Владимир Жданов.

О природе сознания человека



скачать книгу бесплатно

В то же время, действительно существуют (множественно фиксируемые) непонятные исследователям варианты внешне «самодеятельных»: процессов в работе мозга; разновидностей ментальной продукции мозга; феноменальных способностей сознания человека, которые не поддаются объяснению без введения дополнительных координат анализа и «внешних» факторов. Чем мы и займёмся с тобой, читатель, в данной и следующих четырёх книгах серии «О Природе сознания»

Некоторые видные учёные-популяризаторы, чтобы жёстче обозначить информационно-понятийный парадокс в науках о мозге и мышлении, начинают свои публичные лекции с вопроса к аудитории: «Если всё, что нам нужно знать о мозге, это – километр, то как далеко мы прошли по этой дистанции?». Обычно отвечают: «три четверти», «половину», «четверть». Реальный ответ с трибуны: «около ста метров». Действительно мы знаем многое о работе нервных клеток, о роли отдельных участков мозга. Достаточно подробно описаны его структуры, обеспечивающие речь, внимание и прочие функции. Есть адекватные подходы к исследованию мозговых механизмов творчества. Мы знаем много о деталях, но, вероятно, не знаем чего-то принципиально важного о целом: феномене – головной мозг человека. Поскольку нет никаких (!) объяснений многим фактам из серии «Очевидное – невероятное».

Так в последнее время появилось несколько медицинских историй о пациентах с повреждёнными или вовсе отсутствующими отделами головного мозга, которые, тем не менее, живут относительно нормальной жизнью. В 2014 году при очередном посещении врача, в провинции Шаньдунь в Китае выявлена женщина, прожившая 24 года без мозжечка – ярко выраженного отдела головного мозга, расположенного под затылочными долями полушарий. По некоторым оценкам, в мозжечке содержится до половины всех нейронов головного мозга человека. В данном случае речь идет не просто о повреждении мозга – мозжечок у 24-летней женщины вообще отсутствует с рождения. Родители женщины рассказали, что в детстве их дочь начала уверенно стоять на ногах лишь в четыре года, неуверенно ходить стала лишь в семь лет и так и не научилась ровно передвигаться на ногах за последующие двадцать. Девочка никогда не прыгала и не бегала, ее речь была несвязной до шести лет, и она никогда не ходила в школу. Тем не менее, она вышла замуж и родила ребенка. С другой стороны, поразительно то, что она вообще может передвигаться без отдела мозга, который присутствовал уже у первых позвоночных на Земле. Наличие мозжечка обнаружено у ископаемых акул, живших еще во времена динозавров.

Время от времени, в рамках рутинной больничной процедуры сканирования, выясняются и другие, аналогичные факты, когда мозг пациента удивительным образом отличается от обычного представления о его строении. При этом некоторые из таких отличий могут оказывать весьма незначительный наблюдаемый эффект на самочувствие и поведение человека. Мозг обладает очень высокой пластичностью. После тяжелейших травм, с большими опухолями люди зачастую хорошо восстанавливаются.

Дело в том, что мозг обладает способностью передавать полномочия повреждённых областей ещё не задействованным участкам. Представим себе: сильнейшая травма, повреждена большая область мозга, и тогда новые структуры обучаются взамен «испорченных».Так что мозг, особенно молодой, способен на настоящие чудеса

