесса, то есть перейти от обработки сигнала в реальном времени к его обработке в отложенном времени. Таким образом, по мнению Марка Жанро, момент осознания из простого факта временно́й задержки, необходимой для своего проявления, вырастает до второго, отсроченного этапа восприятия и действия.

Дерек Дентон

Идеи Дерека Дентона, описываемые здесь, почерпнуты из его книг, но также из многочисленных и длительных дискуссий, которые я вел с ним во время его посещений Сент-Круа, места, где я живу. Я думаю, что Дерека Дентона в равной степени привлекал и мой недостроенный особняк 1929 года, и мои вопросы о сознании. Физиолог по образованию, он сохранял солидную долю эволюционного здравого смысла.

Если в некоторых школах нейронаук или когнитивных наук и существует понятие «табу», то оно относится именно к «сознанию». И, тем не менее, не снижается поток книг, написанных на эту тему самыми солидными авторами — философами, физиками, молекулярными биологами, иммунологами. Однажды во время конгресса по нейронаукам один из моих друзей (продвигающий нейрофизиологию зрения вопреки господствующим теориям) сказал: «Если я вправе дать вам добрый совет, а вы захотите сэкономить деньги, не покупайте эти книги: они невыносимо скучны». Поэтому, когда Дерек Дентон прислал мне свою книгу «Первичные эмоции и пробуждение сознания», я стал с любопытством ее читать.

Мои физиологические исследования подвели меня к вопросу о бодрствующем и онейрическом сознании, и я был заинтригован его эволюционным подходом. Каким образом один из создателей физиологии регуляций осмелился проникнуть в «святая святых» нейрофизиологии? Чуть позднее Дерек позвонил мне. Я сказал ему, что вполне оценил его книгу и очень хотел бы подискутировать с ним по проблемам возникновения сознания бодрствования и онейрического сознания.

Я очень хотел вновь встретиться с Дереком Дентоном, зная, что он является одним из самых активных защитников нашей науки — физиологии. За тридцать последних лет мы присутствовали при настоящей революции в биологии, связанной с открытием генетического кода и экспоненциальным ростом молекулярной биологии. Этот успех редукционистского подхода повлек за собой некоторое затруднение. Возникла необходимость принять вызов со стороны интегративной биологии. С одной стороны, гены не являются некими сущностями, независимыми от нас самих. Они являются узниками многочисленных физиологических регуляций, позволяющих им экспрессироваться. С другой стороны, в том, что касается человека, Дентон прав, напоминая о понятии экзогенной наследственности, обязанном Петеру Медавару: именно речь дала человеку уникальное преимущество — возможность эволюционировать по Ламарку (наследуя приобретенные признаки). Действительно, по мнению Медавара, «экзогенная наследственность у человека, то есть, передача информации не-генетическим путем, стала более важной для нашего биологического успеха, чем все, что запрограммировано в ДНК»[59].

Таким образом, в мою лабораторию приехал один из самых своеобразных физиологов, каких я встречал в своей жизни — хотя, слава богу, наша специальность богата на необыкновенных людей. Как мне кажется, Дерека отличает огромная любознательность и особый талант задавать такие вопросы, на которые невозможно дать ответ, даже исходя из новейших достижений науки. Вся его жизнь свидетельствует об умелом подходе к изучению новых проблем. Родом из Тасмании, Дентон нашел себя, работая врачом у Фрэнка Макфарлейна Бёрнета, открывшего иммунную систему. Когда он еще учился в интернатуре, то столкнулся с сильными и необычными гуморальными нарушениями у очень тяжелых больных. Он оставил иммунологию, чтобы «придти к физиологии» и стать корифеем регуляции водно-солевого обмена. Я сам заинтересовался водно-солевой регуляцией парадоксального сна у особых препаратов с удаленным гипоталамусом, и поэтому прочитал его книгу «Жажда соли» (The Hunger for Salt) и, таким образом, ознакомился с его творчеством.

Дентон основал и возглавил Институт Флори в Мельбурне, один из самых видных институтов физиологии, занимающийся действием гормонов на организм и мозг.

Рассказывая мне о своей жизни, Дерек поведал, что во время пребывания в Габоне (где он изучал тягу к соли у горилл) ему в голову пришла мысль о связи внутренней среды организма, управляемой стволом мозга, с самосознанием. Это профессиональный рефлекс старых физиологов (мы с ним одного возраста): никогда не отделять кору головного мозга от мозгового ствола, мозговой ствол — от организма, а организм — от его внутренней среды.

Дерек Дентон провел популярные радиоконференции в Австралии под названием «Жажда соли».

Он следовал эволюционизму и сразу же заявил о приверженности дарвинизму, но не картезианству. Описывая эволюцию идей, касающихся связи мозга с мышлением, в исторической главе с обилием цитат, Дентон указал на ошибку Декарта в его различии человека от животных-машин. «Я мыслю, следовательно, я существую», — говорил Декарт. Рассел ответил ему: «Я хожу, следовательно, я существую», а немецкая «натурфилософия» уже заявила «“Оно” мыслит».

А Дерек Дентон подводит квази-итог этой дискуссии физиологов, как монист. Мозг и разум — это единое целое.

Дерек расспрашивал своего австралийского друга сэра Джона Экклса насчет картезианского дуализма. Ответ сэра Джона, последнего представителя дуализма, сто́ит того, чтобы поразмыслить над ним: «Разум способен действовать на уровне ультрамикроскопических структур из области квантовой физики». Это объяснение ad hoc (в данном случае) невозможно проверить.

А поскольку в процессе эволюции мозга его кора развивалась путем усложнения и разрастания, а не за счет структур мозгового ствола, очевидно, что проблему возникновения сознания нужно рассматривать в филогенетическом и онтогенетическом плане.

Следующие главы его книги представляют обзор доказательств существования мышления у животных, и работа Дерека с гориллой Коко убедит даже самых упорных скептиков в том, что большие обезьяны обладают сознательным мышлением, и что они опознают свое изображение (то есть имеют и самосознание).

Если мозг является сознающим, то где скрывается это эмергентное свойство? Дентон через фундаментальные исследования Сперри снова подталкивает своего друга Экклса к решению дилеммы: где же все-таки находится душа — в правом или левом полушарии?

Конечно, уточнение карты коры человеческого мозга (благодаря изображениям, получаемым с помощью позитронной камеры или функционального магнитного резонанса) предоставляет все более и более сложные данные, касающиеся психического воображения и мышления, но, как полагает Дентон, не надо забывать и о роли подкорковых структур. Очевидно центрэнцефалическая концепция (Пенфилд) или концепция активирующей ретикулярной формации (Моруцци и Мэгун) тоже претерпевают эволюцию, и появятся новые функциональные карты также и подкорковых структур (на основе данных иммуногистохимии). Тогда будет возможно сравнить, с одной стороны — сознание, связанное с бодрствованием и вниманием, с его обязательной вегетативной обратной связью, вовлекающей аминергические системы, а с другой — онейрическое сознание, которое сопровождается полным прекращением активности этих систем.

Так, дискутируя, мы мало-помалу пришли от сознания к разуму. Если шимпанзе видят во сне, что они летают, и могли бы рассказать об этом своим соплеменникам (на языке жестов), можно ли было сказать, что к ним, как и к человеку, применимо понятие разума?

Затем мы дискутировали по поводу Элизабет Келлер, слепоглухой от рождения, которой удалось стать доктором философии, воспринимая мир только осязанием (и благодаря преданному и гениальному педагогу). А то, что мозг человека бывает иногда исключительным образом запрограммирован на понимание и толкование внешнего мира, используя только один-единственный канал восприятия — это и есть чудесное завершение эволюции.

Я не думаю, что надо усилить поиски по определению местонахождения сознания. Клод Бернар убедительно доказал, что эта функция связана не с какой-то конкретной анатомией, а со всем организмом. И большая заслуга Дерека Дентона в том, что он вновь перенес рассмотрение сознание в перспективы сравнительной физиологии, выведя ее из сферы молекулярной биологии, квантовой механики, экзотических электрических ритмов, искусственного разума и естественной глупости.

Сможем ли мы однажды понять сознание в бодрствовании — у кошки, затем у шимпанзе и, наконец, у человека? Может быть. Это одна из последних задач физиологии, но я думаю, что тайна онейрического сознания спрятана еще глубже и, тем не менее, это и есть то сознание, с помощью которого мы думаем и которое, несомненно, отвечает за наш способ понимания окружающего нас мира.

