Где в мозге находится сознательный опыт?

Более чем у четверти всех жертв инсульта развивается странное расстройство – они теряют способность осознавать половину того, что воспринимают их глаза.

Например, после инсульта в правой половине мозга человек может есть только то, что находится на правой стороне тарелки, потому что он не знает о другой половине.

Человек может видеть только правую половину фотографии и игнорировать человека в левой ее части.

Однако удивительно, что такие жертвы инсульта могут эмоционально реагировать на всю фотографию или сцену целиком. Кажется, что их мозг все это воспринимает, но эти люди осознают только половину окружающего мира.

Это загадочное заболевание, называемое односторонним пространственным игнорированием, выдвигает на первый план давний вопрос в науке о мозге: в чем разница между восприятием чего-либо и осознанием этого восприятия? Вы можете не осознавать, что прошли мимо обувного магазина, просматривая ленту Instagram, и все же начинаете искать в интернете информацию о распродажах обуви. Ваш мозг регистрирует то, на что вы сознательно не обращаете внимания.

Нейробиологи из Еврейского университета в Иерусалиме и Калифорнийского университета в Беркли сообщают, что они, возможно, нашли область мозга, где эти устойчивые визуальные образы сохраняются в течение нескольких секунд, которые мы их воспринимаем. Они опубликовали свои выводы в журнале Cell Reports.

“Сознание и, в частности, визуальный опыт – это самая фундаментальная вещь, которую каждый ощущает с того момента, как открывает глаза, просыпаясь утром, и до того момента, когда ложится спать”.

“Наше исследование посвящено вашему повседневному опыту”- говорит аспирантка Еврейского университета Гал Вишне, ведущий автор статьи.

Хотя полученные результаты пока не объясняют, как мы можем не осознавать то, что воспринимаем, подобные исследования могут иметь практическое применение в будущем, возможно, позволяя врачам определить по активности мозга пациента, находящегося в коме, осознает ли он все еще окружающий мир и способен ли потенциально к улучшению состояния. Понимание сознания также поможет врачам разработать методы лечения расстройств сознания.

“Источником вдохновения для всей моей научной карьеры являются пациенты с инсультом, которые страдают от одностороннего игнорирования, когда они просто игнорируют половину мира”, – говорит Леон Деуэлл, профессор психологии Еврейского университета и член Центра исследований мозга Эдмонда и Лили Сафра. “Это на самом деле пробудило весь мой интерес к вопросу об осознавании. Как получается, что вы можете обладать информацией, но все же не признавать ее как нечто, что вы субъективно переживаете, не действовать в соответствии с ней, не переводить на нее взгляд, не хвататься за нее? Что требуется для того, чтобы что-то не только воспринималось мозгом, но и чтобы у вас был субъективный опыт?”.

“Понимание этого в конечном итоге помогло бы нам понять, чего не хватает в когнитивной системе и в мозге пациентов, страдающих подобным синдромом”.

“Мы добавляем кусочек к головоломке сознания – как вещи остаются перед вашим мысленным взором, чтобы вы могли действовать в соответствии с ними”, – добавляет Роберт Найт, профессор психологии Калифорнийского университета в Беркли и член Института неврологии Хелен Уиллс.

Мозг обладает кратковременной и устойчивой реакцией

Деуэлл отметил, что в течение примерно шести десятилетий электрические исследования человеческого мозга почти исключительно концентрировались на первоначальном всплеске активности после того, как что-то было воспринято. Но этот всплеск затухает примерно через 300 или 400 миллисекунд, хотя мы часто смотрим на вещи и осознаем их в течение нескольких секунд или дольше.

“Это оставляет очень много времени, которое нельзя объяснить с точки зрения нейронов”, – говорит он.

