Windows для мозга

На днях в Киеве прошла международная Неделя мозга, инициированная Обществом Даны, которое объединяет около 500 ведущих ученых-нейрофизиологов всего мира. Цель мероприятия - популяризация науки о мозге. В рамках Недели в столичном Доме ученых и Институте физиологии им. А.Богомольца НАН Украины была организована серия лекций для школьников, студентов - для всех, кто интересуется, как работает главный «компьютер» нашего организма. Одну из лекций, посвященную теме мозга и сознания, читал член Общества Даны (единственный от Украины), ученый-нейрофизиолог с мировым именем, академик НАНУ, исполняющий обязанности директора Института физиологии Олег КРЫШТАЛЬ.

- Общество Дана было образовано как благотворительный фонд Чарльзом Даной, который был ее первым председателем в 1950 году. После гибели близкого родственника от болезни мозга Дана решил, что наилучшим образом распорядится своим капиталом, если создаст организацию, которая будет стимулировать внимание мировой общественности к всемерному развитию нейронаук. Надо сказать, что он как в воду глядел. Сейчас Неделя мозга активно поддерживается многими международными и всемирными объединениями ученых, в том числе Международной организацией исследований мозга, а также Федерацией европейских обществ нейронаук. Украина, кстати, - полноправный член этих организаций. Ведущим ее представителем в области нейронаук является наш Институт физиологии им. А.Богомольца.

- Какова роль этого института в контексте мировой нейронауки?

- Усилиями плеяды украинских ученых там создана школа ученых-нейрофизиологов мирового значения. Отец-организатор и идейный лидер этой школы - мой Учитель, академик Платон Григорьевич Костюк. Мы еще не смирились с мыслью, что его нет с нами: Учитель скончался в прошлом году. Множество важных, признанных всей мировой общественностью открытий в области нейронауки имеют «киевскую прописку». Наш научный центр является ведущим по целому ряду направлений - на всем пространстве к востоку от границы Германии. Чтобы вы представляли, о каком уровне открытий идет речь, приведу пример. При взгляде как бы с птичьего полета человеческий мозг - самый сложный объект в доступной нам части Вселенной. Наш персональный «супервычислитель» работает путем постоянного преобразования электрических сигналов («биотоков») в сигналы молекулярной природы. Эти процессы непрерывно протекают в обоих направлениях. Одни сигналы преобразуются в другие, в результате мы способны обучаться, помнить и, наконец - о чудо! - сознавать. Так вот, Платон Григорьевич был одним из пионеров в понимании того, как происходит переход информации из электрической формы в молекулярную. Он показал, что важнейшую роль в этом процессе играют ионы кальция.

С 50-х годов в мировой науке был сделан целый ряд первоклассных открытий, по которым присуждено десятка два нобелевских премий. Эти открытия заложили основу того, чтобы человечество поняло, как функционирует мозг. В частности, были открыты механизмы генерации нервных импульсов - это основной процесс, с помощью которого происходит возбуждение нервных клеток. Была открыта природа синаптической передачи, то есть распространения нервных импульсов между нейронами. Иначе говоря, произошел качественный скачок в нашем понимании мозга. Важность дальнейших исследований мозга как вместилища личного «Я» представляется очевидной.

- Почему именно сейчас это так важно?

- Существует несколько аспектов, но я укажу лишь два. Средняя продолжительность жизни человека в начале XIX века была 30 лет. В XX веке - уже 60 лет. Я привожу очень приблизительные цифры, но так или иначе, за сто лет произошло удвоение жизни человека. И хотя мы сейчас говорим, что индустриальное развитие приносит многие проблемы, бенефит для человечества от развития науки налицо. Есть и обратная сторона медали. Из-за того, что возросла продолжительность жизни, а сейчас, особенно в развитых странах, люди доживают до 80, 90 и больше лет, приобрели значение те болезни возраста, которые ранее проявлялись крайне редко. Сегодня человек в 60 лет совсем не чувствует себя стариком, а между тем его уже начинает подстерегать целая гамма болезней возраста, и эти болезни в огромной степени связаны с заболеваниями мозга. Я говорю прежде всего о болезнях Альцгеймера и Паркинсона, от которых сегодня страдают миллионы людей. Все это дезабилитирующие заболевания, которые не позволяют людям работать, но оставляют их жить десятилетиями в тяжелом состоянии, иногда в состоянии полного несознания. Нейронаука имеет все основания ожидать, что эти болезни будут побеждены.

- Как скоро?

- Полагаю, решения для этих болезней будут найдены в ближайшие 10-15 лет. С условием, что финансирование науки о мозге будет продолжать расти - может, не такими громадными темпами, как это происходило последние десятилетия, но все же существенно.