Субординация: от восприятия до реализации

Вот эксперименты, проведенных Джеймсом Хэксби (профессором из Дартмута, США) с позитронно-эмиссионной томографией на здоровых испытуемых с демонстрацией диапозитивов с изображением трех лиц, по-разному вставленных в рамки, для их сравнения, с прилагаемыми инструкциями (Рис. 3)[60]:

— Опыт подбора пары форм: испытуемый должен решить, какое из двух лиц, представленных в нижней части рисунка, больше похоже на «целевое» лицо, представленное в верхней части (В-А).

— Опыт подбора пары локализаций, при котором испытуемый должен выбрать, какое из лиц, представленных внизу, так же вставлено в рамку, как и «целевое» лицо (С-А).

Рис. 3. Опыт подбора пары форм и опыт подбора пары локализаций

Хотя одна и та же зрительная информация была представлена одинаковым образом в обоих случаях, и, хотя ее обработка на нижнем уровне зрительной системы задействует одни и те же нейронные сети, изменение выполняемой инструкции при помещении диапозитивов на расстоянии наилучшего зрения вызывало метаболическую активацию различных мозговых зон:

— подбор пары лиц — активация на уровне затылочной доли и затылочно-височной коры, особенно веретенообразной извилины (Кто?);

— подбор пары локализаций — активация на уровне верхней затылочной области и задней теменной, а также зоны правой премоторной коры (Как?).

Основной вывод из этого исследования говорит в пользу существования центральных механизмов, которые могут обеспечивать выбор нейронных сетей и управление их работой, отвечая за различение изображений, то есть, субординации нейронных систем — от восприятия до реализации (Рис. 4).

Рис. 4. На изображение головного мозга человека (вид сбоку, D и G) нанесены области, где кровоснабжение мозга значительно изменяется при подборе лиц (отмечено точками) и подборе локализаций (закрашено черным).

Глава 7

Модель Эдельмана и Тонони

Это, несомненно, самая разработанная модель сознания, поэтому мы ее опишем более подробно.

Очевидно, что Джулио Тонони (которого я хорошо знаю и ценю со времени его пребывания в моей лаборатории) много сделал для создания этой модели. Сознание, которое суть психический феномен, — является ли оно результатом особых нейронных процессов и взаимодействия между мозгом, организмом и окружающим миром? Именно это Шопенгауэр называл «узловым вопросом мироздания» и излагал следующим образом: как субъективный опыт может зависеть от некоторых событий, описываемых объективно.

Сознание: философский парадокс или объект научного изучения?

Ниже представлен краткий исторический обзор классических и современных взглядов на сознание:

• Дуализм: Декарт делает абсолютное различие между психическими и материальными сущностями: неотъемлемая характеристика материи — это протяженность, тогда, как для психики — это мышление или сознание.

• Эпифеноменализм: психические и физические события отличаются друг от друга, но психические события обусловлены физическими. Разум — не что иное, как побочный малоэффективный продукт организма и не может быть первопричиной самого себя, как, дополняя образ, использованный Томасом Хаксли, «дым паровоза не может влиять на работу паровой машины».

• Материализм: психика и сознание — идентичны по механизмам мозга, и понятие сознания исчезнет, когда мы лучше поймем, как мозг функционирует. Сознание — как вода: Н2+О=Н2О — это вода, которая не обладает свойствами ни H2, ни O. «Мы никогда не узнаем, как вода физического мозга становится вином сознания».

• Когнитивистская психология: эта наука с недавних пор опирается на модели информатики и искусственного интеллекта. Она рассматривает сознание как особый модуль или ступеньку на иерархическом пути, который основан на обработке информации. Однако этот подход не позволяет узнать, зависит ли сознание от особых нейронных субстратов!

• Нейронауки: с самого начала они основывались на изучении комы и наркоза. Часто ссылаются на такие экзотические гипотезы, как «квантовая гравитация» (Пенроуз) и исследование специфических неврологических коррелятов сознания. Они признают, по Уильяму Джеймсу, «весь мозг целиком» или еще «ретикулярную формацию, включая таламические интраламинарные ядра, таламокортикальные петли, или нейроны, разряжающиеся с частотой 40 герц». Но почему активация данных нейронов больше зависит от данного субъективного опыта, чем от другого?

Специфическая проблема сознания

Субъективность и квалия

Почему знание перехода из темноты к свету требует сознания, когда это можно сделать с помощью простого диода? Почему клетки сетчатки, которые отличают темноту от света, не связаны непосредственно с сознательным опытом, как нейроны зрительной коры? Следовательно, здесь дело не в самих нейронах, а в вовлеченных нейрональных процессах.

Надо объяснить выражение cogito ergo sum, «Я мыслю, следовательно, существую», так как невозможно подробно объяснить субъективный опыт. И это проблема qualia. Возьмем, например, опыт с цветом; эту проблему уже отмечал Джон Локк: «Слепой эрудит (…) однажды похвастался, будто знает, что такое алый цвет. Ну, и что же это? — спросил его приятель, и слепой ответил, что это похоже на трубный звук». На самом деле никакое описание, каким бы ярким оно ни было, не может передать феноменальный опыт прямого наблюдения! За исключением, может быть, гениального поэта: «Её жасминная кожа светилась жемчугом тёплым, нежнее лунного света, когда скользит он по стёклам». Эти стихи Федерико Гарсиа Лорки (в пер. А. Гелескула) на самом деле изумительно описывают обнаженную кожу любимой женщины ночью.

Методы сознательного наблюдения

Необходимо отказаться полностью от картезианского дуализма и опираться исключительно на научные «допущения», главные из которых следующие:

• Физические допущения: сознание — это особая форма физического процесса, которая проявляется в структуре и функции головного мозга определенного типа. Сознание характеризуется интеграцией (оно неделимо) и высокой дифференцированностью.

• Эволюционистские допущения: сознание — само продукт естественного отбора, но может также влиять на определенные виды поведения, подвергающиеся естественному отбору; понятие сознания не может относиться ко всем видам животных.

• Селекционизм и логика: если эволюционистские допущения справедливы, то можно заключить, что логические понятия не является необходимыми для возникновения сознания. Иными словами, для эволюционного формирования мозга животных логика не нужна, а для создания и функционирования компьютеров — совершенно необходима. Принципы отбора, или эволюция, использовались при реальном функционировании человеческого мозга задолго до того, как мозг стал действовать в соответствии с логикой. Это и есть то, что называется селекционизмом.

Единство, дифференциация и уроки нейропсихологии

Единство

Состояние сознания характеризуется единством или интеграцией. Оно не может подразделяться на независимые составляющие. Однако единство порождает сложность, и мозгу приходится управляться с громадным объемом информации, не теряя своего единства. Например, такие различные чувства, как удовольствие или боль, являются сознательными, но внешняя информация не является необходимой, так как сознание в сновидении может функционировать и без нее. И, наконец, первостепенным свойством сознания является ее единая и приватная природа (У. Джеймс).

Уроки нейропсихологии

Разрушения в правом полушария вызывают нечувствительность левой стороны, но больные отрицают свою патологию; это называется анозогнозией.

После определенных разрушений затылочной коры больные отрицают нарушение зрения у себя; это называется синдромом Антона.

Глава 8

Восприятие без сознания

Портрет человеческого мозга

Наш мозг весит 1,5 килограмма и содержит 100 миллиардов нейронов (из них на кору приходится 30 миллиардов) и миллион миллионов синапсов (если считать по 1 синапсу в секунду, то понадобится 32 миллиона лет, чтобы сосчитать их все!).

Число возможных нейронных цепочек изображается десятью с миллионом нулей.

Существует три принципа организации их топологии:

Все мозги различны вследствие действия отбора; однако индивидуальная история жизни каждого данного мозга может также влиять на его организацию.

Поскольку в мозге нет какого-то особого центрального процесса, то в эволюции возникла общая синхронизация различных областей мозга, приводящая к интеграции всех процессов и единству восприятия.

Рис. 1. Таламокортикальная система.

Рис. 2. Полисинаптические кортикофугальные петли — к ганглиям в основании мозжечка и обратно к коре и гиппокампу (Н).

Рис. 3. Голубое пятно (Locus coeruleus, LC) (важнейшая норадренергическая система).

Согласно Эдельману, «никакой другой объект во «Вселенной», кроме человеческого мозга, не обладает цепочками циркуляции возбуждения». Откуда он это знает?

Важность таламокортикальной системы

Никакая отдельная область мозга не отвечает за сознательный опыт. Чем дольше практикуешь какое-то занятие, которому обучен, тем более автоматическим, менее осознанным становится его выполнение, и все меньше областей мозга вовлекается в эту работу. Сознательный опыт связан с активацией (или десинхронизацией) популяций нейронов, разбросанных по всему мозгу.

