Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть - Себастьян Сеунг

Ствол мозга играет жизненно важную роль и для процесса дыхания, и для сознания. Его нейроны генерируют сигналы, контролирующие дыхательные мышцы. Если эти нейроны потеряют активность, дыхание остановится, и пациент не сможет жить без системы принудительной вентиляции. Именно особая роль ствола в дыхании позволяет тесно увязать стволовую смерть с традиционной концепцией респираторно-циркуляторной смерти. Но ствол играет еще одну роль – возможно, даже более важную: он пробуждает и поддерживает сознание в остальных частях мозга. Уровень возбужденности сознания постоянно меняется, наиболее резко – в рамках цикла сон/бодрствование. Несколько групп нейронов ствола мозга – система ретикулярной активации – устремляют по всему мозгу несметное количество аксонов. Эти нейроны вырабатывают особые нейротрансмиттеры – так называемые нейромодуляторы, вещества, «пробуждающие» таламус и кору головного мозга. Без них пациент не придет в сознание, даже если остальная часть мозга осталась неповрежденной.

Ситуацию можно кратко описать так: «Если ствол мертв, то мертв и мозг, а если мертв мозг, то мертв и его обладатель». Такова суть британского определения стволовой смерти, и оно имеет смысл, поскольку обычно ствол функционирует дольше каких бы то ни было других частей мозга. Повреждение мозга ведет к его отеку – аномально высокому притоку жидкости. Это увеличивает внутричерепное давление, и кровь в мозгу начинает застаиваться. В результате погибает еще больше клеток, отек расширяется и еще сильнее перекрывает кровоток. Получается порочный круг, и в конце концов возросшее давление сокрушает ствол. Так что если ствол мозга больше не работает, то, скорее всего, остальные части мозга уже разрушены.

Таково обычное течение событий. Но иногда – редко – весь ствол мозга разрушается, тогда как прочие части мозга остаются в неприкосновенности. Пациент больше не сможет дышать самостоятельно, без системы искусственной вентиляции, и больше никогда не придет в сознание. Однако некоторые могут заявить, что больной все еще жив, поскольку в конечном мозге по-прежнему хранятся его воспоминания, черты личности и ум, а все эти вещи кажутся гораздо более фундаментальными для человеческого Я, чем дыхание, кровообращение или работа ствола мозга.

Сегодня это разграничение носит исключительно теоретический характер, ибо еще никакой пациент с полностью разрушенным стволом мозга так никогда и не пришел в сознание. Но вообразите себе, что в будущем, благодаря достижениям медицины, врачи сумеют заставлять нейроны ствола мозга регенерироваться, тем самым ликвидируя повреждения. Тогда, быть может, пациент сумеет опять прийти в сознание, и организм его будет функционировать, как раньше, а заключение о смерти на основании отказа ствола мозга будет казаться таким же устаревшим, как констатация летального исхода после отказа систем дыхания и кровообращения: теперь-то мы знаем, что эти системы иногда можно вновь заставить работать.

Может быть, такие достижения покажутся вам несбыточной фантазией, но наша цель сейчас не в том, чтобы дать точный прогноз. Эти мысленные эксперименты призваны помочь нам отыскать более фундаментальное определение смерти. В идеале такое определение должно оставаться верным вне зависимости от грядущего прогресса медицины. В этой книге я обсуждал различные пути проверки гипотезы «Вы – это ваш коннектом». Если гипотеза верна, из нее можно легко вывести фундаментальное определение смерти: «Смерть – это разрушение коннектома». Конечно, мы пока не знаем, содержит ли коннектом воспоминания, черты личности или особенности ума. Проверка этих идей закончится еще очень нескоро.

Пока же мы можем лишь предаваться умозрительным рассуждениям. Вполне вероятно, что коннектом содержит основную часть информации, которая заключена в воспоминаниях человека. Но даже если это так, коннектом может содержать в себе не всю информацию. Подобно всякому резюме, коннектом оставляет за кадром некоторые подробности. А ведь кое-что из этих отвергнутых данных может иметь значение для личностных характеристик. Я предполагаю, что коннектомная смерть подразумевает и потерю воспоминаний. Но обратное утверждение, возможно, несправедливо: часть информации из воспоминаний человека может оказаться утраченной, даже если коннектом находится в полнейшей сохранности. (Проблему полноты я намерен обсудить в следующей главе.)

