Любая теория сознания в конце концов должна пройти главную проверку — проверку делом. Каждый год тысячи пациентов по всему миру впадают в кому. Многие из них теряют всякую способность реагировать на раздражители; называется это страшным термином «вегетативное состояние». Может ли зарождающаяся наука о сознании помочь этим людям? Пожалуй, мы можем осторожно сказать «да». До исполнения мечты об «измерителе сознания» — рукой подать. На основе сложного математического анализа сигналов мозга мы начинаем все увереннее отличать пациентов с сохранным сознанием от тех, у кого сознание отсутствует. Не за горами и клиническое применение наработанных методик. Стимулируем глубинные ядра мозга — возможно, ускорим восстановление сознания. Создадим интерфейсы «мозг — компьютер» — и, быть может, вернем возможность общаться тем, кто находится в сознании, однако полностью парализован. Под влиянием нейротехнологий будущего методы клинического лечения заболеваний сознания изменятся навсегда.
Как холоден и слаб я стал тогда,Данте Алигьери. Божественная комедия, ок. 1307—1321 (пер. М. Лозинского)
Не спрашивай, читатель; речь — убоже;
Писать о том не стоит и труда.
Я не был мертв, и жив я не был тоже.
После бесчисленных автомобильных аварий, инсультов, неудавшихся самоубийств, отравлений угарным газом и несчастных случаев на воде из года в год остаются тысячи искалеченных людей самого разного возраста, от взрослых до детей. Они пребывают в коме, скованы тетраплегией, не способны пошевелиться и заговорить — кажется, будто они лишены всякой искры разума. И все же где-то глубоко внутри в них может сохраняться сознание. В книге «Граф Монте-Кристо» Александр Дюма описывает, как трагична жизнь человека, который, обладая совершенно сохранным сознанием, оказывается заключен в гробницу собственного парализованного тела:
«Неподвижный, как труп, он смотрел живым и умным взглядом на своих детей… Зрение и слух были единственными чувствами, которые, подобно двум искрам, еще тлели в этом теле, уже на три четверти готовом для могилы; да и то из этих двух чувств только одно могло свидетельствовать о внутренней жизни, еще теплившейся в этом истукане, и взгляд, выражавший эту внутреннюю жизнь, походил на далекий огонек, который ночью указывает заблудившемуся в пустыне страннику, что где-то есть живое существо, бодрствующее в безмолвии и мраке». (Пер. В. Строева, Л. Олавской)
Господин Нуартье — вымышленный персонаж, но его образ — это, вероятно, первое и очень точное литературное описание синдрома псевдокомы. Жан-Доминику Боби, издателю французского модного журнала Elle, было всего 43 года, когда его жизнь круто изменилась. «До того дня, — пишет он, — я не имел ни малейшего представления о стволовой части мозга. Однако после случившегося я узнал, что стволовой мозг является важной частью нашего внутреннего компьютера и неразрывно связывает головной мозг с позвоночником. Этот урок анатомии был преподнесен мне в тот день, когда цереброваскулярный инсульт вывел мой стволовой мозг из строя».
8 декабря 1995 года с Боби случился инсульт, за которым последовали 20 дней комы. Боби пришел в себя в больнице полностью парализованным, если не считать одного глаза и части головы. Он прожил 15 месяцев, осмысляя и запоминая случившееся, и успел надиктовать и издать целую книгу. Она называется «Скафандр и бабочка» и представляет собой описание внутренней жизни реального человека, пребывающего в псевдокоме. Книга сразу же стала бестселлером. Будучи заключен в собственном теле, современный Нуартье — Жан-Доминик Боби — диктовал книгу по букве: ассистент произносил подряд «Е, S, A, R, I, N, Т, U, L, О, М…», а Боби моргал левым глазом на нужной букве. Двести тысяч морганий познакомили нас с историей живого ума, павшего жертвой церебрального инсульта. Всего через три дня после выхода книги Боби умер от пневмонии.
В своей книге бывший редактор Elle сдержанно и порой с юмором описывает свои будни, со всей их безысходностью, с оторванностью от мира, невозможностью общаться и временами накатывающим отчаянием. Боби заключен в неподвижное тело, которое метко сравнивает с водолазным колоколом, но его сдержанная изящная речь летит легко, словно бабочка — его собственная метафора, которую он использует для описания причудливых, ничем не стесненных извивов собственной мысли. Живое воображение и исполненная жизни речь Жан-Доминика Боби — лучшая иллюстрация к анатомии сознания. Даже будучи навеки заключен в тюрьме паралича, он испытывает всевозможные психические ощущения, от зрения до прикосновения, от приятного запаха до захлестывающих эмоций, текущих так же свободно, как и прежде.
К сожалению, у многих пациентов с тем же диагнозом наличие богатой психической жизни остается незамеченным1. Как показали недавние исследования, проведенные Французской ассоциацией синдрома псевдокомы (ассоциация была основана Боби, а состоят в ней сами пациенты, общающиеся с миром с помощью сложнейших компьютерных интерфейсов), как правило, первым сохранное сознание у пациента подмечает не врач. Более чем в половине случаев открытие принадлежит члену семьи пациента2. Хуже то, что в среднем от момента повреждения мозга до установления верного диагноза проходит в среднем 2,5 месяца. Тело парализованного человека время от времени невольно подергивается или демонстрирует стереотипные рефлексы, поэтому произвольные движения глаз и моргание если и оказываются замечены, то часто списываются на действие рефлексов. Даже в лучших больницах около 40 процентов больных, у которых было диагностировано полное отсутствие реакции и «вегетативное» состояние, при ближайшем рассмотрении демонстрируют признаки минимального сознания3.
Пациенты, неспособные проявить признаки сознания, остаются для нейробиологов загадкой, требующей скорейшего разрешения. С помощью хорошей теории сознания мы могли бы объяснить, почему одни пациенты могут проявлять признаки сознания, а другие — нет. Помимо всего прочего, разобравшись в этом, мы могли бы помочь пострадавшим. Если мы можем распознать автографы сознания, искать их следует у тех, кому это требуется больше всего, а именно у парализованных пациентов, для которых обнаружение признаков сознания в буквальном смысле слова является вопросом жизни или смерти. Половина всех смертей в отделениях интенсивной терапии всего мира происходит в результате решения врачей снять пациента с поддерживающих жизнь аппаратов4. Остается только гадать, сколько Нуартье и Боби умирают лишь только потому, что медицина не имеет возможности увидеть сохранившееся в них сознание или определить, что в будущем они выйдут из комы и вновь смогут вести осмысленную жизнь.
Впрочем, сегодня будущее выглядит куда радужнее. Нейробиологи и ученые, занимающиеся нейровизуализацией, далеко продвинулись на пути выявления сознания. Идет разработка более простых и дешевых методик на основании старой доброй электроэнцефалографии (ЭЭГ), которую используют, чтобы выявлять наличие сознания и восстанавливать коммуникацию с пребывающими в сознании пациентами. Об интереснейших событиях, происходящих на переднем крае науки, медицины и технологии в этой области, мы и будем говорить.
Сто способов утратить разум
Для начала давайте разберемся, какие вообще бывают неврологические нарушения, связанные с сознанием или с коммуникацией с внешним миром (см. рис. 29)5. Начать можно со всем известного понятия «кома» (от др. гр. κῶμα, «глубокий сон»), поскольку именно с комы все нередко и начинается. Как правило, кома наступает в период от нескольких минут до нескольких часов после повреждения мозга. Причин комы может быть множество, в том числе травма головы (нередко в результате автомобильной аварии), инсульт (разрыв или закупорка артерии в мозгу), кислородное голодание (прекращение снабжения мозга кислородом, часто вследствие остановки сердца, отравления угарным газом или утопления) или отравление (иногда — чрезмерное потребление алкоголя). С медицинской точки зрения кома — это длительная утрата способности к пробуждению. Пациент остается в положении лежа, глаза закрыты, на раздражители не реагирует. Разбудить его невозможно, он не подает признаков того, что сознает себя или окружающую его действительность. Говоря о коме, медики подчеркивают, что это состояние должно длиться от часа и дольше (не путать с обмороком, контузией или ступором).
