Казалось бы, на вопросы, исследованием которых занимались величайшие мыслители от античности до современности, уже давно должны быть даны исчерпывающие ответы. Но это не так. Изучение тайн сознания до сих пор остается одним из ключевых направлений науки. А в последние десятилетия актуальность исследований в этой сфере возросла из-за работы над созданием искусственного интеллекта, потому что встал вопрос: возможно ли, сотворив компьютерный эквивалент человеческого мозга, воспроизвести такую сложнейшую субстанцию как сознание?

Сознание – инструмент, при помощи которого человек познает мир, проникает в тайны молекул и ДНК, исследует собственный организм в мельчайших подробностях. Однако, когда речь идет об изучении сознания, складывается парадоксальная ситуация: инструмент и объект познания – это одно и тоже. То есть, получается, что сознание должно познавать само себя.

Часто сознание определяется как способность мозга отражать объективную реальность, создавая чувственные и логические образы. И вот здесь-то кроется еще одна проблема. Ведь, несмотря на то, что сознание отражает объективную реальность, делает оно это субъективно: зеркало, в котором каждый видит свою собственную картину мира.

На «отражательную способность» сознания разных людей влияют тысячи нюансов. Это и физиологические особенности работы конкретного мозга, субъективные аспекты восприятия, такие как острота зрения, способность воспринимать цвета, запахи, вкусы и т. п., определяемые генами и состоянием здоровья, воспитание – в семье и социуме, и пр.

Как связаны между собой сознание и мозг? «Это – две разные субстанции», – говорят дуалисты, полагающие, что материя (мозг), существует во времени и пространстве, а душа (сознание) – вне этих рамок, то есть они имеют принципиально разную природу. Следовательно, материальный мозг изучать можно, а вот идеальное сознание непостижимо.

Противники дуалистов – монисты – утверждают, что мозг и сознание имеют единую природу. Вопрос в том, какую именно. Идеальную и, следовательно, непознаваемую – считают одни. Материальную и вполне доступную изучению (сознание – это продукт деятельности мозга) – утверждают  другие.

А третьи предполагают, что мозг и сознание состоят из нейтральных частиц, одновременно заключающих в себе свойства как материи, так и духа. Такой подход близок к постулатам квантовой физики, утверждающей что весь мир состоит из квантов, являющихся одновременно частицей и волной (корпускулярно-волновой дуализм). И отчасти явился предпосылкой к появлению квантовых теорий сознания, о которых мы поговорим далее.

Несмотря на то, что фундаментальная природа сознания и по сей день во многом остается загадкой, современные нейробиологические исследования помогли найти ответ на многие вопросы. Уже давно доказано, что за сознательную деятельность отвечает, в первую очередь, кора больших полушарий – отдел мозга, позже других сформировавшийся в ходе эволюции.

Самые большие скопления нейронов, ответственных за «производство» сознания, обнаруживаются в лобных долях, составляющих почти третью часть коры. Именно здесь, как показывают исследования, гнездятся наши способности воспринимать эмоции, сосредотачиваться, ставить цели, ощущать ответственность, мыслить критически.

Соответственно, отсюда же «растут ноги» у депрессий, маниакальных состояний, нарушения внимания и пр. При шизофрении – болезни, сопровождающейся расстройством спонтанного поведения, склонностью к самоизоляции от социума и пр., – регистрируется ослабление активности в лобных долях, а именно, в области, называемой префронтальной корой.

Для формирования различных аспектов сознания необходима слаженная работа разных отделов мозга, причем многие процессы происходят в «нижних» отделах мозга, не отвечающих за сознательную деятельность.

Например, внимание складывается из трех процессов: возбуждения, ориентации и концентрации. Возбуждение возникает в клетках лобных долей, но для их активации нужна стимуляция клеток продолговатого мозга, приводящая к выбросу дофамина и норадреналина. Область, помогающая направлять (ориентировать) внимание на слуховые и зрительные стимулы, находится в среднем мозге. Но для того, чтобы это произошло, нужно переместить фокус с предыдущего стимула – за это отвечают нейроны теменной коры. А вот осознанная концентрация внимания – прерогатива верхних отделов: участков лобной и теменной доли.

Долгое время ученые считали мозг сложным, но послушным нашей воле инструментом. Однако сегодня множество исследований подтверждают: роль покладистого слуги – лишь видимость. Мозг больше похож на могущественного серого кардинала, дергающего за ниточки нейронных связей и управляющего нашей жизнью.

