Возникновение сознания

Возникновение сознания - одна из величайших тайн природы, над разрешением  которой не одно тысячелетие бьются физики и писатели, философы и священнослужители, медики и психологи. 
В последние годы накопление знаний о работе мозга происходит очень быстро.  
Поэтому наука вплотную подошла к решению загадки сознания. Каков же современный взгляд на соотношение сознания и процессов, происходящих в мозге? 
Человеческий мозг - поразительно сложное образование, тончайший нервный аппарат. 
 Это самостоятельная система и вместе с тем подсистема, включенная в состав целостного организма и функционирующая в единстве с ним, регулирующая его внутренние процессы и взаимоотношения с внешним миром. 
 Какие же факты неопровержимо доказывают, что именно мозг есть орган сознания, а сознание - функция человеческого мозга?  
Исходя из сказанного выше, мы и попытаемся в дальнейшем рассмотреть выбранную к исследованию тему. 
1. Связь мозга с сознанием 
Связь мозга и сознания характеризуется прежде всего, тот факт, что от уровня сложности организации мозга зависит и уровень отражательно-конструктивной способности сознания.  
Мозг первобытного, стадного человека был слабо развит и мог служить органом лишь примитивного сознания.  
Мозг современного человека, сформировавшийся в результате длительной биосоциальной эволюции, представляет собой сложноорганизованный орган.  
Зависимость уровня сознания от степени организации мозга подтверждается еще и тем, что сознание ребенка формируется, как известно, в связи с развитием его мозга, а когда мозг глубокого старца дряхлеет, угасают и функции сознания. 
Нормальная психика невозможна вне нормально функционирующего мозга.  
Как только нарушается и тем более разрушается утонченная структура организации материи мозга, разрушаются и структуры сознания.  
Когда повреждаются лобные доли, больные: 
- не могут продуцировать и осуществлять сложные программы поведения;  
-они не имеют устойчивых намерений, 
- легко возбуждаются побочными раздражителями.  
При поражении затылочно-теменных отделов коры левого полушария нарушаются ориентировка в пространстве, оперирование геометрическими отношениями и т.д.».  
Известно, как деформируется духовный мир личности, а нередко происходит ее полная деградация, если человек систематически отравляет свой мозг алкоголем, наркотиками. 
Экспериментальные данные различных наук, таких как психофизиология, физиология высшей нервной деятельности и др., неопровержимо свидетельствуют о том, что сознание неотделимо от мозга: нельзя отделить мысль от материи, которая мыслит.  
Мозг с его сложными биохимическими, физиологическими, нервными процессами является материальным субстратом сознания. Сознание всегда связано с этими протекающими в мозгу процессами и не существует помимо них. Но не они составляют сущность сознания. 
2. Развитие воззрений на мозг как орган сознания 
Интерес к взаимосвязям сознания и мозга возник давно. 
 Для русской физиологии, начиная со времен И.М. Сеченова и И.П. Павлова, он, в известной мере традиционен. Однако долгое время решение столь сложной проблемы считалось делом отдаленного будущего.  
Понимание того, что исследование проблемы сознания - насущная задача сегодняшнего дня, пришло к физиологам сравнительно недавно: быстрый прогресс науки о мозге вывел данную тему на первые страницы журналов по нейронаукам. 
Возникла даже, по образному выражению английского ученого Джона Тейлора, «гонка за сознанием».  
Прорыв в данной области был во многом связан с появлением методов "изображения живого мозга", таких как позитронно-эмиссионная томография, функциональный магнитный резонанс и многоканальная запись электрических и магнитных полей мозга.  
Новейшие приборы позволили увидеть на экране дисплея, какие зоны активизируются при выполнении различных задач, требующих умственного напряжения, а также с большой точностью определять локализацию поражения при заболеваниях нервной системы. 
3. Некоторые механизмы действия мозга 
С философской точки зрения, можно задаться вопросом, насколько правомерно вообще пытаться объяснить движением нервных импульсов то, что мы воспринимаем как цвет или звук.  