Рисунок 29. Травма мозга может стать причиной разнообразных нарушений сознания и способности к коммуникации. На рисунке отображены наиболее типичные категории пациентов, причем расположение этих категорий примерно соответствует степени наличия сознания и его стабильности в течение дня (слева — минимум, справа — максимум). Стрелки указывают на возможное изменение состояния пациента с течением времени. Пациенты в вегетативном состоянии, не демонстрирующие клинических признаков наличия сознания, очень мало отличаются от пациентов в минимальном сознании, которые могут сохранять способность к произвольным действиям
При этом мозг коматозного пациента жив. Смерть мозга — это вполне определенное состояние, при котором полностью отсутствуют стволовые рефлексы, электроэнцефалограмма не имеет пиков, дыхание отсутствует и не может быть восстановлено. Обследование пациентов в состоянии мозговой смерти с помощью позитронноэмиссионной томографии (ПЭТ) и других методов, например ультрасонографического исследования по Допплеру, показывает, что в коре головного мозга полностью прекращаются метаболические процессы и останавливается кровообращение. Для установления факта смерти мозга требуется от шести часов до суток при условии отсутствия гипотермии, а также воздействия на мозг фармацевтических средств или токсичных веществ. Нейроны коры и зрительного бугра быстро дегенерируют и распадаются, навеки стирая все воспоминания, делающие человека тем, кто он есть. Таким образом, смерть мозга необратима: нет такой технологии, чтобы восстановить на молекулярном уровне утраченную информацию. В большинстве стран, в том числе в Ватикане6, смерть мозга считается смертью человека, и точка.
В чем же отличие комы от смерти мозга? Как нейробиологи отличают одно от другого? Во-первых, тело коматозного пациента демонстрирует определенные скоординированные реакции. Присутствует ряд рефлексов высокого уровня. Так, например, при стимуляции горла большинство пребывающих в коме демонстрируют рвотный рефлекс, а на ярком свету у них сужаются зрачки. Таким образом, можно утверждать, что часть цепочек бессознательного где-то в стволовой части мозга по-прежнему готова к работе.
Электроэнцефалограмма пациента в коме представляет собой отнюдь не прямую. На ней видны редкие флюктуации и низкочастотные волны, до некоторой степени схожие с волнами, наблюдаемыми у спящего или у человека под действием анестезии. Многие клетки коры и зрительного бугра живы и сохраняют активность, однако не способны объединиться в сеть. В редких случаях наблюдаются даже высокочастотные тета- и альфа-ритмы (альфа-кома), отличающиеся при этом необычной регулярностью, как будто большие участки мозга, вместо того чтобы выдавать характерные для исправно функционирующей таламо-кортикальной сети несинхронные ритмы, принимаются генерировать все более и более синхронные волны7. Мой коллега, нейробиолог Андреас Кляйншмидт, сравнивает альфа-ритм с «дворниками на стекле мозга» — даже в здоровом, наделенном сознанием мозгу альфа-ритмы используются для того, чтобы отключать определенные области, например зрительные, если мы прислушиваемся к звуку8. В некоторых случаях комы состояние пациента напоминает состояние человека под воздействием анестезии или пропофола (успокоительного, которое убило Майкла Джексона)9 — корой завладевает гигантский альфа-ритм, исключающий всякую возможность наступления сознания. Но клетки мозга по-прежнему активны, и их обычные ритмы кодирования еще могут когда-нибудь восстановиться.
Таким образом, у пациентов в коме мозг явственно действует. Подаваемые корой импульсы дают пики на ЭЭГ, но мозг не в состоянии очнуться от «глубокого сна» и прийти в сознательное состояние. К счастью, кома обычно длится недолго. Если удается избежать осложнений медицинского характера, например инфекции, то пациент, как правило, начинает постепенно восстанавливаться. Первым признаком восстановления обычно является возникновение цикла «сон — бодрствование». После этого большинство коматозных пациентов приходят в сознание, обретают способность общаться и совершать целенаправленные действия.
Но бывают неудачные случаи, когда восстановление останавливается именно на этой странной стадии — человек пробуждается, но в себя не приходит10. Он каждый день просыпается, но в моменты бодрствования не отвечает и не демонстрирует явной реакции на окружающую среду, пребывая, видимо, в аду, каким описал его Данте — «я не был мертв, и жив я не был». Этот восстановившийся цикл «сон — бодрствование» при полном отсутствии признаков сознания является отличительной чертой вегетативного состояния, которое еще называют «бодрствованием без реагирования». В таком состоянии человек может пребывать много лет подряд. Он спонтанно дышит и живет, если его кормят с помощью специальных средств. Американские читатели могут помнить случай с Терри Шайво, которая пребывала в вегетативном состоянии 15 лет кряду, пока ее семья, штат Флорида и даже президент Джордж У. Буш ломали копья в суде. В марте 2005 года суд постановил, что Терри следует отключить от аппарата искусственного питания, после чего она смогла наконец умереть.
Что такое «вегетативный»? Это не вполне удачное слово, оно напоминает о «вегетации», а отсюда уже недалеко до «растения» или даже «овоща» — к сожалению, именно так зовет между собой подобных пациентов невоспитанный персонал. Слово это придумали нейробиологи Дженнет и Плам, взяв за основу глагол vegetate, который, согласно Оксфордскому словарю английского языка, значит «вести исключительно физическую жизнь в отсутствие какой-либо интеллектуальной деятельности или общения с окружающими»11. Как правило, автономная нервная система у пациента в вегетативном состоянии действует исправно — управляет частотой сердечных сокращений, тонусом сосудов, температурой тела. Пациент не лишен способности двигаться и время от времени может случайно совершать медленные, явственно выраженные движения телом или глазами. Лицо его может беспричинно улыбаться, морщиться, хмуриться. Семью пациента такое поведение может вводить в заблуждение. (Так, на основании этих признаков родители Терри Шайво решили, что ей еще можно помочь.) Однако любой нейробиолог знает, что подобные реакции могут носить чисто рефлекторный характер. Спинной мозг и ствол головного мозга часто заставляют человека совершать непроизвольные движения, не имеющие никакой конкретной цели. При этом пациент, что важно, не реагирует на вербальные распоряжения и не говорит ни слова, хотя может постанывать без какой-либо связи с происходящим вокруг.
Если с момента травмы мозга проходит месяц, врачи говорят о «стабильно вегетативном состоянии», а спустя еще некоторое время, от трех до двенадцати месяцев, ставят диагноз перманентного вегетативного состояния, учитывая при этом, было ли изначальное повреждение мозга следствием дефицита кислорода или травмы головы. Правда, в настоящее время эта терминология вызывает споры, поскольку подразумевает невозможность восстановления, указывает на стабильность бессознательного состояния и, следовательно, может побудить окружающих к преждевременному отключению пациента от поддерживающей жизнь аппаратуры. Ряд врачей-клиницистов и исследователей предпочитает нейтральное выражение «бодрствование без реагирования» — этот термин полностью соответствует действительности и абсолютно точно описывает характер нынешнего и будущего состояния пациента. Как мы еще увидим, в категорию «вегетативных» относят множество самых разных плохо изученных состояний организма, в том числе даже редкие случаи, когда пациент находится в сознании, но не способен общаться.
У некоторых пациентов с тяжелыми поражениями мозга сознание может появляться и затем исчезать в течение нескольких часов подряд. Часть времени эти пациенты отчасти сохраняют контроль над своими действиями, поэтому их относят к особой категории пребывающих в «минимальном сознании». Этот термин ввела в 2005 году рабочая группа нейробиологов, описавшая пациентов с редкой, непостоянной и ограниченной реакцией, говорящей о наличии частичного восприятия и воли12. Пациенты в состоянии минимального сознания могут реагировать на вербальные команды морганием или следить взглядом за зеркалом. С ними можно установить общение в той или иной форме: пациент может вслух сказать «да» или «нет» или просто кивнуть. В отличие от человека в вегетативном состоянии, который смеется и плачет без всякой связи с происходящим, пациент в минимальном сознании проявляет эмоции, непосредственно связанные с окружающим контекстом.
