Сознание в мозге. Сознание и мозг

Сознание как функция головного мозга

В противоположность иррационализму, материалистический подход к пониманию сознания характеризуется стремлением объяснить появление сознания из самой материи, отрицая при этом сверхприродное, вневременное и внематериальное его происхождение. И хотя для обоснования таких взглядов всегда широко использовались научные и практические достижения, наиболее трудная задача, которую в различные времена приходилось решать этому направлению, состояла в том, как из косной материи возникает материя ощущающая, мыслящая, в чем отличие и характерные особенности этой последней?

Не претендуя на полное и окончательное понимание данной проблемы, можно, тем не менее, сказать, что современная наука дает серьезные основания утверждать: сознание является процессом работы человеческого мозга, выступает как его функция и не обнаруживает себя в отрыве от него. Установлено, что в мозгу человека непрерывно работает свыше 100 млрд. нервных клеток, каждая из которых в свою очередь обменивается информацией и сигналами еще с 10 тыс. других клеток. Мозг человека потребляет около 20% всей энергии, получаемой организмом из пищи, хотя масса его составляет всего 2—3% от массы тела.

Можно исследовать работу этого сложнейшего биологческого «компьютера», чем, собственно, и занимаются специальные науки, но философия, принимая во внимание такие исследования, ставит своей задачей в первую очередь ответить на вопрос о том, какова природа сознания, интересуясь условиями его возникновения и генезисом.

На то, что сознание является результатом эволюционного развития живого вещества, указывают многие факты, в частности, и тот, что у более высокоорганизованных организмов, имеющих головной мозг, параметры «серого вещества» более высокие. Так, например, мозг человека по объему в два раза и по весу в четыре раза больше мозга обезьяны, и именно здесь многие ученые видят принципиальное отличие реальных и потенциальных возможностей человека и обезьяны. Обоснование таких взглядов базируется на основных принципах эволюционной теории, идущей от Дарвина, которая в научном сообществе считается наиболее разработанной и обоснованной, а потому и не уступившей до сих пор своего лидирующего положения другим концепциям.

Связь мозга и сознания характеризуется прежде всего, тот факт, что от уровня сложности организации мозга зависит и уровень отражательно-конструктивной способности сознания.

Мозг первобытного, стадного человека был слабо развит и мог служить органом лишь примитивного сознания.

Мозг современного человека, сформировавшийся в результате длительной биосоциальной эволюции, представляет собой сложноорганизованный орган.

Зависимость уровня сознания от степени организации мозга подтверждается еще и тем, что сознание ребенка формируется, как известно, в связи с развитием его мозга, а когда мозг глубокого старца дряхлеет, угасают и функции сознания.

Экспериментальные данные различных наук, таких как психофизиология, физиология высшей нервной деятельности и др., неопровержимо свидетельствуют о том, что сознание неотделимо от мозга: нельзя отделить мысль от материи, которая мыслит.

Язык — это система содержательных, значимых форм: всякое слово светится лучами смыслов. Посредством языка мысли, эмоции отдельных людей превращаются из их личного достояния в общественное, в духовное богатство всего общества. Благодаря языку человек воспринимает мир не только своими органами чувств и думает не только своим мозгом, а органами чувств и мозгом всех людей, опыт которых он воспринял с помощью языка.

Обмен мыслями, переживаниями при помощи языка складывается из двух теснейшим образом связанных между собой процессов: выражения мыслей (и всего богатства духовного мира человека) го¬ворящим или пишущим и восприятия, понимания этих мыслей, чувств слушающим или читающим.

Близость мышления и языка, их тесное родство приводит к тому, что свое адекватное (или наиболее приближенное к таковому) выражение мысль получает именно в языке. Ясная по своему содержанию и стройная по форме мысль выражается в доходчивой и последовательной речи. «Кто ясно думает, тот ясно и говорит», — гласит народная мудрость. По словам Вольтера, прекрасная мысль теряет свою цену, если дурно выражена, а если повторяется, то наводит скуку. Именно с помощью языка, письменной речи мысли людей передаются на огромные расстояния, по всему земному шару, переходят от одного поколения к другому.

Что значит воспринять и понять высказанную мысль? Сама по себе онанематериальна . Мысль невозможно воспринять органами чувств: ее нельзя ни увидеть, ни услышать, ни осязать, ни попробовать на вкус. Выражение «люди обмениваются мыслями посредством речи» не следует понимать буквально. Слушающий ощущает и воспринимает слова в их связи, а осознает то, что ими выражается, — мысли. И это осознание зависит от уровня культуры слушающего, читающего.

Сознание и язык образуют единство : в своем существовании они предполагают друг друга, как внутреннее, логически оформленное идеальное содержание предполагает свою внешнюю материальную форму. Язык есть непосредственная деятельность мысли, сознания. Он участвует в процессе мыслительной деятельности как ее чувственная основа или орудие. Сознание не только выявляется, но и формируется с помощью языка.

Каждому человеку постоянно в голову приходят разнообразные мысли, но откуда они берутся? Почему мысли нельзя остановить, и принадлежат ли они человеку вообще? Ум (сознание) - это человек? Или человек - это нечто большее, чем ум? Чтобы ответить на эти вопросы, приглашаю вас в путешествие в мир человеческого существа и его тайн.

Что такое сознание?

“Любой человек скажет: «Я управляю своим сознанием. Это же моё сознание. Что хочу, то и делаю». Мы много об этом говорили. Вот сядь с ручкой и листком бумажки и записывай всё, что оно тебе показывает и рассказывает. А потом прочитай и посмотри: ты ли этого хотел? Заказывал ли ты эти мысли? Заказывал ли ты эти желания? И почему всё это происходит”.

Человек — это не мысли и не сознание. От природы в нас заложено два начала: Животное (материальные тело и сознание) и Духовное (Душа и Личность). В действительности, человек — это Личность, т.е. Личность — это тот, кто ты есть на самом деле. От Души к Личности постоянно идёт жизненная сила, а Личность уже выбирает, куда её перенаправлять, т.е. какому из двух начал ей отдать внимание. И что Личность выбирает, то она и усиливает своим вниманием.

Сознание — это посредник между Личностью и этим материальным миром. При помощи сознания мы общаемся, видим, слышим, огорчаемся или наслаждаемся этим миром. Картинки в голове, мысли, эмоции, желания, привычки, ощущения физического тела — это всё элементы работы сознания человека.

Для понимания, что человек - это не сознание, можно привести ассоциативный пример с театром . Личность — это зритель, а «артисты на сцене» — это и есть сознание. И вот «артисты» показывают тебе, как Личности, различные сценки: они рассказывают, что тебе нужно в жизни, чтобы ты был счастливым; спорят друг с другом, доказывают свою точку зрения; показывают тебе различные фантазии, выставляя тебя победителем в спорах, супергероем, ещё кем-то. Они показывают тебе то, чего в реальности не произошло, перекручивая всё до неузнаваемости, что по сути является магией . Т.е. «артисты на сцене» предлагают и навязывают тебе, как зрителю, жить их жизнью. И чем ярче картинка, тем больше внимания вкладывается Личностью в этот иллюзорный «театр в голове». А это финансирование для «артистов». Т.е. «артистами» делается всё для того, чтобы вызвать в тебе эмоцию, привлечь твоё внимание. И убежать от этих « артистов » не получится.

Но это не означает, что человеку не нужно развивать своё сознание.

«Татьяна: Вот Вы сейчас, Игорь Михайлович, сказали, что сознание — это инструмент, и вспомнилось, как один человек, рассуждая о Знаниях, точнее… его сознание выдало другую крайность: «Раз сознание мне мешает, раз оно меня так обманывает, значит, всё, вот не буду его развивать»…

Игорь Михайлович: Ну и таким образом уравняться сознанием с обезьяной. То есть иметь слаборазвитое сознание, быть дезориентированным в современности и исполнять то, что тебе приказывают другие. Слабоумным, скажем так. Это мечта очень многих управленцев: иметь тупое, непонимающее, неосознанное общество».

Из передачи « СОЗНАНИЕ И ЛИЧНОСТЬ. От заведомо мёртвого к вечно Живому »

Сущность сознания — быть инструментом для коммуникации в этом трёхмерном мире. Без сознания человек не сможет общаться, анализировать, даже банально знать, что его телу нужно покушать. Поэтому без сознания жить в материальном мире — невозможно, но оно, как и любой инструмент, должно выполнять свои функции и быть хорошо развито. Чем шире твой кругозор, тем больше ты понимаешь, тем больше в тебе заложено для понимания этого трёхмерного мира, и тогда можно легко прийти к тому, что материальный мир произошёл из Духовного мира.

«Если ты развиваешься, как Личность, то хорошо обученное сознание - это только в помощь, это не во вред... Хорошо развитое сознание облегчает понимание этого мира, улучшает коммуникацию с другими людьми».

