Нейробиологическая теория (Крик и Кох)
Теория глобального рабочего пространства Баарса была опубликована в 1988 году, а спустя всего два года, в 1990 году, Фрэнсис Крик и Кристоф Кох предложили еще одну теорию сознания, получившую большое влияние. Впоследствии они развивали свой подход к сознанию в серии статей, до самой смерти Фрэнсиса Крика в 2004 году. Принимая во внимание, что подход Баарса почти полностью «когнитивен», Крик и Кох подходят к сознанию с точки зрения нейронауки и в своей довольно известной статье «К нейронаучной теории сознания» (1990) утверждают, что нейронауке пора начать серьезно относиться к сознанию. Благодаря этому весьма своевременному манифесту двух уважаемых, серьезных представителей нейронауки сознание быстро стало популярной темой исследований в нейронауке.
К их словам отнеслись серьезно, не в последнюю очередь благодаря репутации Фрэнсиса Крика – одного из самых известных ученых 20‑го столетия. В 1953 году, вместе с Джеймсом Уотсоном, он обнаружил двойную структуру спирали ДНК, тем самым открыв «тайну жизни», и в 1962 году получил за это Нобелевскую премию. В 80‑х годах Крик стал все чаще обращаться к когнитивной нейронауке и опубликовал несколько статей, посвященных нейрональным механизмам в фазе «быстрого сна» и таламическим механизмам внимания. Затем, в конце 80‑х годов, он объединил усилия с молодым нейробиологом Кристофом Кохом, и их совместная работа вошла в историю исследований сознания.
Крик и Кох предложили даже не теорию, а общий подход или программу исследований сознания. Они считали, что на данном этапе не стоит пытаться давать точные определения сознанию, потому что это невозможно. Нейронауке не нужно стремиться первым делом объяснить квалиа; к этому можно будет вернуться позже. Нейробиологи могут и должны, утверждают Крик и Кох, сосредоточиться на поисках нейрональных коррелятов сознания, определяемых как минимальный набор механизмов мозга и событий, достаточных для возникновения тех или иных феноменальных состояний. В конечном счете, если феномен сознания вообще удастся объяснить, это будет сделано в терминах нейронауки.
Сенсорная кора содержит то, что Крик и Кох называют сущностными узлами (essential nodes ). Это популяции нейронов, отвечающие за один особый аспект сенсорного восприятия, скажем, за цвет воспринимаемого объекта. Таким образом, сущностные узлы – необходимая нейрональая основа квалиа. Но узел не может создавать квалиа сам по себе, даже если его нейроны, как сумасшедшие, отправляют импульсы во все стороны. Узел должен быть связан с более широкой сетью, которая называется коалицией нейронов. Коалиция – это набор нескольких сущностных узлов в более обширной сети. Только тогда, когда коалиция становится активной как единое целое, синхронизируя активность нейронов всех ее членов, возникает перцептивная репрезентация, способная войти в сознание.
Однако для формирования коалиции нейрональные проекции из сенсорных областей, расположенных в задней части мозга (где расположены узлы), должны поступать в области, связанные с вниманием и расположенные в передней части мозга, и получать от них соответствующую обратную связь. Только такая нисходящая обратная связь может повысить уровень активности коалиции выше критического порога на достаточно длительный период времени, чтобы эта коалиция победила в конкуренции. Нисходящее внимание, таким образом, можно считать механизмом, помогающим коалиции внутренне синхронизироваться и выиграть конкуренцию за доступ к сознанию. Такой механизм обратной связи для сознания весьма напоминает теорию рабочего пространства, описанную выше.
