Книга: Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Есть ли сознание у младенца?

Есть ли сознание у младенца?

Начнем с вопроса о сознании у детей. Есть ли сознание у младенца? А у новорожденного? Недоношенного? Нерожденного, пребывающего в материнском чреве? Да, для появления сознания требуется определенная степень организации мозга, но какая именно?

Этот неоднозначный вопрос десятилетиями выбивал почву из-под ног у защитников святости человеческой жизни, которые противостояли рационалистам. И те и другие не раз делали провокационные заявления. Так, например, философ Майкл Тули из Университета Колорадо прямо пишет, что «новорожденный младенец — не личность и даже не подобие личности, поэтому в том, чтобы его уничтожить, нет ничего объективно дурного»¹. Тули полагает, что до того, как ребенку исполняется три месяца, инфантицид морально оправдан, поскольку новорожденный младенец «обладает концепцией длящегося «я» в той же степени, что и новорожденный котенок», а следовательно, «не имеет права на жизнь»². Ему вторит профессор биоэтики Питер Зингер из Принстона, который говорит, что «жизнь в морально значимом смысле начинается лишь с осознанием собственного существования во времени»:

Заявления, подобные этим, преждевременны по ряду причин. Они идут вразрез с моралью и интуицией, которые твердят нам, что права на полноценную жизнь заслуживает любой, от нобелевского лауреата до ребенка-инвалида. Кроме того, они не соответствуют нашему интуитивному ощущению наличия сознания — спросите любую мать, которая гулила со своим новорожденным младенцем и ловила его взгляд. Самое возмутительное в заявлениях Тули и Зингера — то, что их безапелляционные суждения не подтверждены никакими доказательствами. Откуда им знать, что у младенца отсутствует опыт переживания? Какие для этого есть научные основания? Да никаких — все эти заявления сделаны a priori, не основываются ни на каких экспериментах и часто оказываются неверны. Так, Зингер пишет, что «[пациенты в коме и вегетативном состоянии] ничем не отличаются от детей-инвалидов. Они не сознают себя, не способны мыслить рационально или автономно… их жизнь не имеет подлинной ценности. Их жизненный путь подошел к концу». В главе 6 мы видели, что такая позиция в корне неверна: при нейровизуализации исследователям удалось обнаружить у некоторых пациентов в вегетативном состоянии остатки сознания. Тот, кто делает такие безапелляционные утверждения, самым оскорбительным образом отрицает сложность жизни и сознания. Мозг заслуживает лучшего отношения.

Я предлагаю простой альтернативный вариант: давайте научимся ставить правильные эксперименты. Младенческий разум — это terra incognita, но о состоянии сознания можно судить по поведению человека, по строению его мозга, по данным нейровизуализации. Мы можем и должны искать в человеческих младенцах самых ранних возрастов все те автографы сознания, которые некогда нашли у взрослых людей.

Стратегия эта, разумеется, несовершенна, поскольку построена на аналогии. Мы надеемся, что на каком-то этапе развития младенца в первые годы жизни обнаружим те же самые объективные маркеры, которые, как нам известно, указывают на наличие субъективного восприятия у взрослых. Если мы их найдем, то сможем сказать, что в данном возрасте ребенок обладает субъективной точкой зрения на окружающий мир. Конечно, природа могла устроить все гораздо сложнее, и не исключено, что с возрастом автографы сознания меняются. Да и однозначный ответ получить удается не всегда. При наличии нескольких признаков они могут указывать на разные ответы, а рабочее пространство, у взрослого человека представляющее собой единую систему, у младенца может состоять из фрагментов или кусочков, каждый из которых развивается в собственном темпе. Тем не менее экспериментальный метод имеет одну уникальную черту: он позволяет увидеть объективную сторону дебатов. Любые научные знания стоят больше, чем утверждения a priori известных философов и религиозных лидеров.