Первую серию экспериментов, заставивших научный мир усомниться в столь лестном для человека убеждении о покорности мозга, провел в 70-80-х годах ХХ столетия американский нейробиолог Бенджамин Либет. Ученый решил определить, как соотносятся между собой три временных точки: время принятия решения о совершении осознанного движения, время возникновения в коре головного мозга активности, именуемой потенциалом готовности, а также время, когда движение происходило.

Участникам надевали на головы шлемы, снабженные датчиками, регистрирующими момент возникновения вспышки активности в мозге, а перед их глазами помещались часы, определявшие время с точностью до доли секунды. Далее испытуемым предлагалось расслабиться и дождаться спонтанного желания пошевелить запястьем, запомнить время возникновения желания и произвести само движение – этот момент регистрировался при помощи датчиков, закрепленных на запястье.

Ожидалось, что события будут происходит в такой последовательности: принятие решения о совершении действия, возникновение потенциала готовности в мозге, само движение. Однако раз за разом проводя эксперимент, Либет получал совсем другой результат: вспышка активности в мозге (появление потенциала готовности к действию) на 300-400 тысячных доли секунды предваряла осознаваемое человеком решение о совершении движения.

Эти 300 миллисекунд Бенджамина Либета произвели фурор не только в научных, но и религиозных сообществах. Ведь они означали, что решение, которое человек расценивал как свое и вполне осознанное, было заранее принято… мозгом – что ставит под вопрос само существование такого понятия как свобода воли.

Позже эксперимент Либета в различных вариациях воспроизводился другими учеными. В 2007 году в ходе испытания, возглавляемого немецким исследователем Джоном-Диланом Хайнесом, участникам эксперимента предлагался выбор между нажатием одной из двух кнопок, а изменения в соответствующих областях мозга фиксировались при помощи компьютерного томографа.

Опыт показал, что интервал между осознанным принятием решения и действием составлял всего секунду, в то время как пауза между «вспышкой» в мозге, возникающей в момент принятия решения, и осознанием этого решения человеком длилась от 7 до 10 секунд. Кроме того, регистрируя изменения в различных участках мозга, ученые более чем в половине случаев смогли предсказать, какую именно кнопку собирается нажать человек – еще до того, как он сам это решил.

Хайнес полагает, что паузы между всплесками активности в коре головного мозга и принятием сознательного решения о действии свидетельствуют о работе сложных нейронных сетей высочайшего уровня. Именно здесь, в толще серого вещества, идут неосознаваемые процессы, обрабатывается информация и принимаются решения и лишь затем выводятся в область осознанного – причем человек остается в полной уверенности, что сам все обдумал и принял решение.

Исследования Либета, Хайнеса и другие аналогичные эксперименты легли в основу нового научного направления, исследующего нейробиологические основы свободы воли. Ученые пытаются понять, выступает ли мозг «диктатором» лишь в ограниченном числе случаев, когда речь идет о простых задачах, или его рычаги влияния распространяются на все сферы нашей жизни? В каких случаях мы принимаем решение самостоятельно, а в каких получаем «на блюдечке» готовый ответ, самоуверенно интерпретируя его как свободное волеизъявление?

Могут ли такие разные, на первый взгляд, направления науки, как квантовая физика и исследования природы сознания, быть связаны между собой? В действительности, факт влияния сознания на квантовые процессы был установлен еще в 20-х гг. прошлого века в знаменитом эксперименте: квант, являющийся одновременно и частицей и волной, попав в поле зрения наблюдателя, вынужден «определяться» со своей формой и вести себя соответственно.

В конце 80-х годов ХХ века авторитетный британский физик и математик Роджер Пенроуз заявил, что сознание может не только оказывать воздействие на квантовые процессы, но и само, по всей вероятности, имеет квантовую природу.

Но где же расположены структуры, делающие мозг квантовым компьютером? В 1994 году Пенроуз совместно с нейробиологом Стюартом Хамероффом, выдвинул теорию: за квантовые процессы отвечают микротрубочки – органеллы, присутствующие в каждой клетке и участвующие в образовании цитоскелета. Ученые считают, что микротрубочки могут находиться в состоянии квантовой суперпозиции (то есть одновременно в двух взаимоисключающих состояниях) благодаря белкам тубулинам, обладающим поляризационными свойствами.

