Станислас Деан - Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

К сожалению, одного наличия процессов обмена веществ в мозгу мало, чтобы с уверенностью говорить о наличии или отсутствии остаточного сознания. У некоторых вегетативных пациентов сохраняется практически нормальный кортикальный метаболизм; по всей видимости, в их случае травма затрагивает лишь верхние структуры промежуточного мозга, но не кору. И наоборот (что еще важнее), у многих пациентов в вегетативном состоянии после частичного восстановления и перехода в состояние минимального сознания нормальный обмен веществ оказывается нарушен. Сравнивая изображения мозга до и после восстановления, мы можем видеть, что в областях рабочего пространства потребление энергии возросло, но ненамного. Возможно, обмен веществ не может восстановиться из-за необратимого повреждения коры. Но даже самые подробные изображения травм, полученные с помощью лучших аппаратов для МРТ, не дают полного ответа 44и не позволяют вычленить абсолютно надежные признаки наличия сознания. Одних лишь отображений обмена веществ или строения мозга недостаточно для того, чтобы точно зафиксировать лежащий в основе сознания нейронный обмен информацией.

Стремясь получить более совершенный детектор наличия остаточного сознания, мы с моими коллегами Жаном Реми Кингом, Джакобо Ситтом и Лайонелом Наккашем вернулись к идее использования элементарного ЭЭГ в качестве маркера кортикальной коммуникации 45. Команда Наккаша сделала почти 200 записей с высокой плотностью, сняв данные с 256 электродов, следящих за электрической активностью мозга вегетативных пациентов, пациентов в состоянии минимального и полного сознания. Можно ли использовать эти данные для того, чтобы точно определить, какие объемы информации циркулируют в коре? Порывшись в научных работах, Ситт — гениальный физик и одновременно компьютерщик и психиатр — предложил великолепную идею. Он разработал программу для быстрого получения численного показателя под названием «взвешенный показатель символической трансинформации», который был разработан для оценки количества информации, которой обмениваются между собой два участка мозга 46.

Когда в эту программу ввели данные наших пациентов, пациенты в вегетативном состоянии оказались выделены в совершенно отдельную от всех группу (рис. 33). По сравнению с пациентами, находящимися в сознании, у вегетатиков обнаружилось значительное снижение информационного обмена. Это особенно ярко проявилось, когда мы стали использовать для проведения анализа пары электродов, введенных на расстоянии минимум 7—8 сантиметров друг от друга, — как мы уже знаем, передача информации на большие расстояния является отличительным свойством наделенного сознанием мозга. С помощью еще одного направленного критерия мы обнаружили, что обмен информацией идет в двух направлениях: специализированные области в задней части мозга передавали информацию в универсальные области теменной и префронтальной коры и получали от них ответные сигналы.

Рисунок 33.Наличие информационного обмена на больших расстояниях в пределах коры — отличный показатель наличия сознания у пациентов с мозговыми нарушениями. Чтобы получить это изображение, мы произвели электроэнцефалографическое исследование и записали сигналы мозга с 256 электродов почти у 200 пациентов, находившихся как в сознании, так и в бессознательном состоянии. Для каждой пары электродов (на рисунке они отображены в виде дуги) мы вычислили математический показатель объема информационного обмена между соответствующими областями мозга. У пациентов в вегетативном состоянии наблюдался значительно более низкий объем информационного обмена, нежели у пациентов в сознании и контрольных субъектов. Это открытие вполне соответствует основному положению теории глобального рабочего пространства: важнейшей функцией сознания является информационный обмен. Дальнейшие исследования показали, что те немногие пациенты, которые, пребывая в вегетативном сознании, демонстрировали большие объемы информационного обмена, имели больше шансов прийти в сознание в течение нескольких дней или месяцев

На наличие у пациентов сознания указывали и другие проявлявшиеся на ЭЭГ характеристики 47. Математический подсчет количества энергии различных частотных диапазонов показал вполне предсказуемое: что утрата сознания ведет к исчезновению высоких частот, появляющихся при нейронном кодировании и обработке информации; преобладать начинают крайне низкие частоты, характерные для состояния сна или анестезии 48. Критерии синхронности в этих мозговых колебаниях подтверждают, что в состоянии сознания области коры, как правило, налаживают гармоничный информационный обмен.