После гемисферэктомии или выраженной гидроцефалии, сокращающих толщину коры на несколько миллиметров, наблюдается лишь слабое изменение сознания. Следовательно, выполнение любой задачи, вовлекающей сознание, требует, видимо, активации значительной части мозга, помимо коры.

Восприятие цвета обязано либо внешним стимулам, либо памяти, воображению или сновидениям, и зависит от интеграции веретенообразной и языковой извилин. Их разрушение подавляет всякое восприятие цветов.

Сознание требует активации мозговых областей, рассредоточенных по всей таламокортикальной системе.

Единственные мозговые разрушения, которые вызывают потерю сознания, затрагивают «ретикулярную» систему активации (которая начинается на бульбарном уровне и достигает заднего гипоталамуса и интраламинарных и ретикулярных ядер таламокортикальной системы)[61].

Циркуляция возбуждения необходима для интеграции

Сознательный опыт требует интенсивных и быстрых циркуляционных взаимодействий между популяциями распределенных нейронов, что подтверждают синдромы дисконнекции. Синдром split brain (расщепленный мозг — рассечение мозолистого тела) демонстрирует два различных «разума», иными словами, сознание, разделенное по двум полушариям. Все то, что пациенты испытывают правым полушарием, не входит в область левого полушария, связанного с восприятием, познанием, волей, обучением и памятью.

Левое полушарие отвечает за речь. Правое полушарие немо и может выражать себя только не вербальными (то есть, вегетативными) реакциями.

Синдромы дисконнекции были тщательно проанализированы благодаря Р.У. Сперри и его коллегам (1974), М. Газзаниге (1996), а также знаменитому случаю Анны О. (Берта Паппенхаймер). Эта молодая жительница Вены демонстрировала необычайную последовательность диссоциативных, или истерических, симптомов с параличом и потерей чувствительности правой стороны, глухотой, неспособностью говорить по-немецки[62], но умением говорить по-английски. Ее наблюдал и лечил Ж. Бремер (J.Bremer), и впоследствии она стала одним из лидеров феминистского движения.

Восприятие и ЭЭГ

С другой стороны, в многочисленных работах было показано, что сознательный опыт требует быстрой нейронной активности и низкого вольтажа на ЭЭГ (как во время бодрствования или парадоксального сна и сновидений). Наоборот, значительные изменения на ЭЭГ (гиперсинхронизация пик-волна при эпилепсии или медленные волны высокого вольтажа при сне с медленными волнами) сопровождаются отсутствием сознания.

Теория отбора нейронных групп — ТОНГ (по Эдельману)

Циркуляция возбуждения у животного позволяет вариабельной и индивидуализированной центральной нервной системе выделять из аморфного внешнего мира отдельные объекты и события в отсутствии информационной программы. Циркулирующие импульсы вызывают синхронизацию активности групп нейронов в различных отделах мозга, связывая их для формирования цепочек, способных обрабатывать информацию когерентно во времени. Это и есть центральный механизм пространственно-временной координации сенсорных и двигательных явлений.

Вырождение: каждая селективная система переработки информации имеет другую систему, идентичную со структурной точки зрения. Это и есть вырождение[63].

Примеры вырожденности: уравнение Шрёдингера, генетический код, многочисленные и разнообразные последовательности ДНК, кодирующие один и тот же белок. В мозге: таламокортикальная нейронная сеть; некоторые разрушения, которые, в отличие от других, вызывают лишь снижение (а не полное исчезновение) регистрируемого эффекта.

Ограничения: очевидно, что вырожденность не может определять выбранную систему. Тогда каким же образом данная система может выполнять свою функцию без специальной инструкции? Ограничения формируются различными фенотипическими структурами и селективными нейронными сетями в ходе эволюции; они и определяют, какие избранные события, возникающие в ходе индивидуального развития и жизненного опыта, приведут к синаптическим изменениям. Например, норадренергическая система голубого пятна (и другие аминергические или гистаминергические системы) могут влиять на клетки и синапсы мозга.

Рис. 4. Три основы ТОНГ

Но как перейти от всех этих структур к качественным психическим состояниям сознания, известным под термином “qualia”?

Состояния сознания, связанные с восприятием красного цвета или ощущением горячего, качественно отличаются от восприятия черного цвета или ощущения холодного.

Эдельман устраняет эту проблему таким образом, что, мол, такие состояния варьируют у разных людей, и невозможно, чтобы наука в поиске общих закономерностей принимала во внимание все единичные и специфические различия.

На самом деле тайна остается неразгаданной. Проблема qualia и есть проблема сознания, поскольку любое сознательное состояние есть qualitative (качественное) состояние, и никакая из книг Эдельмана, включая последние, не в состоянии дать точного объяснения тому, каким образом нейробиологические процессы вызывают психические состояния и сознание.

Все теории по-прежнему оставляют без ответа фундаментальные вопросы: есть ли различие между нервными структурами, которые отвечают за сознание in fine (в конечном счете), и нейронами основных бессознательных процессов? Можно ли разграничить элементарную нервную структуру, ответственную за минимальное сознание (то есть, разрушение которой подавляло бы самосознание)?

Надо признать, перечитывая Рибо, что эволюция этих идей с XIX века — минимальна. «Почему, — задается вопросом Рибо, — некоторые нервные действия становятся сознательными?» Некоторые исследователи-оптимисты полагают, что проблема правильно поставлена[64]. Но реально ли ее решение или оно только возможно?

В заключение, если верить Эдельману, именно взаимосвязанные нейронные цепочки представляют нейробиологическую основу сознания, consciousness loop («петлю сознания»). Учитывая, что higher order consciousness («сознание высшего порядка») требует наличие языка, Эдельман добавляет зоны Вернике и Брока в свою схему биологических основ сознания высшего порядка.

А почему бы и нет? Но возникает впечатление, что Эдельман по мановению волшебной палочки рождает сознание из петель циркуляции возбуждения. Как фокусник, вытаскивающий из шляпы кролика, он «извлекает» сознание из нейронных петель.

Тем не менее, теория Эдельмана на сегодняшний день, несомненно, представляет собой самую совершенную попытку объяснения нейробиологических основ сознания.

Глава 9

Существуют границы научного познания человека

Меня вдохновила на написание этой главы статья Гюнтера Стента, написанная сорок лет назад (Stent G. Limits to the scientific understanding of man // Science, 1975, 187 (4181), p. 1052–1057), которая оставила настолько сильный след в моем сознании, что я прочитал целую лекцию об этом моим студентам-медикам третьего курса в 1980 учебном году.

На протяжении более двухсот лет познание мира опирается на эпистемологические данные позитивизма и структурализма.

Позитивизм

Позитивизм появился в XVIII веке благодаря французским энциклопедистам, а затем Дэвиду Юму и Огюсту Конту. Это течение опирается на следующие представления: опыт — единственный источник знания; источник разума пуст в момент рождения (“Nihil est in intellectu quod non fuerit primor in sensu”, «Нет ничего в нашем разуме, что прежде не было бы воспринято чувствами»). А значит, нет в мире никакого врожденного знания.

Позитивизм мало интересовался физическими науками; в конце XIX он отвергал атомарную теорию под тем предлогом, что никто никогда не видел атома!

В гуманитарных науках — психологии, этнологии, лингвистике — позитивизм играл исключительно описательную или таксономическую роль, но эти описания не сопровождались никакими теориями познания человека.

Структурализм

Структурализм признает, что существует врожденное знание (не возникающее из опыта). Разум, конечно, конструирует реальность на основе опыта, но делает это благодаря неким врожденным понятиям. Следовательно, исключительно важно знать природу этих понятий, притом, что одного только простого наблюдения для этого недостаточно, так как поведение человека опирается на некие «глубинные структуры».

Самым знаменитым из основателей структурализма был Зигмунд Фрейд. По его мнению, поведение человека находится под влиянием не тех событий, которые мы осознаем, а скорее, «глубинных структур» подсознания, которые не могут быть вскрыты ни объективно, ни субъективно. А значит, их надо выявлять по косвенным признакам с помощью анализа поверхностных структур в соответствии с психодинамическими представлениями о правилах взаимодействия между глубинными и поверхностными структурами.

К сожалению, явная слабость психоанализа состоит в том, что его гипотезы невозможно проверить. Вот почему в попытках понять сверхсложное поведение человека структуралистские теории все еще остаются «приемлемыми».

