Чтобы отследить уровень сознания, нам нужно задаться вопросом: что в мозге обусловливает осознанность в противоположность простому бодрствованию? Может быть, все дело просто в числе задействованных нейронов? Судя по всему, нет. В мозжечке («маленький мозг», помещающийся в задней части коры) находится примерно в четыре раза больше нейронов[47], чем во всем остальном мозге, однако в обеспечении осознанности они почти не участвуют. При таком редком заболевании, как недоразвитие мозжечка, человек, у которого мозжечок в результате далек от нормы, все равно может по большому счету вести вполне нормальную жизнь. И конечно, сомневаться в наличии у него сознания не приходится[48].
Может быть, тогда дело в общей степени нейронной активности? Наверное, в сознательном состоянии мозг должен быть более активен, чем в бессознательном? В какой-то мере, пожалуй, да, — но ненамного. И хотя потребление энергии мозгом зависит от уровня сознания[49], разница эта довольно незначительна и мозг точно не прекращает работу, когда сознание угасает.
Рис. 1. Зависимость между уровнем сознания (осознанности) и бодрствованием (физиологической активностью ЦНС)
Судя по всему, сознание зависит не от деятельности мозга в целом, а от коммуникации разных его частей между собой. Значимыми выглядят паттерны активности таламокортикальной системы, объединяющей кору головного мозга и таламус (комплекс овальных структур мозга — «ядер», располагающихся прямо под корой и соединенных с ней замысловатой сетью связей). Новейшие и самые потрясающие подходы к измерению уровня сознания и поисков способа отличить его от бодрствования основываются на отслеживании и количественной оценке этого взаимодействия. Самая амбициозная вариация на тему этой идеи выдает единое число, обозначающее градус сознания у человека. Совсем как термометр.
Основоположником этого нового подхода стал итальянский нейробиолог Марчелло Массимини, работавший сначала с известным исследователем сознания Джулио Тонони в Висконсинском университете в Мадисоне, а затем со своей собственной группой в Миланском университете. Решение они нашли простое и элегантное. Чтобы проверить, как коммуницируют друг с другом разные отделы коры, они стимулировали активность в одной ее области и фиксировали пространственно-временное распространение этой активности в другие. Для этого они применяли две технологии — ЭЭГ и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС). С помощью аппарата ТМС — точно контролируемого электромагнита — исследователь посылает короткий и резкий импульс непосредственно в мозг сквозь череп, а ЭЭГ позволяет зафиксировать реакцию мозга на этот импульс. Это примерно как ударить по мозгу электрическим молотком и слушать эхо.
Как ни удивительно, сам этот разряд ТМС испытуемый не чувствует, если только тот не провоцирует какую-нибудь реакцию, которую невозможно не заметить, например двигательную (когда магнит располагают над моторной корой, контролирующей движения) или мгновенное зрительное ощущение — «фосфен», случающееся, когда возбуждается зрительная кора. И если разряд вызовет спазм мышц лица или скальпа, вы этот болезненный укол заметите. Но в большинстве случаев сильная встряска мозговой активности, вызываемая ТМС, никаких изменений в сознательном опыте не вызывает. Впрочем, может, ничего удивительного здесь и нет. Просто свидетельство того, что мы не отдаем себе отчет в действиях наших нейронов — собственно, зачем бы нам его отдавать?
Но хотя самих импульсов ТМС мы не чувствуем, их электрическое эхо, как выяснили Массимини и Тонони, можно использовать для различения уровней сознания. В бессознательном состоянии, таком как сон без сновидений или общий наркоз, ответный импульс очень прост. Сначала в той части мозга, на которую направлен разряд, возникает сильный отклик, но он быстро пропадает, словно круги от камня, брошенного в стоячий пруд. В сознательном состоянии реакция выглядит совсем иной: типичное «эхо» раскатывается по всей поверхности коры, то пропадая, то появляясь вновь. Сложный пространственно-временной рисунок этих появлений и исчезновений[50] означает, что разные области мозга, в частности таламокортикальная система, коммуницируют друг с другом в сознательном состоянии гораздо более замысловатым образом, чем в бессознательном.
48
См.: Lemon & Edgley (2010). Мозжечок нередко показывает себя в экспериментах по нейровизуализации «областью, заслуживающей внимания», однако эти результаты на обсуждение не выносятся, поскольку изначально мозжечок не заявляли объектом эксперимента и исследователи не знают, что о нем сказать.