Windows для мозку

Днями у Києві відбувся міжнародний Тиждень мозку, ініційований Товариством Дани, яке об’єднує близько 500 провідних учених-нейрофізіологів усього світу. Мета заходу - популяризація науки про мозок. У рамках Тижня у столичному Будинку вчених та в Інституті фізіології ім. О.Богомольця НАН України було організовано серію лекцій для школярів, студентів - для всіх, хто цікавиться, як працює головний «комп’ютер» нашого організму. Одну з лекцій, присвячену темі мозку і свідомості, читав член Товариства Дани (єдиний від України), учений-нейрофізіолог зі світовим ім’ям, академік НАНУ, виконувач обов’язків директора Інституту фізіології Олег КРИШТАЛЬ.

- Товариство Дани було засноване як доброчинний фонд Чарльзом Даною, який і став його першим головою в 1950 році. Після загибелі близького родича від хвороби мозку Дана вирішив, що найкраще розпорядиться своїм капіталом, коли створить організацію, яка стимулюватиме увагу світової громадськості до всебічного розвитку нейронаук. Треба сказати, що він як у воду дивився. Зараз Тиждень мозку активно підтримують багато міжнародних і всесвітніх об’єднань вчених, у тому числі Міжнародна організація досліджень мозку, а також Федерація європейських товариств нейронаук. Україна, до речі, - повноправний член цих організацій. Чільним її представником у сфері нейронаук є наш Інститут фізіології ім. О.Богомольця.

- Яка роль цього інституту в контексті світової нейронауки?

- Зусиллями плеяди українських учених в інституті створена школа учених-нейрофізіологів світового значення. Батько-організатор і ідейний лідер цієї школи - мій Вчитель, академік Платон Григорович Костюк. Ми ще не звиклися з думкою, що його немає з нами: Вчитель помер торік. Безліч важливих, визнаних усією світовою спільнотою відкриттів у сфері нейронауки мають «київську прописку». Наш науковий центр - ведучий із цілої низки напрямів на всьому просторі на схід від кордонів Німеччини. Щоб ви уявляли, про який рівень відкриттів ідеться, наведу приклад. Якщо поглянути ніби з висоти пташиного польоту, людський мозок - найскладніший об’єкт у доступній нам частині Всесвіту. Наш персональний «суперобчислювач» працює, постійно перетворюючи електричні сигнали («біоструми») на сигнали молекулярної природи. Ці процеси невпинно відбуваються в обох напрямках. Одні сигнали перетворюються в інші, відтак ми здатні вчитися, пам’ятати і, нарешті, - о диво! - усвідомлювати. Отож, Платон Григорович був одним із піонерів у розумінні того, як відбувається перехід інформації з електричної форми в молекулярну. Він показав, що найважливішу роль у цьому процесі відіграють іони кальцію.

З 50-х років у світовій науці було зроблено цілу низку першокласних відкриттів, за які присуджено зо два десятки Нобелівських премій. Ці відкриття заклали основу для розуміння людством принципів функціонування мозку. Зокрема, було відкрито механізми генерації нервових імпульсів - це основний процес, із допомогою якого відбувається збудження нервових клітин. Було відкрито природу синаптичної передачі, тобто поширення нервових імпульсів між нейронами. Інакше кажучи, відбувся якісний стрибок у нашому розумінні мозку. Важливість подальших досліджень мозку як вмістилища особистого «Я» є очевидною.

- Чому саме тепер це так важливо?

- Є кілька аспектів, але я відзначу лише два. Середня тривалість життя людини на початку XIX століття була 30 років. У XX столітті - вже 60 років. Я наводжу дуже приблизні цифри, але, так чи інакше, за сто років відбулося подвоєння тривалості життя людини. І хоча ми зараз кажемо, що індустріальний розвиток породжує багато проблем, бенефіт для людства від розвитку науки - очевидний. Є й зворотний бік медалі. Оскільки зросла тривалість життя, а тепер, особливо в розвинених країнах, люди доживають до 80, 90 і більше років, набрали значення ті хвороби віку, які раніше проявлялися вкрай рідко. Сьогодні людина в 60 років зовсім не почувається старою, а тим часом її вже починає підстерігати ціла гама хвороб віку, і ці хвороби величезною мірою пов’язані із захворюваннями мозку. Я кажу насамперед про хвороби Альцгеймера і Паркінсона, від яких сьогодні страждають мільйони людей. Усе це дезабілітуючі захворювання, що не дозволяють людям працювати, але залишають їх жити десятиліттями у тяжкому стані, інколи - у стані повної несвідомості. Нейронаука має всі підстави сподіватися на подолання цих хвороб.

- Як скоро?

- Гадаю, рішення щодо цих хвороб буде знайдено у найближчі 10-15 років. За умови, що фінансування науки про мозок продовжуватиме зростати - може, не такими гігантськими темпами, як протягом останніх десятиліть, але все ж істотно.