Так есть ли у младенцев рабочее пространство сознания? Как у них со строением мозга? В прошлом веке многие педиатры полагали, что кора мозга ребенка, изобилующая крошечными нейронами, дендритами-недоростками и хиленькими аксонами без защитной миелиновой оболочки, чересчур незрела и потому в момент рождения ребенок не имеет разума. Считалось, что достаточно развиты лишь несколько островков зрительной, слуховой и моторной коры, снабжающие младенцев примитивными чувствами и рефлексами. Сенсорные стимулы сливаются и, говоря словами Уильяма Джеймса, возникает «единая, сбивающая с толку вспышка цвета и звука». Распространено было мнение, согласно которому высшие мыслительные центры префронтальной коры младенца бездействуют как минимум в течение первого года жизни и лишь затем начинают созревать. Этой воображаемой фронтальной лоботомией специалисты объясняли систематическую неспособность младенцев проходить тесты на моторное планирование и общий контроль (например, знаменитый тест Пиаже «А-не-Б»)⁴. Многие педиатры считали само собой разумеющимся, что дети не чувствуют боли — зачем им тогда анестезия? Детям делали уколы и даже операции, ничуть не задумываясь о возможности наличия у ребенка сознания.

Но последние достижения в области поведенческих тестов и нейровизуализации не оставили от этой пессимистической позиции камня на камне. Величайшая ошибка заключалась в том, что незрелость путали с дисфункцией. Кора головного мозга ребенка формируется и приобретает привычный вид еще в период внутриутробного развития, примерно в шесть с половиной месяцев гестационного возраста. Удаленные друг от друга области коры новорожденного уже связаны между собой прочной сетью длинных волокон⁵. Волокна эти не покрыты миелином, но информацию уже обрабатывают, пусть и гораздо медленнее. Самоорганизация спонтанной нейронной активности в функциональные сети начинается сразу после рождения⁶.

Возьмем обработку речевой информации. Младенцев звуки речи просто зачаровывают. По-видимому, узнавать речь они начинают еще во внутриутробном периоде, поскольку даже новорожденные отличают предложения, произнесенные на родном языке их матери, от предложений на иностранном языке⁷. Ребенок усваивает речь так быстро, что многие величайшие ученые, от Дарвина до Хомски и Пинкера, утверждали, что у человека имеется особый орган, «устройство усвоения речи», который развивается только у человека и отвечает за изучение языка. Мы с моей женой Гислейн Деан-Ламберц проверили эту идею самым непосредственным образом, с помощью МРТ заглянув в мозг младенцам, слушавшим разговор на родном языке матери⁸. Мы делали снимки активности мозга каждые три секунды, а спеленутые двухмесячные малыши в это время лежали на удобных матрасах и слушали речь из наушников, блокировавших исходивший от машины шум.

Мы поразились, обнаружив, насколько активен был их мозг, причем первичными слуховыми областями дело не ограничивалось. В работу вступала вся сеть, объединявшая различные области коры головного мозга (рис. 34). Рисунок активности складывался в хорошо известную нам схему и очерчивал классические языковые области, которые у младенцев находились в точности там же, где и у взрослых. Восприятием речи занимались височная и фронтальная языковые области левого полушария, а другие стимулы аналогичной сложности, например музыка Моцарта, поступали в области правого полушария⁹. На язык реагировал даже центр Брок?, располагающийся в левой части нижней префронтальной коры. Уже у двухмесячных детей эта область была достаточно зрелой, чтобы проявлять активность. Позже обнаружилось, что она относится к числу наиболее рано созревающих областей префронтальной коры головного мозга ребенка и наряду с некоторыми другими областями отличается наилучшими связями¹⁰.