Ощущение - сугубо личное чувство, "внутренний театр" каждого из нас, и задача науки о мозге - понять, какие нервные процессы приводят к возникновению субъективного образа. В то же время загадка человеческой психики по своей методологической сложности не уникальна и стоит в ряду других тайн природы.  
По существу, возникновение нового качества происходит на каждом этапе принципиального усложнения природных процессов. «Примером качественного перехода, сопоставимого по сложности с возникновением сознания, американские ученые Ф. Крик и К. Кох считают зарождение жизни в результате действия цепочек ДНК и ферментных белков». 
 Присущие живым объектам свойства не вытекают непосредственно из физико-химических свойств каждой из этих молекул. Такой пример кажется особенно убедительным в устах Ф. Крика, одного из первооткрывателей генетического кода. 
Опыт научного познания показывает, что сложное явление, как правило, не возникает из ничего, а развивается в процессе эволюции из более простых форм.  
То же в полной мере относится и к субъективным переживаниям. Они проходят путь от элементарных проявлений, таких как ощущения и эмоции, к сознанию высшего порядка, связанному с абстрактным мышлением и речью. Если исходить из данных соображений, существует несколько подходов к изучению сознания, которые, однако, не исключают, а взаимно дополняют друг друга, объясняя феномены разной степени сложности. При этом некоторые базисные принципы организации нервных процессов, обнаруженные на ранних этапах эволюции психики, постепенно приобретают более сложные формы для обеспечения их высших проявлений. 
На основе данных о физиологическом механизме волн вызванного потенциала и их связи с отделами мозга был описан процесс, обеспечивающий синтез информации.  
Он включает кольцевое движение возбуждения по отделам мозга.  
1.Из проекционной коры, получающей сигналы от органов чувств, возбуждение поступает в ассоциативную кору (нижневисочную для зрительных стимулов), где сведения сравниваются с эталоном и опознаются. Затем возбуждение переходит на энторинальную кору, находящуюся на внутренней поверхности височной доли полушарий и имеющую отношение к памяти. Там определяется значимость сигнала, его отношение к той или иной потребности организма.  
2.Потом импульсы возбуждения перемещаются в мотивационные центры промежуточного мозга, откуда вновь возвращаются по системе диффузных проекций в кору, в том числе и в зоны первичной проекции. Через 100 мс также возникают связи между проекционной и лобной корой. Такой цикл, продолжительность которого составляет около 150 мс, получил название "круг ощущений". Суть его в том, что он обеспечивает сравнение сенсорного сигнала со сведениями, извлеченными из памяти, включая данные о значимости полученной информации, что предположительно и лежит в основе перехода физиологического процесса на уровень психического, субъективного переживания.  
3.В результате возникшее ощущение не только точно передает физические характеристики стимула, но и эмоционально окрашено.  
Вышеприведенная концепция получила название гипотезы информационного синтеза. 
В последующие годы ее подтвердили результаты многих исследований, в том числе данные о топографии отделов мозга, входящих в "круг ощущений", и использование самой идеи возврата возбуждения для объяснения механизмов сознания.  
«Среди наиболее значимых можно назвать работы нобелевского лауреата Дж. Эдельмана, который использовал термин "повторный вход (re-entering)", обозначающий не обратную связь, под которой обычно понимают сигнал коррекции, а поступление дополнительной информации, полученной в результате опроса структур мозга, связанных с функцией памяти и мотивацией». 
Помимо информационного синтеза возврат возбуждения по диффузным проекциям обеспечивает и интеграцию отдельных признаков стимула в единый образ. «Исследования последних лет показали, что при этом важную роль играет ритм электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с частотой около 40 Гц. Именно синхронизация биопотенциалов мозга на определенном ритме создает условия для объединения нейросетей в единую систему, что необходимо для поддержания сознания». 
Ощущение относится к достаточно простым психическим феноменам, которые некоторые ученые относят к так называемому первичному сознанию, куда можно отнести и эмоции, в исследование которых выдающийся вклад внес П.В. Симонов.  
«Он впервые предложил формулу, согласно которой сила эмоции Э пропорциональна потребности П, умноженной на разность между сведениями, имеющимися у индивидуума, и теми, что необходимы ему для удовлетворения данной потребности:  
Э = П (Инф. налич. - Инф. необх.) 