Из передачи «СОЗНАНИЕ И ЛИЧНОСТЬ. От заведомо мёртвого к вечно Живому»

Однако, надо понимать, что хоть сознание это инструмент, но инструмент со своим нравом. И если Личность не управляет сознанием и не использует его по назначению, то сознание из инструмента и слуги превращается в диктатора. Который начинает эксплуатировать Личность и навязывать ей свои программы. У сознания нет своего источника энергии, оно функционирует только за счёт вложения силы внимания Личности. Как компьютер питается и работает от электричества так и сознание питается и существует только благодаря тому, что Личность вкладывает силу своего внимания в предлагаемые сознанием программы — в виде картинок и мыслей. Если выключить компьютер из розетки, то соответственно исчезнут все программы, все картинки и он просто не будет функционировать… К сожалению, у большинства людей в современном обществе, сознание превратилось из удобного инструмента в диктатора. И теперь не Личность контролирует сознание, а сознание контролирует Личность и навязывает ей свои приоритеты.

Ученые уже научно подтвердили, что если сознание не занято деятельностью, которая необходима Личности, а находится в состоянии так называемого отдыха, то 80 % мыслей предлагаемых сознанием носят негативный характер. Почему? Потому что негативные мысли принятые Личностью вызывают более сильные эмоции. А эмоции это как дополнительная еда для сознания. Для Личности эмоции губительны, т.к. жизненная сила, идущая от Души для духовного роста, перенаправляется в мёртвое и расходуется на пустое. И вместо того, чтобы того чтобы Жить, вкладывать внимание в Любовь, Радость, Счастье — Личность выбирает пустоту, иллюзию. Сознание — лжец! И итог такого выбора Личности — смерть.

Просто Личности необходимо рационально вкладывать своё внимание, и именно в то, что нужно самой Личности, а не в то, что навязывает ей сознание, то есть «артисты» в голове. Нужно всегда помнить, что сознание — это не ты настоящий, что все мысли и картинки — это то что предлагает сознание.

Исследования учёных и их высказывания о сознании

Официальная психология считает, что сознание связано с мозгом человека, и это есть сам человек. Это ошибочное предположение вводит в заблуждение общество и влечёт за собой серьёзные последствия для будущих поколений.

Сознание — это не мозг человека, и самое важное, что сознание не есть самим человеком. Данный факт уже подтвержден многими нейрофизиологами и другими людьми, которые изучают этот вопрос, да и хотя бы наблюдают за собой.

Исследовательская группа учёных во главе с Сэмом Парниа (Sam Parnia) проводила эксперимент в течении 4,5 лет с участием 2060 пациентов в 15 больницах. Учёные собрали доказательства того, что сознание человека по-прежнему работает, даже если всё остальное тело (в том числе и мозг, как орган) уже могут считаться мёртвыми.

Чарльз Скотт Шеррингтон (британский ученый в области физиологии и нейробиологии) в своей книге «Человек и его природа» (1946г.) писал, что «мозг сотрудничает с психикой», рассматривая мозг и психику (под « психикой» он понимал именно сознание), как независимые и отделённые друг от друга, связанные лишь по принципу взаимодействия.

Уайлдер Грейвс Пенфилд (канадский нейрохирург американского происхождения) в результате многолетнего изучения деятельности мозга пришёл к выводу, что «энергия разума отличается от энергии мозговых нейронных импульсов». (Penfield W. The mystery of the mind. Princeton, 1975. P. 25-27).

Использованные источники:

1. А. Новых « АллатРа»
2. Передача « СОЗНАНИЕ И ЛИЧНОСТЬ. От заведомо мёртвого к вечно Живому»
3. http://mirpozitiva.ru/pozitiv/pritchi/pritchi29.html

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter .

Об авторе: Иваницкий Алексей Михайлович , член-корреспондент РАН, профессор, доктор медицинских наук. Заведующий лабораторией высшей нервной деятельности человека Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
05.2005. № 11 "В МИРЕ НАУКИ"

Возникновение сознания - одна из величайших тайн природы, над разрешением которой не одно тысячелетие бьются физики и писатели, философы и священнослужители, медики и психологи. В последние годы накопление знаний о работе мозга происходит очень быстро. Поэтому наука вплотную подошла к решению загадки сознания. Каков же современный взгляд на соотношение сознания и процессов, происходящих в мозге ?

Сознание человека - есть, по существу, его жизнь, состоящая из бесконечной смены впечатлений, мыслей и воспоминаний. Загадка нашего мозга многопланова и затрагивает интересы многих наук, исследующих тайны бытия. Один из главных вопросов - как сознание связано с мозгом . Данная проблема находится на стыке естественно-научного и гуманитарного знания, поскольку сознание возникает на основе происходящих в мозге процессов, но его содержание в значительной мере определяется социальным опытом. Решение этой головоломки могло бы перекинуть мост между двумя основными видами научного познания и способствовать созданию единой картины мироздания, органично включающей человека с его духовным миром. Вероятно, такова высшая цель науки, достижение которой необходимо для удовлетворения присущего человеку стремления к всеобъемлющему знанию. Но велико и практическое значение данной проблемы для медицины, образования, организации труда и отдыха.

Интерес к взаимосвязям сознания и мозга возник давно. Для русской физиологии начиная со времен И.М. Сеченова и И.П. Павлова он в известной мере традиционен. Однако долгое время решение столь сложной проблемы считалось делом отдаленного будущего. Понимание того, что исследование проблемы сознания - насущная задача сегодняшнего дня, пришло к физиологам сравнительно недавно: быстрый прогресс науки о мозге вывел данную тему на первые страницы журналов по нейронаукам. Возникла даже, по образному выражению английского ученого Джона Тейлора, "гонка за сознанием". Прорыв в данной области был во многом связан с появлением методов "изображения живого мозга", таких как позитронно-эмиссионная томография, функциональный магнитный резонанс и многоканальная запись электрических и магнитных полей мозга. Новейшие приборы позволили увидеть на экране дисплея, какие зоны активизируются при выполнении различных задач, требующих умственного напряжения, а также с большой точностью определять локализацию поражения при заболеваниях нервной системы. Ученые обрели возможность получать соответствующие изображения в виде красочных карт мозга.

С философской точки зрения, можно задаться вопросом, насколько правомерно вообще пытаться объяснить движением нервных импульсов то, что мы воспринимаем как цвет или звук. Ощущение - сугубо личное чувство, "внутренний театр" каждого из нас, и задача науки о мозге - понять, какие нервные процессы приводят к возникновению субъективного образа. В то же время загадка человеческой психики по своей методологической сложности не уникальна и стоит в ряду других тайн природы. По существу, возникновение нового качества происходит на каждом этапе принципиального усложнения природных процессов. Примером качественного перехода, сопоставимого по сложности с возникновением сознания, американские ученые Ф. Крик и К. Кох считают зарождение жизни в результате действия цепочек ДНК и ферментных белков. Присущие живым объектам свойства не вытекают непосредственно из физико-химических свойств каждой из этих молекул. Такой пример кажется особенно убедительным в устах Ф. Крика, одного из первооткрывателей генетического кода.

Опыт научного познания показывает, что сложное явление, как правило, не возникает из ничего, а развивается в процессе эволюции из более простых форм. То же в полной мере относится и к субъективным переживаниям. Они проходят путь от элементарных проявлений, таких как ощущения и эмоции, к сознанию высшего порядка, связанному с абстрактным мышлением и речью. Если исходить из данных соображений, существует несколько подходов к изучению сознания, которые, однако, не исключают, а взаимно дополняют друг друга, объясняя феномены разной степени сложности. При этом некоторые базисные принципы организации нервных процессов, обнаруженные на ранних этапах эволюции психики, постепенно приобретают более сложные формы для обеспечения их высших проявлений.

Возврат возбуждения и механизм ощущений

Первый подход к пониманию принципов природы психики основан на идее, что субъективный опыт возникает в результате определенной организации происходящих в мозге процессов сопоставления в зонах коры новой информации с той, которая извлечена из памяти . Сведения о внешних событиях как бы проецируются на индивидуальный опыт субъекта. Это возникает в результате кольцевого движения возбуждения, которое после дополнительной обработки в других структурах мозга возвращается к местам первоначальных проекций. Впервые такая гипотеза была выдвинута нами в 1970-х гг. в результате исследований мозговых механизмов ощущений. В настоящее время ее разделяют многие специалисты.

Как уже сказано, данная гипотеза была основана на наших исследованиях механизма ощущений. Мы изучали вызванные потенциалы (ВП ) мозга, то есть его электрическую реакцию на вновь поступивший сигнал. ВП представляет собой сложное по форме колебание, состоящее из ряда последовательных компонентов, и необходимо было понять, какие информационные процессы мозга они отражают. Анализ данных привел к выводу, что ранние волны ВП связаны с поступлением импульсов в кору по сенсорным путям от органов чувств . Они отражают физические параметры стимула. Поздние волны, вызванные передачей возбуждения от мотивационных центров, характеризуют значимость сигнала . Далее возник вопрос, как данные информационные процессы соотносятся с субъективным опытом. Я обратился к директору Института психологии РАН - в те годы этот пост занимал член-корреспондент АН СССР Б.Ф. Ломов. Его ответ был неожиданным и интересным. Он сказал, что в психологии есть теория, близкая по своим положениям к нашим взглядам. Речь шла о теории обнаружения сигнала, рассматривающей восприятие как результат взаимодействия сенсорного и мотивационного факторов , которые называются, соответственно, показателем сенсорной чувствительности и критерием решения . Интересно, что данный подход позаимствован психологией из техники, в частности, из принципа устройства радаров, состоящих из чувствительного приемника и системы опознавания сигнала.