Правда, для верного диагноза одного такого эпизода недостаточно: признаки сознания должны наблюдаться явственно и неоднократно. Тем не менее, как это ни парадоксально, пациенты в минимальном сознании пребывают в состоянии, которое может помешать им последовательно излагать свои мысли. Один и тот же пациент может вести себя очень по-разному. В какой-то день он не будет выказывать ни единого признака наличия сознания либо будет выказывать их утром, а во второй половине дня перестанет. Кроме того, наблюдатель тоже субъективен, когда определяет, в нужный ли момент смеялся или плакал пациент. Чтобы повысить надежность диагностики, нейропсихолог Джозеф Джиачино создал «шкалу посткоматозного восстановления» — ряд объективных тестов, проводимых прямо у постели больного и использующихся под жестким контролем13. С помощью этих тестов врачи проверяют сохранность таких простых функций, как способность распознавать и перемещать предметы, спонтанно или в ответ на команду переводить взгляд, реагировать на неожиданный шум. Медицинский персонал обучен тому, как задавать пациенту последовательные вопросы и тщательно следить за любыми поведенческими реакциями, как бы замедленны и малозаметны они ни были. Тест проводится несколько раз, в разное время дня.
С помощью этой шкалы медики могут гораздо точнее отличать пациента в минимальном сознании от пациента в вегетативном состоянии14. Это, конечно, нужно не только для того, чтобы решать, продлевать ли ему жизнь, но и для оценки вероятности восстановления. С точки зрения статистики пациенты с диагностированным состоянием минимального сознания возвращаются в стабильное состояние сознания чаще, чем те, кто годами пребывает в вегетативном состоянии (хотя предсказать исход для каждого отдельного человека медикам по-прежнему очень сложно). Восстановление зачастую идет невыносимо медленно: неделя за неделей, и реакция пациента постепенно становится более адекватной и выраженной. В нескольких примечательных случаях сознание внезапно возвращалось к человеку спустя всего несколько дней. После того как пациент становится стабильно способен к общению, диагноз состояния минимального сознания снимается.
Каково приходится человеку в состоянии минимального сознания? Можно ли утверждать, что он ведет сравнительно нормальную внутреннюю жизнь, наполненную воспоминаниями о прошлом, надеждами на будущее и, что еще важнее, полноценным осознанием настоящего, исполненного, быть может, страданием и отчаянием? Или же бóльшую часть времени он пребывает словно в тумане и не может напрячь силы, чтобы продемонстрировать выраженную реакцию на окружающее? Мы этого не знаем, однако сильные изменения в способности к реагированию заставляют заподозрить, что последнее предположение может оказаться близко к истине. Возможно, уместно будет сравнить это состояние с путаностью и вязкостью мыслей, какую испытываешь после сильного удара по голове, анестезии или большой дозы алкоголя.
В этом отношении состояние минимального сознания серьезно отличается от следующего состояния в нашем списке — состояния псевдокомы, в котором пребывал Жан-Доминик Боби. Как правило, состояние псевдокомы наступает в результате повреждения строго определенной области, обычно — в утолщении стволовой части мозга. Травма с жестокой точностью перерезает пути, по которым идут сигналы от коры головного мозга в спинной мозг. Саму кору и зрительный бугор она не затрагивает, поэтому зачастую сознание остается совершенно неповрежденным. Пациент выходит из комы лишь затем, чтобы обнаружить, что он лишен возможности двигаться, лишен речи и заключен в парализованном теле. Взгляд его неподвижен. Единственным оставшимся каналом общения с внешним миром становятся глаза — зрачки могут слегка двигаться вверх-вниз, а веки — моргать, поскольку отвечающие за эти действия нейронные цепи обычно остаются неповрежденными.
В «Терезе Ракен» (1867) французский романист Эмиль Золя, мастер натуралистических описаний, очень точно изобразил умственную жизнь мадам Ракен — пожилой женщины, разбитой параличом и пребывающей в состоянии псевдокомы. Золя особо отметил, что единственным окном в разум страдалицы были ее глаза:
«Лицо старухи казалось разложившимся лицом покойницы, которому приданы живые глаза; только глаза у нее и были в движении; они стремительно вращались в глазницах, зато щеки, губы как бы окаменели, их неподвижность наводила ужас… Ее глаза с каждым днем становились все ласковее, свет их — все проникновеннее. Со временем она стала пользоваться ими как рукой, как губами — чтобы просить или благодарить. Таким необычным и трогательным приемом она возмещала недостающие ей органы. На ее перекошенном лице с дряблой, обвисшей кожей светились глаза небесной красоты» (пер. Е. Гунста).
Лишенные возможности общаться с внешним миром, пациенты в состоянии псевдокомы тем не менее нередко сохраняют полную ясность мышления и сознают, чего лишены, на что способен их разум, как за ними ухаживают. Если специалисты сумеют правильно диагностировать состояние такого пациента и облегчить его боль, он сможет вести насыщенную жизнь. Мозг человека в псевдокоме по-прежнему воспринимает жизненный опыт во всей его полноте, тем самым доказывая, что здоровой коры и зрительного бугра вполне достаточно для генерирования автономных психических состояний. В романе Золя мадам Ракен испытывает всю сладость мести, наблюдая, как племянница, которую она ненавидит за убийство ее, мадам Ракен, сына, вместе с любовником совершают двойное самоубийство на глазах у парализованной наблюдательницы. В «Графе Монте-Кристо» парализованный Нуартье изыскивает способ предупредить внучку о том, что она собирается выйти за человека, отца которого Нуартье убил много лет назад.
Пожалуй, в реальности жизнь пациентов в состоянии псевдокомы может оказаться не столь насыщенной, но тем не менее она будет ничуть не менее необычна. С помощью компьютеризированных приспособлений, управляемых движениями глаз, некоторые такие пациенты могут отвечать на электронные письма, руководить некоммерческими организациями или даже, как французский топ-менеджер Филипп Виган, написать две книги и стать отцом. В отличие от пациентов в коме, в вегетативном состоянии и в состоянии минимального сознания эти люди имеют полноценное неповрежденное сознание. Они даже могут сохранять бодрость духа: недавние исследования их субъективной оценки собственного качества жизни показали, что после первых, исполненных ужаса месяцев пациенты в состоянии псевдокомы становятся так же счастливы, как средний здоровый человек15.
Cortico ergo sum
Классификация, согласно которой состояния неспособных общаться с миром людей делились на кому, вегетативное состояние, состояние минимального сознания и псевдокому, успела устояться, но в 2006 году престижный журнал Science опубликовал поразительную статью, которая взбудоражила клиницистов и нарушила статус-кво. Автор статьи, британский нейробиолог Адриан Оуэн описал пациента, который проявлял все клинические признаки вегетативного состояния, однако данные об активности его мозга указывали на достаточно высокий уровень сознания16. Автор выдвигал страшное предположение: существуют люди, которым приходится еще хуже, чем находящимся в псевдокоме. Эти люди сохраняют сознание, но не имеют никакой возможности дать знать об этом окружающим — хоть бы даже просто моргнуть. Исследование Оуэна рушило устоявшиеся клинические правила, но при этом несло и надежду: уже сегодня технологии нейровизуализации достаточно развиты и позволяют установить наличие сознания и даже, как мы сейчас увидим, вновь установить связь между человеком и миром вокруг него.
В статье рассказывается о пациентке, с которой работал Адриан Оуэн и его коллеги. Это была женщина двадцати трех лет; она попала в аварию и получила двустороннюю травму передних отделов мозга. С момента аварии прошло пять месяцев, но, хотя цикл сна и бодрствования у пациентки сохранялся, она абсолютно ни на что не реагировала, то есть вполне соответствовала определению человека в вегетативном состоянии. Даже группа опытных клиницистов не сумела обнаружить у нее никаких признаков остаточного сознания, способности к коммуникации или сохранившихся механизмов волевого контроля.
Но затем врачи пронаблюдали за активностью мозга пациентки и были поражены. Согласно исследовательскому протоколу для мониторинга состояния коры головного мозга у вегетативных пациентов последним делают серию фМРТ. Каково же было удивление исследователей, когда они обнаружили, что в случаях, когда пациентка слушала произносимые предложения, у нее активно начинала работать кортикальная языковая сеть. Достаточно сильные импульсы исходили из верхней и средней височных извилин, где располагаются цепочки, отвечающие за слух и за понимание речи. Когда же предложения становились сложнее и содержали слова, которые могли иметь разное значение (например, «потерял очки и не прошел в финал»), выраженная активность наблюдалась даже в левой нижней лобной коре (центре Брокá).
