Проблемой сознания занимаются физики, философы, нейробиологи, психологи, медики. Нейронаучные теории сознания создают, главным образом, именно нейробиологи, непосредственно изучающие работу мозга. В изложении я буду опираться на статью академика К.Анохина (директора Института перспективных исследований мозга МГУ имени М. В. Ломоносова) в "Журнале высшей нервной деятельности" (2021г.).
В своей предыдущей публикации я уже приводил определения (в простом начальном приближении) понятий "разум" (посредник между мозгом и сознанием) и "сознание" (способность к субъективному опыту). Философы и нейробиологи, занимающиеся построением теорий сознания, выделяют для себя две проблемы:
1. Главная проблема сознания – проблема разум-мозг – MAIN problem – Mind-brAIN problem. Её решение призвано объяснить природу субъективного опыта.
2. Трудная проблема сознания, сформулированная Чалмерсом - the hard problem of consciousness – как и почему физические процессы порождают субъективное сознание, почему выполнение мозгом когнитивных и поведенческих функций сопровождается субъективным опытом?
Для неспециалиста разница между двумя этими проблемами не так очевидна. Современные исследования проблемы сознание-мозг движимы надеждой, что, решив “трудную проблему”, мы автоматически получим решение и “главной проблемы” – разум-мозг. Однако, Анохин призывает не переносить фокус внимания с решения главной проблемы на проблему трудную, считая, что соотношение проблем «разум-мозг» и «сознание-мозг» требует специального рассмотрения.
Что есть сознание?
Признанный авторитет в философии сознания австралийский учёный Дэвид Чалмерс (Chalmers) утверждал:
Мы знаем сознание гораздо ближе, чем все остальное, но мы понимаем все остальное гораздо лучше, чем сознание.
Определений с позиции "здравого смысла" довольно много. Вот, например, Джон Сёрл (Searle), признанный авторитет в когнитивистике, автор парадокса "китайская комната" (который мы рассмотрим в своё время), определяет сознание так:
Сознание состоит из внутренних, качественных, субъективных состояний и процессов восприятия или осознания
Такое (и подобные этому) определение, отражающее интуитивное понимание сознания, не конструктивно – из него не ясно, что именно исследовать и какими методами. «Внутренние», «качественные» - звучит солидно, но непонятно. Например, как исследование зрительного восприятия может помочь в объяснении сознания, субъективного опыта?
Академик Анохин считает, что в состав предмета фундаментальной теории сознания должны входить не только феномены мышления и восприятия, но и все остальные виды субъективных процессов и состояний: чувства, ощущения, эмоции, мотивации, как раз то, что понимают под понятием «субъективный опыт».
Что значит понять сознание?
Современные представления о сознании сосредоточились на специфических качествах субъективного опыта. Часто это выражается в определении сознания через ощущение “каково это быть”, сформулированном в известной статье Т. Нагеля “Каково быть летучей мышью?”. Имеется ввиду субъективный характер опыта, т.е чтобы понять, каково быть летучей мышью, нужно быть этой мышью, а человек, несмотря на все достижения науки, этого никогда не поймёт. На этом основании некоторые делают вывод, что «проблема соотношения разума и тела так же когнитивно закрыта для людей, как квантовая механика для зебр» (МакДжин (McGinn)).
Оказывается, эта тема не нова, полтора века назад Ф. Энгельс, разбирая ее, использовал вместо примера летучей мыши с ее своеобразными органами эхолокации, муравья с его специфическими органами химической рецепции. Рассматривая возможность объективного научного познания восприятия муравьем этих химических сигналов, чувственно не доступных нам самим, Энгельс не видел никакой проблемы в невозможности «побыть муравьём» - можно объективно изучать коммуникацию муравьёв, не прибегая к данным их субъективного опыта.
Анохин, в принципе, с Энгельсом в этом согласен. Он считает, что "правильная" теория сознания в состоянии найти такие основополагающие принципы, из которых с неизбежностью следуют факты субъективности, ощущений “каково это быть”.
Звучит авторитетно, но возможно ли, действительно, «найти принципы, из которых с неизбежностью следуют факты» - большой вопрос!
В итоге, для организмов, обладающих сознанием, мы можем выделить пять принципиальных вопросов, на которые должна ответить объясняющая его научная теория:
1. Каковы функции сознания?
2. Как сознание формируется в эволюции?
3. Как сознание созревает в ходе эмбриогенеза?
4. Как сознание развивается в процессах обучения?
5. Каково устройство сознания?
Нейронаучные теории сознания
Среди множества существующих теорий сознания можно К.Анохин выделяет четыре, наиболее "влиятельные" в научном сообществе.