Рисунок 34. У бодрствующего маленького ребенка префронтальная кора уже проявляет активность. Двухмесячные младенцы слушали предложения, произнесенные на языке матери, а деятельность их мозга в это время подвергалась сканированию с помощью фМРТ. Звуки речи активировали обширную речевую сеть, в том числе заднюю нижнюю фронтальную область, известную как центр Брок?. Когда запись проигрывали задом наперед и речь становилась мало узнаваема, активность заметно падала. В период бодрствования у детей также активировалась префронтальная кора правого полушария. Деятельность этой области также связана с сознанием, поскольку, когда ребенок засыпал, активность падала

Измерив скорость активации с помощью МРТ, мы подтвердили, что языковая сеть ребенка работает, но только гораздо медленнее, чем сеть взрослого человека, особенно в области префронтальной коры¹¹. Быть может, именно эта замедленность и мешает возникновению сознания? Что, если ребенок обрабатывает речь в «зомби-режиме» или как человек в коме — бессознательно реагируя на новые звуки? Тот факт, что у внимательно слушающего двухмесячного младенца при восприятии языка активируются те же корковые сети, что и у взрослого человека, еще ни о чем не говорит, поскольку мы знаем, что значительная часть этой сети (за исключением, возможно, центра Брок?) способна активироваться без участия сознания, например во время анестезии¹². Но вместе с тем мы своим экспериментом доказали, что у младенцев имеются зачатки вербальной кратковременной памяти. Когда мы повторяли одно и то же предложение через четырнадцать секунд, двухмесячные участники эксперимента демонстрировали узнавание¹³: при втором прослушивании центр Брок? становился значительно активнее, чем при первом. Детям было всего по два месяца, но в мозгу у них уже закрепился один из основных признаков сознания: способность в течение нескольких секунд удерживать информацию в кратковременной памяти.

Не менее важно было и то, что реакция младенцев на речь различалась в зависимости от того, бодрствовали они или спали. Слуховая область зрительной коры включалась всегда, однако дорсолатеральную префронтальную кору активность захватывала, только когда ребенок не спал; у спящих детей мы в этой области наблюдали лишь сглаженную кривую (рис. 34). Таким образом, можно заподозрить, что префронтальная кора, этот важнейший узел рабочего пространства у взрослых, уже играет важнейшую роль в работе сознания у бодрствующих младенцев.

Еще более выраженное свидетельство того, что дети нескольких лет от роду обладают сознанием, можно получить с помощью локально-глобального теста, о котором шла речь в главе 6, — теста, который используется для поисков остаточного сознания у взрослых пациентов в вегетативном состоянии. Он прост: пациенты слушают повторяющиеся последовательности звуков, например «бип-бип-бип-бип-у-у-у», а мы фиксируем активность их мозга с помощью ЭЭГ. Изредка последовательность нарушается, и в конце вместо «у-у-у» появляется другой звук, например «бип». Если эта неожиданность вызывает глобальную волну РЗ, которая охватывает всю префронтальную кору и связанные с ней зоны рабочей области, весьма вероятно, что у пациента наличествует сознание.

Участнику теста не нужно ничего знать, не нужно уметь говорить или следовать инструкциям. Тест так прост, что его можно проводить на детях (или на любых животных). Выслушать цепочку звуков способен любой ребенок, и, если его мозг достаточно умен, он уловит соответствующие закономерности. Связанные с различными событиями импульсы фиксируются у детей первых месяцев жизни. Беда только в том, что от слишком однообразного теста дети устают и начинают нервничать. Чтобы проверить наличие у них этого автографа сознания, моя жена Гислейн, по профессии нейропедиатр и специалист по вопросам младенческого познания, адаптировала наш локально-глобальный тест для своих задач. У нее получилось мультимедийное шоу, в котором симпатичные рожицы произносили последовательности гласных: «аа-аа-аа-ээ». Дети с удовольствием следили за болтливыми меняющимися рожицами, а мы, завладев детским вниманием, с радостью обнаружили, что уже в два месяца от роду мозг младенца выдает глобальную сознательную реакцию на неожиданные изменения — то есть нашли еще один автограф сознания¹⁴.

Большинство родителей не удивятся тому, что их двухмесячный ребенок уже показывает высокие результаты тестов на наличие сознания, однако наши тесты показывают, что детское сознание имеет одно важное отличие от взрослого: мозг младенца работает значительно медленнее, чем мозг взрослого человека. Каждый этап обработки информации занимает непропорционально много времени. На то, чтобы зафиксировать смену гласной и выдать неосознанную реакцию на несоответствие, мозгу младенцев, которых мы исследовали, требовалась треть секунды. На крупные изменения их префронтальная кора реагировала целую секунду — втрое-вчетверо медленнее, чем у взрослого человека. Следовательно, мозг ребенка первых недель жизни представляет собой функциональное глобальное рабочее пространство, только очень уж медленное.

