История науки включает в себя множество сложных проблем, в том числе «трудную проблему» (hard problem) сознания: почему совокупность нейронов — независимо от сложности, например, такая как человеческий мозг — порождает восприятия и чувства, которые переживаются сознательно? Например, сладость шоколада или нежность ласки на щеке? Предлагаем вниманию читателей статью из журнала Science.
Помимо удовлетворения этого тысячелетнего экзистенциального любопытства, понимание сознания имеет существенные медицинские и этические последствия: от оценки того, находится ли кто-то в сознании после травмы мозга, до определения того, находятся ли в сознании нечеловеческие животные, зародыши, клеточные органоиды или даже современные машины. Всеобъемлющая и согласованная теория сознания необходима для ответа на вопрос о том, какие системы — биологически развитые или искусственно созданные — испытывают что-либо, и для определения этических границ наших действий по отношению к ним. Мы надеемся, что описанные здесь исследовательские проекты укажут путь и покажут, выдерживают ли некоторые из основных сегодняшних теорий справедливость или нет.
После успешных десятилетий целенаправленных научных исследований, направленных на нейронные корреляты сознания, появился ряд кандидатских теорий сознания. Они независимо друг от друга получили существенную эмпирическую поддержку, привели к эмпирически проверяемым прогнозам и привели к значительным улучшениям в оценке сознания у постели больного. Несмотря на этот прогресс, гипотезы, выдвигаемые различными теориями, содержат расходящиеся утверждения и прогнозы, которые не могут быть одновременно верными. Более того, теории развиваются и продолжают адаптироваться по мере накопления новых данных, практически без перекрестных разговоров между ними. Как тогда мы можем сузить круг вопросов, какая теория лучше объясняет сознательный опыт?
Путь к возможному решению может быть проложен с помощью новой формы сотрудничества научных противников. Поддерживаемое Даниэлем Канеманом в области поведенческой экономики и предшествующее наблюдательному исследованию Артура Эддингтона для проверки общей теории относительности Эйнштейна против теории гравитации Ньютона, состязательное сотрудничество основывается на 1) выявлении наиболее диагностических точек расхождения между конкурирующими теориями, 2) прийти к соглашению о том, что именно они предсказывают, а затем 3) разработать эксперименты, которые непосредственно проверяют эти расходящиеся предсказания. В течение последних двух лет несколько групп приняли этот подход, следуя инициативе, направленной на ускорение исследований в области сознания. Пока что несколько теорий сознания оцениваются таким образом, чтобы проверить конкурирующие объяснения того, где и когда нейронная активность дает начало субъективному опыту.
Теория глобального нейронного рабочего пространства (GNWT) утверждает, что сознание создается глобальной трансляцией и усилением информации через взаимосвязанную сеть префронтально-теменных областей и многих сенсорных областей коры головного мозга высокого уровня. Сенсорные области выполняют различные функции, от обработки функций до распознавания объектов или слов. Информация в этих сенсорных областях обрабатывается инкапсулированными модулями, оставаясь без сознания. Фронтально-теменные сети поддерживают интегративные и исполнительные функции, включая избирательное внимание и рабочую память. Согласно GNWT, необходимо принять участие в стимуле, чтобы вызвать активность, которая помогает распространять эту сенсорную информацию во многие части мозга для дальнейшей обработки и отчета. Именно эта глобальная трансляция через множество модулей специализированных подсистем составляет сознание. И наоборот, теория интегрированной информации (IIT) утверждает, что сознание следует понимать в терминах причинно-следственной «мощности», которая отражает количество максимально несводимой интегрированной информации, генерируемой определенными нейронными архитектурами. Основываясь на математических и нейроанатомических соображениях, IIT считает, что задняя кора головного мозга идеально расположена для получения максимального количества интегрированной информации. В этой теории сознание — это не обработка информации ввода-вывода, а внутренняя способность или сила нейронной сети влиять на себя. То есть нейронный субстрат сознания сохраняет себя до тех пор, пока существует опыт. Чем больше у системы причинно-следственной силы, тем она сознательнее. Для IIT содержание опыта — это структура причин и следствий (интегрированная информация), тогда как для GNWT это сообщение, которое транслируется глобально.