Трансцендентные понятия

Способность к индуктивному рассуждению, очевидно, появляется у человека еще до возникновения рационального опыта. Кант упорно настаивал на том, что чувственные ощущения превращаются в рациональный опыт (иными словами, приобретают смысл) только в том случае, если они интерпретируются с таких априорных позиций, как пространство и время. В этом случае индукция, или причинность, позволяют разуму воссоздать реальность посредством рационального опыта. Кант назвал эти понятия трансцендентными, так как они трансцендентны по отношению к рациональному опыту (то есть превосходят его, выходят за пределы рационального познания).

Кантианское понятие априорного знания полностью соответствует современной эволюционистской мысли. Действительно, априорные кантианские понятия (времени, пространства и причинности) кажутся встроенными в наш мир, поскольку наследственные детерминанты психических функций эволюционировали в наибольшей степени, так как отбирались по своей эволюционной важности точно так же, как это происходит с генами, лежащие в основе врожденного поведения. Так, у новорожденного ребенка действие, состоящее в сосании материнской груди, не нуждается ни в каком обучении.

Эти эволюционные (дарвинистские) соображения трансцендентны, то естьпревосходят поддержку кантианской эпистемологии со стороны биологии. Действительно, эволюция нашего мозга может объяснить не только окружающий мир, но также и то, почему такие понятия становятся менее полезными, когда мы пытаемся исследовать и понять мир в его самых скрытых и глубоких научных аспектах.

Из-за этих априорных понятий и возникло одно философское препятствие — барьер для безграничного научного прогресса; именно, Нильс Бор хорошо понимал исключительную важность семантическую природу науки, когда писал[65]: «Поскольку задачей науки является увеличение и упорядочение нашего опыта, всякий анализ возможностей и предпосылок человеческого познания должен опираться на рассмотрение характера и полноты наших способов общения. Основой, конечно, является язык, выработанный для ориентировки в окружающем и для организации человеческого общества».

«Однако в результате расширения нашего опыта не раз возникали вопросы о том, достаточно ли тех понятий и идей, которые воплотились в нашем обыденном языке[66][67]. Конечно, кантианские априорные идеи (время-пространство-причинность) вполне очевидны и понятны даже детям, еще не проходившим физики. Эта процедура (научного описания явлений в рамках кантианских идей) была вполне удовлетворительной до тех пор, пока изучаемые явления были похожи на те, с которыми мы сталкиваемся каждый день (а также бо́льшими или меньшими на несколько порядков), поскольку именно по таким параметрам наш мозг проходил отбор в процессе своей эволюции, завершившейся созданием Homo sapience».

«Однако такая ситуация стала меняться с началом этого (XX) века с его бурным развитием физики, которая заинтересовалась частицами, в миллионы раз меньшими, и интервалами времени, и периодами взаимодействия, в миллиарды раз меньшими или бо́льшими (космологическими), чем те, к которым мы привыкли».

Таким образом, опять цитируя Бора, «стало трудно ориентироваться в области, полностью неприспособленной к нашему изучению и использованию, поскольку описание новых явлений в привычных терминах приводит к таким противоречиям в представлении об этой новой реальности, которые делают ее совершенно непостижимой».

«Для того, чтобы разрешить эти противоречия, время и пространство должны быть как бы «денатурированы» (лишены своих априорных естественных свойств) в соответствии с некоторыми концепциями, смысл которых не может быть понят интуитивно. Более того, появилось даже представление, что и понятие причинности не может больше использоваться при описании явлений атомного или субатомного уровня».

Таким образом, в то время как область научного познания необычайно расширилась и стала очевидной недостаточность и небезопасность использования повседневного языка, научные результаты были получены только ценой «денатурации» тех базовых понятий, с которыми человек ринулся на завоевание знаний и понимание природы посредством своего мозга.

Мозг

Современная нейробиология доказала, что мозг, по-видимому, функционирует в соответствии с принципами структурализма. Действительно, нейробиологические исследования показали, что информация из внешнего мира достигает «разума» не в виде необработанных данных, а в форме уже хорошо преобразованных структур, создаваемых сенсорным входом. Эти преобразования происходят в соответствии с программой, уже заранее существующей в мозге. (Это открытие, соответствующее структуралистским концепциям, противоречит ошибочному позитивистскому подходу, отвергающему гипотезу существования внутренней программы под уничижительным термином ментализм).

Ниже приводится пример, связанный со зрительным восприятием: каким образом нервная система высокоразвитых позвоночных (в том числе человека) преобразует световые лучи, проникающие в глаз, в восприятие образа кошки, ворона или красивой девушки?

Зрительное восприятие

Вход локализован на уровне сетчатки, где имеется двумерная сеть с примерно 100 миллионами световых рецепторов: колбочки и палочки преобразуют световую энергию изображения, проецируемую с помощью хрусталика на сетчатку, в определенный рисунок («паттерн», pattern) электрической активности, аналогично тому, что происходит в телевизионной камере. Сетчатка представляет собой не просто вход зрительной системы — каждая ганглиозная клетка вместо того, чтобы лишь передать сигнал об уровне яркости каждой отдельной точки зрительного пространства, передает информацию о контрасте, существующем между центром и краем кругового рецепторного поля в зрительном пространстве. Конечная стадия состоит в передаче информации по волокнам до зрительной коры.

Кортикальная обработка является сверхсложной: возможно, что примитивные позвоночные (лягушки) имеют определенные клетки, запускающие одну из двух двигательных реакций. Моя жертва (запускается реакция нападения) или хищник (запускается реакция бегства). Но у человека восприятие не определяется только зрительной системой, так как зависит от самого субъекта (Эго, self).

«Я» или эго (self)

Мы, наконец, переходим к последнему препятствию, которое все еще скрывает высшее познание человека.

Декарт ясно показал на своей схеме, объясняющей механизм зрения, что всё определяется «душой», локализованной в шишковидной железе.

Современные открытия в области нейрофизиологии представляют собой, можно сказать, настоящий триумф картезианского подхода, однако Декарт уже доказал, что центральная проблема зрительного восприятия — абсолютно неразрешима!

На самом деле восприятие есть, конечно, функция «души» (soul), или в современных терминах, Эго (self), природа которого науке (пока что) неизвестна.

Какова бы ни была глубина изучения зрительной системы, всякий раз приходится на конечном этапе включать в нее некоего «гомункулюса» (inner man), который преобразует зрительный образ в восприятие кошки или ворона, так как понятие значимости (meaning) может быть выведено только из Эго, которое есть одновременно и внутренний источник, и высшая цель для семантических сигналов.

Это является другим трансцендентным кантианским понятием, которое априорно применимо к человеку так же, как применимы понятия пространства, времени и причинности к природе и, как писал Нильс Бор, «образ человека в виде «русской матрешки», внешняя оболочка которой скрывает «внутреннего встроенного человека», создан, очевидно, для того, чтобы скрыть нежелание использовать термин “self”, или «Эго», и попытка устранить «внутреннего человека» из этого образа доказывает существование некоторой интуитивной логики, идущей вразрез с психологической выгодой. (…) Разумеется, из крайней скудости теперешних знаний о том, как использовать наш разум в научных исследованиях, вовсе не следует, что нужно прекратить всякое изучение «Эго» или «mind», это было бы также глупо, как прекратить исследования в области физики!» Ну, разумеется!

Но представляется важным, по крайней мере, четко определить это фундаментальное эпистемологическое ограничение наук о человеке, что будет хотя бы с защитой или предостережением против тех психологов или социологов, которые утверждают, что они уже достигли научного понимания человека.

Вместо заключения

Что нас ждет в будущем?

В каких направлениях нужно двигаться для более полного понимания познающего мозга? Современные теории оставляют без ответа целую серию фундаментальных вопросов. Какова разница между нервной структурой, ответственной за сознание, и другой структурой, отвечающей за бессознательные процессы?

В этой связи целесообразно остановиться на достижениях математиков и специалистов по информатике — по расшифровке механизмов сознания.

Первый опыт по количественному определению реакции мозга на магнитный импульс у пациентов на разных уровнях комы — от мозговой смерти с «вегетативным состоянием» до способности открывать глаза при сообщении больному важной для него информации — дал, соответственно, разные результаты.

Эта новая методика использует ЭЭГ реакцию на сильный магнитный импульс: компьютер вычисляет определенный показатель, score (согласно теории Тонони, сознание должно быть связано со способностью мозга интегрировать огромное количество информации). После подачи магнитного импульса через черепную коробку были зарегистрированы два параметра — количество переданной информации и уровень ее интеграции. Полученные факторы были рассортированы, и значения показателей (scores) оказались в интервале 0,1–0,7. Как показали первые результаты (работа группы из Льежа), больные в состояниях глубокой комы (смерти мозга) или глубокого наркоза имели показатель (score), равный нулю, глубокой и легкой комы — 0,3–0,5, а в бодром состоянии — выше 0,5 (то есть 0,6–0,7).

