Наука

Мы живем как биороботы: академик Олег Крышталь о сознании и работе мозга

12 ноября 2018 | 17:06

За 48 лет научной деятельности биофизик Олег Крышталь покорил много профессиональных вершин: стал доктором биологических наук, профессором, академиком НАН Украины, преподавал в Гарвардском, Мадридском и Пенсильванском университетах, сделал ряд важных открытий в области нейрофизиологии и даже имел шанс получить Нобелевскую премию. И хотя ученый не относит себя к популяризаторам науки, он охотно делится своими знаниями и заражает слушателей интересом к «самой сложной структуре в известной Вселенной» - человеческому мозгу.

Realist побывал на лекции Олега Крышталя в Киеве и записал тезисы, которые помогут понять, что такое сознание, где оно находится и для чего нужно.

Как работает мозг

Мозг - самая сложная структура в известной нам Вселенной. В нем беспрестанно вертится «адская кухня», состоящая из абсолютно материальных процессов. Так же, как и в компьютере, это электрические процессы: нервные клетки, оснащенные специальными молекулами, генерируют миллиарды импульсов, с помощью которых передается информация. Эта информация, в свою очередь, попадает в молекулы других клеток, которые реагируют на импульсы электрического поля и изменяются. Круговорот замыкается: импульсы меняют молекулы, а молекулы меняют код, который передают с помощью этих самых импульсов. Это происходит с огромной скоростью и мощностью, поэтому мозг - очень энергоемкий орган. На него приходится примерно 1% массы тела и 20% энергозатрат всего организма.

Информация в мозге собирается в системе синапсов - связей между нервными клетками. Нервный импульс приходит из одной нервной клетки в другую за 1 миллисекунду. Синаптическая задержка - стандартная величина, потому наши нервные клетки не могут работать быстрее, чем работают.

В мозге 100 млрд нейронов, которые образуют 100 трлн синаптических связей. При этом каждый синапс может быть в двух состояниях: возбужденном или спокойном. Все они создают огромное трехмерное измерение контактов, и если подсчитать количество их комбинаций, мы получим число, превышающее количество атомов в известной нам Вселенной.

Как зародилось сознание

Эволюция - это древо жизни, и сознание развивалось по мере его роста. Возьмем бабочку. Выходя из куколки, она уже умеет все, что ей необходимо для жизни и размножения: ей не нужно обучаться. Но в чем проблема такого «счастливого» всезнания? Если бабочка родилась в долине, где случился заморозок, и цветы, из которых она должна получить нектар, погибли, она умрет. У нее нет никакой возможности адаптироваться.

Еще одна ветвь древа жизни - птицы. Вылезая из яйца, цыпленок нуждается в маме, и первый предмет, который будет двигаться в поле его зрения, станет для него мамой. Если это не курица - ее уже никогда не признают. Английские ученые, которые это описали, привязали к веревке шляпу и протянули перед цыплятами. После этого цыплята были обречены бегать за шляпой. Это явление называется импринтинг, и оно является хотя и «кривобоким», но все же обучением.

Следующая ступень эволюции - млекопитающие. В первой половине 60-х годов ученые взяли два выводка крыс. Один поместили на площадку с аттракционами, где грызуны развивались, второй был контрольным (животные жили обычной крысиной жизнью в норах). Прошло время, крысы достигли зрелости, их пожертвовали науке и оказалось, что у особей, которые росли на площадке с аттракционами, было в два раза больше синаптических контактов. Все это благодаря обучению.

Мы различаемся сложностью своего мозга в зависимости от образования и истории жизни, которая тоже создает проблемы, требующие решения с помощью синапсов. Это фундамент для настоящего человеческого неравенства, но в наших силах с ним бороться, обучаясь новому.