Коннектомная смерть тесно связана со структурой мозга, поэтому расходится с традиционными определениями, в основе которых лежит функционирование мозга. Официальное определение смерти – необратимое прекращение функционирования всего мозга или его ствола. Однако, как мы уже видели, термин «необратимый» не так уж однозначен. Укусы змей и некоторые химические вещества могут имитировать гибель ствола мозга, но такое прекращение его работы обратимо: после кратковременной принудительной вентиляции легких пациент возвращается в нормальное состояние. Так что даже специалист может порой испытывать затруднения, пытаясь выяснить, навсегда ли прекратилось функционирование ствола мозга.

С другой стороны, понятие коннектомной смерти основано на структурном критерии, подразумевающем по-настоящему необратимое прекращение функционирования (в том числе и потерю памяти). Увы, на практике, в больнице, такое определение бесполезно. Сейчас мы можем количественно оценить функционирование мозга живого пациента через рефлексы, передаваемые стволом мозга, а также посредством электроэнцефалографии (фиксирующей «мозговые волны») или функциональной МРТ. Но пока нам неизвестен способ отыскать нейронный коннектом живого мозга.

Я могу придумать лишь одно практическое применение для идеи коннектомной смерти. Может, оно даже не очень практическое, но мне оно кажется очень многообещающим. Почему бы не использовать коннектомику для критического анализа амбициозных гипотез крионики? Я уже говорил, что мозг клиентов «Алькора» получает определенные повреждения при респираторно-циркуляторной смерти и витрификации. Есть ли возможность потом устранить эти повреждения, как уверяют в «Алькоре»? Чтобы проверить это, мы могли бы попытаться отыскать коннектом витрифицированного мозга. Если выяснится, что информация в этом коннектоме стерта, тогда можно констатировать коннектомную смерть. Высокоразвитая цивилизация будущего сумеет воскресить лишь тело такого покойника, но не его ум и сознание. Если же информация окажется нетронутой, то все-таки существует вероятность того, что воспоминания замороженного клиента удастся воскресить, а его личность – восстановить.

Полагаю, не следует проводить такой эксперимент на витрифицированном мозге человека. Но «Алькор» витрифицировал также мозг некоторых собак и кошек по просьбе ряда своих клиентов – любителей животных. Может быть, кто-нибудь из этих клиентов согласится пожертвовать мозгом своего любимца ряди науки?

А пока эти испытания не произведены, мы можем лишь гадать о том, каковы окажутся их результаты. Хорошо известно, что мозг чрезвычайно чувствителен к нехватке кислорода. При прекращении доступа кислорода потеря сознания наступает через какие-то секунды, а необратимые повреждения мозга происходят уже через несколько минут. Вот почему нарушение кровоснабжения мозга может оказаться настолько губительным – как это происходит при инсульте. На первый взгляд это скверная новость для клиентов «Алькора». Ведь к тому времени, как компания получает в свое распоряжение труп, в мозг уже как минимум несколько часов не поступает кислород, и в нем может вообще не остаться живых клеток. (Разумеется, иногда провести границу между жизнью и смертью для клетки так же трудно, как и для организма в целом.) Живые или мертвые, эти клетки значительно повреждены. Исследования, проведенные с помощью электронной микроскопии, выявили разные типы повреждений мозговой ткани на протяжении нескольких часов после респираторно-циркуляторной смерти. Среди прочих изменений – повреждения митохондрий. Кроме того, ДНК в ядре выглядит необычно скомканной.

Однако эти и другие клеточные аномалии не имеют отношения к коннектомной смерти. Для нее важна целостность синапсов и «проводов». Синапсы, похоже, в относительной безопасности: на снимках, полученных с помощью электронного микроскопа, они выглядят нетронутыми, так что, очевидно, сохраняют стабильность даже в умершем мозгу. О состоянии аксонов и дендритов судить сложнее. Их поперечное сечение на двух опубликованных плоскостных снимках выглядит почти нормально, однако поврежденные области всё же есть. Важный вопрос: нарушают ли эти повреждения «провода» в мозгу? Для ответа на этот вопрос можно проследить путь нейритов, изучая их трехмерные изображения. Даже при небольшом числе разрывов такое слежение все-таки возможно. Так, встретив отдельный, изолированный разрыв, мысленно соединим два конца цепочки, которые явно некогда соединялись друг с другом. Но если нам попадутся группы соседствующих разрывов, вряд ли можно разобраться, какие оборванные концы когда-то соединялись вместе. Не исключено, что это и есть реальная коннектомная смерть: безвозвратная утрата информации о схеме связей, невосполнимая даже с помощью самых совершенных технологий.