Природа сделала всё возможное, чтобы защитить человеческий мозг от физических внешних воздействий. Она поместила его в очень крепкую черепную коробку, а сверху укрыла ещё и копной волос. Окружила спинномозговой жидкостью, чтобы та омывала серое вещество и оберегала его от чрезмерных сотрясений. Выглядят эти защитные меры очень продуманно, рационально и практично. Но иногда этого оказывается недостаточно. Так в 1848 году в штате Вермонт (США) несчастье случилось с 24летним бригадиром взрывников Файнизом Гейджем, принимавшим участие в прокладывании новой железнодорожной ветки. Он сам готовил взрывные работы и наклонился над шурфом, когда произошёл сильный взрыв. Лом (диаметром 3,2см.), с огромной силой, был выброшен из узкого отверстия в скале. Его острый конец вонзился под нижнюю челюсть строителя и прошёл сквозь голову. Удар имел такую силу, что левое глазное яблоко вылезло из глазницы. К удивлению свидетелей трагического случая, пострадавший потерял сознание лишь на несколько секунд. Он самостоятельно сел на повозку, и доехал в ближайшую больницу. Туда он также вошёл на своих ногах, отказавшись от помощи. Операция была очень сложной. Хирурги вытащили лом, удалили часть мозга и большой кусок костей черепа. Уже через несколько дней состояние здоровья пострадавшего заметно улучшилось. Единственное, что огорчало человека, так это потеря левого глаза. Все остальные органы его тела работали нормально. Незадачливый мастер полностью выздоровел и прожил ещё 12 лет. Десять лет после гипер травмы мозга он работал кучером (а это – тряская (!) и пыльная работа). В том числе пять лет, после переезда в Чили (по рекомендации прежнего хозяина), не владея испанским языком (!?) Вся глубина нашего непонимания фантастических возможностей человеческого мозга проявляется как раз в таких экстраординарных случаях, как вышеописанные.

Существует мнение, что человеческий мозг беспределен в своих мыслительных возможностях. На самом деле есть четкие физиологические пределы. Скорость метаболизма нельзя повысить бесконечно. Мозг потребляет десять процентов всей энергии организма, даже когда мы спим. Именно из-за того, что он всегда и весь работает. А если мы задумываемся над сложной проблемой, то расходы энергии в мозге в этом случае достигают двадцати пяти процентов от суммарной во всём организме. Это очень большие расходы и человеческий организм помимо нашей воли сопротивляется им. Это касается и мозга – в режиме максимальной ментальной нагрузки он может просуществовать пару недель. А потом начинает развиваться энергетическая задолженность и то, что в житейском обиходе называется нервное истощение. То есть после периода интеллектуального перенапряжения, необходимо отдыхать, чтобы компенсировались энергетические затраты мозга.

Для завершения данной главки и анонса своих новых методов исследования, воспользуюсь фрагментом интервью в «Российской газете» (21.11.2017)академика Святослава Медведева, который почти 30 лет возглавлял Институт мозга человека имени Н.П.Бехтеревой РАН: «Наука обзавелась мощными инструментами для изучения мозга. Постоянно сообщается об открытии различных зон, ответственных за те или иные свойства человека, но пока ни один ученый не смог создать непротиворечивую концепцию, как работает мозг. Он надежно хранит свои тайны. Что касается зон творчества, зон гениальности, то сегодня мы уже знаем удивительную вещь. Оказывается, что нейроны мозга – полифункциональные. Одни и те же в какой-то момент занимаются творчеством, а в другой переключаются, регулируют работу сердца, печени, других органов.

Повторю, что, несмотря на расцвет исследований мозга, множество ярких результатов, мы все еще далеки от понимания, как мозг работает, что такое память и сознание. Более того, чем больше накапливается различных экспериментов, которые нередко противоречат друг другу, тем сильней впечатление, что мы упираемся в глухую стену. Часто мы можем объяснить конкретные особенности работы мозга, но они не выстраиваются в целостную картину. Многие явления, как например, выход души из тела, когда человек после реанимации рассказывает то, что никак не мог узнать, вообще не встраиваются в научную картину мира. И тут встает вопрос о методах исследования. Может, мы ищем там, где «светло» и как умеем. Может быть, для изучения мозга надо применить иные способы, в которых могут нарушаться некоторые незыблемые законы. Возможно, чтобы его понять, надо обратить внимание на «запретные» с точки зрения законов природы случаи, попытаться в них разобраться, выйти за рамки сложившихся научных подходов. Лауреат Нобелевской премии Нильс Бор как-то сказал: эта идея недостаточно безумна, чтобы быть верной. Говоря образно, мозг ждет своих безумцев».