До хвороб віку необхідно додати й одну з основних причин смертності населення - мозкові інсульти, захворювання, яке завдає людству втрат ще більших, ніж вище перелічені хвороби. І це теж проблема, яку сьогодні вирішує нейронаука: ведеться дуже інтенсивний пошук ліків, які дозволять повернути людей до активного життя або запобігти розвиткові інсульту. Не можна не відзначити, що дослідження останніх років спростували твердження, котре здавалося непорушним. Ми твердо знали: нервові клітини не відновлюються. Отож, вони відновлюються, причому в будь-якому віці! Мало того, процес їх відновлення пропорційний мозковій активності. У сенсі тренування мозок - значно «чутливіший» орган, ніж м’язи або печінка. З цього випливають прямі рекомендації про те, що є здоровий спосіб життя: насамперед це активна розумова праця.

Проте, окрім здоров’я, є ще один дуже важливий аспект. Він полягає в тому, що нейронаука вже дозволяє нам наблизитися до питання воістину космічного значення - до питання про свідомість.

- Невже вдалося хоча б трохи просунутися у виясненні сакраментального питання, як ми здійснюємо свою свідому діяльність?

- Кожній людині здається, що вона весь час свідома (звісно, коли не спить). Це чистої води ілюзія! Не втрачаючи відчуття своєї безперервної свідомості, насправді людина діє, як правило, підсвідомо. Хороший водій не запитує у своєї свідомості, чи зупинитися йому перед світлофором. Коли я йду вулицею, то роблю це теж підсвідомо. Доки не спіткнуся! Тоді вже свідомо оцінюю ситуацію - впав чи ні, чи вдарився, наскільки тяжка травма, чи немає далі перешкод. Це епізод свідомої дії. Потім я продовжую йти, і свідомість повернеться у свій звичайний режим - стрибати з теми на тему, якщо немає нав’язливої, «гризучої» проблеми. Усе, що ми робимо добре, ми робимо, навчившись цього, і тому - практично, несвідомо. А щоб навчитися, потрібні свідомі зусилля - без цього навчання не буде. Тому вчитися нелегко й довго.

До останніх років ми навіть не уявляли, що ж таке специфічне відбувається в мозку, коли він свідомо працює. В останнє десятиліття з’явилася нарешті можливість дізнатися щось про це - завдяки вдосконаленню методів досліджень, зокрема методів томографії, які дозволяють зазирнути всередину тіла й побачити, як там справи. Один із різновидів цього методу - функціональна магнітно-резонансна томографія. Цей метод дозволяє бачити в реальному часі, які ділянки мозку працюють, а які - ні. В основі методу - дуже складна наука й техніка, проте сам принцип роботи приладу простий: реєструються зміни в кровопостачанні різних ділянок мозку. Якщо якась частина мозку активізується, то в ній розширюються судини.

З допомогою цього приладу можна проводити експерименти (їх зроблено вже чимало), під час яких стають очевидними ті зміни в роботі мозку, котрі пов’язані зі свідомою діяльністю. Ці зміни, як правило, полягають у включенні великих ансамблів нервових клітин, на додачу до тих, котрі працюють при несвідомій активності.

- Так можна визначати асоціальних осіб, які діють тільки на підсвідомості? Або неуспішних учнів у класі - хто вчиться, а хто несвідомо дивиться на вчителя?..

- Ще не час для такого вузько конкретного застосування, дослідження поки що надто дорогі. Втім, досконалішого детектора брехні не існує. Важливо, що з’явилася можливість вивчення нейрологічних основ поведінки людей. А це вже глобальна перспектива: очікується історичний поворот науки про мозок від стадії редукціонізму, тобто від стадії, коли ми розділяємо складне на дедалі менші частини, щоб мати змогу отримати якнайбільше інформації, - до холістичного підходу, коли вивчають якийсь орган цілим або принаймні великими його частинами. Без такого підходу до свідомості не підступитися, бо це феномен, пов’язаний, як уже зрозуміло, із сумарною роботою мільярдів
нервових клітин.

Що стосується свідомості, то тепер однією з панівних у науці є гіпотеза «глобального робочого простору». Мається на увазі та безліч нервових клітин, які активізовані в мозку й утворюють свідоме «Я». Метафора для пояснення: у театрі відбувається дія. Є глядачі, хор, робітники сцени, режисер, сценарист. Без них спектакль неможливий. Вони - це мільярди нервових клітин. Але є ще й головний герой, котрий виголошує монолог. Свідомість - і є той головний герой. А театр - це весь мозок.

Шлях до розуміння свідомості охоплює два аспекти. Один, по суті, вже вирішується, - це те, про що я казав: знайдено відображення специфічних процесів, які відбуваються під час свідомої діяльності. А другий - дуже складний, і до цього аспекту в нас підходів поки що немає. Цей аспект - свідоме «Я».

Хоч ми ще й не знаємо, де шукати цього декартівського гомункулуса, - перший аспект, а саме можливість реєстрації відображення свідомих процесів у мозку, вже дає нам величезні можливості. І ці можливості приведуть до того, що життя людства зміниться радикально, причому вже в досяжному майбутньому. Приміром, очікується радикальне поліпшення у процесі навчання. Навчання стане набагато ефективнішим.