В ходе дальнейших исследований предстояло сопоставить в одном эксперименте две концепции: физиологическую и психологическую. Трудность заключалась в том, что теория обнаружения работает в области слабых сигналов, близких к порогу, так как вычисления соответствующих индексов восприятия основано на соотношении правильных и ошибочных реакций . В то же время запись ВП с его ранними волнами требует достаточно интенсивных раздражителей. Было принято решение использовать не абсолютный, а дифференциальный порог . Участник эксперимента должен был различить интенсивность двух близких по силе раздражителей (в одной серии - зрительных, в другой - кожных), при этом записывались ВП мозга на предъявляемые стимулы. Для получения количественных параметров ощущений были использованы методы теории обнаружения сигнала с вычислением двух упомянутых показателей. Затем была получена корреляция между физиологическими и психологическими показателями, причем результаты, в принципе, оказались сходными для зрения и кожного чувства . Как и ожидалось, было установлено соответствие ранних волн ВП с сенсорным фактором психофизики, а поздних - с критерием решения . Несколько неожиданной и поэтому наиболее интересной оказалась взаимосвязь промежуточных волн ВП проекционной коры (куда поступают импульсы от органов чувств) с обоими индексами восприятия, то есть и с показателем сенсорной чувствительности, и с критерием решения. Такая двойная корреляция отражает синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах проекционной коры. Эти волны возникали в ВП через 150-180 мс после стимула.
Принципиально важно, что это время достаточно точно совпало со скоростью возникновения ощущений , полученных ранее в ходе психофизических экспериментов.

Еще в 20-30-е гг. прошлого века было установлено, что ощущения появляются только через 100-150 мс после предъявления стимула . При этом использовались методы, основанные, главным образом, на феномене "обратной маскировки ". Суть его такова: если после одного слабого стимула через короткий интервал следует второй, более сильный, первый не воспринимается . Постепенно увеличивая промежуток времени между обоими сигналами, можно вычислить момент, когда маскирующий эффект исчезает, так как успевает сформироваться ощущение первого раздражителя. Было установлено, что ощущение появляется примерно через 150 мс после воздействия стимула. Наиболее достоверные данные были, однако, получены, когда в качестве маскирующего сигнала была использована прямая стимуляция коры коротким магнитным импульсом, который прикладывался к коже головы непосредственно над соответствующей областью коры мозга - полученные результаты практически совпали с приведенными выше. Важно, что магнитный импульс вызывал маскирующий эффект только в том случае, если он воздействовал на затылочную кору, проекционную для зрительных стимулов, то есть только там, где наблюдалась описанная выше двойная корреляция волн ВП с показателями восприятия . Интервал в 150 мс называется "психологическим рефрактерным периодом ", и психическое переживание не может быть короче его. Интересно сравнить приведенные показатели с данными физиологии о продолжительности обработки информации на одиночный стимул в зрительной коре, которая составляет около 200 мс (И.А. Шеелев).

На основе данных о физиологическом механизме волн вызванного потенциала и их связи с отделами мозга нами был описан процесс, обеспечивающий синтез информации. Он включает кольцевое движение возбуждения по отделам мозга . Из проекционной коры, получающей сигналы от органов чувств, возбуждение поступает в ассоциативную кору (нижневисочную для зрительных стимулов), где сведения сравниваются с эталоном и опознаются. Затем возбуждение переходит на энторинальную кору, находящуюся на внутренней поверхности височной доли полушарий и имеющую отношение к памяти. Там определяется значимость сигнала, его отношение к той или иной потребности организма. Потом импульсы возбуждения перемещаются в мотивационные центры промежуточного мозга, откуда вновь возвращаются по системе диффузных проекций в кору, в том числе и в зоны первичной проекции. Через 100 мс также возникают связи между проекционной и лобной корой. Такой цикл, продолжительность которого составляет около 150 мс, получил название "круг ощущений ". Суть его в том, что он обеспечивает сравнение сенсорного сигнала со сведениями, извлеченными из памяти , включая данные о значимости полученной информации, что предположительно и лежит в основе перехода физиологического процесса на уровень психического , субъективного переживания . В результате возникшее ощущение не только точно передает физические характеристики стимула, но и эмоционально окрашено. Вышеприведенная концепция получила название гипотезы информационного синтеза.

В последующие годы ее подтвердили результаты многих исследований, в том числе данные о топографии отделов мозга, входящих в "круг ощущений", и использование самой идеи возврата возбуждения для объяснения механизмов сознания. Среди наиболее значимых можно назвать работы нобелевского лауреата Дж. Эдельмана, который использовал термин "повторный вход (re-entering)", обозначающий не обратную связь, под которой обычно понимают сигнал коррекции, а поступление дополнительной информации, полученной в результате опроса структур мозга , связанных с функцией памяти и мотивацией.

Помимо информационного синтеза возврат возбуждения по диффузным проекциям обеспечивает и интеграцию отдельных признаков стимула в единый образ. Исследования последних лет показали, что при этом важную роль играет ритм электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с частотой около 40 Гц. Именно синхронизация биопотенциалов мозга на определенном ритме создает условия для объединения нейросетей в единую систему , что необходимо для поддержания сознания.

Ощущение относится к достаточно простым психическим феноменам, которые некоторые ученые относят к так называемому первичному сознанию , куда можно отнести и эмоции, в исследование которых выдающийся вклад внес П.В. Симонов. Он впервые предложил формулу, согласно которой сила эмоции Э пропорциональна потребности П, умноженной на разность между сведениями, имеющимися у индивидуума, и теми, что необходимы ему для удовлетворения данной потребности :

Э = П (Инф. налич. - Инф. необх.)

Из этой формулы следует, что эмоции, так же как и ощущения, возникают в результате сравнения двух информационных потоков . Здесь действует, таким образом, некоторая универсальная закономерность.

Интерес представляет вопрос, как в ходе эволюции могла возникнуть система возврата возбуждения и сравнения двух информационных потоков. В соответствии с концепцией Н. Хамфри психическое появилось в результате действия ответвлений отходящих от коры двигательных волокон к направляющимся к коре чувствительным путям, что сделало возможным направленную регуляцию поступающей к коре информации . В более простых системах такой процесс мог происходить на периферии, однако постепенно развились внутрикорковые способы фильтрации исполнительными центрами наиболее значимой для определения поведения информации , которые могли действовать и в отсутствие моторных команд . Н. Хамфри назвал такой механизм "чувственной петлей " (sentient loop), что даже терминологически близко к нашему "кругу ощущений".
Говоря о механизмах ощущений, уместно вспомнить слова, сказанные некогда И. Гете: "Если бы я не носил в себе весь мир, я был бы слепцом со здоровыми глазами".

Сознание и речь. Мышление. Лобная кора

Более сложные психические феномены, в первую очередь связанные с появлением речи, относят к сознанию высшего порядка. По мнению П.В. Симонова, оно возникло в результате общения между людьми. Данный процесс также связан со специализацией полушарий. Интересное мнение высказал М. Корбаллис: он считает, что речь развилась из необходимости в передаче достаточно сложной информации, причем сначала на уровне обмена жестами. Лишь потом, когда передние конечности оказались заняты орудиями труда, движения рук стали соединяться с голосовыми сигналами, которые постепенно превратились в главное средство общения. Поскольку голосовые центры у многих животных расположены слева, корковые центры речи возникли также в левом полушарии. Одновременно изменились и функции зоны Брока - двигательного центра речи, находящегося у человека в левой лобной области. Аналогичные корковые зоны у обезьян имеются в обоих полушариях, но их функция несколько иная: там находятся "зеркальные нейроны", которые управляют действиями, повторяющими движения другой особи ("обезьянничанием"). Любопытно, что и у маленьких детей речевые двигательные центры также двусторонни , и повреждение одного из них не приводит к потере речи, как это бывает у взрослых. Говоря о механизмах высших психических функций, особенно мышления, необходимо сказать и о работах Н.П. Бехтеревой и ее школы.

Последние годы прошлого века, объявленные "десятилетием мозга", ознаменовались быстрым накоплением знаний о принципах корковой организации психических функций. С помощью "изображений живого мозга" было установлено, что определенные поля коры отвечают за отдельные когнитивные, мыслительные операции . Однако высшие психические функции возникают в результате объединения специализированных полей за счет корковых связей .

В исследовании связей - центральной проблемы мозговой интеграции - особенно плодотворной оказалась выдвинутая российской нейрофизиологической школой идея, что нервная связь образуется на основе согласования ритмов работы нейронных ансамблей, расположенных в разных отделах коры, что напоминает явление резонанса . При этом нервные импульсы от одной группы нейронов постоянно подходят к другой в повышенной фазе ее возбудимости , то есть возникает явление, до известной степени сходное с "зеленой волной" при движении транспорта. Исследования М.Н. Ливанова и В.С. Русинова установили, что показателем связи является синхронизация ритмов ЭЭГ , включая и отдельные составляющие ее спектра.