Эта выраженная активность коры головного мозга заставляет предположить, что мозг пациентки обрабатывал речь, в том числе анализировал слова и объединял их в предложения. Но понимала ли сама пациентка, что ей говорили? Сама по себе активность языковой сети не является однозначным доказательством наличия сознания; предыдущие исследования уже показали, что эта сеть в значительной степени сохраняется и тогда, когда человек спит или находится под воздействием анестезии17. Чтобы выяснить, понимает ли пациентка сказанное, Оуэн провел еще серию исследований со сканированием мозга. Предложения, запись которых проигрывали пациентке, содержали сложные указания. Ей было предложено «вообразить, будто она играет в теннис», «вообразить, что она входит в комнаты у себя дома» и «просто расслабиться». Согласно инструкции, пациентка должна была воображать все предложенное в строго определенное время. За тридцатью секундами активного воображения (после инструкции, содержавшей слова «теннис» или «парусный спорт») должны были следовать тридцать секунд покоя («расслабиться»).
Если бы не сканер, Оуэн ни за что не смог бы понять, понимает ли безгласная и бездвижная пациентка его команды, и уж тем более — может ли она им следовать. Но фМРТ немедленно дала ответ: активность мозга пациентки говорила о том, что она следует данным ей инструкциям. Когда ее просили представить, будто она играет в теннис, каждые тридцать секунд, в полном соответствии с указаниями, у нее активировалась вспомогательная моторная область. Когда же пациентка вообразила себе, что входит в квартиру, на мониторе засветилась явственно видимая мозговая сеть, объединявшая части мозга, ответственные за репрезентацию различных мест и пространств, а именно парагиппокампальная извилина, задняя теменная доля и премоторная зона коры. Поразительным образом пациентка активировала именно те участки мозга, которые активируются у здоровых людей, выполняющих те же самые задания.
Но значит ли это, что пациентка находилась в сознании? Роль адвоката дьявола взяли на себя несколько ученых18. Что, если эти области могут активироваться без какой-либо помощи сознания, без осознанного восприятия пациентом инструкций? Может, существительного «теннис» уже достаточно, чтобы активировать моторные области, ведь действие является составной частью значения этого слова. Точно так же слово «ориентирование» могло стать спусковым крючком и включить механизм ориентации в пространстве. Очень может быть, что в этом случае мозг активируется автоматически, в отсутствие сознания. Зададим более философский вопрос: может ли вообще любое изображение мозга подтвердить или опровергнуть наличие в нем разума? Американский невролог Аллан Ропер ответил на этот вопрос отрицательно, сопроводив свои пессимистические выводы остроумной насмешкой: «Ни врачи, ни общество не готовы к тому, чтобы поверить в максиму “имею мозговую активность — следовательно, существую”. Сказать так значило бы поставить Декарта впереди лошади»19.
Шутки шутками, а вывод этот неверен. Сегодня техники нейровизуализации вступили в пору расцвета, и даже такие сложные задачи, как выявление остаточного сознания на основании исключительно объективных изображений мозга, вот-вот будут решены. Оуэн поставил элегантный контрольный эксперимент, потрясший даже самых логичных и уверенных в себе критиков. Он просканировал мозг здоровых добровольцев в тот момент, когда они слышали слова «теннис» и «ориентация»; при этом добровольцы не получили никаких инструкций относительно того, что им следует при этом делать20. Стоит ли удивляться, что активность, вызванная этими двумя словами, была практически идентична как для одного, так и для второго слова. Картина мозговой активности у этих пассивных слушателей явственно отличалась от сети, которая активировалась у пациентки Оуэна или у представителей контрольной группы, когда те получали инструкции относительно того, что им следовало вообразить в связи с услышанным. Адвокаты дьявола были посрамлены. Активируя премоторную, теменную и гиппокампальную области в соответствии с полученными инструкциями, пациентка Оуэна действовала отнюдь не бессознательно — она, по всей видимости, и впрямь думала о поставленной задаче.
Как отметили Оуэн и его коллеги, одного услышанного слова явно мало для того, чтобы поддерживать мозговую активность в течение целых тридцати секунд — если только пациент не использует это слово как сигнал к выполнению того или иного задания для мозга. Согласно моей теории о глобальном нейронном рабочем пространстве, в случае если слово запустило только бессознательную активацию, следовало ожидать, что она быстро сойдет на нет и максимум через несколько секунд активность вернется на исходный уровень. И наоборот, если мы в течение тридцати секунд наблюдаем устойчивую активность конкретных областей префронтальной и теменной коры, это почти наверняка свидетельствует о присутствии в рабочей памяти сознательных мыслей. Конечно, можно покритиковать Оуэна и его коллег за достаточно произвольно выбранное задание, однако выбор их был вполне разумен и практичен: пациенту нетрудно выполнить задание и что-либо вообразить, а вызванная этим активность мозга не может происходить без появления сознания.
Освободить внутреннюю бабочку
Если у кого-либо и оставались сомнения относительно того, могут ли пациенты в вегетативном состоянии иметь сознание, следующая статья, опубликованная в весьма уважаемом журнале New England Journal of Medicine, полностью эти сомнения развеяла21. Авторы статьи доказали, что с помощью нейровизуализации можно создать канал связи с пациентом, пребывающим в вегетативном состоянии. Весь эксперимент был удивительно прост. Вначале исследователи повторили опыт Оуэна с воображением. Пятидесяти четырем пациентам с нарушениями сознания предложили вообразить, что они играют в теннис или приходят к себе домой. Пятеро из пятидесяти четырех продемонстрировали при этом выраженную активность мозга. Четверо из этих пациентов находились в вегетативном состоянии. Одного из них пригласили на второй сеанс МРТ. Перед каждым сканированием пациенту задавали личный вопрос, например: «У вас есть брат?» Пациент не мог ни двигаться, ни говорить, однако Мартин Монти и его сотрудники просили дать ответ в уме. «Если вы хотите сказать “да”, — говорили они, — вообразите, что играете в теннис. Если хотите сказать “нет”, вообразите тогда свою квартиру. Начинайте, когда мы скажем “отвечайте”, и заканчивайте, когда услышите “расслабьтесь” ».
Эта хитроумная стратегия дала отличные плоды (рис. 30). После пяти вопросов из шести наблюдалась выраженная активность в одной из двух прежде выявленных сетей мозга. (После шестого вопроса активности не было, поэтому ответ не был засчитан.) Исследователи не знали верных ответов, однако, сравнив данные мозговой активности с информацией, полученной от семьи пациента, они очень обрадовались, увидев, что ответы на все пять вопросов были даны правильные.
Рисунок 30. Некоторые пациенты, внешне демонстрирующие признаки вегетативного состояния, при выполнении сложных умственных задач показывают практически нормальную активность мозга, а следовательно, можно предположить, что они находятся в сознании. Пациент в верхней части рисунка не мог ни двигаться, ни говорить, однако корректно отвечал на заданные ему вопросы, активизируя для этого различные участки мозга. Чтобы ответить «нет», он должен был представить, будто входит к себе в квартиру, а «да» — вообразить, что играет в теннис. Когда пациента спросили, звали ли его отца Томас, участки мозга, отвечающие за пространственное ориентирование, активировались так же, как у здорового человека, то есть ответ (соответствующий действительности) был «нет». При этом пациент не демонстрировал никаких признаков способности к коммуникации, а также признаков сознания, и потому считалось, что он пребывает в вегетативном состоянии. На снимке хорошо видны имеющиеся у него обширные поражения мозга
Прервемся на секунду и вообразим себе все, что следует из этих поразительных открытий. В мозгу пациента сохранилась в целости длинная цепь психических процессов. Во-первых, пациент понял вопрос, выбрал правильный ответ и в течение нескольких минут перед сканированием держал его в уме. Для этого у него должно было сохраниться полноценное понимание речи, долгосрочная и рабочая память. Во-вторых, пациент по собственной воле следовал инструкциям, полученным от исследователя, то есть в качестве «да» воображал себе игру в теннис, а в качестве «нет» — ориентацию в воображаемом пространстве. Следовательно, пациент по-прежнему был способен перенаправлять информацию по произвольно выбранному набору модулей мозга, а это само по себе может означать, что глобальное нейронное рабочее пространство осталось незатронуто. И наконец, пациент последовал полученным инструкциям в требуемый момент и с готовностью отвечал «да» или «нет» пять сканирований подряд. Способность к целенаправленному вниманию и переключению с одной задачи на другую говорит о сохранении центральной системы управления. Фактов, конечно, пока маловато, и какой-нибудь требовательный статистик мог бы сказать, что вопросов должно было быть не пять, а двадцать, однако вывод о том, что пациент обладает сознанием и волевым разумом, напрашивается сам собой.
