Нейрон имени Дженнифер Энистон

Эпилептические припадки могут быть вызваны нарушением соединений или образованием рубцовой ткани, что запускает синхронизированное возбуждение нейронов по всему мозгу – в голове происходит нечто подобное цепной реакции в атомной бомбе. В некоторых случаях эти припадки можно предотвратить, удалив небольшую часть мозга, которая инициирует такую цепную реакцию.

Чтобы точно узнать, что является источником припадков, и не удалять слишком много мозговой ткани, в мягкие ткани мозга пациента вставляют около 20 электродов, которые вводят через отверстия, проделанные в черепе. Такая процедура кажется сродни какой-то средневековой пытке, но на самом деле она широко распространена в современной медицинской практике. Из каждого электрода выходят тонкие проволочки толщиной с человеческий волос, каждая из которых соединена с участком, содержащим приблизительно от 10 до 50 нейронов. Если какой-нибудь из этих нейронов возбуждается, электрод чувствует изменение его электрического состояния. Врач дожидается возникновения у пациента эпилептического приступа, при котором можно зарегистрировать нейроны, возбуждающиеся в разных областях мозга, после чего математический анализ собранных данных позволяет обнаружить потенциальный источник возбуждения.

Но приступ может начаться не сразу, так что пациенты с подключенными электродами какое-то время просто сидят в палате сложа руки. Исследовательская группа из Калтеха решила воспользоваться этой возможностью. Почему бы не попробовать задавать пациентам вопросы и смотреть, какие нейроны при этом возбуждаются? В большинстве случаев источником эпилептических приступов является тот участок мозга, в котором хранятся воспоминания. Поскольку именно к нему было присоединено большинство электродов, исследователи решили проверить, какую электрическую активность можно наблюдать при активизации памяти. Пациентам показывали различные картинки, которые должны были вызвать у них воспоминания.

Такое зондирование пациентов заняло довольно много времени, но полученные результаты были поразительными. В одном из случаев нейроны возбуждались только при демонстрации фотографий актрисы Дженнифер Энистон. Не важно было, как она одета и в какой цвет окрашены ее волосы, – данный нейрон, по-видимому, возбуждался в случае узнавания концепции Дженнифер Энистон. Нейрон активизировался, даже когда пациенту показывали всего лишь написанное имя актрисы.

В некотором смысле это открытие не было таким уж удивительным. Мозг кодирует воспоминания, идеи и концепции, как-то преобразуя их данные в деятельность нейронов. Фотографию Дженнифер Энистон можно перевести в цифровой формат, то есть преобразовать ее изображение в последовательность нулей и единиц. Наш мозг точно так же берет данные, которыми обстреливают его органы чувств, и решает, достаточно ли важна Дженнифер Энистон, чтобы можно было закодировать ее в качестве концепции. Если это так, то синапсы, соединенные в данный момент с соответствующим нейроном, усиливаются и сохраняются, что позволяет этому нейрону активизироваться в следующий раз, когда мозг получит соответствующую визуальную информацию. Для каждой концепции существует собственная типичная синаптическая цепь нейронной активности. Мне особенно понравился пациент, у которого был нейрон, возбуждающийся при виде чертежа теоремы Пифагора, – мне он показался гораздо более разборчивым.

Удивительно скорее то, как избирательно возбуждался нейрон. Другие изображения его, по-видимому, не интересовали. Как объяснил мне Кох, исследователи ни в коем случае не утверждают, что данный нейрон – единственный, участвующий в кодировании идеи Дженнифер Энистон или Пифагора. Такая конфигурация была бы чрезвычайно малоэффективной. Но число нейронов, которые можно было исследовать в этом эксперименте, было ограниченно. Представляется весьма вероятным, что мозг использует для кодирования концепции Энистон возбуждение некоей выборки нейронов, расположенных по всему мозгу, – так же, как для записи фотографии в моем смартфоне используется некоторое количество двоичных единиц. Но Кох считает, что в таком кодировании участвует удивительно малое число нейронов – порядка сотен или, возможно, тысяч, а не миллионов, которые потребовались бы для кодирования таких изображений в компьютере.

Это кодирование крайне важно для понимания того, что называют латинским словом «квалиа». Квалиа – это качества или свойства, воспринимаемые или испытываемые кем-либо, например такое качество, как красный цвет. Не важно, смотрите ли вы на мою игральную кость, на форменную футболку команды «Арсенал» или на крест на флаге святого Георгия[107]: в любом из этих случаев вы испытываете ощущение «красности». Трудно только выяснить, насколько ваши квалиа похожи на мои. Или узнать, могут ли животные или компьютеры испытывать квалиа.

Я могу себе представить, что математический характер кодирования концепций мозгом вполне может обеспечивать возможность регистрации различных квалиа. Согласно результатам Коха, когда мы думаем о нейронах, которые возбуждаются при виде помидора или футболки «Арсенала», мы можем представить себе кодовое слово, состоящее из миллиардов нулей и единиц, возникающих в мозге при распознавании концепции. Такие разнообразные кодовые слова можно представить себе в виде точек или отличительных форм, подобных кристаллам в многомерном геометрическом пространстве. Служат ли такие геометрические формы для кодирования различных квалиа? Есть ли между формами, в которые закодированы футболка «Арсенала» и моя игральная кость, нечто общее, означающее, что мы ощущаем красность?