В наших работах по изучению мышления с применением нового метода картирования корковых связей впервые был описан рисунок связей, типичный для разных видов мышления. Испытуемому на экране монитора предлагались задания на образное, пространственное и абстрактно-вербальное мышление, о готовом ответе он сообщал словесно или движением джойстика. При этом проводилась многоканальная запись ЭЭГ в период между постановкой задачи и ее решением.
В результате исследований было установлено, что симметричный в состоянии покоя рисунок связей при решении задачи изменяется: связи начинают сходиться к определенным полям коры, которые были обозначены как фокусы взаимодействия . При этом их топография различается в зависимости от вида мыслительной деятельности . Так, при образном мышлении (допустим, следует определить, какие эмоции выражают лица на фотографиях) фокусы локализовались в теменно-височной коре.
При абстрактно-вербальном мышлении (решении анаграмм или категоризации слов) они располагаются в лобной коре.
При пространственном мышлении , включающем элементы как образного, так и абстрактного мышления, связи сходились к теменной и лобной коре.
Было установлено также, что информация поступает к фокусам из различных отделов коры , имеющих свою специализацию, по связям, которые поддерживаются на разных частотах . В синтезе важную роль играет определенная мотивационная составляюща я, так же как и при возникновении ощущений.

В фокусе, нейронные группы которого соединены жесткими связями, происходит синтез поступающих сведений, вследствие чего, вероятно, и принимается решение. В этих работах идея информационного синтеза была распространена и на мышление, так как оказалось, что принцип организации нервных процессов при ощущении и мышлении в известной степени сходен . Различие заключается в том, что
в первом случае происходит сопоставление двух потоков информации, а
во втором - нескольких.
Кроме того, центры синтеза при мышлении находятся не в проекционной, как при возникновении ощущений, а в ассоциативной коре. Интересно, что при решении любых задач , даже не требующих словесного ответа, на последнем этапе мыслительного процесса фокусы возникают в левой височной области, где расположен центр восприятия речи (так называемая зона Вернике), что говорит о том, что вербализация - важный компонент человеческого мышления . Итак, психическое восприятие возникает на основе определенной организации нервных процессов, в ходе которых происходит возврат возбуждения к местам первоначальных проекций . При более сложных функциях в этом процессе участвуют отделы лобной коры.

Такой вывод нашел подтверждение и в наших исследованиях коркового механизма вербальных ассоциаций, проведенных совместно с лабораторией М. Познера в США. Испытуемый должен был подобрать глагол, ассоциирующийся с предложенным существительным (например, молоток - ударить). Поскольку такой поиск занимал менее одной секунды, нами был разработан метод, временное разрешение которого составляло 100 мс, т.е. было близко к длительности отдельных мыслительных операций . При поиске ассоциаций сначала возникала диффузная система связей, которая захватывала достаточно обширные области коры, затем образовывались более специализированные связи между левой и правой лобной корой . Потом возникали мощные связи между лобной и левой височно-теменной корой. Височная кора , таким образом, активировалась дважды : в первые 100-150 мс после предъявления слова и затем в интервале 185-460 мс. Семантика, то есть значение слова, определяется главным образом в лобной, а не в височной коре. В то же время для определения смысла предложения - элементарной единицы вербального мышления - необходимо взаимодействие лобной коры с зоной, расположенной в левой височной коре Вернике, поражение которой приводит к нарушению понимания речи.

Запоминание последовательности событий. Декларативная память и гиппокамп. Избирательное внимание

Важным свойством сознания представляется способность удерживать в голове последовательность происходивших событий и произвольно извлекать их из недр памяти. Французский философ Анри Бергсон (1859-1944) называл данное свойство "памятью души ", в отличие от "памяти тела ", ответственной за двигательные и другие навыки. Современная терминология именует их, соответственно, декларативной и процедурной памятью.

Последние десятилетия ознаменовались прорывом в исследовании их мозговых механизмов. Считается, что долговременная память связана с ассоциативной корой. В адресации памятных следов в определенные участки коры важную роль играют медиальные отделы височной области полушарий, включающие энторинальную кору и гиппокамп (он представляет собой изогнутую полоску нейронов, напоминающую по форме морского конька, откуда и название /см. первый рис./). Вышеназванные образования имеют обширные связи как между собой, так и с проекционными (теми, куда приходят сигналы от органов чувств) и ассоциативными отделами коры. При запоминании они направляют сигнал в ассоциативную кору для длительного удержания в памяти, а при необходимости вспомнить - указывают адрес, где хранится связанная с поступившим сигналом информация. Приведем простой пример. Долговременная память соответствует книгохранилищу в библиотеке, а гиппокампальный комплекс можно сравнить с каталогом, который показывает, где хранится нужная книга. Различие между двумя структурами гиппокампального комплекса заключается в том, что энторинальная кора участвует в сохранении сведений вне их связи с контекстом (процедурная, а для более сложных сигналов - семантическая память), а гиппокамп важен для декларативной памяти.

Для пояснения различия между видами памяти можно привести такой пример. Предположим, что вы встречаете человека, лицо которого вам знакомо, но вы не можете понять, кто он, - это узнавание , или семантическая память . Если же вы помните, кто этот человек и при каких обстоятельствах вы познакомились, речь идет о вспоминании , о декларативной памяти . Оба вида памяти имеют определенное электрофизиологическое выражение в рисунке ВП в виде позитивного сдвига его поздних "когнитивных" волн с латентностью около 400 мс для семантической и 500-700 мс для декларативной памяти, что было доказано, в частности, с помощью прямого отведения ВП от гиппокампальных структур через вживленные электроды. Повреждение гиппокампа приводит к нарушению декларативной памяти. Такие больные могут достаточно хорошо усваивать новые сведения, в том числе язык, приобретать сложные двигательные навыки, успешно учиться в школе и иметь высокий интеллектуальный коэффициент. В то же время они беспомощны в повседневной жизни, так как не помнят последовательности событий, не ориентируются во времени, не могут составить плана на будущее. Англоязычные авторы говорят при этом о нарушении двух свойств: belongings (принадлежности) и appointments (приурочения события ко времени). Интересно, что данное заболевание проявляется только с 5-6-летнего возраста, то есть с того момента, когда здоровый человек начинает себя помнить.

В сохранении в памяти последовательности событий важную роль наряду с гиппокампом играет лобная кора. В ней можно выделить три группы нейронов : одни реагируют на действующий сигнал, другие сохраняют его след до того момента, когда необходимо дать поведенческий ответ, и, наконец, третьи включают ответную реакцию. Нейроны разряжаются последовательно и как бы передают эстафету от одной группы к другой. Можно заключить, что "память души", та самая, которую писатель Д. Гранин сравнил с прочитанной книгой, которую можно листать, останавливаясь на нужной странице, обеспечивается взаимодействием лобной коры и гиппокампа.

Сознание тесно связано с вниманием : осознается только то, на что обращается внимание. Наши исследования показали, что память играет важную роль в механизмах избирательного восприятия словесных сигналов, когда человек должен реагировать лишь на определенные слова, выделяя их из массы других. Такая ситуация возникает, например, когда человек читает книгу при включенном радио. Сложность заключается в том, что слово всегда имеет определенную значимость, несет смысловую нагрузку. В нашей работе использовалась запись ВП мозга на слова, одновременно появлявшиеся на экране монитора и звучавшие через компьютерные колонки. Задача испытуемого состояла в том, чтобы запомнить как можно больше слов, поступавших по одному из каналов, игнорируя другие. В следующей серии экспериментов нужно было определить, означает слово абстрактное или конкретное понятие. Как уже говорилось, запоминание и извлечение из памяти вербальной информации имеет определенное электрофизиологическое выражение в "когнитивных" компонентах ВП с латентностью от 400 до 700 мс. Было установлено, что ВП на значимый раздражитель характеризовался позитивным сдвигом, в то время как в ответ на игнорируемый сигнал имел место негативный сдвиг потенциала, то есть сдвиг, обратный по полярности тому, который возникает при запоминании, что свидетельствует об активном торможении процессов запоминания (см. рис.). Судя по всему, избирательность внимания обеспечивается за счет того, что ненужная информация хотя и воспринимается (так как сохранены компоненты ВП, ответственные за данный процесс; человек также может узнать это слово, если ему показать список слов, которые он должен был проигнорировать), но затем передача сведений на структуры гиппокампа блокируется. Преимущества такой организации вербального внимания в том, что человек может отреагировать на неожиданный сигнал, если потребует изменившаяся ситуация (в нашем примере - важное сообщение по радио). В обычных же условиях лишняя информация просто не сохраняется в сознании.

Таким образом, мысль о важной роли памяти в возникновении субъективного опыта получает в исследованиях внимания дополнительное подтверждение. Полученные результаты дают основание с новых позиций подойти к пониманию природы некоторых детских и старческих болезней. К первым относится синдром двигательной гиперактивности и дефицита внимания у детей школьного возраста, ко вторым - нарушения памяти при болезни Альцгеймера и церебральном атеросклерозе. Можно предполагать, что в последнем случае, особенно на ранних этапах болезни, ослаблена не только память, но и способность сосредоточивать внимание на нужной информации (такие нарушения внимания известны клиницистам). В таком случае для борьбы с заболеванием может быть рекомендован новый класс лекарственных средств. Дело в том, что отделы мозга, регулирующие внимание, и структуры, ответственные за память, используют различные медиаторы. В первом случае это дофамин, во втором - ацетилхолин и глютамат. Имеющиеся клинические наблюдения указывают на перспективность данного подхода.