Этот вывод ставит под угрозу принятое сегодня среди клиницистов деление пациентов на категории и заставляет нас взглянуть в глаза непростой правде: некоторые пациенты в вегетативном состоянии имеют лишь соответствующие внешние признаки. Бабочка сознания все еще бьется о стены скафандра, даже если дотошные исследователи-клиницисты ее не замечают.
Новости об исследованиях Оуэна быстро были подхвачены средствами массовой информации. К сожалению, сделанные им открытия зачастую бывали неверно поняты. Один из глупейших выводов, сделанных журналистами, был таков: коматозные пациенты находятся в сознании. Да ничего подобного! Исследователи работали только с пациентами в вегетативном состоянии и в состоянии минимального сознания, а пациентов, пребывающих в коме, не трогали. Но даже и тогда результаты теста были удовлетворительны лишь для малой доли опрошенных (10—20 процентов), то есть, по-видимому, состояние «суперпсевдокомы» встречается сравнительно редко.
На самом деле точных цифр мы не знаем, ведь тесты с использованием нейровизуализации асимметричны. Когда мы получаем положительный ответ, то почти наверняка можем говорить о наличии сознания; если же ответ был дан отрицательный, это может означать, что пациент находился в сознании, но не смог дать правильный ответ по целому ряду причин, в том числе из-за глухоты, речевых нарушений, низкого уровня активного внимания или неспособности к удержанию внимания. Интересно, что отвечали на вопросы исследователей только пациенты, страдавшие от травмы мозга. Все прочие пациенты, лишившиеся сознания в результате серьезного инсульта или дефицита кислорода, не выказывали способности выполнить задание — возможно, потому, что у них, как в случае с Терри Шайво, массово и необратимо пострадали нейроны коры головного мозга. Короче говоря, «чудо» обнаружения сохранного сознания в теле пациента в вегетативном состоянии происходило в очень ограниченном количестве совершенно определенных случаев. Использовать его как довод в пользу неограниченного искусственного поддержания жизни всех пребывающих в коме пациентов было бы крайне неразумно.
Еще больше удивления вызывает тот факт, что тест не смогли пройти тридцать из тридцати одного пациента в состоянии минимального сознания. При тестировании без применения средств нейровизуализации все эти пациенты время от времени демонстрировали признаки сохранной волевой сферы и сознания, однако по какой-то жестокой иронии все, кроме одного, не смогли ясно доказать их наличие во время теста с нейровизуализацией. Почему? Кто знает… Быть может, тест пришелся на момент, когда активное внимание у них было снижено. Быть может, оказавшись в странном шумном аппарате МРТ, они не смогли сконцентрироваться. Быть может, их когнитивные функции были слишком слабы для такой сложной задачи. Выводов можно сделать как минимум два: во-первых, клинический диагноз «состояние минимального сознания» ни в коем случае не означает, что разум пациента совершенно сохранен; во-вторых, тест Оуэна на воображение, по всей вероятности, оставляет за бортом значительные проявления сознания.
Все это означает, что теста, с помощью которого можно будет точно проверить наличие сознания, у нас не будет никогда. Этичнее всего будет разработать целый ряд таких тестов, а потом посмотреть, какие из них позволят установить связь со внутренней бабочкой пациента. В идеальном мире эти тесты должны быть значительно проще, чтобы пациентам не приходилось представлять себе игру в теннис. Кроме того, тесты следовало бы повторять множество раз в разные дни, чтобы не упустить ускользающей искры сознания пациента в псевдокоме. К сожалению, фМРТ для этих целей совершенно не подходит, потому что требует использования сложного и дорогого оборудования, которое, как правило, используют один-два раза максимум. Как заметил сам Адриан Оуэн, «очень тяжело открыть канал коммуникации с пациентом, но не иметь возможности немедленно дать ему и его семье возможность общаться на постоянной основе»22. Даже второго пациента Оуэна, подававшего явные признаки произвольного реагирования, удалось проверить на томографе всего один раз, после чего он вновь вернулся в тюрьму закованного в псевдокому тела.
Понимая всю необходимость скорейшего разрешения этой тяжелой задачи, несколько исследовательских команд принялись за разработку интерфейсов «мозг — компьютер», чтобы можно было использовать значительно более простую технологию электроэнцефалограммы, аппаратура для которой дешева, имеется во всех клиниках и требует лишь усиления электрических сигналов с поверхности головы23.
К сожалению, на ЭЭГ трудно уловить, когда человек в своем воображении играет в теннис, а когда будто бы входит в собственную квартиру. Поэтому в ходе одного исследования ученые предложили пациентам гораздо более простую инструкцию: «Всякий раз, как услышите сигнал, вообразите, будто вы сжимаете правую руку в кулак, а затем расслабляете ее. Вообразите себе все ощущения, связанные с работой мускулов, как если бы вы на самом деле совершали это движение»24. В ходе другого исследования пациенты должны были вообразить, что шевелят пальцами ног. Пока пациенты воображали эти движения, исследователи искали на ЭЭГ выраженные колебания активности моторной коры. Для каждого пациента с помощью компьютеризированного алгоритма машинного обучения вычленялись сигналы, связанные именно с воображаемым сжатием кулака или именно с шевелением пальцев ног. И для трех из шестнадцати пациентов в вегетативном состоянии техника сработала, хотя при этом она слишком ненадежна и не позволяет полностью исключить вероятности случайного попадания25. (Даже при исследовании здоровых, находящихся в сознании участников метод сработал лишь в девяти случаях из двенадцати.) Нью-йоркская группа исследователей под руководством Николаса Шиффа провела еще один тест, в ходе которого пятеро здоровых волонтеров и трое пациентов должны были вообразить, будто плавают либо входят в свою квартиру26. И снова тест дал вроде бы надежные результаты, однако на слишком малых числах, не позволивших дать окончательный ответ.
Несмотря на все свои недостатки, коммуникация на основе ЭЭГ на сегодня является наиболее многообещающим направлением дальнейших исследований27. Многие инженеры охотно примут вызов и предпримут попытку состыковать компьютер с мозгом. Для этого создаются все более сложные системы. В большинстве своем они пока основаны на направлении взгляда и на зрительном внимании (для многих пациентов это представляет трудности), однако в настоящее время разработчики достигли определенного прогресса в декодировании слухового внимания и моторных образов. Бок о бок с ними шагает игровая индустрия, использующая облегченные беспроводные средства записи. Парализованным пациентам можно хирургически ввести электроды прямо в кору головного мозга. С помощью присоединенного к электродам аппарата пациент с квадриплегией сумел усилием мысли управлять рукой робота28. Возможно, если электроды будут размещены в языковой области коры, в один прекрасный день речевой синтезатор преобразует то, что хотел бы сказать пациент, в самую настоящую речь29.
Перед исследователями открылось множество путей. Теперь ученые могут разрабатывать не только более совершенные коммуникационные устройства для пациентов в псевдокоме, но и новые средства для выявления остаточного сознания. В таких передовых клинических исследовательских центрах, как, например, Coma Science Group (Льеж, Бельгия) под руководством Стивена Лори, интерфейсы «мозг — компьютер» уже вовсю используются в ходе стандартных тестов, проводимых над всеми поступающими в центр пациентами в вегетативном состоянии. Могу предположить, что через двадцать лет никого не удивит парализованный человек в псевдокоме, усилием воли управляющий своей инвалидной коляской.
Новые методы выявления сознания
Несмотря на то что я отдаю должное передовым исследованиям Адриана Оуэна, как теоретик я пребываю в печали. Для того чтобы пройти предложенный Оуэном тест, пациент, безусловно, должен находиться в сознании, однако методы проверки трудно увязать с какой-либо конкретной теорией сознания. Тест требует использования языка, памяти и воображения, однако есть множество вариантов, при которых наделенный сознанием пациент его все же не пройдет. Нельзя ли придумать тест попроще, эдакую лакмусовую бумажку, которая сразу покажет, есть у человека сознание или нет? Благодаря развитию технологий нейровизуализации мы выявили целый ряд автографов сознания. Нельзя ли следить за их появлением и на основании этого говорить о наличии или отсутствии сознания у пациента? Вдобавок ко всему этот простейший тест, основанный на четкой теории, мог бы помочь в решении другой сложной задачи — выяснить, обладают ли какой-нибудь разновидностью сознания маленькие дети, недоношенные новорожденные и даже крысы или обезьяны.