Мой коллега Сид Куидер повторил наш опыт и обнаружил все то же, что и мы, но с новыми подробностями. Куидер экспериментировал со зрением и выбрал для эксперимента способность к распознаванию лица — еще одну область, в которой даже новорожденный младенец демонстрирует врожденные способности¹⁵. Маленькие дети обожают лица и с самого рождения волшебным образом норовят к ним повернуться. Этот естественный тропизм Куидер использовал для того, чтобы выяснить, действует ли на детей визуальная маска и совпадает ли их порог сознательного восприятия с аналогичным порогом у взрослых. Маскировочную парадигму, которую мы использовали при изучении осознанного зрения у взрослых, он адаптировал для пятимесячных детей¹⁶. Детям то быстро, то медленно показывали симпатичное лицо, а сразу после этого — некрасивый почерканный рисунок, игравший роль маски. Видели ли младенцы лицо? Сознавали ли они увиденное?

Из главы 1 вы можете помнить, что при использовании маски взрослые сообщают, что не видели ничего, за исключением случаев, когда цель остается видна более одной двадцатой доли секунды. Конечно, не умеющий говорить ребенок не может рассказать о том, что видел, но за него говорят его глаза (точно как у пациента в псевдокоме). Куидер обнаружил, что, когда детям максимально быстро показывали лицо, они не смотрели на него, то есть, по-видимому, не видели. Но как только лицо оставалось на экране достаточно долго, чтобы стимул преодолел порог, дети тотчас же к нему поворачивались. Маска действовала на них так же, как на взрослых, и лицо они воспринимали, только когда его изображение было «супралиминальным» и преодолевало порог восприятия. Важно заметить, что для того, чтобы изображение пересекло порог детского восприятия, оно должно было демонстрироваться в два-три раза дольше, чем в случае со взрослыми. Пятимесячные дети замечали лицо только тогда, когда его показывали дольше 100 миллисекунд, в то время как для взрослых маска перестает работать между 40 и 50 миллисекундами. Особенно интересен тот факт, что пороговые показатели у детей падают и становятся равны показателям взрослых тогда, когда ребенок достигает 10-12 месяцев от роду, то есть именно в тот момент, когда у него начинает проявляться поведение, зависящее от префронтальной коры¹⁷.

Продемонстрировав существование порога сознательного восприятия у младенцев, мы с Сидом Куидером и Гислейн Деан-Ламберц решили записать реакцию детского мозга на мимолетно демонстрируемые лица. Этапы обработки информации в коре и их последовательность совпали с тем, что мы наблюдали у взрослых: сначала сублиминальная линейная фаза, а за ней внезапное нелинейное массовое возбуждение (рис. 35). На первом этапе активность в задней части мозга постепенно нарастает независимо от того, было ли изображение показано выше или ниже порога восприятия: мозг ребенка явственно накапливает всю имеющуюся информацию о показанном лице. На втором этапе изображение, продемонстрированное выше порога восприятия, запускает медленную отрицательную волну в префронтальной коре. Функционально и топографически эта поздняя активность во многом напоминает наблюдающуюся у взрослых волну РЗ. Разумеется, если сенсорной информации достаточно, то даже младенческий мозг способен донести ее до префронтальной коры, хоть и значительно медленнее. Процесс этот делится на два этапа и у находящихся в сознании взрослых, которые могут сообщить о том, что видели, а потому мы можем предположить, что младенцы уже видят сознательно, пусть даже и не могут сказать об этом вслух.

