Достижения мозга. Как этот орган стал самой сложной и влиятельной частью тела человека - Паоло Бартоломео

в его поле зрения. Этот же пучок чаще всего получает повреждения у пациентов, перенесших инсульт в правом полушарии. У этих пациентов огромная проблема с осознанием событий, которые происходят в пространстве слева от них.

В чем именно заключается роль лобно-теменной сети правого полушария, задействованной в процессах внимания и сознания? Чтобы ответить на этот вопрос, мы изучали с помощью электродов пациентов, страдающих резистентной к медикаментозному лечению эпилепсией. Мы зарегистрировали у этих пациентов электрическую активность мозга в то время, когда они пытались выявлять очень слабые визуальные стимулы, близкие к минимальному порогу восприятия. После каждой попытки пациенты сообщали нам, видели ли они тот или иной стимул или нет. Чтобы изучить роль внимания в сознательном восприятии до каждого стимула, мы привлекали внимание пациентов к хорошо видимой черной точке. Эта точка появлялась либо рядом с тем местом, в котором затем появлялся стимул, либо далеко от него. С появлением точки начиналось привлечение внимания к этой зоне – независимо от того, появляется ли потом рядом стимул или нет. В последнем случае пациенты должны были направить свое внимание в нужное место, чтобы обнаружить стимул, увидеть который было труднее. Мы задавали следующие вопросы: «Улучшает ли сознательное восприятие такая направленность внимания к зоне стимула, тем самым повышая количество выявленных стимулов? Какие мозговые сети вовлечены в этот процесс?»

Как и ожидалось, когда точки появлялись в правильном месте, принимавшие участие в эксперименте пациенты утверждали, что видят больше стимулов. Следовательно, пространственное внимание помогало сознательному восприятию. Еще более явным образом сознательное выявление обозначенных точками стимулов сопровождалось активностью, поддерживаемой в сетях правого полушария, включая сеть, соединенную лобно-теменным путем, о чем мы только что говорили. Эта активность начинается во время ориентирования внимания к точке до появления стимула – она указывает, как наш мозг (и особенно его правое полушарие) учитывает все, что происходит в окружении (появление точек) для улучшения восприятия очень слабых изменений (речь идет об очень слабых стимулах на границе порога восприятия, когда возле точек появляются цели).

Но что тогда происходит, когда точка появляется не с той стороны? В этом случае участники эксперимента видят стимулы лучше, когда активируется другая лобно-теменная сеть – ниже в правом полушарии. Это та сеть, которая обеспечивает перенаправление внимания к правильному месту – тому, где появлялся символ, после его «ошибочного» направления к ложной точке, появлявшейся с другой стороны.

Два полушария – две различные роли

Тогда возникает вопрос о том, что делает левое полушарие в то время, когда другое полушарие работает в сознательном состоянии. Наблюдая за более поздней активностью во фронтальной коре левого полушария, которое сопровождает ответы «я видел стимул», мы приходим к выводу, что оно выполняет другую роль. Какую именно? Эта активность начинается после активности сетей правого полушария и, по всей видимости, независима от внимания. Дело в том, что фронтальная кора левого полушария активируется для всех выявленных стимулов – независимо от того, предшествовало ли им или нет появление точки в правильном месте. Следовательно, возможно, что роль этого левого участка заключается в принятии перцептивного решения – дать ответ на вопрос: «Видел ли я или нет?» Проще говоря, можно было бы предположить, что левое полушарие строит модель внешней реальности (может быть, нарративную модель вроде сказки) на основе информации, полученной правым мозгом. Ту модель, которая была бы дефектной у пациентов с повреждениями правого полушария, и невнимательных к тому, что происходит слева от них.

Давайте подытожим. Различные лобно-теменные сети мозга играют определенную роль в сознательном восприятии. Как правило, результаты нашего эксперимента соответствуют гипотезе «глобального рабочего пространства», так как они показывают важность лобно-теменных сетей в в отношении пространственного внимания. В то же время мы также установили, что функции лобно-теменных сетей в двух полушариях различались. Так, эти функции становятся более специфическими и менее «глобальными», чем представлено в теории.

Сознание и сны

В начале этой главы мы говорили о маленьком чуде сознания, возрождающегося с каждым пробуждением. Когда спим, мы переживаем опыт другой формы сознания – нам снятся сны, которые всегда так привлекали поэтов и философов, а в последнее время и нейробиологов. Сны представляют собой воображаемую реальность, часто являющуюся странной. Эта реальность, в отличие от мысленных образов, конструируемых в состоянии бодрствования, обладает свойством удивлять нас или даже пугать, если речь идет о кошмарах… Сны снятся нам только тогда, когда мы отключены от внешней среды и тело полностью обездвижено – в отличие от глаз, которые продолжают двигаться и, судя по всему, изучать то, что мы видим во сне, следуя за этими образами.

Группа японских ученых использовала искусственный интеллект для «чтения» содержания снов на основе мозговой активности спящих людей, зарегистрированной с помощью фМРТ. Каким образом? Сначала они зафиксировали зрительные образы, переживаемые в период засыпания, в течение которого быстрых движений глаз не отмечалось. Для этого они несколько раз будили участников эксперимента во время сна и регистрировали все, что они сообщали насчет своего визуального опыта. Так они создали обширную базу данных, системно каталогизируя полученные на основании этих описаний сведения. Оставалось найти корреляции между этими описаниями и мозговой активностью… Эта задача была возложена на искусственный интеллект! Благодаря методам автоматического обучения ученым удалось использовать алгоритмы для обработки мозговой активности, вызванной образами на основе базы данных в интернете. Полученные модели декодирования могут теперь использоваться для точной классификации и идентификации содержания снов! Так, например, ученые сумели предсказать на основании мозговой активности одного из участников эксперимента, что ему снились мужское лицо и машина. Обеспечившие с высочайшей точностью это декодирование участки мозга относятся к числу высокоуровневых зрительных участков, расположенных в височной доле в самом низу мозга – тех же, которые играют главную роль в визуализации мысленных образов в состоянии бодрствования.

Будем ли мы в будущем способны «прочитать» без особых усилий чей-либо сон на основании активности мозга, как это делает выдуманный аппарат – «онироскоп», упоминаемый во многих фантастических произведениях? На самом деле, это задача не из простых: японские ученые добились небывалого успеха в очень специфических экспериментальных условиях, потребовавших огромных усилий.

Бутылка Эдисона

Эта сумеречная зона между сном и явью, о которой мы только что говорили, может способствовать формированию креативных решений. Коллектив ученых Dream Team под руководством Изабель Арнульф в Институте мозга (Париж) недавно обнаружил, что участники эксперимента, разбуженные в фазе засыпания, решают сложные математические задачи действительно быстрее. Существует забавная легенда, что знаменитый изобретатель Томас Эдисон спал днем, держа в руках