Помощь со стороны математики

Нейробиологи Томас Боранд и Франсуа Гонон из университета Бордо II в статье в газете «Монд» указали на помощь, которую математики могли бы оказать клиницистам в том, что последние окрестили «неудачами» десятилетия изучения мозга (1990–2000): неудачная вакцина против болезни Альцгеймера или неудача в лечении болезни Паркинсона. Авторы статьи приписали эти неудачи неправильно выбранным методам статистической обработки результатов исследований, которые не выявляют различий при малых выборках. С другой стороны, эти пробелы в статистике указывают на недостаточное знание медиками самой математики, поскольку при обработке использовался лишь двухфакторный анализ. А необходимо было привлечь знание и математики, и физики для использования многофакторного анализа данных.

Вызовы big data (больших массивов данных)

Почти каждый месяц возникают всё новые и новые технологии, использующие самые последние достижения физики и биологии и позволяющие лучше понять строение и функции всё более обширных областей головного мозга, создавать его модели и на их основе всё более совершенные информационные системы. Эти передовые достижения определяют громадный прогресс в понимании как самих механизмов, формирующих знание об окружающем мире, так и их нарушениях. Но можно ли заявлять, как это делают руководители некоторых крупных европейских проектов, что такие революционные технологии дадут ключи к человеческому мозгу? Ведь в таком большом и рискованном предприятии главную роль играет математика: формирование изображений мозга зависит от способа математической обработки данных, и некоторые из таких изображений могут оказаться просто геометрическими артефактами. Таким же образом самые последние методики, основанные на теории вероятности, позволяют, якобы, «объяснить» некоторые проявления эмергентной организованности в активности больших популяций нейронов, но и тут, по мере приближения биологических моделей к существующей реальности, возникают все новые и новые ограничения. Следовательно, необходимы новые математические подходы для поддержки и направления исследователей в ту сферу, которая еще остается terra incognita: наш мозг. Но в чем мы нуждаемся больше всего — это в большом заряде терпения в исследованиях, так как скептицизм — необходимое качество для занятия наукой.

Нейроэргономика

Зародившиеся вместе с химией, фотографией и микроскопией, нейронауки созрели благодаря информатике и технологии обработке изображений до такой степени, что создали собственные технологии, «нейротехнологии», которые охватывают все аспекты деятельности нервной системы, этой гигантской колонии нейронов и глиальных клеток, пронизывающих все наше тело от волос головы до подошвы ног, от кишечника до кожи. Изучение людей с необычными способностями, таких, как, например, Рюдигер Гамм, который производит в уме деление простых чисел до шестидесятого знака за запятой, выявляет скрытые потенции нашего мозга, позволяющие проводить обучение намного эффективнее и быстрее. Как и все передовые технологии, эргономика мозга, или «нейроэргономика» сначала была предметом военных исследований. Исследовательская лаборатория Военно-Воздушных Сил США имеет в своем составе «Центр превосходства» для работ по нейроэргономике и когнитивным технологиям, в котором эти технологии разрабатываются для целей авионики. Нейроэргономика уже стала частью программы НАСА.

В Университете Северной Каролины изучают положительное воздействие видеоигр, особенно на старение мозга. Механизмы игры, применимые к мозгу (называемые «игрофикацией») уже начинают применяться при обучении наукам. Сегодня десятки тысяч исследователей и нейро-инженеров во всем мире занимаются инфраструктурами знаний.

Благодаря нейронаукам можно создавать игровые обучающие курсы, подобные видеоиграм — интенсивные курсы с естественным запоминанием, создающие позитивную зависимость, более сильную, чем сами видеоигры, поскольку такие курсы и дают доступ к знаниям, и завлекают, и радуют, и не дают скучать. Нейроэргономика совершит глубокие изменения в обучении, то есть методе передачи знаний. Как и при любой эпистемологической революции (революции знаний), сначала новые методы обучения будет казаться нелепыми, затем опасными и, наконец, очевидными. После этого мы перейдем от «пичканья» знаниями к обучению, основанному на любви к знаниям. Новое возрождение?

Blue brain из Лозанны

В проекте, который запустил в Лозанне в 2005 году профессор Анри Маркам по гранту IBM, 35 исследователей в области информатики, биологии, математики и физики пытаются выразить в алгебраических уравнениях биологические свойства фрагмента мозга крысы, моделируя 10 000 виртуальных нейронов, связанных между собой 30 миллионами синапсов. Благодаря суперкомпьютеру Blue Brain, способному совершать 23 миллиарда операций в секунду, профессор А. Маркам надеется к 2018 году создать виртуальный мозг млекопитающего[68], что позволит ему к 2033 году раскрыть тайны мышления и сознания, хотя для этого надо увеличить вычислительную мощность Blue Brain до 1 миллиона миллиардов операций в секунду!

Его Human Brain Project объединяет 256 лабораторий из 24 европейских стран с бюджетом 1 миллиард евро на десять лет для создания модели человеческого мозга.

На самом деле этот проект запустил лишь колоссальное разбазаривание средств. В петиции, подписанной 7 июля 2014 года, более 260 исследователей с тревогой обратились в Европейскую комиссию по поводу огромных рисков неудачи выполнения этого проекта: они полагают, что невозможно создать модель человеческого мозга, так как нужно потратить миллион долларов и целый год работы для того, чтобы смоделировать только один проводящий нервный пучок, и три тысячи лет и 3 миллиарда долларов только для того, чтобы создать модель части мозга размером с… маслину! Будем надеяться, что для второй (и последней) фазы этого проекта будет предложен более разумный режим управления.

Похоже, что человеческий мозг стал Луной XXI века, а его покорение — ставкой в международной гонке, в которой европейский проект соперничает с американским Brain Initiative, запущенным президентов Бараком Обамой в 2014 году…

Послесловие от научного редактора

Некоторые новые данные о локализации сознания

Представления о слаженном взаимодействии иерархически организованных «центров бодрствования» (так называемая «восходящая ретикулярная активирующая система, ВРАС), окончательно сформировавшиеся к концу 80-х годов XX века, с внедрением новых экспериментальных методов стали постепенно разрушаться. Оказалось, что нарушения поведения подопытных животных (крыс), вызванные избирательным разрушением тел аминергических и холинергических клеток головного мозга, не столь разительны, как это можно было ожидать[69]. Однако самая ранняя работа, в которой избирательное токсическое разрушение клеточных тел аминергических и холинергических нейронов вызывало лишь очень ограниченные нарушения ЭЭГ и поведения в бодрствовании, была выполнена на кошках в лаборатории Жуве[70]. Это дало основание классику мировой сомнологии даже провозгласить «смерть ретикулярной теории».

Применение новейшего оптогенетического метода позволяет производить кратковременное обратимое («острое») избирательное включение и выключение тех или иных нейронных групп у лабораторных мышей без всякого наркоза в условиях свободного поведения. В лаборатории Луиса де Личи из Университета Стенфорда[71] при этом вновь были обнаружены лишь очень умеренные эффекты (некоторое снижение представленности бодрствования и увеличение — медленного сна в темный период суток) обратимого избирательного торможения норадренергических нейронов синего пятна в течение 1 ч у свободноподвижных мышей. Избирательная активация орексиновых нейронов в тех же опытах увеличивала бодрствование и активность норадренергических и гистаминергических нейронов, однако «противостоять» депривации (лишению) сна она не могла. У (ГДК) — мышей, нокаутных по гену гистидиндекарбоксилазы (фермента, превращающего аминокислоту гистидин в гистамин), был тот же поведенческий эффект; то есть увеличение бодрствования происходило и в отсутствие всякого гистамина.

Клифф Сейпер (Гарвардская медицинская школа, Бостон) писал в 2010 году: «Присутствие столь значительного количества клеточных групп, которые, как считается, способствуют пробуждению, ставит вопрос об их взаимодействии в этом процессе. Интересно, что фармакологические препараты, блокирующие передачу одного или нескольких из этих проводящих путей (например, антагонисты мускариновых и Н1-гистаминовых или агонисты α2-адренергических рецепторов), вызывают «острое» состояние сонливости. В то же время хроническое разрушение холинергических нейронов базальной области переднего мозга, туберомамиллярных гистаминергических нейронов, или норадренергических нейронов синего пятна и понтинных холинергических нейронов, либо их комбинированное разрушение, оказывают лишь минимальный эффект на продолжительность бодрствования. Одно из возможных объяснений этих парадоксальных результатов может состоять в том, что активирующая система обладает достаточной избыточностью для того, чтобы оставшиеся системы бодрствования сохраняли способность компенсировать хроническую (но, возможно, не острую!) потерю одного и даже нескольких ее компонентов. Это может происходить, например, за счет повышения активности или рецепторной чувствительности интактных систем бодрствования»[72].