В поисках более продолжительной активности нейробиологи получили согласие на проведение тестов на 10 людях, чьи черепа были вскрыты, чтобы можно было разместить электроды на поверхности мозга для отслеживания нейронной активности, связанной с эпилептическими припадками. Исследователи регистрировали активность мозга с помощью электродов, когда они показывали пациентам различные изображения на экране компьютера в течение разного промежутка времени, вплоть до 1,5 секунд. Пациентов просили нажимать на кнопку, когда они видели случайный предмет одежды, чтобы убедиться, что они действительно обращают на это внимание.

Большинство методов, используемых для регистрации нейронной активности у людей, таких как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) или электроэнцефалография (ЭЭГ), позволяют исследователям делать подробные выводы только о том, где и когда наблюдается мозговая активность, но не о том и другом одновременно. Используя электроды, имплантированные внутрь черепа, исследователи Еврейского университета/ Калифорнийского университета в Беркли смогли восполнить этот пробел.

Проанализировав данные с помощью машинного обучения, команда обнаружила, что, вопреки более ранним исследованиям, в которых наблюдался лишь кратковременный всплеск активности в мозге при восприятии чего-то нового, зрительные области мозга на самом деле сохраняли информацию о восприятии при низком уровне активности гораздо дольше. Устойчивый паттерн нейронной активности был похож на паттерн начальной активности и менялся, когда человек просматривал другое изображение.

“Эта стабильная репрезентация предполагает нейронную основу для стабильного восприятия с течением времени, несмотря на меняющийся уровень активности”, – говорит Деуэлл.

В отличие от некоторых более ранних исследований, они обнаружили, что префронтальная и теменная кора в передней части мозга становятся активными только тогда, когда воспринимается что-то новое, при этом информация полностью исчезает в течение полусекунды (500 миллисекунд), даже при гораздо более длительном воздействии стимула.

Затылочно-височная область зрительной коры в задней части мозга также становится очень активной на короткое время – примерно на 300 миллисекунд – а затем падает до устойчивого, но низкого уровня, примерно на 10-20% от первоначального всплеска. Но паттерн активности никуда не исчезает; на самом деле он сохраняется неизменным примерно до тех пор, пока человек просматривает изображение.

“Лобная кора участвует в обнаружении чего-то нового”, – объясняет Деуэлл. “Но вы также видите постоянную репрезентацию в сенсорных областях более высокого уровня”.

Последовательность событий в мозге может быть интерпретирована по-разному. Найт и Вишне склоняются к идее, что осознание приходит, когда префронтальная кора получает доступ к устойчивой активности в зрительной коре. Дьюэлл подозревает, что сознание возникает в результате связей между многими областями мозга, и префронтальная кора является лишь одной из них.

Выводы команды были подтверждены группой, которая называет себя Cogitate Consortium. Хотя результаты консорциума все еще ожидают экспертной оценки, они были описаны на июньском мероприятии в Нью-Йорке, которое было объявлено как противостояние двух “ведущих” теорий сознания. Как результаты, опубликованные в Cell Reports, так и неопубликованные результаты могут соответствовать любой из теорий сознания.

“Это состязательное сотрудничество включает в себя две теории из примерно 22 существующих теорий сознания. Многие теории обычно означают то, чего мы не понимаем”, – предупреждает Деуэлл.

Тем не менее, эти два исследования и другие текущие исследования, которые являются частью состязательного сотрудничества, инициированного Фондом Темплтона, могут привести к созданию истинной, поддающейся проверке теории сознания.

“Что касается предсказаний двух теорий, которые мы смогли проверить, то обе они верны. Но если посмотреть более широкую картину, ни одна из теорий в их нынешнем виде не работает, хотя на данный момент мы находим, что в каждой из них есть доля истины”, – говорит Вишне. “Учитывая, что о нейронной основе сознания еще многое неизвестно, мы считаем, что необходимо собрать больше данных, прежде чем новый феникс сможет подняться из пепла предыдущих теорий”.

Будущие исследования, запланированные Деуэллом и Найтом, будут посвящены изучению электрической активности, связанной с сознанием, в других областях мозга, отвечающие за память и эмоции.

 

Поделиться ссылкой