Книга: Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Пять чувств: временные свойства мозга

Пять чувств: временные свойства мозга

Еще одна проблема связана с ощущением времени: сигналы от разных сенсорных систем обрабатываются в мозге с разной скоростью, но вы тем не менее можете испытывать всю совокупность ощущений одновременно. Вы можете слышать хлопок и видеть соединившиеся ладони, и вы будете воспринимать эти события как одновременные, несмотря на то что слуховая обработка происходит быстрее, чем визуальная. И если в этот момент вы испытаете какое-либо тактильное ощущение в области лица – скажем, прикосновение к кончику носа, – все эти события сольются в один мультимодальный момент сознания, хотя сигнал от вашего носа достигает мозга быстрее всего, так как он проходит значительно меньшее расстояние. Это означает, что существуют временные окна, обусловливающие кажущийся единым момент сознания: окно – это время, в течение которого ощущения могут догнать друг друга, чтобы объединиться в знакомое мультисенсорное целое, которое мы называем «моментом сознания». Ваш мозг должен каким-то образом синхронизировать события. Для того, чтобы упорядочить все различные сенсорные модальности, необходимо обеспечить соответствующие временные задержки, и, безусловно, самый медленный сенсорный сигнал будет задавать темп.

Оказывается, эти временные окна могут охватывать до нескольких сотен миллисекунд. «Мы не осознаем фактический момент настоящего. Мы всегда немного опаздываем». Почти полвека назад гениальный физиолог Бенджамин Либет пришел к этому выводу, изучая пациентов отделения нейрохирургии местной больницы, у которых было просверлено отверстие в черепе для доступа к коре.[162] В одном из экспериментов Либет использовал электрод для стимуляции некоторых участков мозга, что вызывало у пациента ощущение покалывания в различных частях тела. Пациент не сообщал о том, что осознает стимул, в течение поразительно долгого промежутка времени – целых 500 миллисекунд. Эти полсекунды – вечность в масштабах мозговых процессов, учитывая, что потенциал действия составляет всего одну тысячную доли секунды. Кроме того, Либет продемонстрировал, что когда стимуляция применялась к отдаленной части тела, например к ступне, проходил значительный промежуток времени от момента регистрации события в мозге до осознания этого события пациентом. И дело не только в существовании временного окна, гарантирующего своевременную обработку даже самых медленных сигналов: осведомленность сознания, кажется, наступает еще позже. Исследования показывают, что когда испытуемые классифицируют изображения, представленные в произвольном порядке, по категориям (скажем, «животные» и «транспортные средства»), мозг распознает разницу на раннем этапе обработки, в то время как «сознательное» решение возникает гораздо позже (спустя примерно 250 миллисекунд).[163] Эти периоды, очевидно, обеспечивают оптимальный запас времени для формирования и расформирования нейронных ансамблей.

Нейроны в пределах ансамбля не работают как изолированные телефонные кабели, независимо передающие информацию. Вместо этого ансамбль представляет собой самоорганизующуюся, целостную структуру, функционирующую в течение сотен миллисекунд. Область этой самоорганизации медленно распространяется от эпицентра, как рябь, и только когда она достигает значительной площади, можно говорить о моменте сознания. Теперь не кажется удивительным, что этот процесс занимает до половины секунды.[164]

Но проблема пространства все еще не решена. Остается неясным, как расположение соответствующих структур коры соотносится с субъективными различиями слуха и зрения. Возможно, различия в восприятии ощущений разных модальностей каким-то образом связаны с различиями в свойствах нейронных ансамблей зрительной и слуховой коры, которые проявляются только спустя некоторый промежуток времени. Будь это так, мы могли бы выявить феноменологию слуха и зрения, используя некий критерий объективной физиологии. Но как выявить этот критерий?

Пока очень сложно сопоставить феноменологию с тем, что мы объективно наблюдаем в мозге. Тем не менее у меня есть одно предположение. В физиологическом смысле зрение в первую очередь (но не исключительно) фиксирует разницу в пространственном расположении элементов, в то время как слух в первую очередь (но не исключительно) фиксирует временные различия. Тогда пространственные особенности нейронных ансамблей, изменяющиеся в течение определенного временного промежутка, могут помочь нам разработать новое дополнение к инструментарию нейронауки. В идеале мы должны сформировать единый критерий пространства-времени, своего рода феноменологическое математическое уравнение, которое также может быть применено к описанию субъективного сознания.