Таємне життя розуму : як ми мислимо, відчуваємо й вирішуємо, Маріано Сігман
Що подумають майбутні експерти з питань свідомості про наші сучасні уявлення? Теперішнє розуміння цього феномена в нейронауці перебуває десь поміж Лавуазьє й Карно. Парові механізми змінили світ XVIII століття так само, як розумні машини змінюють зараз наш. Чи зможуть вони відчувати? Чи матимуть власну волю, погляди, бажання й цілі? Чи буде в них свідомість? Як і у XVIII сторіччі, від науки вимагають негайних відповідей, які уможливлять розуміння свідомості, але ми майже нічого не знаємо про її фундаментальні засади.
Психологія в передісторії нейронауки
Мені здається, що Зіґмунд Фройд — це Лавуазьє свідомості. Його видатна гіпотеза полягала в тому, що свідомість — лише верхівка айсберга, а людський розум виріс на підґрунті несвідомого мислення. Свідомо ми тільки споглядаємо висновки, результати, учинки, спричинені паралельною діяльністю махини несвідомого. Фройд зробив своє відкриття наосліп, спостерігаючи за далекими й опосередкованими слідами її існування. Сьогодні несвідомі процеси в мозку можна відстежити й пильно роздивитися в режимі реального часу й з великою мірою деталізації.
Основна частина роботи Фройда і його інтелектуальної спадщини вписується в рамки психології. Проте впродовж життя він також формулював нейрофізіологічну теорію психічних процесів. Такий перехід цілком виправданий. Щоб розуміти дихання, пульмонолог аналізує, як працюють і чому запалюються бронхіоли. Аналогічно спостереження за структурою й функціонуванням мозку й клубків нейронів — природний шлях для охочих зрозуміти мислення. Зіґмунд Фройд, батько психоаналізу й обдарований невропатолог, в одному з найперших текстів, опублікованому, проте, уже після його смерті, під назвою «Проект наукової психології» задекларував намір розвинути психологію як природничу науку, що тлумачить психічні процеси як кількісні стани, зумовлені різницею в структурних матеріалах нервової системи. Він додавав, що психічна матерія складається з частинок — нейронів. Це останнє маловідоме припущення розкриває справжні масштаби інтуїції Фройда.
Наприкінці ХІХ століття науковці Сантьяґо Рамон-і-Кахаль та Камілло Ґольджі зійшлися в дуже палкій суперечці. Кахаль наполягав, що мозок складається з нейронів, з’єднаних між собою. Натомість Ґольджі вважав його ретикулярним утворенням, тобто суцільною сіткою. Епічну наукову битву мав розсудити мікроскоп. Будучи чудовим експериментатором, Ґольджі, щоб побачити невидиме доти, розробив метод фарбування, який досі називають методом Ґольджі. Сірі прожилки на сірому тлі тканини головного мозку ставали контрастними завдяки барвнику, і їхні чорні контури було видно в мікроскоп. Кахаль теж використав цей прийом. Але хист до малювання зробив його дуже спостережливим, і там, де Ґольджі бачив суцільне утворення, Кахаль виявив протилежне — окремі елементи (нейрони), які майже не торкалися один одного. Імідж науки як світу об’єктивних істин було зруйновано одним махом, коли двоє затятих ворогів розділили Нобелівську премію з фізіології. Це символічний приклад відзначення найвищою нагородою двох протилежних ідей на одній церемонії.
Відтоді минуло багато років, і тепер завдяки значно потужнішим мікроскопам ми знаємо, що Кахаль мав рацію. Його праця заклала фундамент нейронауки — дисципліни, яка вивчає нейрони й структури, що з них складаються, а також створені нейронами ідеї, сни, слова, бажання, рішення, прагнення й спогади. Але коли Фройд писав «Проект наукової психології» і схематично зобразив модель мозку як системи з’єднаних нейронів, протистояння між нейронами й сіткою ще не припинилося.
Фройд розумів, що час природничої науки про мислення ще не настав і не йому пропонувати світу свій «Проект». Але сьогодні ми, спадкоємці його здобутків, більше не працюємо наосліп і можемо перейняти естафету. Можливо, зараз саме прайм-тайм для «Проекту», який пропонує психологію, що базується на біології мозку.
Фройд у темряві
У «Проекті» Фройд створив першу схему нейронної мережі в історії науки. Ця мережа вловила головний принцип набагато складніших сучасних моделей, які імітують мозкову архітектуру свідомості. До неї увійшли три типи нейронів: фі, псі та омега, які працюють за принципом гідравлічного пристрою.
Фі (φ) — це сенсорні нейрони, вони формують жорсткі ланцюги й продукують стереотипні реакції на зразок рефлексів. Фройд передбачив особливість цих нейронів, на сьогодні доведену численними експериментами: вони живуть теперішнім моментом. Фі-нейрони реагують миттєво, тому що мають легкопроникні мембрани, які, зазнаючи тиску, здатні його передавати. У такий спосіб вони розшифровують отриманий імпульс і майже тієї ж миті забувають про нього. Фройд помилився щодо фізичного аспекту: нейрони реагують не гідравлічно, а електрично, але принцип дуже схожий. З погляду біофізики для сенсорних нейронів первинної зорової кори характерна здатність швидко отримувати й віддавати заряд.
Фі-нейрони також слідкують за внутрішнім світом. Наприклад, створюють відчуття спраги, коли тіло фіксує зневоднення. Як бачимо, ці нейрони передають завдання, своєрідний raison d’être[43] (у цьому випадку — знайти воду) далі, але не мають пам’яті чи свідомості.
Далі Фройд представляє інший тип нейронів, які називає псі (Ψ). Вони здатні пам’ятати й дозволяють мережі відмежовуватися від теперішнього стану. Мембрани псі-нейронів непроникні, тому вони накопичують і ізольовано зберігають історію наших відчуттів. На сьогодні науці відомо, що нейрони тім’яної й лобової частки, які відповідають за оперативну пам’ять (потрібну, щоб запам’ятати номер телефону чи адресу на кілька секунд), працюють майже так само, як припускав Фройд. Єдиний виняток: замість непроникних мембран вони підтримують свою активність за допомогою зворотного живлення. Це своєрідний цикл, що дозволяє компенсувати заряд, який ці нейрони постійно втрачають. Проте довготривала пам’ять, наприклад про дитинство, працює зовсім не так, як вважав Фройд. Її механізм складний: здебільшого спогад фіксується в послідовності нейронних зв’язків і їх структурних змінах, а не в динамічному електричному заряді. Так виникають набагато стабільніші й менш затратні системи пам’яті.
Припущення Фройда виявилося пророчим для ще однієї головоломки. Оскільки свідомість живиться минулим досвідом та уявленнями про майбутнє, її не можна віднести до системи фі, яка працює виключно з теперішнім. А через те, що вміст свідомості, наші думки постійно змінюються, непорушна система псі також не підходить. Із відвертим невдоволенням Фройд описав нову систему нейронів, яку назвав омега (ω). Вони, як і нейрони пам’яті, накопичують заряд протягом певного часу, а тому впорядковуються в епізоди. Науковець припускав, що активація цих нейронів пов’язана зі свідомістю, вони можуть інтегрувати інформацію різної давності й перескакувати, як у грі в класики, з одного стану в інший під ритм внутрішнього годинника.
Ми переконаємося, що цей годинник у мозку справді існує й організовує свідоме сприйняття як послідовність кінокадрів. А наприкінці