Что мы знаем про память. Вспомнить всё

Начнём с цитаты, аналогичной по смыслу финальной цитате в предыдущей главе. Джеймс Уотсон, физиолог, лауреат Нобелевской премии за открытие структуры ДНК, в ходе лекции в МГУ 28.07.2017г. признался:«Меня интересует принцип хранения информации в мозге. Существует интеллектуальная проблема, когда никто не представляет, чего же нам не хватает – фактов или идей. Я надеюсь, что в результате появления новых идей будут совершены прорывы в науке. В реальности же в большинстве своём мы заняты сбором фактов. Делать это довольно легко. Интерпретировать их гораздо сложнее. Надо родиться Ландау, чтобы Идея зародилась в вашей голове. Многие учёные считают, что у него полно идей. Но на самом деле в этом мире есть человек пять, с которыми есть о чем поговорить. В биологии этот мир очень узкий. Мы считаем, что в биологии все проблемы решаемые, но мозг еще пока не дошёл до той степени эволюции, чтобы иметь достаточный потенциал для осознания самого себя».

Память– это общее обозначение для комплекса познавательных способностей и высших психических функций по накоплению, сохранению и воспроизведению знаний и навыков. Память в разных формах и видах присуща всем высшим животным. Наиболее развитый уровень памяти характерен для человека. Память является неотъемлемой частью таких важных для жизнестроительства человека процессов, как: обучение; прогнозирование будущего и воображение несуществующего; сознание и самоидентификация личности.

На площадке исследования памяти – базовой, ключевой функции для всей сферы сознания человека достигнуто наибольшее продвижение (в сравнении с другими площадками изучения комплексного феномена сознание) в понимании эволюции нейрофизиологических процессов памяти. Текущий вывод науки: мозг и мышление человека это итог эволюционного развития живой формы материи! То есть мозг и мышление это – две стороны одной эволюционной медали, а не две вещи парадигмально несовместные – материальное и идеальное. Поддержана концепция Аристотеля о единстве мозга и разума, или души и тела.

Подобной позиции придерживался и Чарльз Дарвин, уравнявший в правах разум животных и разум человека, введя идею их эволюционного развития. Он записал в своей записной книжке «М» – метафизическая (расшифровки этих записных книжек опубликованы в 80-е годы): «Происхождение человека теперь доказано, эти мысли бродили в нем. И после этого метафизика должна процветать, потому что тот, кто понимает бабуина, сделает больше для метафизики, чем Локк». Последующие многочисленные исследования доказали, что мышление является функцией мозга, возникшей в ходе эволюции высшей нервной деятельности. Она нужна для адаптации, и мы не отличаемся от животных кардинальными свойствами присутствия памяти или мышления и отсутствия их у животных. Этот понятийный базис создаёт предпосылки для формулирования новых гипотез: как в мозгу протекают процессы запоминания, мышления, сознания, в том числе в зависимости от внешних обстоятельств. Память, как и другие психологические функции мозга, – это производное от одновременной работы миллионов и миллионов нервных клеток. И чтобы понять, что такое память, мы должны понять, как устроены эти системы нервных клеток, хранящие следы памяти.

Человеческая память делится на несколько разных систем. Некоторые из форм памяти сильно зависят от сознания, некоторые из них являются бессознательными, и мы автоматически воспроизводим эти навыки, например, навыки, приобретаемые в результате длительного обучения (езда на велосипеде, на автомобиле; катание на коньках, сноуборде и так далее). Память, связанная с событиями и фактами из нашего прошлого опыта это семантическая память. Целые эпизоды прошедшего в их последовательности и развертывании это эпизодическая память.

Было обнаружено, что у человека при тех или иных повреждениях головного мозга могут страдать одни, но не другие формы памяти. Например, при повреждении структуры мозга, которая называется гиппокамп, у человека нарушается возможность запоминать новую информацию, нарушается память о нескольких годах, предшествующих этому повреждению, но удивительным образом сохраняются многие способности вырабатывать навыки. И тогда у таких пациентов, возникает странное состояние, когда они учатся каким-то вещам, но абсолютно не помнят, что они приобретали эти навыки.

