Содержание сознания. Логистические функции

Содержание сознания

На протяжении более 100 лет известно, что очаговые поражения головного мозга приводят к определенным функциональным потерям. У пациента с локальным повреждением затылочной доли может наблюдаться частичная слепота в поле зрения, то есть гомонимная гемианопсия (Teuberetal., 1960). Пациент с поражением другой экстрастриальной области может больше не воспринимать цвета (Pö ppeletal., 1978; Zhouetal., 2016). Третий пациент может больше не распознавать лица; в таком случае он страдает прозопагнозией (Meadows, 1974). Несмотря на то, что такие случаи крайне редки, они очень информативны. На основании многочисленных исследований функций восприятия можно утверждать, что такие функции представлены в мозге локально; следует, однако, отметить, что это необходимое, но не достаточное условие для когнитивной деятельности. Эти наблюдения позволяют вывести более общий закон о когнитивных функциях: тот факт, что картина когнитивного дефицита в результате очаговых поражений мозга одинакова у разных людей, является доказательством существования этих функций, то есть когнитивные функции могут быть выявлены через нарушение их функций вследствие травмы или при общих нарушениях в работе мозга.

Другой класс когнитивныхфункций включает в себя обработку стимулов и информации. Для этого класса также можно предположить, что необходимым условиемдоступности является сохранность и (в англ. версии стоит “или” вместо “и”)локальность (локализация? ) нейронных структур. Хорошо известным примером является кейс Н. М., пациента который страдал избирательной потерей памяти после двусторонней хирургической абляции гиппокампа. Он больше не мог хранить информацию в декларативной системе памяти (ScovilleandMilner, 1957). Его кратковременная память, по-видимому, была сохранной, а также он не имел проблем с вспоминанием событий, произошедших до операции. Таким образом, те нейронные механизмы, которые обычнозадействованы при извлечении информации из долговременной памяти, затронуты не были. Был потерян только один конкретный аспект его памяти: способность хранить новую декларативную информацию. В связи с этим можно сделать вывод, что функции данного класса также, по-видимому, представлены в мозге локально. Различные стратегии обучения и аспекты памяти выборочно представлены либо в структурном, либо в алгоритмическом виде.

Помимо функций восприятия и обработки стимулов когнитивные феномены характеризуются наличием функций оценки. Каждый перцептивный контакт с окружающей средой мгновенно сопровождается эмоциональной оценкой [срЗаботкина, 2021], различные механизмы которой также представлены в мозге локальным образом. (сборник памяти Степанова)

В последние годы изучение эмоций стало одним из отдельных направлений нейронаук[Заботкина 2018]. Исследования таких ученых как Экман [Ekman 2004], Домасио [Damasio 1999, 2010] и др. показали, что любое исследование сознания и мозга не должно игнорировать особую роль эмоций. Именно эмоции очень часто лежат в основе такого когнитивного процесса как принятие решений. Длительное время считалось, что эмоции и когниция должны быть рассмотрены отдельно друг от друга, однако, как показывают исследования последних лет, ментальные и нейронные процессы, лежащие в основе обработки эмоций, и когниция тесно переплетены [Smith 2017; Damasio 1999].

Ученые-нейрофизиологи по-разному трактуют нейронную природу аффекта. Традиционно считалось, что часть нейронной сети, отвечающая за обработку эмоций, расположена в средней доле головного мозга, однако в последние годы ученые пришли к консенсусу по поводу того, что в этом процессе задействованы гораздо более обширные участки головного мозга [Le Doux 1996]. Еще одним достижением в этой области является исследование эмоций с точки зрения их когнитивной осознаваемости, как правило, эмоции анализировались как нечто осознаваемое человеком, однако результаты последних исследований показали, что они могут быть как осознаваемыми, так и неосознаваемыми. По мнению отдельных ученых осознаваемые эмоции или чувства могут иметь подсознательный компонент [Zajonc 2000].

Нейроэтологичекие и неврологические наблюдения доказали наличие такого представительства различных эмоций в диэнцефалическом и лимбическом отделах. В то же время сохранность правой гемисферы, к примеру, обеспечивает переживание негативных эмоций, таких как печаль (Sackheimetal., 1982). Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что не следует делать вывод, что каждый функциональный класс включает в себя одинаковое число нейронных структур. Мы можем предполагать, что их количество хотя и неизвестно, но, безусловно, ограничено. В связи этим, здесь мы только описываем открытую таксономию с ее базовой структурой.

Моторные функции включены в другой класс, с которого и началась история о локализации функций. Французский невролог Брока (1865) был, возможно, первым, кто подчеркнул, что язык, на котором говорит человек, зависит от сохранности узколокализованного участка лобной доли левого полушария. Последние исследования российских ученых в области нейросемантики доказали, что некоторые слова могут локализоваться не только в левом но и в правом полушарии[Величковский, Зайдельман и др. 2020; Velichkovsky, Nosovetset. al 2020]. Если эта область поражена, например, вследствие инсульта или травмы, то наблюдается определенная форма афазии. На основании многих других наблюдений, в частности, из работ по апраксии, можно сделать вывод, что и моторные функции представлены локально в головном мозге.