Кстати, может ли это также быть причиной синестезии? Возможно, в некоторых случаях код квалиа красности может быть очень близок к форме, кодирующей концепцию числа 7, настолько, что, когда такой мозг распознает концепцию семи, в нем возникает ощущение красности.

Возвращаясь к бумажной подзорной трубе и дыре в моей ладони, Кох рассказал, что, немного модифицировав эксперимент, можно проверить, соответствует ли такому концептуальному возбуждению нейронов сознание чего-либо. Представим себе, что у нас есть две бумажные подзорные трубы, в каждую из которых смотрит один глаз. Поместим перед первой подзорной трубой изображение Дженнифер Энистон. Это, разумеется, вызывает в мозге возбуждение нейронов, посвященных Дженнифер Энистон. Однако покажем другой подзорной трубе чертеж теоремы Пифагора. Тогда мозгу снова приходится выбирать, какое из двух изображений должно достичь сознания.

Такие эксперименты показывают, что, как правило, изображение Дженнифер Энистон исчезает из сознания, уступая место новому изображению, которое получает мозг. Чертеж теоремы Пифагора вытесняет его, и участник опыта более не осознает, что видит изображение Дженнифер Энистон, хотя его мозг по-прежнему продолжает получать ту же картинку.

Так можно ли наблюдать изменения мозговой деятельности, соответствующие изменениям сознания? Эксперименты, подобные тем, что проводились на больных эпилепсией, повторяли на обезьянах, и, согласно их результатам, нейроны, возбуждающиеся при узнавании одной концепции, перестают работать при появлении второго изображения.

Я бы предположил, что это помогает нам сосредоточиться на том факте, что нечто в электрохимической активности мозга вносит свой вклад в определение того, что мы сознаем. Это утверждение кажется очевидным, но ведь также можно предположить, что сознание есть результат действия еще не открытых сил или физических факторов – или еще чего-то совершенно иного. Тогда, если нейроны продолжают работать, даже когда в нашем сознании больше не присутствует изображение Дженнифер Энистон, это свидетельствовало бы в пользу гипотезы о том, что внезапное исчезновение нашего восприятия этого изображения вызывается какими-то другими факторами. Что эти другие факторы, видимо, выключили наш сознательный опыт.

Такая возможность переключения сознательного опыта с одного на другое лежит в основе многих фокусов и иллюзий. Я живо помню вечер, проведенный с членами Королевского общества, на котором Ричард Вайзман, профессор психологии из Университета Хартфордшира, показал нам одну видеозапись. В этом ролике две команды спортсменов перебрасывались двумя баскетбольными мячами. Вайзман сказал нам: «Я хочу, чтобы вы сосчитали, сколько раз черная команда передаст мяч». В полном соответствии с профессиональными традициями иллюзионистов он использовал отвлекающий маневр, чтобы сосредоточить наше внимание именно на этой задаче: «Как правило, мужчины и женщины получают разные результаты подсчета».

Мы смотрели ролик и считали пасы. Когда фильм закончился, Вайзман спросил, кто насчитал 17 передач. В зале поднялось несколько рук. 18 передач? Поднялось еще несколько рук. «А кто из вас видел, как на середину площадки вышел человек в костюме обезьяны, несколько раз ударил себя в грудь и ушел обратно?» Что?! Я не видел ничего подобного. Я думал, что он нас разыгрывает, – пока я не увидел, как два человека подняли руки. Они не стали сосредоточиваться на подсчете пасов и, поскольку их сознание не было ограничено этой задачей, смогли заметить человека в костюме обезьяны. А мой мозг не включил эту информацию в мой сознательный опыт. Сидящие в зале Королевского общества ученые получили важный урок: стоит чрезмерно сосредоточиться на чем-то одном – и можно не заметить обезьяну, которая находится прямо у тебя перед носом.

Ощущение того, как разные вещи вплывают в сознание и уплывают из него, знакомо мне по работе в области математических исследований. Я снова и снова испытываю ощущение, что та работа, которую я делаю за своим столом, только засевает семена идей, которые часто созревают потом, когда я ухожу от этого стола. По-моему, те внезапные озарения, о которых так часто говорят, возникают в результате того, что мозг продолжает подсознательно работать над решением задачи, и, только когда он находит решение, оно передается в сознание в сопровождении прилива дофамина, который обеспечивает то, что эта мысль не останется незамеченной.

По крайней мере, то математическое открытие, которым я больше всего горжусь, пришло ко мне именно таким образом. Я провел весь день за работой в Институте Макса Планка в Бонне, пытаясь разделаться с одной трудной задачей, над которой мы работали вместе с моим коллегой. У меня ничего не получалось. Ближе к вечеру, когда я перестал сознательно размышлять над этой задачей и попытался позвонить жене в Лондон, я внезапно «увидел» новый объект симметрии, обладающий странными, неожиданными свойствами. Я быстро записал столь внезапно осознанную идею в большой разлинованный желтый блокнот (мой любимый формат), и то, как в моей голове внезапно появился объект, о котором никто никогда не думал до того момента, как я стал звонить по телефону из Бонна, до сих пор представляется мне в высшей степени удивительным. Казалось, что этот новый математический объект, предварительно отшлифованный в моем подсознании, втолкнули в мой сознательный разум вместе со всплеском химических веществ, который не позволил мне проигнорировать его. Но что именно позволило мне получить эти ощущения, так и остается тайной.