Подведем итог представлениям о наиболее вероятных механизмах сознания. Фундаментальным принципом является возврат возбуждения к местам первоначальных проекций, что обеспечивает информационный синтез ; в формировании абстрактных представлений и речи большую роль играет лобная кора; медио-базальные отделы височной области полушарий важны для поддержания декларативной памяти и обеспечения процессов избирательного внимания. Сопоставление вновь поступившей информации с прошлыми переживаниями определяет содержание сознания как постоянную корректировку личного опыта и того, что можно назвать чувством внутреннего "я". В основе сознания лежит идея обновления, придающего жизни ее высший смысл и определяющего постоянное стремление человека к новизне.

Сознание и искусственный интеллект

В заключение несколько слов еще об одной проблеме, которая в последнее время привлекает все больше внимания, - сравнения живого мозга с искусственным интеллектом. Остановимся на том аспекте проблемы, который в наибольшей степени связан с сознанием. По мнению известного английского математика и физика Р. Пенроуза, сознание не может быть сведено к вычислениям, так как живой мозг отличается от компьютера тем, что обладает способностью к пониманию. На вопрос, что такое понимание и каковы его мозговые механизмы, ответ должен дать физиолог. Представляется, что понимание возникает в результате того, что, как уже говорилось, вновь поступившая информация все время сравнивается в мозге с накопленным опытом, с тем, что хранится в памяти в результате обучения. Важно, что в информационном синтезе весьма существенна роль мотивационной составляющей. Благодаря этому внешний стимул соотносится с прошлыми действиями субъекта и удовлетворением определенной потребности. Понимание, таким образом, имеет глубокий жизненный, приспособительный смысл. Оно свойственно не только человеку, но и животным. Животное научается производить определенные действия, чтобы удовлетворить ту или иную потребность, то есть начинает понимать связь внешних событий, своего поведения и достижение желаемого результата. На этом же основана и дрессировка: чтобы научить собаку выполнять, то есть понимать, определенные команды, дрессировщик использует подкрепление в виде пищи или наказания. По существу, все это изначально относится и к человеку начиная с раннего детства. Так, приобретая жизненный опыт, ребенок начинает понимать, "что такое хорошо и что такое плохо". Хороший ученик получает высокие оценки, хороший работник имеет более высокую зарплату, а нерадивого работника штрафуют, герой получает награду, а преступника сажают в тюрьму, чтобы он понял, что нельзя нарушать закон. Практически все поведение основано на тех же принципах.

Для обоснования своих взглядов Р. Пенроуз использует теорему Гёделя о том, что нельзя доказать вычислением правильность основных действий арифметики, например, что 1+1=2. Но живое существо в этом убеждается, когда получает два банана, двух врагов или двух жен, добавляя в результате тех или иных действий к первому объекту (или субъекту) второй (или вторую). При этом понимание сущности удвоения (или сложения вообще) возникает в эволюции раньше, чем умение считать . Описан, например, случай, когда коренной житель севера не знал, сколько у него оленей, но легко мог перечислить каждого по их признакам. Ребенок также может перебрать в памяти всех окружающих его людей или свои игрушки, хотя еще не знает счета. Может быть, это покажется парадоксальным, но понимание как в эволюции, так и в процессе индивидуального развития предшествует вычислению . Дело в том, что вычисление основано на абстракции, а это функция более совершенного мозга. Приспособительный эффект достигается, когда эти сложные функции, такие как способность к абстракции, сочетаются с более простыми.

Сознание человека - результат долгой эволюции. По мере совершенствования высших функций мозга становилось более полным и понимание, основанное на фундаментальных принципах его работы.

Сказанное выше, конечно, является далеко не полным. Мы еще многое не знаем о работе мозга, и особенно о том, что лежит в основе его высших функций и человеческого сознания. Тем не менее прогресс в этой области в последние годы достаточно очевиден, и наука о мозге постепенно приближается к раскрытию этой тайны природы.

Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, программы Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине" и программы ОБН РАН "Интегративные механизмы регуляции функций и организмов".

Далее смотрите
статью академика П.В. Симонова "О двух разновидностях неосознаваемого: Под- и Сверхсознании "
статью "Механизмы памяти и забвения "
подборки коротких новостных статей "Как в мозгу "укладывается" память... "

Литература:
Иваницкий А.М., Стрелец В.Б., Корсаков И.А. Информационные процессы мозга и психическая деятельность. М.: Наука, 1984. 200 с.
Иваницкий А.М. Главная загадка природы: как на основе процессов мозга возникают субъективные переживания // Психологический журнал. 1999. Т. 20. В. 3. С. 93-104.
Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов головного мозга. М.: Наука, 1972. 181 с.
Пенроуз Р. Тени разума. В поисках науки о сознании. Часть 1. Понимание разума и новая физика. М., Ижевск: Институт компьютерных технологий, 2003. 368 с.
Симонов П.В. Лекции о работе головного мозга. Потребностно-информационная теория высшей нервной деятельности. М.: Наука, 2001. 96 с.
Edelman G.M., Tononi G. Consciousness. How matter becomes imagination . London. Pinguin Books. 2000. 274 p.
Ivanitsky A.M., Nikolaev A.R., Ivanitsky G.A. Cortical connectivity during word association search // Int. J. Psychophysiol. 2001. Vol. 42. No 1. P. 35-53.
Mishkin M., Suzuki W., Gadian D.G., Varha-Khadem F. Hierarhical organization of cognitive memory // Phi. Trans. R. Soc. Lond. B. 1997. V. 352. P. 1461-1467.
Posner M.I., Raichle M.E., 1997. Images of Mind . New York: Scientific American Library. 1997. 255 p.

Сознание и мозг

Сознание человека - это его жизнь, состоящая из бесконечной смены впечатлений, мыслей и воспоминаний.

Возникновение сознания - одна из величайших тайн природы, над разрешением которой не одно тысячелетие бьются физики и писатели, философы и священнослужители, медики и психологи. В последние годы накопление знаний о работе мозга происходит очень быстро. Поэтому наука вплотную подошла к решению загадки сознания. Каков же современный взгляд на соотношение сознания и процессов, происходящих в мозге? Ответить на этот не только естественно-научный, но и философский вопрос в передаче "Очевидное-невероятное" попытался член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, руководитель лаборатории высшей нервной деятельности человека Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Алексей Михайлович Иваницкий.

Сознание человека - есть, по существу, его жизнь, состоящая из бесконечной смены впечатлений, мыслей и воспоминаний. Загадка нашего мозга многопланова и затрагивает интересы многих наук, исследующих тайны бытия. Один из главных вопросов - как сознание связано с мозгом. Данная проблема находится на стыке естественно-научного и гуманитарного знания, поскольку сознание возникает на основе происходящих в мозге процессов, но его содержание в значительной мере определяется социальным опытом. Решение этой головоломки могло бы перекинуть мост между двумя основными видами научного познания и способствовать созданию единой картины мироздания, органично включающей человека с его духовным миром. Вероятно, такова высшая цель науки, достижение которой необходимо для удовлетворения присущего человеку стремления к всеобъемлющему знанию. Но велико и практическое значение данной проблемы для медицины, образования, организации труда и отдыха.

Интерес к взаимосвязям сознания и мозга возник давно. Для русской физиологии начиная со времен И.М. Сеченова и И.П. Павлова он в известной мере традиционен. Однако долгое время решение столь сложной проблемы считалось делом отдаленного будущего. Понимание того, что исследование проблемы сознания - насущная задача сегодняшнего дня, пришло к физиологам сравнительно недавно: быстрый прогресс науки о мозге вывел данную тему на первые страницы журналов по нейрон аукам. Возникла даже, по образному выражению английского ученого Джона Тейлора, "гонка за сознанием". Прорыв в данной области был во многом связан с появлением методов "изображения живого мозга", таких как позитронно-эмиссионная томография, функциональный магнитный резонанс и многоканальная запись электрических и магнитных полей мозга. Новейшие приборы позволили увидеть на экране дисплея, какие зоны активизируются при выполнении различных задач, требующих умственного напряжения, а также с большой точностью определять локализацию поражения при заболеваниях нервной системы. Ученые обрели возможность получать соответствующие изображения в виде красочных карт мозга.

С философской точки зрения, можно задаться вопросом, насколько правомерно вообще пытаться объяснить движением нервных импульсов то, что мы воспринимаем как цвет или звук. Ощущение - сугубо личное чувство, "внутренний театр" каждого из нас, и задача науки о мозге - понять, какие нервные процессы приводят к возникновению субъективного образа. В то же время загадка человеческой психи ки по своей методолог ической сложности не уникальна и стоит в ряду других тайн природы. По существу, возникновение нового качества происходит на каждом этапе принципиального усложнения природных процессов. Примером качественного перехода, сопоставимого по сложности с возникновением сознания, американские ученые Ф. Крик и К. Кох считают зарождение жизни в результате действия цепочек ДНК и ферментных белков. Присущие живым объектам свойства не вытекают непосредственно из физико-химических свойств каждой из этих молекул. Такой пример кажется особенно убедительным в устах Ф. Крика, одного из первооткрывателей генетического кода.