Логистические функции

Принимая во внимание нейроанатомические особенности головного мозга, мы утверждаем, что каждый когнитивный феномен характеризуется симультанной нейронной активностью структур всех функциональных классов. Обоснованием такого утверждения может быть сильная взаимосвязь между нейронами и максимальная дистанция функциональной связи между ними, составляющая всего лишь четыре синапса (NautaandFeirtag, 1986). Приведем следующий пример: допустим, мы обратили внимание на красивое лицо. Мы оцениваем этот стимул с точки зрения его новизны и эстетической ценности. Если бы у нас не было памяти, то каждая ситуация была бы совершенно новой для нас. Память включена в этот перцептивный акт, так как мы сравниваем это лицо с другими, или соотносим его с нашим мысленным представлением о лицах. Когда мы реагируем на этот стимул, активируются нейронные структуры, ответственные за моторные функции. Таким образом, каждый акт психической активности осуществляется при участии нейронных структур, ответственных за различные классы функций; определенный уровень активации таких структур может лежать в основе циркадной модуляции.

Активность отдельных мозговых структур ведет к новой проблеме организации состояний нейронной активности. Гипотеза о том, что разные когнитивные функции представлены в головном мозге в различных областях, или с помощью различных алгоритмов, приводит к вопросу, как активность этих регионов координируется во времени. Проблема такой временно́ й организации в мозге была изложена уже Лешли (1951). Поднимаются следующие вопросы: как единый субъективный психический опыт может быть создан на основании соответствующей локальной нейронной активности в различных зонах мозга; каков основополагающий механизм, в соответствии с которым репрезентация события в психической реальностисоотносится с соответствующим воспринимаемым стимулом, а не с другим стимулом, следующим до или после него?

В качестве решения проблемы временно́ й согласованности внутри головного мозга, возникающей в результате локального представительства функций, было сделано следующее предположение: временна́ я координация когнитивных функций обеспечивается механизмами нейронной координации, которые выражаются в виде колебательных процессов в популяции нейронов и могут обеспечивать независимые временны́ е состояния. Предполагается, что в течение периода этих нейронных колебаний все физические несимультанные события обрабатываются как одновременные. Существует целый ряд физиологических и психофизиологических исследований, подтверждающих существование такого рода высокочастотных колебательных процессов (Baoetal., 2013, 2015, 2016 b; Podviginetal. 1992; Pö ppel, 1970). Если испытуемый или пациент должен реагировать на стимулы в зрительной или слуховой модальности в парадигме реакция выбора, то довольно часто наблюдается мультимодальное статистическое распределение таких реакций. В случае непрерывной обработки стимулов можно ожидать унимодальное распределение времени реакции выбора, в то время как мультимодальность является четким индикатором колебательного процесса, лежащего в основе такой обработки. С технической точки зрения можно говорить о релаксационных колебаниях, связанных со стимулом. Нами выдвигается гипотеза, что нейронные колебания с частотой 30-40 Гц являются формальным образованием, с помощью которого события в окружающей среде идентифицируется и упорядочиваются во времени (BaoandPö ppel, 2012). Эти колебания также представляют собой структуру, связывающую нейронные процессы в различных областях головного мозга. Благодаря таким колебаниям мозг обладает своего рода часами, что делает возможным синхронизировать активность в различных его областях.

Существует два возможных пути реализации данного часового механизма. Один из них заключается в том, что такого рода часы реализуются в одном определенном локусе головного мозга (таком как ретикулярная формация). Эта структура будет воспринимать информацию от всех сенсорных органов и затем вторично активировать различные таламо-кортикальные регионы посредством быстропроводящих путей. Другим возможным вариантом является наличие в каждой сенсорной системе своих собственных нейронных колебаний на основе таламо-кортикальной обратной связи. В этом случае потребуется дополнительный механизм синхронизации между этими системами.

В заключение необходимо рассмотреть еще один феномен временно́ й организации, а именно феномен временно́ й интеграции. Еще Вундтом (1911) было продемонстрировано, что события, следующие друг за другом в пределах определенного временного промежутка, интегрируются в одну единицу восприятия. Этот период интеграции, как было показано рядом исследований, длится приблизительно 3 секунды (Baoetal., 2015; Wangetal., 2015, 2016; Zhaoetal., 2018). Было выдвинуто предположение, что когнитивную репрезентацию этого 3-х секундного интервала можно рассматривать как субъективное настоящее, то есть “сейчас”, или как содержание сознания в данный момент. Это “сейчас”, предложенноездесь, на первый взгляд может показаться мысленным островом в потоке времени, однако такие временны́ е острова не характерны для субъективной реальности здоровых людей. Субъективный поток времени характеризуется тем, что эти острова “сейчас” связаны друг с другом. Связь между такими “окнами” присутствия здесь и сейчас становится возможной на основании содержания внутри сознания и дает нам ощущение течения времени. Содержание сознания в текущий и последующий моменты всегда зависит от того, что представлено в сознании в настоящий момент, то есть каждое последующее содержание сознания определено предыдущим. На основании семантической взаимосвязи между ними мы не осознаем, что каждый акт или каждое отдельное содержание сознания ограничены всего лишь несколькими секундами. Для нашей субъективной реальности важно то, что именно мы осознаем, а не то, как мы это делаем. В связи с этим, мы не осознаем временну́ ю структуру сознания, которая является его формальным фоном, но не самим содержанием.