Из этой формулы следует, что эмоции, так же как и ощущения, возникают в результате сравнения двух информационных потоков. Здесь действует, таким образом, некоторая универсальная закономерность. 
Интерес представляет вопрос, как в ходе эволюции могла возникнуть система возврата возбуждения и сравнения двух информационных потоков. «В соответствии с концепцией Н. Хамфри психическое появилось в результате действия ответвлений отходящих от коры двигательных волокон к направляющимся к коре чувствительным путям, что сделало возможным направленную регуляцию поступающей к коре информации. В более простых системах такой процесс мог происходить на периферии, однако постепенно развились внутрикорковые способы фильтрации исполнительными центрами наиболее значимой для определения поведения информации, которые могли действовать и в отсутствие моторных команд. Н. Хамфри назвал такой механизм "чувственной петлей" (sentient loop), что даже терминологически близко к нашему "кругу ощущений». 
Говоря о механизмах ощущений, уместно вспомнить слова, сказанные некогда И. Гете: «Если бы я не носил в себе весь мир, я был бы слепцом со здоровыми глазами». 
В исследовании связей - центральной проблемы мозговой интеграции - особенно плодотворной оказалась выдвинутая российской нейрофизиологической школой идея, что нервная связь образуется на основе согласования ритмов работы нейронных ансамблей, расположенных в разных отделах коры, что напоминает явление резонанса.  
При этом нервные импульсы от одной группы нейронов постоянно подходят к другой в повышенной фазе ее возбудимости, то есть возникает явление, до известной степени сходное с "зеленой волной" при движении транспорта. 
 «Исследования М.Н. Ливанова и В.С. Русинова установили, что показателем связи является синхронизация ритмов ЭЭГ, включая и отдельные составляющие ее спектра». 
В работах по изучению мышления с применением нового метода картирования корковых связей впервые был описан рисунок связей, типичный для разных видов мышления. Испытуемому на экране монитора предлагались задания на образное, пространственное и абстрактно-вербальное мышление, о готовом ответе он сообщал словесно или движением джойстика.  
При этом проводилась многоканальная запись ЭЭГ в период между постановкой задачи и ее решением. 
В результате исследований было установлено, что симметричный в состоянии покоя рисунок связей при решении задачи изменяется: связи начинают сходиться к определенным полям коры, которые были обозначены как фокусы взаимодействия.  
При этом их топография различается в зависимости от вида мыслительной деятельности. Так, при образном мышлении (допустим, следует определить, какие эмоции выражают лица на фотографиях) фокусы локализовались в теменно-височной коре. 
При абстрактно-вербальном мышлении (решении анаграмм или категоризации слов) они располагаются в лобной коре. 
При пространственном мышлении, включающем элементы как образного, так и абстрактного мышления, связи сходились к теменной и лобной коре. 
Было установлено также, что информация поступает к фокусам из различных отделов коры, имеющих свою специализацию, по связям, которые поддерживаются на разных частотах. В синтезе важную роль играет определенная мотивационная составляющая, так же как и при возникновении ощущений. 
В фокусе, нейронные группы которого соединены жесткими связями, происходит синтез поступающих сведений, вследствие чего, вероятно, и принимается решение. В этих работах идея информационного синтеза была распространена и на мышление, так как оказалось, что принцип организации нервных процессов при ощущении и мышлении в известной степени сходен. Различие заключается в том, что в первом случае происходит сопоставление двух потоков информации, а во втором - нескольких. 
Кроме того, центры синтеза при мышлении находятся не в проекционной, как при возникновении ощущений, а в ассоциативной коре. Интересно, что при решении любых задач, даже не требующих словесного ответа, на последнем этапе мыслительного процесса фокусы возникают в левой височной области, где расположен центр восприятия речи (так называемая зона Вернике), что говорит о том, что вербализация - важный компонент человеческого мышления.  
Итак, психическое восприятие возникает на основе определенной организации нервных процессов, в ходе которых происходит возврат возбуждения к местам первоначальных проекций. При более сложных функциях в этом процессе участвуют отделы лобной коры. 