Опыт научного познания показывает, что сложное явление, как правило, не возникает из ничего, а развивается в процессе эволюции из более простых форм. То же в полной мере относится и к субъективным переживаниям. Они проходят путь от элементарных проявлений, таких как ощущения и эмоции, к сознанию высшего порядка, связанному с абстрактным мышлени ем и речью. Если исходить из данных соображений, существует несколько подходов к изучению сознания, которые, однако, не исключают, а взаимно дополняют друг друга, объясняя феномены разной степени сложности. При этом некоторые базисные принципы организации нервных процессов, обнаруженные на ранних этапах эволюции психи ки, постепенно приобретают более сложные формы для обеспечения их высших проявлений.

Возврат возбуждения и механизм ощущений

Первый подход к пониманию принципов природы психи ки основан на идее, что субъективный опыт возникает в результате определенной организации происходящих в мозге процессов и сопоставления в зонах коры новой информации с той, которая извлечена из памяти. Сведения о внешних событиях как бы проецируются на индивидуальный опыт субъекта. Это возникает в результате кольцевого движения возбуждения, которое после дополнительной обработки в других структурах мозга возвращается к местам первоначальных проекций. Впервые такая гипотез а была выдвинута нами в 1970-х гг. в результате исследований мозговых механизмов ощущений. В настоящее время ее разделяют многие специалисты.

Как уже сказано, данная гипотез а была основана на наших исследованиях механизма ощущений. Мы изучали вызванные потенциал ы (ВП) мозга, то есть его электрическую реакцию на вновь поступивший сигнал. ВП представляет собой сложное по форме колебание, состоящее из ряда последовательных компонентов, и необходимо было понять, какие информационные процессы мозга они отражают. Анализ данных привел к выводу, что ранние волны ВП связаны с поступлением импульсов в кору по сенсорным путям от органов чувств. Они отражают физические параметры стимула. Поздние волны, вызванные передачей возбуждения от мотивационных центров, характеризуют значим ость сигнала. Далее возник вопрос, как данные информационные процессы соотносятся с субъективным опытом. Я обратился к директору Института психологии РАН - в те годы этот пост занимал член-корреспондент АН СССР Б.Ф. Ломов. Его ответ был неожиданным и интересным. Он сказал, что в психологии есть теор ия, близкая по своим положениям к нашим взглядам. Речь шла о теор ии обнаружения сигнала, рассматривающей восприятие как результат взаимодействия сенсорного и мотивационного факторов, которые называются, соответственно, показателем сенсорной чувствительности и критерием решения. Интересно, что данный подход позаимствован психологией из техники, в частности, из принципа устройства радаров, состоящих из чувствительного приемника и системы опознавания сигнала.

Синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейрон ах зрительной коры приводит к возникновению ощущения, которое затем опознается, категоризируется при участии лобной коры. Ощущения возникают в результате циклического движения нервных импульсов и синтеза в проекционной коре сенсорной информации со сведениями, извлекаемыми из памяти.
Числа в рамках - миллисекунды после предъявления стимула.

В ходе дальнейших исследований предстояло сопоставить в одном эксперименте две концепции: физиологическую и психологическую. Трудность заключалась в том, что теор ия обнаружения работает в области слабых сигналов, близких к порогу, так как вычисления соответствующих индексов восприятия основано на соотношении правильных и ошибочных реакций. В то же время запись ВП с его ранними волнами требует достаточно интенсивных раздражителей. Было принято решение использовать не абсолютный, а дифференциальный порог. Участник эксперимента должен был различить интенсивность двух близких по силе раздражителей (в одной серии - зрительных, в другой - кожных), при этом записывались ВП мозга на предъявляемые стимулы. Для получения количественных параметров ощущений были использованы методы теор ии обнаружения сигнала с вычислением двух упомянутых показателей. Затем была получена корреля ция между физиологическими и психологическими показателями, причем результаты, в принципе, оказались сходными для зрения и кожного чувства. Как и ожидалось, было установлено соответствие ранних волн ВП с сенсорным фактором психофизики, а поздних - с критерием решения. Несколько неожиданной и поэтому наиболее интересной оказалась взаимосвязь промежуточных волн ВП проекционной коры (куда поступают импульсы от органов чувств) с обоими индексами восприятия, то есть и с показателем сенсорной чувствительности, и с критерием решения. Такая двойная корреля ция отражает синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейрон ах проекционной коры. Эти волны возникали в ВП через 150-180 мс после стимула.

Принципиально важно, что это время достаточно точно совпало со скоростью возникновения ощущений, полученных ранее в ходе психофизических экспериментов. Еще в 20-30-е гг. прошлого века было установлено, что ощущения появляются только через 100-150 мс после предъявления стимула. При этом использовались методы, основанные, главным образом, на феномене "обратной маскировки". Суть его такова: если после одного слабого стимула через короткий интервал следует второй, более сильный, первый не воспринимается. Постепенно увеличивая промежуток времени между обоими сигналами, можно вычислить момент, когда маскирующий эффект исчезает, так как успевает сформироваться ощущение первого раздражителя. Было установлено, что ощущение появляется примерно через 150 мс после воздействия стимула. Наиболее достоверные данные были, однако, получены, когда в качестве маскирующего сигнала была использована прямая стимуляция коры коротким магнитным импульсом, который прикладывался к коже головы непосредственно над соответствующей областью коры мозга - полученные результаты практически совпали с приведенными выше. Важно, что магнитный импульс вызывал маскирующий эффект только в том случае, если он воздействовал на затылочную кору, проекционную для зрительных стимулов, то есть только там, где наблюдалась описанная выше двойная корреля ция волн ВП с показателями восприятия. Интервал в 150 мс называется "психологическим рефрактерным периодом", и психи ческое переживание не может быть короче его. Интересно сравнить приведенные показатели с данными физиологии о продолжительности обработки информации на одиночный стимул в зрительной коре, которая составляет около 200 мс (И.А. Шеелев).

Src="mind/ochevidnoe2.jpg" width="470">
На картах мозга цветом обозначены области коры, в зависимости от нормированного числа подходящих к ним связей. При образном мышлени и фокусы расположены в теменно-височной, а при вербальном - в лобной коре. Центр восприятия речи в левой височной коре (зона Вернике) задействован в обоих случаях.

На основе данных о физиологическом механизме волн вызванного потенциал а и их связи с отделами мозга нами был описан процесс, обеспечивающий синтез информации (см. врез). Он включает кольцевое движение возбуждения по отделам мозга. Из проекционной коры, получающей сигналы от органов чувств, возбуждение поступает в ассоциативную кору (нижневисочную для зрительных стимулов), где сведения сравниваются с эталоном и опознаются. Затем возбуждение переходит на энторинальную кору, находящуюся на внутренней поверхности височной доли полушарий и имеющую отношение к памяти. Там определяется значим ость сигнала, его отношение к той или иной потребности организма. Потом импульсы возбуждения перемещаются в мотивационные центры промежуточного мозга, откуда вновь возвращаются по системе диффузных проекций в кору, в том числе и в зоны первичной проекции. Через 100 мс также возникают связи между проекционной и лобной корой. Такой цикл, продолжительность которого составляет около 150 мс, получил название "круг ощущений". Суть его в том, что он обеспечивает сравнение сенсорного сигнала со сведениями, извлеченными из памяти, включая данные о значим ости полученной информации, что предположительно и лежит в основе перехода физиологического процесса на уровень психи ческого, субъективного переживания. В результате возникшее ощущение не только точно передает физические характеристики стимула, но и эмоционально окрашено. Вышеприведенная концепция получила название гипотез ы информационного синтеза.

В последующие годы ее подтвердили результаты многих исследований, в том числе данные о топографии отделов мозга, входящих в "круг ощущений", и использование самой идеи возврата возбуждения для объяснения механизмов сознания. Среди наиболее значим ых можно назвать работы нобелевского лауреата Дж. Эдельмана, который использовал термин "повторный вход (re-entering)", обозначающий не обратную связь, под которой обычно понимают сигнал коррекции, а поступление дополнительной информации, полученной в результате опроса структур мозга, связанных с функцией памяти и мотивацией.

Помимо информационного синтеза возврат возбуждения по диффузным проекциям обеспечивает и интеграцию отдельных признаков стимула в единый образ. Исследования последних лет показали, что при этом важную роль играет ритм электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с частотой около 40 Гц. Именно синхронизация биопотенциал ов мозга на определенном ритме создает условия для объединения нейросетей в единую систему, что необходимо для поддержания сознания.

Ощущение относится к достаточно простым психи ческим феноменам, которые некоторые ученые относят к так называемому первичному сознанию, куда можно отнести и эмоции, в исследование которых выдающийся вклад внес П.В. Симонов. Он впервые предложил формулу, согласно которой сила эмоции Э пропорциональна потребности П, умноженной на разность между сведениями, имеющимися у индивидуума, и теми, что необходимы ему для удовлетворения данной потребности:

Э = П (Инф. налич. - Инф. необх.)

Из этой формулы следует, что эмоции, так же как и ощущения, возникают в результате сравнения двух информационных потоков. Здесь действует, таким образом, некоторая универсальная закономерность.

Интерес представляет вопрос, как в ходе эволюции могла возникнуть система возврата возбуждения и сравнения двух информационных потоков. В соответствии с концепцией Н. Хамфри психи ческое появилось в результате действия ответвлений отходящих от коры двигательных волокон к направляющимся к коре чувствительным путям, что сделало возможным направленную регуляцию поступающей к коре информации. В более простых системах такой процесс мог происходить на периферии, однако постепенно развились внутрикорковые способы фильтрации исполнительными центрами наиболее значим ой для определения поведения информации, которые могли действовать и в отсутствие моторных команд. Н. Хамфри назвал такой механизм "чувственной петлей" (sentient loop), что даже терминологически близко к нашему "кругу ощущений".