Среди ключевых аргументов противников квантовой теории сознания Пенроуза-Хамероффа – чрезвычайная хрупкость квантовой суперпозиции: встреча с одним-единственным фотоном мгновенно разрушает квантовую систему. Так каким же образом она может в течение длительного времени сохраняться в живом организме, где одновременно протекают миллиарды химических реакций?

В 2015 году американский физик Мэтью Фишер предложил свою версию работы квантовых механизмов в живом организме. Он считает, что в образовании квантовой суперпозиции участвуют атомы фосфора: два атома этих элементов находятся во взаимозависимом (или, говоря в терминах квантовой физики, «запутанном») состоянии. При этом они могут находиться в состоянии квантовой суперпозиции достаточно долго благодаря включению квантовых систем в более крупные образования. В роли защитников, оберегающих атомы фосфора в суперпозиции от посторонних воздействий, выступают так называемые молекулы Познера – кластеры, состоящие из атомов кальция и фосфора. Фишер предполагает, что молекулы Познера входят в состав нервных клеток и могут участвовать в «генерации» сознания.

В наше время наука накопила уже немало доказательств наличия квантовых систем в живых организмах. Вполне возможно, что благодаря совместным усилиям квантовых физиков, биологов, химиков и других специалистов вскоре откроются совершенно новые перспективы в понимании вечного вопроса природы сознания.

Среди спорных, но, безусловно, интересных и перспективных современных концепций, касающихся устройства мозга и сознания – голографическая теория  Карла Прибрама, предлагающая необычный взгляд на механизмы, лежащие в основе памяти. Представьте себе  картинку, состоящую из множества пазлов. Если хотя бы один пазл теряется, целостность изображения нарушается: чем больше фрагментов утрачено, тем «дефектней» будет картинка. Именно так исследователи до недавнего времени представляли память. Считалось, что те или иные события «зашифрованы» в определенных участках мозга в виде конкретных связей между нейронами. При повреждении такого участка и разрыве нейронной связи память о событии должна утрачиваться – аналог потери пазла в целостной картинке памяти.

Однако эксперименты показали, что память устроена гораздо сложнее. В ходе исследований американского нейропсихолога Карла Лэшли было установлено, что мыши, обученные искать кратчайшие пути через лабиринт, сохраняют память о своем навыке даже после удаления большей части мозга: нарушения наблюдались лишь по части моторики, то есть способности к физическому передвижению. Основываясь на результатах этих экспериментов, а также данных собственных исследований коллега Лэшли психолог и нейрофизиолог Карл Прибрам выдвинул голографическую концепцию мозга.

Одна из особенностей голограммы заключается в том, что трехмерное изображение, возникающее при соприкосновении лазерного луча с голографическим узором, не теряет целостности, даже если пленку с изображением разрезать на части. То есть каждый кусочек такого пазла хранит в себе информацию о целой картинке и служит основой для ее воспроизведения. Согласно концепции Прибрама, наша память подобна голограмме: она не «прячется» в конкретных нейронных связях, а «наброшена» на мозг в виде голографической сетки. Каждый участок этой сети хранит информацию о всей памяти и может воспроизвести ее при утрате тех или иных фрагментов.

В глобальном смысле феномен сознания еще скрывает в себе множество тайн. Однако изучение нейробиологических механизмов уже позволило раскрыть многие секреты сознательной деятельности. В то же время в свете исследований, о которых было сказано выше, многих людей сейчас волнует вопрос о свободе воли и возможности избавиться от «диктата мозга».

Действительно, это очень серьезная проблема. Ведь мозг выстраивает бессознательные алгоритмы, управляющие нашим поведением, основываясь на информации, зашифрованной в нейронных связях. По сути, серое вещество мозга – это и есть мозаика из нервных клеток и мостиков между ними. Новые связи возникают, когда мы встречаемся с чем-то новым, будь то событие, человек, предмет, понятие и пр.

Чем чаще повторяется событие, тем прочнее связи, они напоминают уже не мостик, а многополосный акведук. Долговечности соединений способствует эмоциональный фон: единоразово пережив стресс или волнительную встречу, мы снова и снова будем возвращаться к событию в мыслях, полируя и укрепляя связи. Однако в хитросплетение мозаики оказываются включены даже моменты, которым мы не придали значение или забыли о них: под гипнозом люди вспоминают мелочи, надежно спрятанные в закоулках памяти, или события раннего детства.