Столь слабый эффект необратимого субтотального разрушения «ключевых» активирующих систем (включая гистаминергическую), чья роль в поддержании бодрствования, казалось бы, неопровержимо доказана еще со времен Бремера, Мэгуна, Моруцци, Линдсли, Линаса, Стериаде и десятков других исследователей бесчисленными нейроанатомическими, нейрофизиологическими, нейрофармакологическими, нейрохимическими, нейрогенетическими и клинико-неврологическими данными, заставляет с большей осторожностью отнестись к «классической» схеме восходящих активирующих потоков. Возник вопрос: быть может, некоторые нейронные системы, активация которых воспринималась до недавнего времени как причина тонической деполяризации коры, на самом деле является ее следствием, а истинной причиной является активация каких-то других, еще неизвестных систем?[73]

Это предположение было полностью подтверждено дальнейшими исследованиями Клиффорда Сейпера и его сотрудников[74]. В 2011 году они опубликовали статью, где показали, что сто́ит только подобраться к глутаматергическому комплексу прецерулеус-парабрахиалис (PC/PB) среднего мозга, как вся эта «избыточность» (redundancy) куда-то исчезает, и обширное, но строго избирательное разрушение этой области, как и базальной области переднего мозга (BF), приводит к коме!

Они обратили особое внимание на мезопонтинную область ретикулярной формации ствола. Разрушения именно в этой области, а не ниже и не выше по мозговой оси, приводили к возникновению коматозного состояния у подопытных животных[75], так же как и у неврологических больных[76]. Однако эта область до недавнего времени оставалась почти не изученной. Неясным также оставался и относительный вклад дорзального (таламического) и вентрального (гипоталамического) восходящих потоков активации неокортекса.

Клифф Сейпер и его сотрудники Том Скэммел и Пэтрик Фуллер тщательно изучили эту область и сделали вывод о наличии двух восходящих активирующих подсистем в головном мозге модельных животных (крыс и мышей): (1) прецерулеус→медиальная перегородка→гиппокамп (PC→MS→Hipp, активация архипалеокортекса, тета-ритм в гиппокампе); (2) парабрахиальные ядра/прецерулеус→базальная область переднего мозга→неокортекс (PB/PC→BF→NC, активация неокортекса, десинхронизация в неокортексе). Именно эти два вентральных параллельно идущих проводящих пути и формируют критически важную восходящую активирующую систему, идущую от мезопонтинной покрышки и ответственную за формирование реакции пробуждения в поведении и ЭЭГ и поддержание состояния бодрствования, с одной стороны, и активацию новой и древней коры в быстром сне — с другой. Дальнейшие исследования показали, что глутаматергические нейроны латеральной парабрахиальной области (LPB) необходимы для так называемого «гиперкапнического» пробуждения, то есть пробуждения из-за повышения уровня углекислоты в крови, в то время как глутаматергические нейроны медиальной парабрахиальной области (МРВ) играют важную роль в организации спонтанного пробуждения и поддержании бодрствования[77].

Однако возникает вопрос: вполне ли применима вся эта схема к мозгу человека, в 5 тысяч раз большего мозга мыши (по весу) и неизмеримо более сложного? Сочетание неврологических и нейроимиджинговым исследований, выполненных на группе больных с инсультом, показало, что и у человека исчезновение бодрствования и сознания (кома) связано с поражением ростральной области ствола, располагающейся под мозжечковым наметом и захватывающей PC/PB комплекс. Дальнейшее тщательное изучение этой области позволило выявить (публикация от 16.12.2016) внутри нее несимметричную «кома-специфическую» зону объемом 2 мм3 в левой покрышке моста, возле медиального РВ ядра[78]. Эту зону можно образно назвать «местом локализации души». Ее функциональные связи распространяются не «вдоль» классической ВРАС, как это можно было ожидать, а направлены к скоплениям нейронов в передней части островка (AI) и прегенуальном отделе передней поясной коры (рАСС). Эти области известны, в свою очередь, как места расположения «нейронов фон Экономо» (VENs) — крупных веретенообразных клеток, дендриты которых проникают во все слои коры[79]. Клетки эти имеют мощные аксоны, но куда они проецируются — остается неизвестным. Эти клетки отсутствуют у модельных объектов, их можно обнаружить лишь у тех животных, головной мозг которых превышает по весу 300 г (человекообразные обезьяны, слоны, дельфины). Предполагается, что они ответственны за внутрикорковую передачу информации в крупном мозге. При поражении РС/РВ функциональная связь между VENs в AI и VENs в рАСС разрушается.

Считается, что сознание определяется двумя компонентами — бодрствованием (arousal) и осознанием окружающего (awareness). Можно предположить, что система PB/PC→BF→NC представляет собой своего рода нейроанатомический «интерфейс» между механизмами arousal и awareness — двумя фундаментальными компонентами человеческого сознания.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в настоящее время происходит третий этап в изучении восходящей ретикулярной активирующей системы (ВРАС) головного мозга. Первый этап начался с ее открытия Мэгуном и Моруцци и изучения с помощью тогдашних методов раздражения и разрушения у кошек, главным образом в острых опытах. В итоге было сформулировано представление о «диффузной» и «неспецифической» ВРАС ствола. Второй этап был связан с использованием более тонких нейрофизиологических и гистохимических методов, главным образом на хронически прооперированных свободноподвижных кошках и крысах. В результате к 1990 году возникло представление об иерархически организованной системе «центров бодрствования», находящихся на всех уровнях мозговой оси — от продолговатого мозга до префронтальной коры — и выделяющих все известные низкомолекулярные нейромедиаторы (глутамат, ацетилхолин, мозговые амины, ГАМК) вкупе с важнейшими нейропептидами (орексин/гипокретин, галанин, меланин-концентрирующий гормон — МКГ, и др.). Центральную роль в этой сложной системе играют нейроны задне-латерального гипоталамуса, выделяющие пептид орексин/гипокретин, и туберомамиллярного ядра заднего гипоталамуса, выделяющие гистамин.

К настоящему времени в результате применения оптогенетических и хемогенетических (фармакогенетических) методов, функционального нейросканирования высокого разрешения, прижизненной лазерной двухлучевой микроскопии и других фантастически виртуозных методов XXI века вышеизложенная схема вновь подвергается пересмотру. Была открыта и детально описана глутаматергическая активирующая система, идущая «вентральным» путем от ростральной области ствола моста к базальным ядрам переднего мозга и оттуда — к новой и древней коре. Видимо, именно она вызывает реакцию пробуждения и поддерживает кору в состоянии тонической деполяризации в бодрствовании и быстром сне, в то время как активность всех прочих «центров бодрствования» является лишь следствием активации коры[80]. По мере погружения в проблему нейрофизиологической организации сознания она поворачивается все новыми гранями, становится все более интересной, порождая все новые и новые вопросы. Ответы на эти интригующие вопросы в ходе бесконечного процесса познания предстоит найти будущим поколениям исследователей.

В.М. Ковальзон,

Доктор биологических наук,

председатель правления национального сомнологического общества

Примечания

1

Жуве М. Замок снов/ пер. с фр. В.М. Ковальзона. — Фрязино: Век-2, 2006.

2

Жуве М. Похититель снов / пер. с фр. В.М. Ковальзона, В.В. Незговоровой. — Москва: Время, 2008.

3

Жуве ошибся — через триста веков! — Прим. В.К.

4

Жуве с юных лет и до глубокой старости записывал свои сновидения. Для этого на тумбочке возле кровати у него всегда лежал раскрытый блокнот и светящаяся ручка. Он приучил себя просыпаться среди ночи, записывать отчет и снова погружаться в сон. Его онейротека насчитывала тысячи записей. «Иногда, проснувшись утром, — рассказывал он, — я не могу разобрать те каракули, которые нацарапал ночью…» — Прим. В.К.

5

Кураризация — использование яда кураре в лечебных целях. — Прим. ред.

6

Одно моргание означало «да», два моргания — «нет». Для написания книги потребовалось 200 тысяч морганий. — Прим. пер.

7

На самом деле, наоборот — кровь охлаждает более горячий мозг. — Прим. В.К.