Говоря о механизмах ощущений, уместно вспомнить слова, сказанные некогда И. Гете: "Если бы я не носил в себе весь мир, я был бы слепцом со здоровыми глазами".

Сознание и речь. Мышлени е. Лобная кора

Более сложные психи ческие феномены, в первую очередь связанные с появлением речи, относят к сознанию высшего порядка. По мнению П.В. Симонова, оно возникло в результате общения между людьми. Данный процесс также связан со специализацией полушарий. Интересное мнение высказал М. Корбаллис: он считает, что речь развилась из необходимости в передаче достаточно сложной информации, причем сначала на уровне обмена жестами. Лишь потом, когда передние конечности оказались заняты орудиями труда, движения рук стали соединяться с голосовыми сигналами, которые постепенно превратились в главное средство общения. Поскольку голосовые центры у многих животных расположены слева, корковые центры речи возникли также в левом полушарии. Одновременно изменились и функции зоны Брока - двигательного центра речи, находящегося у человека в левой лобной области. Аналогичные корковые зоны у обезьян имеются в обоих полушариях, но их функция несколько иная: там находятся "зеркальные нейрон ы", которые управляют действиями, повторяющими движения другой особи ("обезьянничанием"). Любопытно, что и у маленьких детей речевые двигательные центры также двусторонни, и повреждение одного из них не приводит к потере речи, как это бывает у взрослых. Говоря о механизмах высших психи ческих функций, особенно мышлени я, необходимо сказать и о работах Н.П. Бехтеревой и ее школы.

Последние годы прошлого века, объявленные "десятилетием мозга", ознаменовались быстрым накоплением знаний о принципах корковой организации психи ческих функций. С помощью "изображений живого мозга" было установлено, что определенные поля коры отвечают за отдельные когнитивные, мыслительные операции. Однако высшие психи ческие функции возникают в результате объединения специализированных полей за счет корковых связей.

В исследовании связей - центральной проблемы мозговой интеграции - особенно плодотворной оказалась выдвинутая российской нейрофизиологической школой идея, что нервная связь образуется на основе согласования ритмов работы нейрон ных ансамблей, расположенных в разных отделах коры, что напоминает явление резонанса. При этом нервные импульсы от одной группы нейрон ов постоянно подходят к другой в повышенной фазе ее возбудимости, то есть возникает явление, до известной степени сходное с "зеленой волной" при движении транспорта. Исследования М.Н. Ливанова и В.С. Русинова установили, что показателем связи является синхронизация ритмов ЭЭГ, включая и отдельные составляющие ее спектра.

Корковые связи в двух поддиапазонах частот бета-ритма при решении пространственной (слева) и вербальной (справа) задачи. В первом случае исследуемый должен был определить, одинаковы или зеркально симметричны две показанные ему фигуры, во втором - найти слово, относящееся к иной смысл овой категории, чем три остальных. Связи показаны по мере их появления в процессе решения задачи, в соответствии с приведенной временной шкалой.

В наших работах по изучению мышлени я с применением нового метода картирования корковых связей впервые был описан рисунок связей, типичный для разных видов мышлени я. Испытуемому на экране монитора предлагались задания на образное, пространственное и абстрактно-вербальное мышлени е, о готовом ответе он сообщал словесно или движением джойстика. При этом проводилась многоканальная запись ЭЭГ в период между постановкой задачи и ее решением.

В результате исследований было установлено, что симметричный в состоянии покоя рисунок связей при решении задачи изменяется: связи начинают сходиться к определенным полям коры, которые были обозначены как фокусы взаимодействия. При этом их топография различается в зависимости от вида мыслительной деятельности. Так, при образном мышлени и (допустим, следует определить, какие эмоции выражают лица на фотографиях) фокусы локализовались в теменно-височной коре. При абстрактно-вербальном мышлени и (решении анаграмм или категоризации слов) они располагаются в лобной коре (см. рис.). При пространственном мышлени и, включающем элементы как образного, так и абстрактного мышлени я, связи сходились к теменной и лобной коре (см. рис. внизу). Было установлено также, что информация поступает к фокусам из различных отделов коры, имеющих свою специализацию, по связям, которые поддерживаются на разных частотах. В синтезе важную роль играет определенная мотивационная составляющая, так же как и при возникновении ощущений.

В фокусе, нейрон ные группы которого соединены жесткими связями, происходит синтез поступающих сведений, вследствие чего, вероятно, и принимается решение. В этих работах идея информационного синтеза была распространена и на мышлени е, так как оказалось, что принцип организации нервных процессов при ощущении и мышлени и в известной степени сходен. Различие заключается в том, что в первом случае происходит сопоставление двух потоков информации, а во втором - нескольких. Кроме того, центры синтеза при мышлени и находятся не в проекционной, как при возникновении ощущений, а в ассоциативной коре. Интересно, что при решении любых задач, даже не требующих словесного ответа, на последнем этапе мыслительного процесса фокусы возникают в левой височной области, где расположен центр восприятия речи (так называемая зона Вернике), что говорит о том, что вербализация - важный компонент человеческого мышлени я. Итак, психи ческое восприятие возникает на основе определенной организации нервных процессов, в ходе которых происходит возврат возбуждения к местам первоначальных проекций. При более сложных функциях в этом процессе участвуют отделы лобной коры.

Такой вывод нашел подтверждение и в наших исследованиях коркового механизма вербальны х ассоциаций, проведенных совместно с лабораторией М. Познера в США. Испытуемый должен был подобрать глагол, ассоциирующийся с предложенным существительным (например, молоток - ударить). Поскольку такой поиск занимал менее одной секунды, нами был разработан метод, временно"е разрешение которого составляло 100 мс, т.е. было близко к длительности отдельных мыслительных операций. При поиске ассоциаций сначала возникала диффузная система связей, которая захватывала достаточно обширные области коры, затем образовывались более специализированные связи между левой и правой лобной корой. Потом возникали мощные связи между лобной и левой височно-теменной корой. Височная кора, таким образом, активировалась дважды: в первые 100-150 мс после предъявления слова и затем в интервале 185-460 мс. Семантика, то есть значение слова, определяется главным образом в лобной, а не в височной коре. В то же время для определения смысл а предложения - элементарной единицы вербального мышлени я - необходимо взаимодействие лобной коры с зоной, расположенной в левой височной коре Вернике, поражение которой приводит к нарушению понимания речи.

СТРУКТУРЫ МОЗГА, СВЯЗАННЫЕ С ФУНКЦИЕЙ ПАМЯТИ

Запоминание последовательности событий. Декларативная память и гиппокамп. Избирательное внимание

Важным свойством сознания представляется способность удерживать в голове последовательность происходивших событий и произвольн о извлекать их из недр памяти. Французский философ Анри Бергсон (1859-1944) называл данное свойство "памятью души", в отличие от "памяти тела", ответственной за двигательные и другие навыки. Современная терминология именует их, соответственно, декларативной и процедурной памятью.

Последние десятилетия ознаменовались прорывом в исследовании их мозговых механизмов (см. рис. внизу). Считается, что долговременная память связана с ассоциативной корой. В адресации памятных следов в определенные участки коры важную роль играют медиальные отделы височной области полушарий, включающие энторинальную кору и гиппокамп (он представляет собой изогнутую полоску нейрон ов, напоминающую по форме морского конька, откуда и название). Вышеназванные образования имеют обширные связи как между собой, так и с проекционными (теми, куда приходят сигналы от органов чувств) и ассоциативными отделами коры. При запоминании они направляют сигнал в ассоциативную кору для длительного удержания в памяти, а при необходимости вспомнить - указывают адрес, где хранится связанная с поступившим сигналом информация. Приведем простой пример. Долговременная память соответствует книгохранилищу в библиотеке, а гиппокампальный комплекс можно сравнить с каталогом, который показывает, где хранится нужная книга. Различие между двумя структурами гиппокампального комплекса заключается в том, что энторинальная кора участвует в сохранении сведений вне их связи с контекст ом (процедурная, а для более сложных сигналов - семантическая память), а гиппокамп важен для декларативной памяти. Для пояснения различия между видами памяти можно привести такой пример. Предположим, что вы встречаете человека, лицо которого вам знакомо, но вы не можете понять, кто он, - это узнавание, или семантическая память. Если же вы помните, кто этот человек и при каких обстоятельствах вы познакомились, речь идет о вспоминании, о декларативной памяти. Оба вида памяти имеют определенное электрофизиологическое выражение в рисунке ВП в виде позитивного сдвига его поздних "когнитивных" волн с латентностью около 400 мс для семантической и 500-700 мс для декларативной памяти, что было доказано, в частности, с помощью прямого отведения ВП от гиппокампальных структур через вживленные электроды. Повреждение гиппокампа приводит к нарушению декларативной памяти. Такие больные могут достаточно хорошо усваивать новые сведения, в том числе язык, приобретать сложные двигательные навыки, успешно учиться в школе и иметь высокий интеллектуальный коэффициент. В то же время они беспомощны в повседневной жизни, так как не помнят последовательности событий, не ориентируются во времени, не могут составить плана на будущее. Англоязычные авторы говорят при этом о нарушении двух свойств: belongings (принадлежности) и appointments (приурочения события ко времени). Интересно, что данное заболевание проявляется только с 5-6-летнего возраста, то есть с того момента, когда здоровый человек начинает себя помнить.