Рисунок 35. У детей наблюдаются те же автографы сознательного восприятия, что и у взрослых, однако дети обрабатывают информацию значительно медленнее. В этом эксперименте детям 12-15 месяцев быстро показывали привлекательные лица, которые были замаскированы и становились то видимы, то невидимы. Мозг ребенка обрабатывал информацию в два этапа: поначалу происходило линейное накопление сенсорной информации, а затем резкая нелинейная активация. Эта активация может служить признаком сознательного восприятия, поскольку происходила она, только когда лицо демонстрировалось в течение 100 миллисекунд или более — именно столько нужно младенцу, чтобы сфокусировать взгляд. Заметим, что активация сознания наступала через 1 секунду после появления лица, а это примерно втрое превышает тот же самый показатель у взрослых

На самом деле очень медленная фронтальная негативная волна наблюдается всякий раз, когда мы экспериментируем с детьми и привлекаем их внимание к новому стимулу, как к слуховому, так и к зрительному¹⁸. Другие исследователи указывают на сходство этой волны с волной РЗ у взрослых¹⁹, которая возникает всякий раз при открытии доступа в сознательный опыт, независимо от того, какие задействованы чувства. Так, фронтальная негативная волна возникает, когда ребенок внимательно прислушивается к не вписывающимся в последовательность звукам²⁰, но только при условии, что он бодрствует, а не спит²¹. Мы экспериментировали снова и снова, и всякий раз эта медленная фронтальная реакция становилась чем-то вроде маркера сознательной обработки данных.

В целом мы можем с уверенностью утверждать, что доступ в сознательный опыт имеется как у взрослых, так и у детей, но у детей он идет гораздо медленнее, зачастую в четыре раза. Откуда взялась эта медлительность? Вспомним, что мозг ребенка отличается незрелостью. Основные волокна, передающие сигнал на большие расстояния и складывающиеся у взрослого в глобальное рабочее пространство, имеются у ребенка уже при рождении²², однако изолирующим слоем еще не покрыты. Миелиновые оболочки — жировые мембраны, окутывающие аксон, — созревают на протяжении всего детства и даже подросткового периода. В первую очередь они создают электрическую изоляцию, обеспечивая таким образом повышенную скорость и точность распространения нейронных импульсов в отдаленные точки. Мозговая сеть сознания у ребенка уже собрана, но еще не заизолирована, поэтому интеграция идет гораздо медленнее. Медлительность детского мозга чем-то напоминает медлительность мозга пациента, очнувшегося от комы. В обоих случаях можно добиться адаптивной реакции, однако улыбаться, хмуриться или издавать запинающиеся звуки человек начинает лишь через одну-две секунды. Сознание у него затуманено, заторможено и все же однозначно присутствует.

Самые младшие участники нашего эксперимента были двух месяцев от роду, поэтому мы до сих пор не знаем, в какой именно момент у ребенка возникает сознание. Наделен ли сознанием младенец? Или для того, чтобы его корковые структуры должным образом заработали, нужно несколько недель? Не имея полных данных, гадать не буду, однако не удивлюсь, если мы обнаружим, что ребенок рождается уже снабженный сознанием. У новорожденного в мозгу есть длинные связующие волокна, оплетающие весь мозг, и недооценивать их возможности было бы неразумно. Спустя несколько часов после рождения младенцы уже демонстрируют сложное внимание, в частности способность различать группы предметов, исходя из примерного количества этих предметов²³.

Шведский педиатр Хьюго Лангеркранц и французский нейробиолог Жан-Пьер Шанжо предложили очень интересную гипотезу, согласно которой момент рождения совпадает с первым эпизодом доступа к сознанию²⁴. По их мнению, плод в чреве матери фактически пребывает под действием седативных веществ — к нему постоянно поступают, например, «нейростероидный анестетик прагнанолон и снотворное вещество простагландин D2; все они вырабатываются плацентой». При родах происходит массовый выброс гормонов стресса и стимулирующих нейротрансмиттеров, например катехоламинов; в следующие несколько часов новорожденный, как правило, просыпается, широко открывает глаза и ощущает прилив энергии. Возможно, в этот момент у него впервые происходит сознательный опыт? Если эта фармакологическая теория верна, тогда мы недооценивали важность родов: именно в них рождается сознательный разум.