Теория селекции нейронных групп (ТСНГ)
Это, по мнению Анохина, наиболее разносторонняя и детальная из разбираемых теорий. Она предложена Эйдельманом в 1978г. В исходной работе Дж. Эдельман предложил принцип соматического отбора нейронных групп в головном мозге, обеспечивающий пластичность мозга при взаимоотношениях организма с окружающей средой (Edelman, 1978). При этом он отметил сходство этой модели с принципами селекции в иммунной системе. В основу теории были положены три принципа:
(1) отбор в развитии, (2) отбор на основе опыта и (3) сигнализация путем повторного входа.
Единицами отбора в мозге, согласно теории, являются нейронные группы – совокупности от сотен до тысяч нейронов, действующих в нервной системе как функциональные единицы. Отбор в развитии приводит к формированию первичного ассортимента таких нейронных групп в головном мозге, отбор на основе опыта при водит к формированию из них вторичного ассортимента, а механизм повторного входа обеспечивает пространственно-временное увязывание активности этих сформировавшихся нейронных групп при взаимодействии организма с окружающим миром и является нейробиологической основой для возникновения состояний или “сцен” сознания.
Теория утверждает, что основой состояний сознания является особый нервный процесс повторного входа. Согласно ТСНГ повторный вход характеризуется постоянным двунаправленным обменом сигналами вдоль реципрокных аксональных волокон, связывающих две или более области мозга. Это позволяет широко распределенным в мозге группам нейронов достигать интегрированного и синхронизированного возбуждения, которое и является основой сознания. Предполагается, что эти процессы фазной повторной сигнализации связывают нейронные сети сенсорных задних областей коры, осуществляющих перцептуальную категоризацию, с передними областями и лимбическими структурами, поддерживающими ценностные категории организма. Позже теория была расширена и включила гипотезу “динамического ядра” (dynamic core), которая описывает таламокортикальную область мозга как функциональный кластер – интеграционный центр сознания. Взаимодействие между различными нейронными группами в динамическом ядре определяет осуществляемые им высокопорядковые дискриминации – качественную природу сознательного опыта.
Теория нейронных коалиций (ТНК)
ТНК была предложена Ф. Криком и К. Кохом как теория нервных коррелятов сознания. Согласно этой концепции, многие типы нейронов коры головного мозга, как возбуждающие, так и тормозные, образуют кратковременные объединения, члены которых поддерживают друг друга тем или иным образом, увеличивая активность своих нейронов-собратьев. Победившая коалиция приобретает некоторую устойчивость и воплощает в себе содержание сознания. Согласно теории, такие нейронные коалиции могут различаться по размеру и характеру. Так, нейронная коалиция, генерируемая зрительным воображением с закрытыми глазами, может быть менее обширной, чем коалиция, создаваемая ярким и устойчивым зрительным входом. Коалиции во сне могут несколько отличаться от коалиций, формирующихся во время бодрствования. Чтобы конкретный признак мог достичь осознания, нейронная активность составляющего его узла должна достичь надпорогового уровня. Это маловероятно, если она не становится членом общей успешной коалиции.
Теория глобального нейронного рабочего пространства (ГНРП)
Согласно теории ГНРП, сознание – это общемозговой процесс распределения и совместного использования информации (Dehaene, Changeux). При этом субъективное состояние определяется устойчивым возбуждением на несколько сот миллисекунд коалиции из подмножества нейронов рабочего пространства. Данные нейроны кодируют разные аспекты субъективного образа, которые составляют единое интегрированное целое за счёт синхронизирующего воздействия нейронов префронтальной коры, имеющих длинноаксонные нисходящие проекции в сенсорные области в задней части. Состояние сознания возникает нелинейным образом, называемым в теории “воспламенением” (ignition). “Воспламенение” характеризуется внезапной когерентной активацией подмножества длинноаксонных нейронов рабочего пространства, кодирующих текущее содержание сознания. Под осознанием определенной информации подразумевается то, что она достигла уровня обработки в мозгу, на котором ею можно поделиться.