В сохранении в памяти последовательности событий важную роль наряду с гиппокампом играет лобная кора. В ней можно выделить три группы нейрон ов: одни реагируют на действующий сигнал, другие сохраняют его след до того момента, когда необходимо дать поведенческий ответ, и, наконец, третьи включают ответную реакцию. Нейрон ы разряжаются последовательно и как бы передают эстафету от одной группы к другой. Можно заключить, что "память души", та самая, которую писатель Д.Гранин сравнил с прочитанной книгой, которую можно листать, останавливаясь на нужной странице, обеспечивается взаимодействием лобной коры и гиппокампа.

Сознание тесно связано с вниманием: осознается только то, на что обращается внимание. Наши исследования показали, что память играет важную роль в механизмах избирательного восприятия словесных сигналов, когда человек должен реагировать лишь на определенные слова, выделяя их из массы других. Такая ситуация возникает, например, когда человек читает книгу при включенном радио. Сложность заключается в том, что слово всегда имеет определенную значим ость, несет смысл овую нагрузку. В нашей работе использовалась запись ВП мозга на слова, одновременно появлявшиеся на экране монитора и звучавшие через компьютерные колонки. Задача испытуемого состояла в том, чтобы запомнить как можно больше слов, поступавших по одному из каналов, игнорируя другие. В следующей серии экспериментов нужно было определить, означает слово абстрактное или конкретное понятие. Как уже говорилось, запоминание и извлечение из памяти вербальной информации имеет определенное электрофизиологическое выражение в "когнитивных" компонентах ВП с латентностью от 400 до 700 мс. Было установлено, что ВП на значим ый раздражитель характеризовался позитивным сдвигом, в то время как в ответ на игнорируемый сигнал имел место негативный сдвиг потенциал а, то есть сдвиг, обратный по полярности тому, который возникает при запоминании, что свидетельствует об активном торможении процессов запоминания (см. врез вверху). Судя по всему, избирательность внимания обеспечивается за счет того, что ненужная информация хотя и воспринимается (так как сохранены компоненты ВП, ответственные за данный процесс; человек также может узнать это слово, если ему показать список слов, которые он должен был проигнорировать), но затем передача сведений на структуры гиппокампа блокируется. Преимущества такой организации вербального внимания в том, что человек может отреагировать на неожиданный сигнал, если потребует изменившаяся ситуация (в нашем примере - важное сообщение по радио). В обычных же условиях лишняя информация просто не сохраняется в сознании.

Таким образом, мысль о важной роли памяти в возникновении субъективного опыта получает в исследованиях внимания дополнительное подтверждение. Полученные результаты дают основание с новых позиций подойти к пониманию природы некоторых детских и старческих болезней. К первым относится синдром двигательной гиперактивности и дефицита внимания у детей школьного возраста, ко вторым - нарушения памяти при болезни Альцгеймера и церебральном атеросклерозе. Можно предполагать, что в последнем случае, особенно на ранних этапах болезни, ослаблена не только память, но и способность сосредоточивать внимание на нужной информации (такие нарушения внимания известны клиницистам). В таком случае для борьбы с заболеванием может быть рекомендован новый класс лекарственных средств. Дело в том, что отделы мозга, регулирующие внимание, и структуры, ответственные за память, используют различные медиаторы. В первом случае это дофамин, во втором - ацетилхолин и глютамат. Имеющиеся клинические наблюдения указывают на перспективность данного подхода.

Подведем итог представлениям о наиболее вероятных механизмах сознания. Фундаментальным принципом является возврат возбуждения к местам первоначальных проекций, что обеспечивает информационный синтез; в формировании абстрактных представлений и речи большую роль играет лобная кора; медио-базальные отделы височной области полушарий важны для поддержания декларативной памяти и обеспечения процессов избирательного внимания. Сопоставление вновь поступившей информации с прошлыми переживаниями определяет содержание сознания как постоянную корректировку личного опыта и того, что можно назвать чувством внутреннего "я". В основе сознания лежит идея обновления, придающего жизни ее высший смысл и определяющего постоянное стремление человека к новизне.

Сознание и искусственный интеллект

В заключение несколько слов еще об одной проблеме, которая в последнее время привлекает все больше внимания, - сравнения живого мозга с искусственным интеллектом. Остановимся на том аспекте проблемы, который в наибольшей степени связан с сознанием. По мнению известного английского математика и физика Р. Пенроуз а, сознание не может быть сведено к вычислениям, так как живой мозг отличается от компьютера тем, что обладает способностью к пониманию. На вопрос, что такое понимание и каковы его мозговые механизмы, ответ должен дать физиолог. Представляется, что понимание возникает в результате того, что, как уже говорилось, вновь поступившая информация все время сравнивается в мозге с накопленным опытом, с тем, что хранится в памяти в результате обучения. Важно, что в информационном синтезе весьма существенна роль мотивационной составляющей. Благодаря этому внешний стимул соотносится с прошлыми действиями субъекта и удовлетворением определенной потребности. Понимание, таким образом, имеет глубокий жизненный, приспособительный смысл . Оно свойственно не только человеку, но и животным. Животное научается производить определенные действия, чтобы удовлетворить ту или иную потребность, то есть начинает понимать связь внешних событий, своего поведения и достижение желаемого результата. На этом же основана и дрессировка: чтобы научить собаку выполнять, то есть понимать, определенные команды, дрессировщик использует подкрепление в виде пищи или наказания. По существу, все это изначально относится и к человеку начиная с раннего детства. Так, приобретая жизненный опыт, ребенок начинает понимать, "что такое хорошо и что такое плохо". Хороший ученик получает высокие оценки, хороший работник имеет более высокую зарплату, а нерадивого работника штрафуют, герой получает награду, а преступника сажают в тюрьму, чтобы он понял, что нельзя нарушать закон. Практически все поведение основано на тех же принципах.

Для обоснования своих взглядов Р. Пенроуз использует теор ему Гёделя о том, что нельзя доказать вычислением правильность основных действий арифметики, например, что 1+1=2. Но живое существо в этом убеждается, когда получает два банана, двух врагов или двух жен, добавляя в результате тех или иных действий к первому объекту (или субъекту) второй (или вторую). При этом понимание сущности удвоения (или сложения вообще) возникает в эволюции раньше, чем умение считать. Описан, например, случай, когда коренной житель севера не знал, сколько у него оленей, но легко мог перечислить каждого по их признакам. Ребенок также может перебрать в памяти всех окружающих его людей или свои игрушки, хотя еще не знает счета. Может быть, это покажется парадоксальным, но понимание как в эволюции, так и в процессе индивидуального развития предшествует вычислению. Дело в том, что вычисление основано на абстракции, а это функция более совершенного мозга. Приспособительный эффект достигается, когда эти сложные функции, такие как способность к абстракции, сочетаются с более простыми.

Сознание человека - результат долгой эволюции. По мере совершенствования высших функций мозга становилось более полным и понимание, основанное на фундаментальных принципах его работы.

Сказанное выше, конечно, является далеко не полным. Мы еще многое не знаем о работе мозга, и особенно о том, что лежит в основе его высших функций и человеческого сознания. Тем не менее прогресс в этой области в последние годы достаточно очевиден, и наука о мозге постепенно приближается к раскрытию этой тайны природы.

Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, программы Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине" и программы ОБН РАН "Интегративные механизмы регуляции функций и организмов".

ОБ АВТОРЕ:
Иваницкий Алексей Михайлович , член-корреспондент РАН, профессор, доктор медицинских наук. Заведующий лабораторией высшей нервной деятельности человека Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

ЛИТЕРАТУРА:
Иваницкий А.М., Стрелец В.Б., Корсаков И.А. Информационные процессы мозга и психи ческая деятельность. М.: Наука, 1984. 200 с.
Иваницкий А.М. Главная загадка природы: как на основе процессов мозга возникают субъективные переживания // Психологический журнал. 1999. Т. 20. В. 3. С. 93-104.
Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов головного мозга. М.: Наука, 1972. 181 с.
Пенроуз Р. Тени разума. В поисках науки о сознании. Часть 1. Понимание разума и новая физика. М., Ижевск: Институт компьютерных технологий, 2003. 368 с.
Симонов П.В. Лекции о работе головного мозга. Потребностно-информационная теор ия высшей нервной деятельности. М.: Наука, 2001. 96 с.
Edelman G.M., Tononi G. Consciousness. How matter becomes imagination . London. Pinguin Books. 2000. 274 p.
Ivanitsky A.M., Nikolaev A.R., Ivanitsky G.A. Cortical connectivity during word association search // Int. J. Psychophysiol. 2001. Vol. 42. No 1. P. 35-53.
Mishkin M., Suzuki W., Gadian D.G., Varha-Khadem F. Hierarhical organization of cognitive memory // Phi. Trans. R. Soc. Lond. B. 1997. V. 352. P. 1461-1467.
Posner M.I., Raichle M.E., 1997. Images of Mind . New York: Scientific American Library. 1997. 255 p.