Оказалось, что те методы, которые были использованы для изучения молекулярной биологии памяти, подходят для того, чтобы визуализировать след памяти в целом мозге. Потому что работа генов в момент запоминания происходит только в отдельных клетках. Ранее казалось, что после того, как память перешла в долговременное хранилище, и произошел всплеск работы генома, она фиксирована. И последующие воздействия на мозг не способны каким-то образом изменить или стереть, или повлиять на старую память, она стабильно хранится теперь в сетях дифференцировавшихся нейронов. Однако, неожиданным фактом оказалось, что в мозге в момент извлечения старой памяти активируются очень похожие молекулярные механизмы, похожие на те, которые активируются в момент запоминания.

Исследования нейробиологии последних лет показывают, что это не только каждое следующее извлечение памяти, это активная реконструкция версий того, что было, но и перезапись новой версии, которая может подавлять или угашать предыдущую. Процесс, который получил название «реконсолидация памяти».

в огромной функциональной системе из клеток, которая стоит за каждым следом нашей памяти. На самом деле, в такой след вовлечены десятки других структур, которые образуют единое целое, и количество нейронов может достигать десятков и сотни миллионов. Кстати Фрейд ещё в конце позапрошлого века писал своему другу Флису в одном из писем: «Как ты знаешь, я сейчас работаю над новой теорией памяти, согласно которой, память – это ни что-то раз данное и навеки закрепленное, а меняющееся при каждом извлечении.

Среди ведущих специалистов в области исследования памяти долго не разрешался вопрос: нарушения памяти связаны с тем, что она теряется в мозге или с тем, что теряется способность просто доступа к этой памяти? Большинство интуитивно склонялись ко второй версии ответа. И только в 2016 году, во время исследований памяти в Кембриджском университете было установлено, что мыши, страдающие болезнью Альцгеймера, по-прежнему формируют воспоминания, но не способны извлечь их из памяти. В нейробиологических исследованиях памяти принято разделять вопрос о механизмах памяти на три проблемы:

– как память формируется в мозге? – как память хранится в мозге на протяжении многих лет? – как память избирательно извлекается, когда это необходимо? И здесь исследования за последние несколько десятков лет перешли от наблюдения за поведением в момент формирования памяти у человека, у животных, к приборной фиксации того, как память хранится за счет работы генома нервных клеток?

Память в момент запоминания, проходит две фазы. Первая – это короткая фаза в течение первых минут после получения новой информации, где мы способны хранить почти всю полученную информацию. Затем происходит резкое уменьшение объема запомнившейся информации, но оставшаяся после этого периода информация хранится очень долго. Если в момент запоминания и перехода от кратковременной в долговременную память человеку дается новая задача, которую он должен запомнить, то эта новая задача мешает запоминанию старой информации. У животных все то же самое, начиная от приматов, и кончая беспозвоночными, например, виноградными улитками. Это обстоятельство дало новую гипотезу: то, что хранится в течение длительного времени как информация в клетках организма, должно быть связано со способами хранения генетической информации, потому что белки разрушаются очень быстро. Значит, должны происходить какие-то изменения в активности геномов, которые связаны с ДНК нервных клеток и изменениями ее свойств.

И здесь было важно выяснить, что за гены включаются в нервных клетках, что запускает их в момент обучения, и каковы их функции? Каким образом это переходит в то, что мы способны ощущать сами как наш субъективный опыт?

Помогла их найти гипотеза, что процессы, происходящие в мозге в момент формирования нового опыта, может быть, вовлекают те же клеточные принципы и механизмы, которые вовлекаются в процессы развития нервной системы, установление связей и дифференцировкой клеток? После множества экспериментов выяснилось: да – нейрон перестраивает программу своей работы под влиянием ситуации обучения.

Оказалось, что формирование памяти проходит как бы две фазы синтеза белка и экспрессии генов. Первая – это сразу после обучения, когда активируются так называемые ранние гены. Но, вслед за этим существует вторая волна активации после действия продуктов ранних генов на геном. Так называемые поздние гены. Один из пионеров в этих исследованиях, американский нейробиолог Эрик Кандель (сын эмигрантов, родившихся в городе Коломыя в Галиции) получил Нобелевскую премию за расшифровку этого каскада ещё в 2000 году. В последние годы продолжились не менее удивительные открытия. Так у многих видов живого были обнаружены «универсальные» гены, которые управляют процессами в эмбриогенезе, а затем – процессами запоминания. Немалый вклад в разгадку этих секретов Природы внесли российские исследователи, в том числе академик К.В.Анохин, предложивший понятие когнитом для обозначения направления – попытки формирования единой теории разума.