«Такой вывод нашел подтверждение и в  исследованиях коркового механизма вербальных ассоциаций, проведенных совместно с лабораторией М. Познера в США. Испытуемый должен был подобрать глагол, ассоциирующийся с предложенным существительным (например, молоток - ударить). Поскольку такой поиск занимал менее одной секунды, нами был разработан метод, временное разрешение которого составляло 100 мс, т.е. было близко к длительности отдельных мыслительных операций.  
При поиске ассоциаций сначала возникала диффузная система связей, которая захватывала достаточно обширные области коры, затем образовывались более специализированные связи между левой и правой лобной корой. Потом возникали мощные связи между лобной и левой височно-теменной корой. Височная кора, таким образом, активировалась дважды: в первые 100-150 мс после предъявления слова и затем в интервале 185-460 мс.  
Семантика, то есть значение слова, определяется главным образом в лобной, а не в височной коре. В то же время для определения смысла предложения - элементарной единицы вербального мышления - необходимо взаимодействие лобной коры с зоной, расположенной в левой височной коре Вернике, поражение которой приводит к нарушению понимания речи». 
В заключение несколько слов еще об одной проблеме, которая в последнее время привлекает все больше внимания, - сравнения живого мозга с искусственным интеллектом.  
Остановимся на том аспекте проблемы, который в наибольшей степени связан с сознанием. По мнению известного английского математика и физика Р. Пенроуза, «сознание не может быть сведено к вычислениям, так как живой мозг отличается от компьютера тем, что обладает способностью к пониманию».  
На вопрос, что такое понимание и каковы его мозговые механизмы, ответ должен дать физиолог. Представляется, что понимание возникает в результате того, что, как уже говорилось, вновь поступившая информация все время сравнивается в мозге с накопленным опытом, с тем, что хранится в памяти в результате обучения. Важно, что в информационном синтезе весьма существенна роль мотивационной составляющей.  
Благодаря этому внешний стимул соотносится с прошлыми действиями субъекта и удовлетворением определенной потребности. Понимание, таким образом, имеет глубокий жизненный, приспособительный смысл. 
Подведем итог представлениям о наиболее вероятных механизмах сознания. Фундаментальным принципом является возврат возбуждения к местам первоначальных проекций, что обеспечивает информационный синтез; в формировании абстрактных представлений и речи большую роль играет лобная кора; медио-базальные отделы височной области полушарий важны для поддержания декларативной памяти и обеспечения процессов избирательного внимания.  
Сопоставление вновь поступившей информации с прошлыми переживаниями определяет содержание сознания как постоянную корректировку личного опыта и того, что можно назвать чувством внутреннего «я». 
 В основе сознания лежит идея обновления, придающего жизни ее высший смысл и определяющего постоянное стремление человека к новизне. 
Заключение 
Итак, мы выяснили, что сознание человека - результат долгой эволюции.  
По мере совершенствования высших функций мозга становилось более полным и понимание, основанное на фундаментальных принципах его работы. 
Сказанное выше, конечно, является далеко не полным. Мы еще многое не знаем о работе мозга, и особенно о том, что лежит в основе его высших функций и человеческого сознания.  
Тем не менее, прогресс в этой области в последние годы достаточно очевиден, и наука о мозге постепенно приближается к раскрытию этой тайны природы. 
 Литература 
1.Иваницкий А.М., Стрелец В.Б., Корсаков И.А. Информационные процессы мозга и психическая деятельность. М.: Наука, 1984. 200 с. 
2.Иваницкий А.М. Главная загадка природы: как на основе процессов мозга возникают субъективные переживания // Психологический журнал. 2003. Т. 20. В. 3. С. 93-104. 
3.Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов головного мозга. М.: Наука, 1972. 181 с. 
4.Пенроуз Р. Тени разума. В поисках науки о сознании. Часть 1. Понимание разума и новая физика. М., Ижевск: Институт компьютерных технологий, 2003. 368 с. 
5.Симонов П.В. Лекции о работе головного мозга. Потребностно-информационная теория высшей нервной деятельности. М.: Наука, 2001. 96 с.