В 2008 году мы с моими коллегами Тристаном Бекинштайном, Лайонелом Наккашем и Мариано Сигманом обедали на юге Парижа, в Орсе. На этом достопамятном обеде я задал один простой вопрос: если бы нам нужно было создать простейший детектор сознания, с чего бы мы начали? Мы быстро пришли к выводу, что в основе детектора должен лежать электроэнцефалограф — самый простой и дешевый инструмент нейровизуализации. Кроме того, мы решили, что детектор должен использовать звуковые стимулы, поскольку слух у большинства пациентов сохранен, в то время как зрение нередко страдает. Решение использовать слуховой канал оказалось сопряжено с некоторыми проблемами, поскольку найденные нами автографы сознания проявлялись в первую очередь при экспериментах со зрением. Тем не менее мы были уверены, что на основании уже открытых принципов доступа в сознательный опыт мы сможем сделать выводы и для слуха.
Мы решили использовать наиболее очевидный автограф, проявлявшийся практически в каждом эксперименте, а именно большую волну РЗ, указывающую на синхронизированную массовую активацию мозговой сети корковых областей. Вызвать волну РЗ с помощью слуха необычайно просто. Представьте себе, что вы слушаете негромкую симфоническую музыку, и тут вдруг у кого-то звонит телефон. При этом неожиданном звуке ваше внимание переключается, вы осознаете произошедшее, и в мозгу у вас поднимается большая волна РЗ30.
В нашей разработке мы решили использовать серию регулярно повторяющихся звуков: бип-бип-бип-бип… В какой-то момент на смену этим звукам внезапно приходил резкий и низкий гудок: у-у-у. Если слушатель бодрствует и при этом сохраняет внимание, внезапный гудок неизменно вызывает у него волну типа РЗ — наш автограф сознания. Для того чтобы убедиться, что мозг реагирует не на силу или какую-либо иную характеристику звука, мы отдельно провели ряд тестов, в которых использовали звуки наоборот — гудение, «у-у-у», было фоновым звуком, а «бип» вторгался внезапно. Таким образом мы доказали, что волна РЗ была связана исключительно с появлением маловероятного в сложившемся контексте звука.
Правда, тут у нас возникает одна трудность. Внезапный и нетипичный звук вызывает не только волну РЗ, но и серию более ранних реакций мозга, свидетельствующих, как нам известно, о бессознательной обработке стимула. Всего через 100 миллисекунд после появления нежданного звука слуховая зона коры уже генерирует обширную реакцию на неожиданность. Эта реакция известна как «реакция на рассогласование» или «негативность рассогласования» (сокращенно НР), поскольку она проявляется в виде отрицательного напряжения в верхней части головы31. Проблема заключается в том, что НР не относится к автографам сознания; это всего лишь автоматическая реакция на неожиданный звук, который раздается, когда человек уделяет внимание чему-то иному, погружен в собственные мысли, читает, смотрит кино или даже спит или пребывает в коме. В нашу нервную систему встроен бессознательный детектор всего нового. Чтобы быстро засечь непохожий на другие звук, он без помощи сознания сравнивает имеющийся стимул с прогнозами, построенными на основании предыдущих звуков. Такого рода прогнозированием мозг занимается постоянно: практически в каждом участке коры, вероятно, имеется простая цепочка нейронов, занятых прогнозированием и сравнением32. Действуют они автоматически, а включение нашего внимания и сознания зависит только от результатов их работы.
Получается, что в качестве автографа сознания парадигма выявления нетипичного не годится: мозг может прореагировать на новый звук, даже если хозяин мозга при этом пребывает в коме. Реакция НР указывает лишь на то, что слуховая зона коры достаточно функциональна, чтобы зафиксировать новое явление, но не позволяет сделать выводы о наличии сознания33. Она принадлежит к числу ранних сенсорных операций, сложных, однако не требующих наличия сознания. Следовательно, нам с коллегами предстояло проверить дальнейшую деятельность мозга, а именно: начнется ли затем указывающее на наличие сознания лавинообразное нарастание нейронной активности?
Мы придумали новую разновидность теста на неожиданность, в которой специально провоцировали появление более поздней и сознательной реакции на новизну. Для этого мы попробовали поменять местами локальную и глобальную новизну. Представьте себе, будто слышите последовательность из пяти звуков, последний из которых не похож на другие: бип-бип-бип-бип-у-у-у. Реагируя на последний, отличный от всех прочих звук, ваш мозг выдаст сначала НР, а затем РЗ. Теперь повторим эту последовательность звуков еще и еще раз. Ваш мозг быстро привыкнет к тому, что после нескольких «бип» идет «у-у-у» — на уровне сознания всякая неожиданность исчезнет. Тем не менее последний, отличный от прочих звук все равно будет вызывать реакцию HP. Очевидно, встроенное в слуховую зону коры устройство распознавания новизны большим умом не отличается и, не замечая общих закономерностей, близоруко ожидает после каждого «бип» еще один «бип», всякий раз удивляясь, когда вместо этого вдруг звучит «у-у-у».
Интересно, что волна РЗ в этом плане куда умнее. Она внимательно следит за осознанием, и, как только человек замечает, что за четырьмя «бип» всегда следует «у-у-у», и перестает удивляться несоответствию, — волна РЗ исчезает. Когда сознательное ожидание будет сформировано, мы можем нарушить его, изредка подавая пять одинаковых звуков подряд: бип-бип-бип-бип-бип. Это редкое отклонение от плана опять-таки вызовет волну РЗ. И смотрите, как интересно получается: мозг воспринимает цепочку из абсолютно одинаковых звуков как нечто новое и необычное, но только потому, что эта последовательность отличается от последовательности, которая была зарегистрирована в рабочей памяти.
Цель достигнута: мы можем получить чистую волну РЗ без примеси ранних бессознательных реакций. Мы можем даже усилить РЗ, если попросим испытуемого считать последовательности, которые не похожи на остальные. Намеренные подсчеты значительно усиливают наблюдаемую волну РЗ и превращают ее в легко различимый маркер (рис. 31). Увидев эту волну, мы можем достаточно уверенно заключить, что пациент находится в сознании и способен следовать данным ему инструкциям.
Рисунок 31. С помощью локально-глобального теста можно выявить наличие остаточного сознания у травмированных пациентов. Тест заключается в том, что испытуемому много раз подряд проигрывают одну и ту же последовательность из пяти звуков. Если пятый звук отличается от предыдущих четырех, слуховые области выдают «сигнал несоответствия» — автоматическую реакцию на новизну, причем реакция эта происходит бессознательно и даже в тех случаях, когда пациент пребывает в глубоком сне или в коме. Если же человек находится в сознании, мозг быстро приспосабливается к повторяющейся мелодии, и, когда привыкание будет сформировано, реакция на новизну возникает в случае отсутствия непохожей на все остальные ноты в конце. Важно отметить, что такого рода высокоуровневая реакция возникает только у пациентов, находящихся в сознании. Она несет с собой все автографы сознания, в том числе волну Р3 и синхронную активацию обширных теменной и префронтальной областей коры
На практике этот локально-глобальный тест вполне справляется с задачей. Мы с моей командой без труда фиксировали глобальную волну РЗ у всех здоровых людей даже после очень краткой записи. Похоже, волна возникает лишь в случаях, когда участник эксперимента собран и сознает правила проведения эксперимента34. Когда его отвлекают, предложив выполнить одновременно другое, связанное со зрением задание, слуховая волна РЗ пропадает. Когда участник раздумывает о своем, волна РЗ наблюдается лишь у тех, кто по окончании эксперимента может сообщить, какова была последовательность звуков и каким образом она была нарушена. Участники, не заметившие последовательности, волны РЗ не имели.
