Книга: Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

На связи — кора головного мозга

На связи — кора головного мозга

Сегодня у нашей исследовательской группы накопилось достаточно историй об успехах, чтобы утверждать, что наш локально-глобальный тест действительно выявляет наличие сознания. Тем не менее тест этот еще далеко не совершенен. У нас было слишком много ложных отрицательных результатов — тест не показывал наличия сознания у пациентов, которые позже выходили из комы и к которым возвращалось полноценное сознание. Мы немного выиграли за счет обработки наших данных посредством сложного алгоритма машинного обучения³⁸. Этот инструмент напоминает Гугл и позволяет проверять мозг на наличие любых реакций на глобальную неожиданность, даже если эти реакции необычны и прежде нигде не встречались. И все-таки примерно у половины пациентов, которые находятся в состоянии минимального сознания или к которым вернулись коммуникативные способности, мы не смогли зафиксировать какую-либо реакцию на нестандартные последовательности.

Статистика называет это случаем высокоспецифичности при слабой чувствительности. Проще говоря, наш тест так же асимметричен, как тест Оуэна: если мы получаем положительный результат, то можем почти наверняка сказать, что у пациента сознание сохранилось; если же результат оказывается отрицательным, мы не можем сделать вывод о том, что сознание отсутствует. Объяснить эту низкую чувствительность можно несколькими возможными причинами. Не исключено, что наши записи ЭЭГ содержат слишком много шумов — в конце концов, не так-то легко получить четкий сигнал, когда пациент лежит на больничной койке в окружении всевозможных электронных приборов или не может стоять спокойно или смотреть в одну точку. Вполне вероятно, что некоторые наши пациенты находятся в сознании, но не могут понять, что от них требуется. Их мозг поражен так тяжело, что они не в силах сосчитать нарушения звука или заметить их — или даже просто сконцентрироваться на этих звуках более чем на несколько секунд.

Тем не менее психическая жизнь этих пациентов не прекращается. Если наша теория верна, это значит, что их мозг по-прежнему способен распространять глобальную информацию в коре на большие расстояния. Как же это отследить? В конце первого десятилетия XXI века Марселло Массимини из Университета Милана пришла одна хитроумная идея на сей счет³⁹. В нашей лаборатории для выявления сознания использовался мониторинг проникновения сенсорного сигнала в мозг, а Массимини предложил использовать внутренний стимул. А давайте запустим электрическую активность прямо в коре головного мозга, подумал он. Это будет как импульсный сигнал локатора — интенсивный стимул проникнет в кору и в зрительный бугор, а сила и длительность порожденного им эха покажут нам, сообщаются ли между собой области, через которые он проходит. Если активность достигнет отдаленных областей и если сигнал долгое время будет блуждать туда-обратно, можно будет говорить о возможном наличии у пациента сознания. При этом, что примечательно, самому пациенту не придется даже обращать внимание на стимул или в чем-то разбираться. Пациент может даже не знать, что кто-то с помощью импульса проверяет состояние отдаленных участков коры его мозга.

Для реализации своей идеи Массимини воспользовался сложным сочетанием двух технологий: ТМС и ЭЭГ. Как уже говорилось в главе 4, при транскраниальной магнитной стимуляции кору головного мозга стимулируют с помощью магнитного потока, направляя разряд на помещенную возле головы катушку. ЭЭГ, как уже известно читателю, представляет собой старый добрый способ записи волн мозга. Фокус, произведенный Массимини, заключался в том, чтобы «пощупать импульсом» кору с помощью ТМС, а потом использовать ЭЭГ, чтобы записать распространение активности мозга, которая начнется в результате импульса. Для этого требовались особые усилители, которые быстро восстановятся после интенсивного тока, генерированного с помощью ТМС, и спустя всего несколько миллисекунд отобразят точную картину распространения активности.

В настоящее время метод Массимини дает потрясающие результаты. Поначалу Массимини исследовал с его помощью здоровых людей, находившихся в состоянии бодрствования, сна и под анестезией. В период отсутствия сознания импульс ТМС вызывал лишь краткую очаговую активность, которая прекращалась спустя примерно 200 миллисекунд. Когда же участник эксперимента находился в сознании или даже предавался мечтам, тот же самый импульс вызывал в мозгу сложную цепочку активности. Место подачи стимула, по-видимому, роли не играло: в какой бы точке он ни попал в кору, в мозгу сразу же начиналась сложная и длительная реакция, явственно свидетельствовавшая о наличии сознания⁴⁰. Это наблюдение вполне согласуется с тем, что наблюдали мы с моей командой во время сенсорной стимуляции: если сигналы распространяются по охватывающей весь мозг сети более 300 миллисекунд, это говорит о наличии сознания.

Затем Массимини перешел к наиболее важной части эксперимента и испытал свою аппаратуру на пяти пациентах в вегетативном состоянии, пяти — в состоянии минимального сознания и двух — в псевдокоме⁴¹. Цифры невелики, но результат был стопроцентный: все находящиеся в сознании пациенты продемонстрировали длительную и сложную реакцию на поданный в кору импульс. За состоянием пяти пациентов в вегетативном состоянии следили в течение нескольких месяцев после эксперимента. В течение этого времени трое из них перешли в категорию минимального сознания и постепенно вернули себе часть коммуникативных возможностей. Это были те самые три пациента, у которых наблюдались сложные сигналы мозга. В полном соответствии с моделью глобального рабочего пространства, характер продвижения этих сигналов по префронтальной и височной коре служил особенно достоверным индикатором уровня сознания пациента.