Вообще то, память это только один из режимов работы мозга, свойство больших систем функциональных нервных клеток. И здесь есть несколько особенностей памяти, в том числе личностно-эмоциональная – ведь наши воспоминания прошлого дороги нам, как память о прошлых событиях. Но для эволюции, вырабатывавшей способность к обучению и запечатлению в памяти этих адаптационных уроков, судьбоносным является другой вопрос. Память могла возникнуть и развиться в эволюции живого, если только она приносила пользу для будущего поведения. Именно это объясняет так поразившую вначале исследователей особенность: при каждом воспоминании какого либо фрагмента в памяти происходит перезапись этой информации с адаптационным «дописыванием новостей» именно по этому сюжету.

Исследования показывают: несмотря на многовековую традицию обращения к памяти, как к отпечаткам прошлого, более внимательный анализ показывает, что память имеет, прежде всего, проспективные функции, что опыт прошлого используется для того, чтобы планировать и воображать будущее. И пациенты с нарушениями памяти, оказывается, также не способные вообразить себе новые картины, спланировать будущее, как они не способны вспомнить свое прошлое. Когда им, например, предлагают представить себя на берегу моря, на пляже с шелестом волн, под лучами жаркого южного солнца они не способны представить себе эту картину. Оказывается, что способности к каким-то фантазиям и, вообще, к проецированиям чего-то будущего при повреждении гиппокампа страдают так же глубоко, как способность запомнить что-то новое или вспомнить прошлое.

Следуя новой научно-популярной традиции сравнения мозга человека с ЭВМ, можно сказать – мы рождаемся с мощнейшим компьютером в голове. Но в новый компьютер необходимо установить программы. Многие программы в нём уже стоят, а какие-то вы устанавливаете в процессе обучения, общения с другими людьми, получения так называемого жизненного опыта. Мозг всё это суммирует и фильтрует. При этом нейронная сеть мозга – динамическая, она постоянно меняется и заполняется. Каждую долю секунды, в зависимости от фиксации всех наших органов чувств, эмоций, мыслей, на ней пишется новая информация. Причём там места хватит на всё. Потенциальный объем памяти: в одних только некодирующих участках ДНК только одной клетки можно сохранить почти гигабайт информации. В мозге около 3 миллиардов нейронов, значит гипотетически, используя «лишние» участки молекул ДНК, можно записать три миллиарда гигабайт – это три эксабайта. Для сравнения: вся информация, которую хранил Facebook в 2015 году, занимала около 300 петабайт, то есть в десять раз меньше. Причём обработка информации внутри клетки на молекулярном уровне, если судить по тому, как это устроено в ДНК, требует совсем мало энергии. Это последние нейрофизиологические констатации. А треть века назад, когда я рассказал своему научному «опекуну» С.В.Мейену (интересовавшемуся проблемами сознания) о фиксации в мозге абсолютно всех обстоятельств текущей жизни, он мне не поверил. «Что и все мигания ресниц в течение жизни фиксируются?»– недоверчиво переспросил он. Я не был тогда уверен про фиксацию всех миганий и сослался на безусловные, пожизненные следы в памяти от болезненных миганий при соринке в глазу. Теперь я знаю, насколько конечна наша память: пока множество экспериментальных попыток определить объем и пределы памяти не приводили к предельным показателям. Так в одном из экспериментов канадского психолога Стенлинга, исследовалось, сколько лиц способны запомнить испытуемые студенты. Им показывали разные фотографии с коротким интервалом, а потом, через некоторые время, показывая две фотографии, просили узнать, какая из них показывалась, а какая является новой? Оказалось, что точность воспроизведения высока и не зависит от объема, то есть, всё было ограничено только утомляемостью студентов. До 12 тысяч фотографий воспроизводилось с точностью до 80 процентов.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6