К болезням возраста необходимо добавить и одну из основных причин смертности населения - мозговые инсульты, заболевание, которое наносит человечеству убыток еще больший, чем ранее названные болезни. И это тоже проблема, которую сегодня решает нейронаука: ведется интенсивнейший поиск лекарств, которые позволят вернуть людей в строй либо предотвратить развитие инсульта. Нельзя не отметить, что исследования последних лет опровергли утверждение, казавшееся незыблемым. Мы твердо знали: нервные клетки не восстанавливаются. Так вот, они восстанавливаются, причем в любом возрасте! Мало того, процесс их восстановления пропорционален мозговой активности. В смысле тренировки мозг - гораздо более «отзывчивый» орган, чем мышцы или печень. Из этого следуют прямые рекомендации о том, что есть здоровый образ жизни: прежде всего это активная умственная работа.

Но, кроме здоровья, есть и еще один очень важный аспект. Он состоит в том, что нейронаука уже позволяет нам подобраться к вопросу поистине космического значения - к вопросу о сознании.

- Неужели удалось хотя бы немного продвинуться в решении сакраментального вопроса - каким образом мы осуществляем свою сознательную деятельность?

- Каждому человеку кажется, что он все время сознателен (конечно, если не спит). Это чистой воды иллюзия! Не теряя ощущения своей непрерывной сознательности, на самом деле человек действует, как правило, подсознательно. Хороший водитель не спрашивает у своего сознания, остановиться ли ему перед светофором. Когда я иду по улице, то делаю это тоже подсознательно. Пока не споткнусь! Вот тогда уже сознательно оцениваю ситуацию - упал или нет, ударился ли, насколько тяжела травма, нет ли дальше препятствий. Это эпизод сознательного действия. Потом я продолжу идти, и сознание вернется в свой обычный режим - прыгать с темы на тему, если нет навязчивой, «гложущей» проблемы. Все, что мы делаем хорошо, мы делаем, обучившись этому, и потому практически бессознательно. А чтобы научиться, нужны сознательные усилия - без этого обучения не будет. Поэтому учиться нелегко и долго.

До последних лет мы даже не представляли, что же такого специфического происходит в мозгу, когда он осуществляет сознательную работу. В последнее десятилетие появилась, наконец, возможность узнать кое-что об этом - благодаря совершенствованию методов исследований, в частности, методов томографии, которые позволяют заглянуть внутрь тела и увидеть, как там обстоят дела. Одна из разновидностей этого метода - функциональная магнитно-резонансная томография. Этот метод позволяет видеть в реальном времени, какие участки мозга работают, а какие нет. В основе метода - сложнейшие наука и техника, однако сам принцип работы прибора прост: регистрируются изменения в кровоснабжении разных участков мозга. Если какая-то часть мозга активизируется, то в ней расширяются сосуды.

С помощью этого прибора оказалось возможным проводить эксперименты (их сделано уже немало), в ходе которых становятся очевидными те изменения в работе мозга, которые связаны с сознательной деятельностью. Эти изменения, как правило, состоят в том, что включаются большие ансамбли нервных клеток, дополнительных к тем, которые работают при бессознательной активности.

- Так можно определять асоциальные личности, которые действуют только на подсознании? Или неуспевающих учеников в классе - кто учится, а кто бессознательно смотрит на учителя?..

- Еще не время для таких узкоконкретных приложений, исследования пока слишком дороги. Впрочем, более совершенного детектора лжи не существует. Важно, что появилась возможность изучения нейрологических основ поведения людей. А это уже глобальная перспектива: можно ожидать исторического поворота науки о мозге от стадии редукционизма, то есть от стадии, когда мы разделяем сложное на все более мелкие части, чтобы была возможность получить как можно больше информации, до холистического подхода, когда изучают некий орган в целостности или, по крайней мере, в больших его частях. Без такого подхода к сознанию не подступиться, потому что это феномен, связанный, как уже ясно, с суммарной работой миллиардов нервных клеток.

Относительно сознания, сейчас одной из господствующих в науке является гипотеза «глобального рабочего пространства». Имеется в виду то множество нервных клеток, которые активизированы в мозгу и образуют сознательное «Я». Метафора для объяснения: в театре происходит действие. Есть зрители, хор, работники сцены, режиссер, сценарист. Без них спектакль невозможен. Они - это миллиарды нервных клеток. Но есть еще и главный герой, который произносит монолог. Вот сознание и есть тот самый главный герой. А театр - это весь мозг.

Путь к пониманию сознания включает в себя два аспекта. Один, по сути, уже решается - это тот, о котором я говорил: найдено отражение специфических процессов, которые происходят при сознательной деятельности. А второй - очень сложный, и к этому аспекту у нас подходов пока нет. Это аспект - сознательное «Я».