8

В основании головного мозга многих видов млекопитающих и птиц находится сосудистое сплетение — «чудесная сеть», основной функцией которой является, по-видимому, предварительное охлаждение поступающей в мозг крови для более эффективного охлаждения ею ткани мозга. Однако у грызунов и приматов такого своеобразного «радиатора» нет, и кровь поступает по внутренней сонной артерии непосредственно в сосуды мозга. — Прим. В.К.

9

Особого состояния пациента, при котором он полностью утрачивает способность говорить (мутизм) и двигаться (акинезия). — Прим. В.К.

10

Восходящая активирующая ретикулярная система в том виде, в каком она представлялась в конце первого десятилетия XXI века, подробно изложена на русском языке в книге: Коваль-зон В.М. Основы сомнологии. Физиология и нейрохимия цикла бодрствование-сон. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011.

11

См. часть вторую, главу 5 «Пенроуз, Экклс, Эдельман».

12

См. об этом в послесловии.

13

Выраженным эмоциональным возбуждением, страхом, беспокойством. — Прим. В.К.

14

Орех — по-гречески «аппетит». — Прим. В.К.

15

Полиграфия в сомнологии — это параллельная запись нескольких физиологических показателей, как минимум — электрической активности коры головного мозга (ЭЭГ), глаз (ЭОГ) и мышц затылка (ЭМГ); часто используется также термин полисомнография, но Жуве его не признавал, считая, что в нем сочетаются два разных корня — латинский и греческий. — Прим. В.К

16

Болезненность конечностей, вызванная ртутным отравлением. — Прим. В.К.

17

Крайняя, клинически выраженная форма гипотиреоза. — Прим. В.К.

18

Хроническое прогрессирующее заболевание нервной системы, при котором в спинном мозге образуются полости. — Прим. В.К.

19

Инсомния — бессонница по-латыни, а агрипния — по-гречески. — Прим. В.К.

20

Раздел медицины, изучающий причины и условия возникновения болезней. — Прим. ред.

21

Жуве здесь описывает опыты, выполненные в 80-е годы минувшего века. Попытка их объяснения Джимом Хорном — полная ерунда. В последующие 20 лет (1990–2010) изучение модели Рехтшаффена было продолжено его ученицей Кэрол Эверсон и ее сотрудниками. Они обнаружили снижение устойчивости к инфекциям, проникновение живых микробов в различные органы, которые в нормальных условиях сохраняют свою стерильность. В то время мало что было известно относительно иммунологических последствий депривации сна, хотя врачи уже давно подозревали, что нехватка сна — один из важных факторов в развитии иммунопатологии. Полученные Эверсон с соавторами данные показывают, что микробы, которые в норме контролируются иммунной системой организма, в ходе продолжительной депривации сна начинают проникать из кишечника во внутренние органы: брыжеечные лимфоузлы, печень и легкие. Присутствие патогенных микроорганизмов и их токсинов в тканях формирует постоянную септическую нагрузку на иммунную систему организма хозяина. В результате такого хронического антигенного давления в ходе непрекращающейся депривации сна защита хозяина, в конце концов, «ломается» и отказывает, что проявляется проникновением инфекции в кровяное русло и гибели животного от общей гнойной инфекции — сепсиса. — Прим. В.К.

22

Возможно, Жуве ошибся, и речь идет о «более». — Прим. В.К.

23

Возможно, Жуве ошибся, и речь идет о «более». — Прим. В.К.

24

Мы с И.Н. Пигаревым проверили это на лабораторной кошке. Действительно, в отличие от других исследованных нами зверей — грызунов (мыши, крысы, хомячки) и хищных (соболя, хорьки) — у кошки нет циркадианного ритма температуры тела. Однако ритм активности-покоя у всех, включая кошку, хорошо выражен. — Прим. В.К.

25

Эта модель была разработана в начале 1980-х годов выдающимся швейцарским сомнологом Александром Борбели, автором книги «Тайна сна». — Прим. В.К.

26

Этот абзац следовало бы написать золотыми буквами на стенах многих лабораторий и институтов! — Прим. В.К.

27

TGF — Transforming growth factor — трансформирующий ростовой фактор, белок — представитель семейства цитокинов, играющий важную роль в делении, дифференцировке клеток и других функциях. — Прим. В.К.

28

Кофеин из кофе, теофиллин из чая и теобромин из какао относятся к химической группе филлоксантинов. — Прим. В.К.

29

Синхронические явления — это явления, возникающие однократно и одновременно. — Прим. ред.

30

Диахронические явления — это явления, возникающие повторно, в данном случае — в последующих поколениях. — Прим. ред.

31

На самом деле Рембрандт родился в 1606 году. — Прим. В.К.

32

Скорее всего, подразумевается позвоночный столб/спинной мозг. — Прим. В.К.

33

Рабле Ф. Гаргантюа и Пантагрюэль / пер. Н. Любимова. — М.: ГИХЛ, 1961. — 727 с.: ил.

34

Локк Дж. Сочинения в 3-х т. Т.1. Опыт о человеческом разумении. — М.: Мысль, 1985. — С. 51.

35

Гегель Г. Феноменология духа / пер. Г.Г. Шпета. — М.: Наука, 2000. — С. 100.

36

Гегель Г. Феноменология духа / пер. Г.Г. Шпета. — М.: Наука, 2000. — С. 93.

37

Нервное и психическое. — Прим. В.К.

38

Или ноэма — мысленное представление о предмете. — Прим. пер.

39

Прим. В.К.

40

Теория является научной, если существует методологическая возможность её опровержения путём постановки того или иного эксперимента, даже если такой эксперимент ещё не был поставлен. — Прим. В.К.

41

Прим. В.К.

42

Gazzaniga M.S. Brain mechanisms and conscious experience //Experimental and Theoretical Studies of Consciousness (Ciba Foundation Symposium 174). — 1993. — Wiley: Bafifns Lane, England. — P. 247–256.

43

Прим. В.К.

44

«Мифы и реальность сознания»: https://ideanomics.ru/lectures/13190

45

John R. Searle. Rationality and Realism, What Is at Stake? //Daedalus. — Vol. 122, No. 4, 1993. — Рp. 55–83.

46

Прим. В.К.

47

Старинный монастырь в Провансе. — Прим. В.К.

48

Evolution of the brain — Creation of the self, 1985 («Эволюция мозга — Сотворение личности»). — Прим. ред.

49

Эндокран — рельеф на внутренней стороне черепной коробки, отражающий рисунок крупных борозд и извилин головного мозга. — Прим. В.К.

50

Пенроуз Р. Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики / пер. с англ. под общ. ред. В.О. Малышенко. — 4-е изд. — М.: УРСС, ЛКИ, 2011.

51

Пенроуз Р. Тени разума: В поисках науки о сознании / пер. с англ. А.Р. Логунова, Н.А. Зубченко. — М.: Ижевск: ИКИ, 2011.

52

Или, как говорят наши школьники, не зная ответа на вопрос — «навешать учителю лапшу на уши». — Прим. В.К.

53

It is like a horse show as a bunch of horses showing their asses to a bunch of horse’s asses who are showing their horses! — В оригинале видна игра слов, поскольку «конской задницей» называют непроходимых тупиц; то есть Эдельман высмеивает таким образом тавтологию, бессмысленность, по его мнению, рассуждений Пенроуза и ему подобных. — Прим. В.К.

54

Риццолатти Дж., Синигалья К. Зеркала в мозге. О механизмах совместного действия и сопереживания / пер. с английского О.А. Кураковой и М.В. Фаликман. — М.: Изд-во «Языки славянских культур», 2012. — 208 с.

55

Абеляр (1079–1142) — известный богослов, философ, поэт, который был оскоплен из-за брака со своей возлюбленной Элоизой. Кот, видимо, был назван в честь богослова. — Прим. пер.

56

Подвергался. Жуве сам об этом рассказывал и описал этот случай в своей повести «Похититель снов». — Прим. В.К.

57

Бенджамин Либет был неврологом в Неврологическом институте при больнице Медицинского центра горы Синай и профессором кафедры физиологии медицинского факультета Калифорнийского университета в Сан Франциско. Он получил виртуальную Нобелевскую премию по психологии, присужденную ему Университетом Клагенфурта в Австрии. — Прим. ред.

58

Как и русский. — Прим. пер.