Сеть областей, активируемых при глобальном нарушении последовательности, также указывает на массовую активацию сознания. С помощью ЭЭГ, фМРТ и внутричерепных записей эпилептических пациентов мы пришли к выводу, что сеть глобального рабочего пространства включается всякий раз при появлении глобального нарушения последовательности. Когда мы слышим нарушенную последовательность, активность мозга выходит за пределы слуховой зоны коры и перекидывается на обширные рабочие цепи билатеральной префронтальной коры, передней поясной коры, теменной и даже затылочной областей. Это означает, что информация об изменении звуковой последовательности передается в рамках глобальной нейронной рабочей сети и далее, а следовательно, поступает в сознание.
Будет ли этот тест работать в клинических условиях? Станут ли пациенты, обладающие сознанием, реагировать на глобальную новизну в слуховой области? Первоначальные наши исследования, в которых принимали участие восемь пациентов, оказались достаточно успешны35. У всех четырех пациентов в вегетативном состоянии реакция на глобальное нарушение последовательности отсутствовала, зато у троих из четверых обладателей минимального сознания она наличествовала (позже к этим троим пациентам вернулось сознание).
После этого мой коллега Лайонел Наккаш принялся на потоке применять этот тест в больнице Сальпетриер (Париж), и результаты у него были весьма неплохие36. Если аппаратура фиксировала глобальную реакцию, пациент, по-видимому, обладал сознанием. Из двадцати двух пациентов в вегетативном состоянии только двое демонстрировали глобальную волну РЗ, причем в последующие несколько дней у этих пациентов произошло некоторое восстановление минимального сознания. Таким образом, можно предположить, что во время теста они уже обладали сознанием, так же как обладали им пациенты Оуэна, реагировавшие на полученные инструкции.
В отделении интенсивной терапии наш локально-глобальный тест порой помогает спасать жизни. Так, однажды в больнице находился некий молодой человек, который впал в кому в результате страшной автомобильной аварии и пребывал в этом состоянии три недели подряд. Он ни на что не реагировал и имел столько осложнений, что врачи задумались над тем, не прекратить ли им лечение. При этом мозг пациента по-прежнему демонстрировал сильную реакцию на глобальные нарушения последовательности. Что, если молодой человек застрял в какой-то переходной псевдокоме и оказался не в состоянии дать знать о том, что у него сохранилось сознание? Лайонел убедил врачей в том, что в течение нескольких дней у пациента может произойти улучшение состояния… и что же — спустя некоторое время сознание к нему вернулось полностью. Более того, общее состояние молодого человека улучшилось настолько, что в настоящее время он ведет практически нормальный образ жизни.
Объяснить принципы работы этого теста позволяет глобальная теория рабочего пространства. Для того чтобы зафиксировать повторяющуюся последовательность, участник теста должен сохранить эти пять звуков у себя в памяти и сравнить их со следующей последовательностью, которая прозвучит более чем секунду спустя. Как мы уже говорили в главе 3, способность удерживать информацию в памяти на протяжении нескольких секунд — отличительная черта наделенного сознанием разума. В ходе нашего теста эта функция проявляется дважды: мозг должен объединить отдельные звуки в общий рисунок, а затем сравнить несколько таких рисунков.
Кроме того, наш тест затрагивает следующий уровень обработки данных. Какие нужно проделать операции, чтобы решить, что последовательность совершенно одинаковых звуков «бип» является на самом деле чем-то неожиданным? Слыша стандартную последовательность «бип-бип-бип-бип-у-у-у», наш мозг привыкает к тому, что последний звук отличается от других. В слуховых областях после этого звука поступает сигнал первого порядка, сообщающий о чем-то неожиданном, однако система второго порядка прогнозирует именно вариант с «у-у-у»37. В тех редких случаях, когда вместо этого звучит пять «бип» подряд, система второго порядка очень удивляется. Неожиданность заключается в отсутствии неожиданности. Наш тест выполняет свои функции потому, что с его помощью мы обходим детектор неожиданности первого порядка и переходим сразу на этап второго порядка, тесно связанный с глобальной массовой активацией, префронтальной корой, а следовательно, с сознанием.
На связи — кора головного мозга
Сегодня у нашей исследовательской группы накопилось достаточно историй об успехах, чтобы утверждать, что наш локально-глобальный тест действительно выявляет наличие сознания. Тем не менее тест этот еще далеко не совершенен. У нас было слишком много ложных отрицательных результатов — тест не показывал наличия сознания у пациентов, которые позже выходили из комы и к которым возвращалось полноценное сознание. Мы немного выиграли за счет обработки наших данных посредством сложного алгоритма машинного обучения38. Этот инструмент напоминает Гугл и позволяет проверять мозг на наличие любых реакций на глобальную неожиданность, даже если эти реакции необычны и прежде нигде не встречались. И все-таки примерно у половины пациентов, которые находятся в состоянии минимального сознания или к которым вернулись коммуникативные способности, мы не смогли зафиксировать какую-либо реакцию на нестандартные последовательности.
Статистика называет это случаем высокоспецифичности при слабой чувствительности. Проще говоря, наш тест так же асимметричен, как тест Оуэна: если мы получаем положительный результат, то можем почти наверняка сказать, что у пациента сознание сохранилось; если же результат оказывается отрицательным, мы не можем сделать вывод о том, что сознание отсутствует. Объяснить эту низкую чувствительность можно несколькими возможными причинами. Не исключено, что наши записи ЭЭГ содержат слишком много шумов — в конце концов, не так-то легко получить четкий сигнал, когда пациент лежит на больничной койке в окружении всевозможных электронных приборов или не может стоять спокойно или смотреть в одну точку. Вполне вероятно, что некоторые наши пациенты находятся в сознании, но не могут понять, что от них требуется. Их мозг поражен так тяжело, что они не в силах сосчитать нарушения звука или заметить их — или даже просто сконцентрироваться на этих звуках более чем на несколько секунд.
Тем не менее психическая жизнь этих пациентов не прекращается. Если наша теория верна, это значит, что их мозг по-прежнему способен распространять глобальную информацию в коре на большие расстояния. Как же это отследить? В конце первого десятилетия XXI века Марселло Массимини из Университета Милана пришла одна хитроумная идея на сей счет39. В нашей лаборатории для выявления сознания использовался мониторинг проникновения сенсорного сигнала в мозг, а Массимини предложил использовать внутренний стимул. А давайте запустим электрическую активность прямо в коре головного мозга, подумал он. Это будет как импульсный сигнал локатора — интенсивный стимул проникнет в кору и в зрительный бугор, а сила и длительность порожденного им эха покажут нам, сообщаются ли между собой области, через которые он проходит. Если активность достигнет отдаленных областей и если сигнал долгое время будет блуждать туда-обратно, можно будет говорить о возможном наличии у пациента сознания. При этом, что примечательно, самому пациенту не придется даже обращать внимание на стимул или в чем-то разбираться. Пациент может даже не знать, что кто-то с помощью импульса проверяет состояние отдаленных участков коры его мозга.
Для реализации своей идеи Массимини воспользовался сложным сочетанием двух технологий: ТМС и ЭЭГ. Как уже говорилось в главе 4, при транскраниальной магнитной стимуляции кору головного мозга стимулируют с помощью магнитного потока, направляя разряд на помещенную возле головы катушку. ЭЭГ, как уже известно читателю, представляет собой старый добрый способ записи волн мозга. Фокус, произведенный Массимини, заключался в том, чтобы «пощупать импульсом» кору с помощью ТМС, а потом использовать ЭЭГ, чтобы записать распространение активности мозга, которая начнется в результате импульса. Для этого требовались особые усилители, которые быстро восстановятся после интенсивного тока, генерированного с помощью ТМС, и спустя всего несколько миллисекунд отобразят точную картину распространения активности.
В настоящее время метод Массимини дает потрясающие результаты. Поначалу Массимини исследовал с его помощью здоровых людей, находившихся в состоянии бодрствования, сна и под анестезией. В период отсутствия сознания импульс ТМС вызывал лишь краткую очаговую активность, которая прекращалась спустя примерно 200 миллисекунд. Когда же участник эксперимента находился в сознании или даже предавался мечтам, тот же самый импульс вызывал в мозгу сложную цепочку активности. Место подачи стимула, по-видимому, роли не играло: в какой бы точке он ни попал в кору, в мозгу сразу же начиналась сложная и длительная реакция, явственно свидетельствовавшая о наличии сознания40. Это наблюдение вполне согласуется с тем, что наблюдали мы с моей командой во время сенсорной стимуляции: если сигналы распространяются по охватывающей весь мозг сети более 300 миллисекунд, это говорит о наличии сознания.