Другой спор возникает между теориями сознания первого порядка и высшего порядка. Первый утверждает, что для сознания достаточно реверберирующей активности в сенсорных областях, тогда как второй утверждает, что состояние мозга второго, более высокого порядка должно представлять или «указывать на» эти сенсорные активации первого порядка, чтобы они могли быть сознательно пережиты.
Оба противоречия представляют собой типы теоретических разногласий, которые в настоящее время проверяются эмпирически с использованием подхода состязательного сотрудничества. Одно из таких совместных проектов, консорциум COGITATE (Collaboration On GNW and IIT: Testing Alternative Theories of Experience), собирает данные и недавно выпустил подробный отчет, в котором описываются методы, прогнозы и запланированные анализы. Эти эксперименты были разработаны нейробиологами и философами, которые напрямую не связаны с теориями, но находятся в тесном сотрудничестве с защитниками каждой теории. Эксперименты проводятся в шести независимых лабораториях. Вкратце, один из экспериментальных проектов включает в себя увлекательную видеоигру с видимыми и невидимыми стимулами на заднем плане, чтобы определить, присутствуют ли нейронные корреляты визуального опыта независимо от задачи. В другом эксперименте стимулы демонстрируются в течение переменной продолжительности, чтобы исследовать, как долго существует нейронный коррелят визуального опыта. Активность нейронов у людей измеряется как инвазивными, так и неинвазивными методами, от функциональной магнитно-резонансной томографии и одновременной магнитоэнцефалографии и электроэнцефалографии до инвазивной электрокортикографии, и интегрируется во все методологии для проверки предсказаний теорий. Они сосредоточены на двух ключевых вопросах: где находятся анатомические следы сознания в головном мозге: расположены ли они в задней «горячей зоне» коры головного мозга, поддерживаемой ИИТ, или необходима ли префронтальная кора, как прогнозируется GNWT? И как сознательные восприятия поддерживаются с течением времени: поддерживается ли лежащее в основе нейронное состояние, пока длится сознательный опыт, в соответствии с IIT, или система сначала зажигается, а затем распадается и остается безмолвной, пока новое воспламенение не отмечает начало новое восприятие, которое придерживается GNWT?
Как только данные мозга будут собраны и проанализированы, они станут доступны любому. Опираясь на враждебный диалог и сотрудничество, открытые научные практики, стандартизованные протоколы, внутреннее воспроизведение и командную науку, эти инициативы направлены на содействие эмпирическому прогрессу в области сознания и изменение социологии научной практики в целом.
Для решения больших вопросов может потребоваться «большая наука», потому что такие вопросы, скорее всего, будут решены в унисон, а не с помощью отдельных параллельных небольших попыток. Подход состязательного сотрудничества основан на успехе крупномасштабных совместных институтов (таких как Институт исследований мозга Аллена) и таких проектов, как проект Human Connectome или Международная лаборатория мозга в области нейробиологии, которым предшествовали инициативы в области физики, такие как Большой адронный коллайдер Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) или эксперимент с лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO). Благодаря этой серии состязательных взаимодействий нейробиологи приблизятся к пониманию сознания и того, как оно вписывается в физический мир, попутно совершенствуя научную практику. Что касается первоначальных теорий, использующих этот подход, может оказаться, что ни GNWT, ни IIT не совсем верны. Независимо от результата, поле может использовать результаты для достижения прогресса в формировании нового мышления о сознании и аналогичным образом проверке других потенциальных теорий. Проблема сознания, несомненно, останется сложной, но понимание древней проблемы разума и тела станет немного легче.