В первой версии своей теории Крик и Кох предложили знаменитую гипотезу 40 Гц. Она описывает, как создаются нейрональные ансамбли, возникающие в сознании:
В 1990 году мы с Фрэнсисом утверждали, что синхронизированные колебания частотой 40 Гц в пределах подмножества нейронов, которые соответствуют воспринимаемому объекту, являются свидетельством НКС. Другими словами, содержание сознания может быть идентифицировано, в этот момент, активностью набора нейронов переднего мозга, работающих по принципу спайк‑пауза[11]с периодичностью в 20–30 миллисекунд (Кох, 2004, p. 45).
Гипотеза специфичности 40 Гц активности (также известная как гипотеза гамма‑активности[12]) вызвала большой энтузиазм и интерес в научных кругах, потому что это была первая конкретная, эмпирически тестируемая идея нейрональных механизмов сознания. Стали появляться данные, поддерживающие эту идею (Engel & Singer, 2001), но также стало ясно, что эта гипотеза слишком упрощена. Очевидно, иногда возможна 40 Гц синхронизация при отсутствии сознания (это показывает, что ее недостаточно для НКС), и иногда возможно сознание без синхронизации в 40 Гц (это показывает, что она также не является необходимой). Поэтому позже Крик и Кох отклонили гипотезу 40 Гц:
Сегодня мы с Фрэнсисом уже не считаем, что синхронизированные импульсы – достаточное условие для НКС… Как только коалиция выиграла конкуренцию и мы начинаем осознавать те или иные свойства объектов, коалиция уже может обходиться без помощи синхронизации… Таким образом, синхронизированные колебания, вероятно, чаще всего возникают на ранних стадиях восприятия, но необязательно на более поздних (Koch, 2004, p. 46)
Сознание действует по принципу «победитель получает все », и выигравшая коалиция создает актуальное содержание сознания. При этом она «вербует» нерйрональные ансамбли по всей коре, в таламусе и в других сетях. В дополнение к НКС, победившая коалиция также активирует контекст , фон , или «полутень » в НКС. Этот фон включает в себя то, что иногда называют «краем» сознания, «феноменальным фоном» или «периферийным осознанием»: ассоциации, воспоминания, ожидания и планы на будущее, связанные с содержанием НКС, но не являющиеся его частью. Такое контекстуальное содержание может быть очень близким к порогу или к поверхности сознания и способно ненадолго войти в содержание сознания. Фон помогает интерпретировать более широкий смысл переживаний, поместив их в соответствующий контекст.
Функция сознания – суммировать текущее состояние окружающего мира в компактной репрезентации , которая затем используется для планирования и реализации преднамеренного поведения. Но в основном управление поведением происходит за пределами сознания, им занимаются специализированные и обученные зомби‑агенты. Они реагируют на внешние события быстро, неосознанно и стереотипно – они похожи на модули‑отражения, действующие на результат мозговой обработки.
Теория Крика и Коха не слишком отличается от идеи ТГП Баарса и связанной с ней теории глобального рабочего пространства (НГП). Действительно, эти идеи, кажется, хорошо объединяются в общую современную теорию нейрональных оснований сознания. Но Крик и Кох подчеркивают, что, на их взгляд, активность на микроуровне в синапсах и в отдельных нейронах крайне важна для понимания специфики и конкретики феноменальных состояний. Таким образом, их подход несколько более микроскопический по духу, чем более целостные подходы других ученых, которые подчеркивают важность глобальных нейрональных ансамблей и общей активности, а не отдельных нейронов. В какой‑то момент Крик и Кох даже предположили, что в мозге есть некое подмножество анатомически и физиологически специализированных типов нейронов, которые можно назвать «нейронами сознания».
Крик и Кох признают, что открытие НКС само по себе не решает проблемы сознания. И все же это важный шаг к ее решению, позволяющий точно определить нейробиологические и нейроэлектрические условия, при которых у очень сложных биологических существ возникает субъективное переживание. Возможно, это поможет совершить настоящий прорыв также и в понимании того, почему и как в результате нейрональной активности возникают феноменальные, качественные состояния. В любом случае, без этого открытия у нас уж точно не было бы никаких шансов это понять.