- Яким чином?

- Ми зрозуміємо, як воно відбувається на рівні мозку.

- Хіба ми не розуміли цього раніше? Вивчив - повторив, і так доки не запам’ятаєш або не набудеш навичок.

- Ми завжди розуміли, що можна рухати рукою, потім зрозуміли, що рукою рухають м’язи, - і тільки недавно, з допомогою науки, дізналися, ЯК м’язи скорочуються.

- А як можна вплинути на процес навчання?

- Зрозумівши алгоритми, котрі використовує мозок для навчання, зможемо оптимізувати цей процес настільки, що набудемо здатності до підсвідомого навчання. Можна ж навчитися несвідомо водити машину, то чому не можна навчитися несвідомо навчатися? Не треба тільки згадувати про почилу в бозі гіпнопедію - навчання уві сні. Як гіпотезу її слід було перевірити, але все виявилося не так просто: сон - це абсолютно особливий стан мозку.

- Але ж це небезпечно, те що ви кажете, це ж промивання мозку!

- А що робити? Молекулярна біологія теж небезпечна, у безлічі лабораторій світу можна створювати потенційно смертельні віруси, але це не означає, що генетичні дослідження вірусів потрібно припинити. Якщо їх припинять учені, то розпочнуть - терористи, а ми до того ж отримаємо шанс вимерти від якогось нового грипу. Тому людство має бути консолідованим і свідомо опановувати всі нові можливості. А «промивання» мозку зі шляхетною метою навчання почнеться досить скоро і приведе до якісної зміни життя людства. Власне кажучи, людство майбутнього - це людство вундеркіндів.

- Промивання мозку з метою навчання відбуватиметься свідомо чи на рівні підсвідомості?

- Якщо нам вдасться скоротити, оптимізувати шлях від отримання інформації до вміння нею користуватися, ми матимемо нове людство! І я беру на себе відвагу сказати, що з-поміж інших глобальних завдань це, можливо, буде вирішене найшвидше. Можна сподіватися, що нове людство, яке складатиметься з вундеркіндів, допоможе нам розв’язати інші глобальні проблеми, які сьогодні залишаються нерозв’язаними.

Отже, що важливіше тепер для людства, ніж вивчення мозку? Нічого, крім гострих проблем власне виживання! Правда, ціна кожного нового кроку в науці дуже висока.

Взяти проблему пам’яті. Колись із нею буде все більш-менш ясно - років через 10-20. Цю ясність поступово й непомітно внесе ціла армія вчених, і людство напевно навіть не зволить визнати: ага, тепер усе зрозуміло. Бо на той час займатиметься іншими проблемами.

- Що вже сьогодні відомо про пам’ять?

- Виявлено деякі біохімічні процеси, які напевно беруть участь у пам’яті, але єдина картина - як вони об’єднуються, щоб відбулося запам’ятовування, - ще не склалася. Є підозра, що вона складеться тільки в розумах тих надлюдей, вундеркіндів, про яких ми говорили.

- Як же ми їх навчимо стати вундеркіндами без розуміння процесів пам’яті?

- Повне розуміння будь-чого - це фікція. Усе відбувається, навіть якщо швидко, - то все одно в часі, поступово. Поступово ми нагромадимо вдосталь інформації про зв’язок мислення з поведінкою, щоб навчитися краще вчити, а через покоління з’явиться можливість навчати ще краще. Це не буде таблетка, випивши яку, зможеш «навчитися всього». Але не виключено, що й таблетки будуть серед елементів нових технологій.

- Потрапив під блискавку - заговорив англійською мовою?

- Блискавка - непогана метафора, але йдеться про нове розуміння взаємодії свідомості та підсвідомості. Йдеться про новий Windows для мозку: Windows-20ХХ, нова операційна система для спілкування індивідуального мозку з власною підсвідомістю, людством і навколишнім середовищем.

- Підсвідомість розумніша за свідомість?

- У зв’язку з цим у мене є ще одна новина. Її можна вважати поганою, а з іншого боку - як подивитися: вундеркінди майбутнього будуть значною мірою несвідомі. Значно більшою мірою, ніж ми, тому що вони вмітимуть набагато більше, ніж ми.

- І діятимуть підсвідомо?

- Абсолютно правильно. Усе, що їм доведеться робити, вони робитимуть підсвідомо, і тому робитимуть добре. А якою буде їхня свідомість, можна тільки здогадуватися. У них у головах буде закладено безліч знань і технологій, які зовсім не обов’язково виливатимуться в рефлексію, в усвідомлення власних думок. Людина майбутнього, виконуючи дуже складні завдання, не матиме такої розкоші - думати: «ось зараз я керую синхрофазотроном номер ХХ5». Осмислена праця стане підсвідомою і тому досконалою.

- А що ж робитиме свідомість?

- Я думаю, а швидше - мрію, що майбутні ми будемо достатньо розумними, аби залишити собі людські радощі життя - наприклад, захоплюватися прекрасним співом птахів.