Именно в сетях этой запутанной паутины мозг и черпает идеи для своих решений. То есть набор пазлов, из которых собираются алгоритмы, ограничен, все находки, которые наши серые кардиналы нам «подбрасывают», лежат в пределах одной плоскости. С одной стороны такой режим позволяет нам сэкономить массу энергии, дает возможность скользить по жизни, как говорится, «не заморачиваясь», отдав бразды правления серой субстанции в черепе. С другой стороны такая расстановка сил лишает шансов на перемены: все наши благие порывы наталкиваются на привычные бессознательные алгоритмы, выливающиеся в привычные поступки. К счастью, методы, позволяющие выбраться из сетей этой паутины, существуют.

1. Что-то новое. Для того, чтобы мозг перестал вести себя как всезнайка, его постоянно нужно сталкивать с чем-то новым. Это новое может касаться ориентирования в пространстве. Как минимум – поиск новых путей до работы или магазина и как максимум – путешествия в незнакомые страны. Это заставит мозг выйти из режима «автопилота» и начать сотрудничать с сознанием, выстраивая новые маршруты, преодолевая коммуникационные барьеры и пр.

Работа с новой информацией также способствует созданию свежих нейронных связей. Так, для профилактики возрастного слабоумия, связанного со снижением активности мозга, рекомендуется изучать иностранные языки.

Это может быть новая деятельность: например, для избавления от пищевой зависимости людям, стремящемся похудеть, психологи не рекомендуют «зацикливаться» на диетах, подсчете калорий и пр., потому что в такой деятельности участвуют все те же нейронные связи, хранящие информацию о  пищевом поведении. Рано или поздно это приводит к срывам, то есть возвращению к старым привычкам. Эффективным считается подход, направленный на создание новых нейронных связей в принципиально другой сфере. Оптимально – физические упражнения, провоцирующие выброс эндорфинов, эффект от которых сопоставим с удовольствием от вкусной еды.

2. Практики осознанности. Это различные техники, сподвигающие фокусироваться на текущем моменте. Есть разные подходы: вопросы, которые человек задает себе в течение дня, сосредоточение на телесных ощущениях, повышенное внимание к внешним стимулам и пр. Задачей практик осознанности, по существу, является уход автоматических бессознательных реакций, стремление к сотрудничеству сознания и мозга.

3. Практики, меняющие мозговую активность. Несмотря на то, что наш мозг постоянно находится в рабочем состоянии, режимы активности у него разные. С помощью электроэнцефалографа можно зарегистрировать волны различной частоты и амплитуды, анализ которых помогает увидеть, в каком состоянии находится мозг.

Так, у большинства людей в период бодрствования в мозге преобладают низкоамплитудные бета-волны: это ритм повседневной рутины, он становится более выраженным при неприятных ситуациях, сопровождающихся выбросом гормонов стресса. Наладить контакт с мозгом, испускающим бета-волны, а тем более перехватить у него бразды правления сознанием – практически невозможно.

Но стоит успокоиться и закрыть глаза, как наш мозг начинает переключаться на генерацию альфа-волн. Это ритм транса, абстрактного мышления, – мы словно выныриваем из рутины и можем увидеть свою жизнь более цельно, настроиться на перемены и пригласить мозг к сотрудничеству.

Однако состояние максимального освобождения от диктатуры ума наступает, в режиме генерации высокоамплитудных тета-ритмов. Мозг ребенка до пяти лет перманентно существует в этом режиме, обуславливая любознательность малыша, высокую восприимчивость к информации, колоссальную способность к запоминанию и пр. Мозг взрослого человека сохраняет способность генерировать тета-импульсы лишь во время быстрого сна, сопровождаемого сновидениями. Именно в это время наша нервная система максимально отдыхает и справляется со стрессом.

Кроме того, тета-ритмы регистрируются во время глубокой медитации. Поэтому регулярные дыхательные, медитативные практики – это возможность переключать мозг из истощающего и суетного режима бета-ритмов в режим генерации успокоительных альфа-ритмов и даже целительных тета-ритмов, позволяющих нейронам вернуться в максимально ресурсное состояние, свойственное детскому мозгу.