Сознание: лучшее измерение

Текущий клинический золотой стандарт, говорит Марчелло Массимини из HBP, заключается в том, чтобы протестировать пациента, используя подход ввода-вывода. По сути, врач исследует пациента с помощью сенсорной стимуляции и наблюдает его моторные реакции:

– Как вас зовут? Где вы?

Если нет реакции, пациента попросят сделать простые вещи: поднимите руку, откройте глаза, закройте глаза. Если он все еще не отвечает, врач управляет стимуляцией боли, такой как щипок. Если и после этого нет реакции, пациент объявляется без сознания.

«По этим причинам мы рассматриваем мозг как черный ящик, и мы работаем над улучшением ввода и вывода. В то же время мы знаем, что сознание может генерироваться полностью в мозге даже при отсутствии сенсорной обработки и двигательного поведения. Возьмите, например, сон: каждую ночь мы становимся живыми, хотя мы полностью отключены от внешней среды, как на стороне ввода, так и на стороне вывода информации. Буду слегка провоцировать, говоря о том, что мы исследуем сознание через входы и выходы из-за отсутствия лучших вариантов».

Именно над этими лучшими вариантами и работают Массимини вместе со Стивеном Лаурисом и другими исследователями в HBP. «Мы считаем, что это тоже моральное обязательство. Действительно, медицина интенсивной терапии искусственно получает, как побочный продукт спасения многих жизней, мозг, который может оставаться изолированным, разделенным или фрагментированным. В крайнем случае, крупные острова или «архипелаги» островов могут выжить, полностью отделенные от внешнего мира. Могут ли эти острова поддерживать сознание? Является ли это чем-то особенным, чем просто большая часть изолированной коры человеческого мозга?»

«Чтобы открыть связь «черного ящика» мозга по отношению к сознанию, нам нужно понимать механику этой связи. Мы открыли его для многого: для координации движений, зрения и других функций; конечно, когда дело доходит до сознания, это совсем другая история, это сложнее».

Задача научного поиска базирующегося на мозге маркера не является новой, и за последние 20-25 лет достигнуты немалые успехи; однако, говорит Массимини, мы все еще далеки от определения индекса сознания, который является точным в разных условиях и на уровне отдельных предметов. Возьмем, к примеру, два классических подхода, изучение которых длится на протяжении многих лет –  измерение общей активности мозга и измерение синхронности. У обоих этих подходов, по его словам, есть своя проблема.

Активность мозга выбиралась в предположении, что тихий или спокойный мозг, скорее всего, бессознателен, а мозг, который является очень активным, скорее всего, будет сознательным. Массимини говорит, что мозг, где нейроны активны местами, вероятно, будет находиться в промежуточном состоянии.

«Это звучит разумно и может работать в общем, но это не всегда так, и есть много исключений из правил. Например, во время фазы медленного сна, когда вы теряете осознание, средняя активность нейронов не снижается чрезмерно, и во время каких-то приступов мозг может стать гиперактивным, тогда как сознание исчезает», – говорит Массимини.

Что-то подобное происходит и с синхронностью, которая измеряет, насколько нейроны склонны проявлять активность скоординированным образом. Это интересное предположение, утверждает Массимини, потому что высокая степень синхронности говорит о том, что удаленные нейроны проявляют активность вместе, что звучит многообещающе, как физическое обоснование единства сознания и опыта.

«Но опять же, все далеко не линейно, и слишком много исключений из правила. Например, нейронная синхронность может быть усилена с помощью анестетиков, которые вызывают потерю сознания, и во время генерализованных приступов. Миллионы нейронов во всей кортикальной мантии начинают проявлять активность, находясь в плотной синхронизации, но сознание исчезает, а не становится более ярким. В целом, похоже на некий баланс – должна быть какая-то синхронность для осознанного опыта, но не слишком много, иначе сознание исчезает».

Поэтому Массимини и другие исследователи HBP придерживаются другой стратегии: «Появляется общее согласованное мнение в отношении того, что сознание может в решающей степени зависеть от тонкого баланса между единством и разнообразием в нейронных цепях. Другими словами, идея состоит в том, что для поддержания сознания нейроны должны взаимодействовать как единый объект, не теряя своей собственной специализации. Это редкое и очень запутанное дело – разгадать то, что может объяснить два фундаментальных свойства сознательного опыта: его единство и его богатство».

У нас есть эта мера – мера сложности мозга, и эта мера была откалибрована во многих различных условиях, на подконтрольном населении; поэтому, когда люди, которые спят или находятся под обезболивающими, просыпаются и говорят, что они не осознают невысокую сложность, когда вы сознательны, бодрствуете или мечтаете, сложность очень высока, поэтому мы можем провести грубую калибровку и отключить ее применение в мозге у пациентов, которые не реагируют на раздражители».

Рассказывая о культурных потерях, Массимини приводит историю, которая лежит в основе полезности этого подхода. Молодой человек попал после аварии на мотоцикле в больницу Массимини в Милане, Италия.

Глаза его были открыты, но он полностью не отвечал на вопросы и команды медицинского персонала. Мы выполнили наши измерения с нашим оборудованием в больнице и обнаружили очень высокие уровни активности, такие уровни, которые обнаруживаются только у бодрствующих сознательных субъектов. Мы были озадачены. Мы оценивали его поведение неоднократно в последующие дни, но он все еще был полностью невосприимчив».

Молодой человек приехал в Италию маленьким ребенком из Северной Африки, но был оторван от своей семьи в Италии, и врачи мало знали о нем. Массимини и его команде наконец удалось найти его дядю в Северной Африке. Они хотели получить разрешение на дальнейшие испытания, и дяде предложили приехать в Италию и стать юридическим суррогатом молодого человека.

Дядя приехал и, впервые зайдя к юноше, начинает говорить на арабском языке, и юноша смотрит на него, двигает рукой, затем дядя шутит, и юноша улыбается. Затем дядя показывает фильмы на своем мобильном телефоне про родственников, и юноша улыбается, а также поднимает вверх большие пальцы. Он полностью осознавал, что он делает, больше не интересовался ничем итальянским, это было своего рода культурное пренебрежение. Дальнейшее тестирование итальянской версии Шкалы Восстановления из Комы было еще более отрицательным: как будто итальянский мир для него больше не имеет значения. Юноша вернулся в свой мир детства, а остальное было полностью забыто. Этот очень простой пример дает представление о многих странных местах, которые могут посещаться травмированными пациентами. Это те состояния сознания, которые могут оставаться недоступными для внешнего наблюдателя, если мы не разработаем более эффективные способы проникновения в физическую субстанцию опыта.

«На данный момент мы измеряем сложность мозга с использованием громоздкого оборудования и довольно сложным образом: мы заряжаем кору головного мозга магнитным импульсом, чтобы убедиться, что нейроны взаимодействуют, а затем мы замыкаем результирующий рисунок электрической активности, чтобы измерить ее информационный контент, его дифференциацию».

Оправдано упрощение методики и стандартизация процедур, прежде чем метод сможет выйти из исследовательской лаборатории в рутинную клиническую среду. Даже тогда, когда измерение останется довольно грубым, размытым эхом от далекой планеты. В последующие годы мы улучшим разрешение наших методов и объединим различные меры в контрольных условиях, гораздо лучше позволяющих вывести их в неизвестных условиях. Радару, который хорошо работает против ясного голубого неба, также можно доверять больше, когда он направлен на облака. И это, вероятно, лучше, чем отсутствие радара».

Human Brain Project