Теория интегрированной информации
Теория интегрированной информации (ТИИ) была предложена Дж. Тонони. В отличие от других перечисленных здесь теорий, берущих начало либо от нейронауки, либо от психологии, ТИИ исходит из фактов чистой феноменологии, обозначаемых в теории как аксиомы сознания. Теория выделяет пять таких аксиом, исчерпывающе описывающих, по утверждению Дж. Тонони, любое явление субъективного опыта. Для этих аксиом в теории формулируются соответствующие им постулаты – утверждения об устройстве физических механизмов, определяющих указанное феноменологическое свойство и в совокупности необходимых и достаточных для реализации любого из субъективных состояний. Таким образом, согласно ТИИ, каждое из качеств сознания имеет в основе соответствующий физический субстрат сознания (ФСС), определяемый как совокупность элементов, называемых «комплексом», задающих внутреннюю причинно-следственную структуру определённой и максимально несводимой формы – «концептуальную структуру». Центральный тезис ТИИ – утверждение, что субъективный опыт идентичен концептуальной структуре. Почему ТИИ называется именно теорией интегрированной информации? Потому, что она отождествляет содержание сознания с интегрированной (внутренней) информацией, которая в свою очередь тождественна введённому понятию концептуальной структуры. ТИИ утверждает, что концептуальную структуру (внутренняя информация) невозможно передать через канал связи (как внешнюю или Шенноновскую информацию), поскольку ее информационная емкость превышает пропускную способность любого канала. Поэтому, сознательная информация согласно ТИИ – это не то, что может передаваться из одной части мозга в другую, как это постулируется, например, в теории ГНРП. ТИИ делает при этом глобальные выводы о сознании в природе, в частности, заключение о возможности существования сознания у неорганических систем, таких как фотодиод, или у простых двумерных решеток из большого числа физических элементов. По словам Анохина, ТИИ «объясняет нечто, но это вовсе не то, что подразумевается под сознанием другими исследователями или соответствует общечеловеческому пониманию этого феномена».
Анохин в своей работе обстоятельно критикует рассмотренные выше нейронаучные теории сознания сквозь призму разработанных им критериев. У каждой из них он находит массу недостатков и противоречий, делая, в итоге, вывод, что ни одна из теорий не удовлетворяет всем ключевым требованиям. Что, собственно, и побуждает его выдвинуть свою теорию, названную им теорией когнитома. Она будет подробно рассмотрена в следующей статье.
Какая же теория круче?
Среди упомянутых теорий наибольшей популярностью пользуются теория интегрированной информации (ТИИ) и теория глобального рабочего пространства (ТГРП).
Именно эти две теории стали участниками научного соревнования, объявленного Всемирным благотворительным фондом Темплтона (Templeton World Charity Foundation). Цель гранта этого Фонда была поддержать крупномасштабные исследования в области сознания, в ходе которых различные пары теорий подвергаются «очной» проверке в процессе, называемом состязательным сотрудничеством. Результаты соревнования были объявлены в июле 2023 года в присутствии более 800 нейробиологов, философов и просто любопытных, о чём была специальная публикация в Нью-Йорк Таймс, которую я разыскал – «2 Leading Theories of Consciousness Square Off» («Две ведущие теории сознания противостоят друг другу»).
В ходе «состязательных экспериментов» специально сформированная группа нейробиологов попросила 256 добровольцев посмотреть на серию лиц, букв и фигур, а затем нажать кнопку при определенных условиях — например, если на картинке было лицо или физиономия конкретного человека.
Некоторые добровольцы выполняли задания с помощью МРТ-сканера мозга, который измеряет поток насыщенной кислородом крови в головном мозге. За другими наблюдали с помощью магнитоэнцефалографии, которая считывает магнитные поля в головном мозге. Исследователи также нашли добровольцев, которые готовились к операции на головном мозге по поводу эпилепсии. Они прошли тесты с имплантатами, установленными непосредственно в их мозг.
Исследователи искали общие паттерны мозга, которые возникали всякий раз, когда добровольцы сознательно видели объект - независимо от того, что они видели, в чем заключалась их задача или какая технология регистрировала их активность.
Две теории по-разному предсказывали, какие паттерны увидят ученые. Согласно теории глобального рабочего пространства, самый четкий сигнал будет поступать из префронтальной коры, потому что она транслирует информацию по всему мозгу. С другой стороны, Теория интегрированной информации предсказывала, что области с наиболее сложными связями — те, что находятся в задней части мозга, — будут наиболее активными.
В итоге, ряд тестов выиграла одна теория, а некоторые – другая. Ни одна из теорий не получила решающего преимущества (с небольшим преимуществом ГНРП), хотя сторонники обеих теорий остались довольны результатом. С подробным академическим отчётом о соревновании можно познакомиться здесь.
Кстати, на вечеринке в Гринвич-Виллидж, где были оглашены результаты, разрешилось примечательное пари, заключённое 25 лет назад (в 1998г.) между знаменитыми учёными – Дэвидом Чалмерсом и Кристофом Кохом. Они поспорили на бутылку хорошего вина на то, будут ли через 25 лет найдены в мозге нервные корреляты сознания. Кох, который был уверен что будут, признал своё поражение и подарил Чалмерсу бутылку мадеры 1978г. Трудно искать то, чего, на мой взгляд, нет!
В следующей статье я подробно остановлюсь на теории когнитома К.Анохина и сформулирую своё к ней отношение.