Многие современные гипотезы о происхождении и функционировании сознания опираются на язык и формируют модели достаточно далекие от привычного языка и привычных представлений. Задача описать такие гипотезы сложная и не всегда благодарная. Но...мне кажется, что эта чрезвычайная интересная сфера - на грани науки и хаоса.
Нейрофизиология накопила огромное количество данных о сознании. Известно, что сознательные состояния связаны с синхронизированной активностью больших групп нейронов в бета- и гамма-диапазонах частот. Такая активность возникает не постепенно, а через резкие перестройки (фазовые переходы) и демонстрирует признаки самоорганизованной критичности, то есть режима, при котором система балансирует между порядком и хаосом.
Под анестезией, когда сознание отключается, мозг выходит из этого критического режима. Это подтверждено множеством исследований. Возникает вопрос: что именно поддерживает этот хрупкий баланс в бодрствующем мозге?
По гипотезе Кепплера мозг поддерживает критический режим не только за счёт взаимодействий между нейронами, но и благодаря взаимодействию с фундаментальным физическим полем, присутствующим повсюду. Можно представить себе это поле как невидимую «среду связи», некий тонкий фон, проходящий сквозь всё пространство и структуры мозга, на котором нейронная активность как бы «играет свою мелодию». В этой картинке отдельные электрохимические процессы уже не замкнуты сами на себя, а включены в более широкий физический контекст, который помогает системе удерживаться на грани порядка и хаоса.
Чтобы понять, как это может работать, автор обозреваемой статьи обращается к архитектуре коры головного мозга. Кора организована в модульную структуру, и её базовой единицей является кортикальная микроколонка, небольшой столбик ткани диаметром около 30 микрометров, содержащий примерно сотню нейронов. Большинство из них — возбуждающие пирамидные клетки, остальные являются тормозными нейронами. Микроколонки получают множество входных сигналов от других областей коры и от таламуса, а передача этих сигналов осуществляется через тысячи возбуждающих синапсов на дендритах пирамидных нейронов.
Ключевую роль в этой системе играет глутамат — самый распространённый возбуждающий нейромедиатор в мозге. Его концентрация в нейронной ткани чрезвычайно высока, а в синаптических везикулах, откуда он выбрасывается в синаптическую щель, достигает пиковых значений. По расчётам Кепплера, именно при такой высокой концентрации система достигает критического порога, при котором возникает особый режим коллективного поведения.
После достижения этого порога запускается процесс, который Кепплер считает ключевым для возникновения сознательного состояния. Большое количество молекул глутамата оказывается в одинаковых физических условиях и перестаёт реагировать поодиночке. Их поведение начинает согласовываться: изменения в одной части системы подхватываются другими. Иначе говоря, вместо набора отдельных молекул возникает единый коллективный процесс.
В мозге постоянно присутствуют тепловые движения молекул, хаотическая активность ионов и электрические флуктуации. В обычных условиях такой фон случайных колебаний должен быстро разрушать любые упорядоченные («квантовые») состояния, и именно поэтому большинство подобных моделей остаётся на уровне спекуляций и поп‑интерпретаций квантовой физики. По Кепплеру, в данном случае этого не происходит потому, что глутамат и окружающая его вода начинают действовать как связанная система, но это остаётся теоретическим допущением, требующим дальнейшей проверки и уточнения. Вода образует среду, в которой хаотические колебания частично компенсируются, и коллективное состояние может сохраняться достаточно долго.
Это устойчивое согласованное состояние начинает влиять на работу самих нейронов микроколонки. Меняется их возбудимость и характер разрядов, что помогает поддерживать баланс между возбуждением и торможением. Именно такой баланс считается необходимым условием для критического режима работы мозга, при котором возможны гибкие и устойчивые формы нейронной активности.
Когда многие микроколонки начинают работать в таком режиме, их активность начинает совпадать. Возникают волны согласованной работы нейронов, которые распространяются по коре и затрагивают другие структуры мозга. В таком состоянии мозг может одновременно сохранять устойчивость и при этом быстро перестраиваться, реагируя на изменения окружающей среды.
С точки зрения Кепплера, такая динамика не является простым следствием взаимодействия нейронов. Он предполагает, что фундаментальное физическое поле играет координирующую роль, помогая системе удерживаться в критической точке. Сознательное состояние при этом сопровождается переходом от хаотического фонового режима этого поля к более упорядоченному состоянию, связанному с активностью определённых участков мозга.
Эта модель также предлагает понятное объяснение действия анестетиков. Известно, что они усиливают тормозные процессы через рецепторы гамма-аминомасляной кислоты и подавляют возбуждение через рецепторы глутамата NMDA-типа. В результате нарушается тонко настроенный баланс между возбуждением и торможением, и мозг выходит из критического режима. Кроме того, некоторые анестетики влияют на микротрубочки — структуры, участвующие в транспортировке глутамата к синапсам, что дополнительно препятствует запуску коллективных процессов.
Кепплер подчёркивает, что его гипотеза допускает экспериментальную проверку, хотя подробности таких экспериментов выходят за рамки обзорного обсуждения. Принципиально важно, что речь идёт не о чисто философской модели, а о физической гипотезе, которая может быть подтверждена или опровергнута.
При этом теория оставляет открытыми несколько важных вопросов. Не до конца ясно, могут ли такие коллективные состояния действительно сохраняться достаточно долго в реальном мозге. Остаётся вопрос, является ли описанный механизм специфическим именно для сознания или он может возникать и в других нейронных режимах. Неочевидно также, что в этой системе является причиной, а что следствием: активность мозга или изменения фундаментального поля. Наконец, модель описывает условия возникновения сознательного состояния, но не объясняет содержание субъективного опыта.
Несмотря на эти ограничения, работа Кепплера представляет собой одну из наиболее последовательных попыток связать нейробиологию сознания с фундаментальными физическими процессами. Она предлагает целостную картину, в которой сознание возникает не из отдельных нейронных сигналов, а из коллективного режима работы мозга на границе порядка и хаоса.
Даже если эта модель в будущем потребует серьёзной корректировки или не подтвердится экспериментально, она расширяет рамки научного обсуждения сознания и переводит его из описательной плоскости в область проверяемых гипотез.
Библиографическая справка:
Keppler J. (2025). Macroscopic quantum effects in the brain: new insights into the fundamental principle underlying conscious processes. Frontiers in Human Neuroscience, 19:1676585. DOI: 10.3389/fnhum.2025.1676585.
Babcock N.S., Montes-Cabrera G., Oberhofer K.E., Chergui M., Celardo G.L., Kurian P. (2024). Ultraviolet Superradiance from Mega-Networks of Tryptophan in Biological Architectures. Journal of Physical Chemistry B, 128(17), 4035–4046. DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c07936
Автор: Пинскер Борис Эмануилович
Врач-психотерапевт, Супервизор
Получить консультацию автора на сайте психологов b17.ru