С высоты наших современных знаний мы видим нечто эксцентричное в этом научном эпосе, напоминающем нынешнюю ситуацию с человеческим сознанием. Лавуазье и Карно не имели ни малейшего понятия о том, что такое тепло. Хуже того, они застряли в промежутке между мифами и ошибочными концепциями. К примеру, они считали тепло флюидом под названием флогистон, который перетекает от более теплого тела к более холодному. Сейчас нам известно, что тепло – это следствие возбужденного состояния молекул вещества. Для людей, сведущих в этом предмете, идея теплового флюида выглядит ребяческой и почти абсурдной.
Что подумают будущие специалисты в области сознания о наших теперешних идеях? Современная нейронаука достигла уровня понимания где-то на полпути между Лавуазье и Карно. Паровые машины изменили мир XVIII века почти так же, как компьютеры и «мыслящие машины» изменяют наш мир. Будут ли эти новые машины наделены чувствами? Будут ли они иметь собственную волю, понятия, цели и желания? Будут ли они обладать сознанием? Как это было с теплом в XVIII веке, наука должна обеспечить быстрые ответы для понимания природы сознания и ее фундаментального субстрата, о котором мы до сих пор практически ничего не знаем.
Психология в предыстории нейронауки
Мне нравится думать о Зигмунде Фрейде как о Лавуазье в исследованиях сознания. Великая догадка Фрейда состоит в том, что сознательное мышление – это лишь верхушка айсберга и что человеческий разум является надстройкой на вершине подсознания. Сознательно мы можем только оценивать выводы, итоги и действия, которые совершаются мощным параллельным устройством подсознательной мысли. Фрейд совершил это открытие вслепую, наблюдая отдаленные и косвенные проявления сознания. В наши дни подсознательные мозговые процессы можно наблюдать в реальном времени с высоким разрешением.
Масса работ Фрейда и почти все его интеллектуальное наследие основаны на концепциях психологии. Но с течением времени он также сформулировал нейрофизиологическую теорию умственных процессов. Такая последовательность логична. Для понимания дыхания пульмонолог анализирует работу бронхиол и причины их воспаления.
Наблюдение структуры и функционирования сплетений нейронов головного мозга – естественный путь для желающих разобраться в природе человеческой мысли.
Зигмунд Фрейд, блестящий профессор-невропатолог и основатель психоанализа, в одном из первых трудов, посмертно опубликованном под названием «Проект научной психологии», назвал свою цель: «Создание психологии – естественной науки с объяснением психических процессов как количественных состояний, определяемых видимыми материалами нервной системы». Он добавил, что частицами, составляющими психическое вещество, являются нейроны. Эта последняя догадка, о которой известно немногим, подтверждает великолепную интуицию Фрейда.
В последние годы XIX века состоялась жаркая дискуссия между двумя учеными: Сантьяго Рамон-и-Кахалем и Камилло Гольджи. Кахаль утверждал, что мозг состоит из взаимосвязанных нейронов. Гольджи, напротив, полагал, что мозг имеет ретикулярное строение, наподобие непрерывной сети. Эта эпическая научная баталия разрешилась с помощью микроскопа. Великий экспериментатор Гольджи изобрел технику окрашивания (ныне известную как «метод Гольджи»), чтобы видеть ранее невидимые вещи. Красящее вещество добавляло контраст серым краям на сером фоне мозговой ткани, делало их видимыми под микроскопом и яркими, как золото. Кахаль пользовался той же методикой. Но он был чрезвычайно умелым и наблюдательным рисовальщиком, и там, где Гольджи видел сплошной континуум, Кахаль замечал совсем другое: отдельные частицы (нейроны), которые едва соприкасались. Хотя эти заклятые соперники сокрушили образ науки как мира объективных истин, они вместе получили первую Нобелевскую премию по физиологии. Это один из прекрасных примеров торжества науки, когда две противоборствующие идеи сходятся в получении высшей награды.
С тех пор прошло много лет. Появились гораздо более мощные микроскопы, и теперь мы знаем, что Кахаль был прав. Его работа легла в основу нейронауки, которая изучает нейроны и орган, состоящий из этих нейронов, со всеми идеями, мечтами, словами, желаниями, стремлениями, решениями и воспоминаниями, которые они производят. Но когда Фрейд начал «Проект научной психологии» и обрисовал модель мозга как сети взаимосвязанных нейронов, дискуссия между ретикулярной и нейронной гипотезами была еще далека от разрешения.
Фрейд понимал, что для естественной науки о мышлении еще не сформировались подходящие условия, поэтому сам он вряд ли смог бы развивать идеи своего «Проекта». Но мы, наследующие его работы, больше не движемся вслепую и можем принять эстафету. Возможно, настало время для Проекта по созданию психологии, основанной на биологии мозга.
Фрейд, работающий во мраке
В своем «Проекте» Фрейд создал схему первой в истории науки нейронной сети. Эта сеть воплотила в себе сущность более изощренных моделей, которые сегодня имитируют мозговую архитектуру сознания. Она состояла из трех типов нейронов – фи, пси и омега, – функционировавших как гидравлическое устройство.
Фи (Ф) – это сенсорные нейроны, образующие жесткие контуры, которые создают стереотипные реакции, такие как рефлексы. Фрейд предсказал свойство этих нейронов, которое сегодня подтверждено массой экспериментальных доказательств: они живут в настоящем. Ф-нейроны срабатывают быстро, поскольку имеют проницаемые оболочки, высвобождающие давление вскоре после его получения. Таким образом они кодируют полученный стимул и почти мгновенно «забывают» о нем. Фрейд заблуждался в том, что касается физической природы передачи сигнала: нейроны работают на электричестве, а не на гидравлике. Но принцип почти тот же: нейроны первичной зрительной коры в биофизическом смысле характеризуются быстрой зарядкой и разрядкой.
Ф-нейроны также следят за состоянием нашего внутреннего мира. К примеру, когда тело регистрирует обезвоживание, они создают ощущение жажды. То есть эти нейроны передают задачу, своего рода raison d’être
[45] – в данном случае необходимость в поиске воды, но они не обладают памятью или сознанием.
Затем Фрейд представил другой тип нейронов, названный пси (ψ) – нейронами. Они способны создавать воспоминания и позволяют нейронной сети отстраняться от непосредственно происходящих событий. ψ-нейроны имеют непроницаемые оболочки, в которых отдельно накапливается и хранится история наших ощущений.
Сейчас нам известно, что работа нейронов теменной и лобной коры, отвечающих за рабочую память (например, когда вы в течение нескольких секунд запоминаете чей-то адрес или номер телефона), совпадает с предположением Фрейда. Правда, вместо непроницаемой оболочки они поддерживают активность через механизм обратной связи, позволяющий восстанавливать заряд, который они непрерывно теряют. Однако долговременная память (например, детские воспоминания) устроена совсем не так, как предполагал Фрейд.