Хоть мы еще и не знаем, где искать этого декартовского гомункулуса - первый аспект, а именно возможность регистрации отражений сознательных процессов в мозгу, уже дает нам огромные возможности. И эти возможности приведут к тому, что жизнь человечества изменится радикально, причем уже в обозримом будущем. К примеру, можно ожидать радикального улучшения в процессе обучения. Обучение станет намного более эффективным.

- Каким образом?

- Мы поймем, как оно происходит на уровне мозга.

- Разве мы не понимали этого раньше? Выучил - повторил, и так, пока не запомнишь или не приобретешь навык.

- Мы всегда понимали, что можно двигать рукой, потом поняли, что рукой движут мышцы - и только недавно, с помощью науки, узнали КАК мышцы сокращаются.

- А как можно повлиять на процесс обучения?

- Поняв алгоритмы, которые использует мозг для обучения, окажется возможным оптимизировать этот процесс настолько, что мы обретем возможность к подсознательному обучению. Ведь можно же научиться бессознательно водить машину, так почему нельзя научиться бессознательно учиться? Не надо только вспоминать о почившей в бозе гипнопедии - обучении во сне. Как гипотезу ее следовало проверить, но все оказалось не так просто: сон - это совершенно особое состояние мозга.

- Но это же опасно, то что вы говорите, это же промывка мозгов!

- А что делать? Молекулярная биология тоже опасна, во множестве лабораторий мира можно создавать потенциально смертельные вирусы, но это не означает, что генетические исследования вирусов нужно прекратить. Если их прекратят ученые, то начнут террористы, а мы, к тому же, получим шанс вымереть от какого-нибудь нового гриппа. Поэтому человечество должно быть консолидированным и сознательно овладевать всеми новыми возможностями. А «промывание» мозгов с благородной целью обучения начнется довольно скоро и приведет к качественному изменению жизни человечества. Собственно говоря, человечество будущего - это человечество вундеркиндов.

- Промывание мозгов с целью обучения будет происходить сознательно или на уровне подсознания?

- Если нам удастся сократить, оптимизировать путь от получения информации к умению ею пользоваться, мы получим новое человечество! И я беру на себя смелость сказать, что среди других глобальных задач эта, возможно, одна из самых близко разрешимых. Можно надеяться, что новое человечество, состоящее из вундеркиндов, поможет нам решить другие глобальные проблемы, которые сегодня остаются нерешенными.

Итак, что есть более важным сейчас для человечества, чем изучение мозга? Ничего, кроме острых проблем собственно выживания! Правда, цена каждого нового шага в науке очень велика.

Взять проблему памяти. Когда-то с ней будет все более-менее ясно - лет через 10-20. Эту ясность постепенно и незаметно внесет целая армия ученых, и человечество наверняка даже не соизволит признать: ага, теперь все ясно. Потому что уже будет занято другими проблемами.

- Что уже сегодня известно о памяти?

- Найдены некоторые биохимические процессы, которые наверняка участвуют в памяти, но единая картина - как они объединяются, чтобы произошло запоминание, еще не сложилась. Есть подозрение, что она сложится только в умах тех сверхлюдей, вундеркиндов, о которых мы говорили.

- Как же мы их научим стать вундеркиндами без понимания процессов памяти?

- Полное понимание чего бы то ни было - это фикция. Все происходит, даже если быстро, то все равно во времени, постепенно. Постепенно мы накопим достаточно информации о связи мышления с поведением, чтобы научиться лучше учить, а через поколение появится возможность учить еще лучше. Это не будет таблетка, выпив которую, можно «научиться всему». Но не исключено, что и таблетки окажутся среди элементов новых технологий.

- Попал под молнию - заговорил по-английски?

- Молния - неплохая метафора, но речь идет о новом понимании взаимодействия сознания и подсознания. Речь идет о новом Windows для мозга: Windows-20ХХ, новая операционная система для общения индивидуального мозга с собственным подсознанием, человечеством и окружающей средой.

- Подсознание умнее сознания?

- В связи с этим у меня есть еще одна новость. Ее можно счесть плохой, а с другой стороны, как посмотришь: вундеркинды будущего будут в значительной степени бессознательны. В гораздо большей степени, чем мы, потому что они будут уметь гораздо больше, чем мы.

- И совершать свои действия подсознательно?

- Совершенно верно. Все, что им придется делать, они будут делать подсознательно и поэтому делать хорошо. А каким будет их сознание, можно только догадываться. У них в голове будет заложено множество знаний и технологий, которые совершенно не обязательно будут выливаться в рефлексию, в осознавание собственных мыслей. Человек будущего, выполняя очень сложные задачи, не будет иметь такой роскоши - думать: «вот сейчас я управляю синхрофазотроном номер ХХ5». Осмысленная работа станет подсознательной и потому совершенной.

- А чем же будет занято сознание?

- Я полагаю, а скорее, мечтаю, что будущие мы окажемся достаточно умными, чтобы оставить себе человеческие радости жизни - например, восторгаться прекрасным пением птиц.