59

Не могу разделить восхищения Жуве идеями Дерека Дентона. Сравнивать знания, передаваемые людьми из поколения в поколение с помощью устной и письменной речи, с информацией о первичной структуре белков организма, закодированной в триплетах молекулы ДНК и передающейся половым путем — по меньшей мере, некорректно. Эти знания никакого отношения к биологии человека не имеют и непосредственно на нее не влияют (по крайней мере, пока не начнут редактировать геном человека!). А утверждение, что эти знания дают человеку возможность «наследовать приобретенные признаки» (какие именно?) и осуществлять, якобы, «эволюцию по Ламарку», демонстрирует только непонимание законов молекулярной генетики. Похоже, что в данном случае Жуве сам «попал под очарование» ложной гипотезы, кажущаяся красота которой усыпила его критическое чувство… — Прим. В.К.

60

Haxby J.V., Gobbini M.I., Furey M.L., Ishai A., Schouten J.L., Pietrini P. Distributed and Overlapping Representations of Faces and Objects in Ventral Temporal Cortex // SCIENCE, 2001. — VOL. 293. — P. 2425–2430.

61

Новые данные об этом — см. Послесловие.

62

На родном языке — прим. пер.

63

Автор использует здесь этот термин в физическом смысле. «Вырождение» в физике заключается в том, что значение некоторой физической величины, характеризующей систему, например, энергии, одинаково для различных состояний системы; число таких состояний называется кратностью вырождения — прим. В.К.

64

Имеется в виду выражение «правильно поставить вопрос — значит наполовину решить его». — Прим. В.К.

65

Бор Н. Атомная физика и человеческое познание / пер. с англ. В.А. Фока, А.В. Лермонтовой. — Москва: Издательство иностранной литературы, 1961. — 152 с.

66

См. стр.121 вышеуказанной книги. Глава: «Атомы и человеческое познание» (1955).

67

Прочие фрагменты в русском издании отсутствуют. — Прим. В.К.

68

Не похоже, что эта цель достигнута. — Прим. В.К.

69

Kovalzon V.M. Ascending reticular activating system of the brain // Transl. Neurosci. Clin. 2016. V. 2. No. 4. P. 275–285.

70

Denoyer M., Sallanon M., Buda C., Kitahama K., Jouvet M. Neurotoxic lesion of the mesencephalic reticular formation and/or the posterior hypothalamus does not alter waking in the cat // Brain Res. 1991. V. 539. P. 287–303.

71

Carter M.E., Yizhar O., Chikahisa S., Nguyen H., Adamantidis A., Nishino S., Deisseroth K., de Lecea L. Tuning arousal with optogenetic modulation of locus coeruleus neurons // Nat. Neurosci. 2010. V. 13. No.12. P. 1526–1533.

72

Saper C.B., Fuller P.M., Pedersen N.P., Lu J., Scannell T.E. Sleep state switching // Neuron. 2010. V. 68. No. 6. P. 1023–1042.

73

Ковальзон В.М. Функциональная нейрохимия цикла бодрствование-сон в патогенезе неврологических заболеваний // Ж. неврологии и психиатрии им. Корсакова. 2017. Т. 117. № 4. Вып. 2. С. 5–11.

74

Fuller P., Sherman D., Pedersen N.P., Saper C.B., Lu J. Reassessment of the structural basis of the ascending arousal system // J. Comp. Neurol. 2011. V. 519. P. 933–956.

75

Scammell T.E. Arrigoni E., Lipton J.O. Neural circuitry of wakefulness and sleep // Neuron. 2017. V. 93. P. 747–765.

76

Parvizi J., Damasio A.R. Neuroanatomical correlates of brainstem coma // Brain. 2003. V. 126. P. 1524–1536.

77

Kaur S., Pedersen N.P., Yokota S., Hur E.E., Fuller P.M., Lazarus M., Chamberlin N.L., Saper C.B. Glutamatergic signaling from the parabrachial nucleus plays a critical role in hypercapnic arousal // J. Neurosci. 2013. V. 33. No. 18. P. 7627–7640.

78

Fischer D.B., Boes A.D., Demertzi A., Evrard H.C., Laureys S., Edlow B.L., Liu H., Saper C.B., Pascual-Leone A., Fox M.D., Geerling J.C. A human brain network derived from coma-causing brainstem lesions // Neurology. 2016. V. 87. No. 1. P. 1–8.

79

Allman J. M., Tetreault N.A., Hakeem A.Y., Manaye K.F., Semendeferi K. Erwin J.M., Park S., Goubert V., Hof P.R. Teh von Economo neurons in frontoinsular and anterior cingulate cortex in great apes and humans // Brain Struct. Funct. 2010. V. 214. P. 495–517.

80

Ковальзон В.М. Нейрофизиология и нейрохимия сна // Сомнология и медицина сна. Национальное руководство памяти А.М. Вейна и Я.И. Левина. / Ред. М.Г. Полуэктов. 2-е издание, дополненное и переработанное. М.:Медконгресс, 2020. С. 11–57.

Content

Мишель Жуве
Наука о сне. Кто познает тайну сна — познает тайну мозга!

Предисловие научного редактора Мишель Жуве — жизнь, отданная науке о сне

Предисловие автора

Введение

Часть первая Что такое бодрствование?

Глава 1 Это непонятное бодрствование

Какие структуры головного мозга ответственны за бодрствование?

Клинические границы бодрствования

Анатомо-клинический этап

Энцефалопатия Гайе-Вернике

Эпидемический энцефалит и фон Экономо

Физиологический этап

Задний гипоталамус

Ретикулярная теория бодрствования

Смерть ретикулярной теории

Современная концепция сетей бодрствования

Норадренергическая система

Возрождение заднего гипоталамуса как структуры, ответственной за бодрствование

Глава 2 Для чего нужен сон?

История болезни Морвана

Функции сна

Малоспящие

Экспериментальная депривация сна

Сколько времени можно бодрствовать без сна (по мнению физиологов)?

Каковы же результаты лишения сна?

Фатальная семейная инсомния (ФСИ)

Глава 3 Циркадианная и фармакологическая регуляции бодрствования

Цикл бодрствование — сон

Циркадианные часы и возникновение предиктивного гомеостаза

Реактивный гомеостаз

Ультрадианный ритмоводитель парадоксального сна

Нарушения цикла бодрствование-сон

Инсомнии

Избыточный сон или нарушение дневного бодрствования

«Странные» часы для бодрствования и сна

Роль мелатонина

Фармакология бодрствования (кстати, о кофе)

Мои воспоминания о кофе

Диахронические эффекты кофеина

Кофеин мог бы защитить от болезни Альцгеймера

Глава 4 Зарождение и эволюция понятия сознания

Проблемы сознания. В чем ошибаются философы и ученые, изучающие сознание?

Понятие о духе или сознании в йоге

Сознание глазами философов

Некоторые определения бодрствующего сознания

Сознание: одинаково ли оно в бодрствовании и сновидении?

Часть вторая Большая дискуссия вокруг сознания

Глава 5 Пенроуз, Экклс и Эдельман

Идеи сэра Джона Экклса

«Безумные идеи» Роджера Пенроуза по поводу сознания

Работы Пенроуза в кратком изложении Сёрла

Мысли Эдельмана по поводу двух книг Роджера Пенроуза

Машина Тьюринга

Каким образом мы понимаем цель поступков или намерений наших соседей?

Зеркальные нейроны

Зеркальные нейроны и аутизм

Можно ли признать наличие сознания у животных?

Дж. Д. Крук

О чем думают животные?

Бихевиористы

Существует ли универсальная мысль?

Существует ли знание без сознания?

Глава 6 Крик, Кох, Сперри и Жанро

Общие положения

Как можно изучать сознание научными методами?

Осознание действия: Либет

Резюме теории Крика и Коха

Сознание по Марку Жанро

Эволюционистский подход

Когнитивистский подход

Модульная теория Сперри

Бессознательное зрение

Имплицитное (неявное) распознавание лиц и предметов

Бессознательное действие испытуемых

Заключение

Дерек Дентон

Субординация: от восприятия до реализации

Глава 7 Модель Эдельмана и Тонони

Сознание: философский парадокс или объект научного изучения?

Специфическая проблема сознания

Субъективность и квалия

Методы сознательного наблюдения

Единство, дифференциация и уроки нейропсихологии

Единство

Уроки нейропсихологии

Глава 8 Восприятие без сознания

Портрет человеческого мозга

Глава 9 Существуют границы научного познания человека

Позитивизм

Структурализм

Трансцендентные понятия

Мозг

Зрительное восприятие

«Я» или эго (self)

Вместо заключения Что нас ждет в будущем?

Помощь со стороны математики

Вызовы big data (больших массивов данных)

Нейроэргономика

Blue brain из Лозанны

Послесловие от научного редактора Некоторые новые данные о локализации сознания

Примечания