У волков хорошо прослеживается социальное поведение: у них есть вожаки и они охотятся стаями. Но чтобы охота была успешной, необходимо, чтобы вожак знал, на что способны остальные члены стаи. А у них, в свою очередь, должна быть модель того, что творится в уме вожака. В науке эта модель зовется «теорией разума» — это наше представление об уме других. Без нее социальная жизнь абсолютно была бы невозможной, и даже маленькие нарушения этой способности, например, аутизм, приводят к печальным последствиям.

Теория разума помогает адаптироваться к окружению, прятаться и охотиться. Такой мозг в полном смысле является сознательным, а значит, элементы сознания есть не только у людей, но и у других млекопитающих. До появления сознания, теории разума, способности пластично адаптироваться, в животном мире были только инстинкты. Но инстинкты дают только «двухмерную» возможность для адаптации: это очень ограниченная модель. Выходит, что думают все, у кого есть мозг, но думать - не значит быть сознательным, а иметь теорию разума - не значит быть сознательным в понимании человека.

Сознание не является монополией людей: оно развивалась эволюционно как средство адаптации. Но только люди обладают самосознанием, т. е. могут думать, о чем они думают. С появлением людей сознание вооружилось языком - возможностью передавать мысли и опыт. Это гениальный скачок, который привел к появлению культуры.

Когда сознание работает, а когда - отключается

Определить, какие части нашего мозга работают, а какие - отдыхают, в режиме реального времени можно с помощью фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии). Оказалось, что когда мы развязываем какую-то задачу сознательно, у нас активны большие части коры. А если задача нашего сознания не требует, кора отдыхает.

фМРТ мозга человека, который учится играть в новую компьютерную игру, покажет, что огромная часть коры «горит». Сначала человек играет плохо, делает ошибки, но потом становится мастером. Какому состоянию мозга отвечает это мастерство? Мозгу практически наплевать: обучаясь, мы переводим наши новые способности в подсознание.

Например, играющий на рояле пианист сознательным быть не может: он будет постоянно ошибаться. В большом теннисе спортсмен должен действовать, как хорошо обученный робот, угадывая все движения партнера. Если во время матча у него произойдет хотя бы вспышка сознания, он проиграет.

Мы живем как биороботы значительную часть жизни, и сознание у нас просыпается лишь при необходимости. Только подсознательно мы работаем хорошо.

Есть ли у нас свобода воли

Известен особый род импульсов, которые отвечают моменту принятия решений. В первой половине 50-х годов Бенджамин Либет провел эксперимент, который показал, что импульс готовности возникает в мозге минимум на полсекунды раньше, чем мы его осознаем и отмечаем.

Мы осознаем свое решение через полсекунды после того, как оно принято, и последствия этой задержки могут быть катастрофическими: «Это я совершил грех, или кто-то другой? Ведь когда мозг решил грешить, я еще этого не осознавал.»

Процесс превращения мыслей в суждения - тайна. Все мысли к нам приходят в сформулированном виде, независимо от того, правильные они или неправильные, законченные или нет. Такие наблюдения приводят многих психологов к выводу, что свобода воли - лишь иллюзия, а сознание — вспомогательный феномен, который сопровождает работу мозга.

Как мы думаем и выражаем свои мысли

Мы думаем на языке слов. Это наша большая эволюционная победа, но также и большой недостаток, потому что язык слов имеет жалкую способность передавать информацию. Разве могу я передать словами всю полноту эмоций, вспоминая свое последнее свидание? Это будет только рассказ о свидании, пустые слова, одномерные по сравнению со всей гаммой чувств, которые я ощутил. Между сознанием и мозгом - стена, за которой находится все наше богатство.

Сознательное Я думает с помощью слов, а всемогущий мозг использует для работы другой язык несравнимо более высокого уровня.

Наши тела достались нам от предков, но «прошивка» мозга определяется культурой, продуктом сознательной активности предыдущих поколений. С пещерных времен мы общаемся параллельно на разных языках: сознательном языке слов и подсознательном метаязыке искусства. И с помощью искусства мы можем заражать друг друга чувствами. Таким образом, среди последующих шагов науки - овладение искусством как основным средством самопознания.

Записала: Марина Нижник