Затем Массимини перешел к наиболее важной части эксперимента и испытал свою аппаратуру на пяти пациентах в вегетативном состоянии, пяти — в состоянии минимального сознания и двух — в псевдокоме41. Цифры невелики, но результат был стопроцентный: все находящиеся в сознании пациенты продемонстрировали длительную и сложную реакцию на поданный в кору импульс. За состоянием пяти пациентов в вегетативном состоянии следили в течение нескольких месяцев после эксперимента. В течение этого времени трое из них перешли в категорию минимального сознания и постепенно вернули себе часть коммуникативных возможностей. Это были те самые три пациента, у которых наблюдались сложные сигналы мозга. В полном соответствии с моделью глобального рабочего пространства, характер продвижения этих сигналов по префронтальной и височной коре служил особенно достоверным индикатором уровня сознания пациента.
Поймать спонтанную мысль
Так ли полезен тест Массимини, станет ли он стандартным клиническим средством для проверки наличия сознания у пациентов — покажет будущее. Пока что самое удивительное в этом тесте то, что он всегда срабатывает. Правда, он опять-таки требует сложной аппаратуры, а далеко не у каждой больницы имеется ЭЭГ-система высокой плотности, способная поглотить мощные сигналы, генерируемые транскраниальным магнитным стимулятором. Теоретически здесь должно быть гораздо более простое решение. Если гипотеза глобального рабочего пространства верна, тогда даже в темноте, в отсутствие какой-либо внешней стимуляции, находящийся в сознании человек продемонстрирует явственно различимый автограф церебральных коммуникаций через большие расстояния. Постоянный поток активности мозга должен охватить префронтальную и теменную доли и генерировать периоды синхронных колебаний в отдаленных уголках мозга. Эта активность должна сопровождаться повышенной электрической активностью, особенно на средних (бета) и высоких (гамма) частотах. При такой трансляции на большие расстояния должно потребляться большое количество энергии. Нельзя ли просто засечь эту энергию?
На самом деле нам давно уже известно, что, когда человек теряет сознание, скорость обмена веществ в тканях мозга падает — это можно измерить с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Сканер ПЭТ — это сложный детектор высокоэнергетических гамма-лучей, который можно использовать для того, чтобы измерить, сколько глюкозы (химического источника энергии) поглощается в той или иной части тела. Делается это так: пациенту вводят помеченные радионуклидом частицы глюкозы, а затем с помощью сканера отслеживают пики распада радиоактивного вещества. Пики возникают именно там, где мозг потребляет глюкозу. Результаты поражают: у здорового человека под воздействием анестезии или глубокого сна потребление глюкозы в коре головного мозга падает на 50 процентов. Аналогичное снижение потребления энергии характерно также для комы и для вегетативного состояния. В начале 1990-х команда Стивена Лори в Льеже получила поразительные изображения аномалий мозгового метаболизма, наблюдающихся у пациентов в вегетативном состоянии (рис. 32)42.
Рисунок 32. Бессознательному состоянию, сопряженному с медленным сном, анестезией или вегетативным состоянием, соответствует снижение скорости обмена веществ во фронтальной и теменной коре. Активность может снижаться и в других областях, однако именно в областях, составляющих глобальное нейронное рабочее пространство, потребление энергии при потере сознания резко падает, причем опыт можно воспроизвести
Следует заметить, что в разных областях мозга усвоение глюкозы и кислородный обмен веществ падают по-разному. Потеря сознания, по всей видимости, влечет за собой подавление активности билатеральных областей префронтальной и теменной коры, а также таких средних структур мозга, как поясная область и предклинье. Эти области почти полностью совпадают с нашей сетью глобального рабочего пространства и имеют наибольшее количество кортикальных проекций — еще одно подтверждение того, что эта система рабочего пространства особенно важна для сознательного опыта. На строение и обмен веществ в других областях сенсорной и моторной коры потеря сознания, даже полная, может никак не повлиять43. Так, если у пациента в вегетативном состоянии случайным образом меняется выражение лица, в передних моторных зонах его мозга при этом наблюдается обычная для таких случаев активность. За прошедшие двадцать лет был зафиксирован случай, когда пациент произносил случайные слова, делая это явно неосознанно и без какой-либо связи с происходящим вокруг. Нейронная активность и метаболизм наблюдались у него лишь в небольших изолированных областях коры в языковой зоне левого полушария. Конечно, случайной активности такого рода было недостаточно для достижения сознательного состояния — тут потребовалась бы более обширная сеть.
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 ответа44 и 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 коммуникации45. 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 мозга46.
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 характеристики47. 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 анестезии48. Критерии синхронности в этих мозговых колебаниях подтверждают, что в состоянии сознания области коры, как правило, налаживают гармоничный информационный обмен.
Каждый из этих численных показателей поворачивает сознание новой стороной, мы наблюдаем за сознанием с разных ракурсов и получаем все новые и новые его образы. Чтобы объединить их в целостную картину, Жан Реми Кинг создал программу, которая почти автоматически определяла, какое сочетание критериев позволяет оптимально спрогнозировать ситуацию в каждом конкретном случае. Двадцать минут записи ЭЭГ (пациенту даже не задают вопросов) — и готов точный диагноз. Мы почти ни разу не перепутали вегетативного пациента с пациентом, наделенным сознанием. В большинстве случаев ошибка если и случалась, то заключалась в том, что пациента в состоянии минимального сознания относили к категории пациентов с вегетативным состоянием, причем мы даже не можем с уверенностью утверждать, что это была именно ошибка: за те двадцать минут, что длилось исследование, пациент в состоянии минимального сознания мог выйти из сознательного состояния. Вероятно, повтор теста в другой день помог бы дополнительно уточнить диагноз.
Ошибка могла быть и в другую сторону: наша программа изредка относила к категории минимального сознания пациентов, которых в результате клинического обследования относили к категории пребывающих в вегетативном состоянии. Но была ли это ошибка? Что, если эти пациенты парадоксальным образом выглядели так, будто находятся в вегетативном состоянии, а на самом деле сохраняли сознание и пребывали в псевдокоме? Посмотрев, чем кончилось дело для наших вегетативных пациентов через несколько месяцев после записи ЭЭГ, мы обнаружили весьма обнадеживающие результаты. В двух третях случаев наша программа согласилась с клиническим диагнозом вегетативного состояния — и из этих пациентов восстановились и перешли в категорию минимального сознания лишь 20 процентов. Что же до оставшейся трети, то у этих пациентов наша система обнаружила проблески сознания там, где клиницисты их не видели, — и из этих пациентов в последующие несколько месяцев 50 процентов восстановились до того, как наличие у них сознания было зафиксировано врачами.
Из такой разницы в прогнозах можно сделать очень важные выводы. Получается, что с помощью автоматизированных средств оценки мозга мы можем выявлять признаки сознания задолго до того, как они видимым образом проявятся в поведении. Автографы сознания, которые мы выявили с помощью нашей теории, позволяют сделать вывод более точный, чем у опытного врача-клинициста. Молодая наука о сознании пожинает первые плоды своих трудов.
О клиническом вмешательстве
Но заметить проблеск сознания — это еще даже не полдела. Пациенты и их семьи могли бы сказать врачам словами из Шекспира: «Придумай, как исцелить недужное сознанье». В силах ли мы вернуть сознание пациентам, пребывающим в коме или в вегетативном состоянии? Иногда их психика восстанавливается внезапно, много лет спустя после травмы. Можем ли мы ускорить процесс восстановления?
Когда родственники больных задают этот вопрос, медики обычно дают пессимистический ответ. Если по прошествии целого года пациент так и не приходит в сознание, ему ставят диагноз «перманентное вегетативное состояние». Подтекст ясен: как ни стимулируй процесс, на улучшение шансов остается совсем немного. И для многих пациентов это печальная истина.
Однако в 2007 году Николас Шифф и Джозеф Джиачино опубликовали в естественно-научном журнале Nature весьма примечательную статью, в которой предлагали пересмотреть бытующее мнение на сей счет49. Они продемонстрировали первую в истории методику, позволявшую медленно возвращать пациентов с минимальным сознанием в более стабильное состояние. Предложенный ими метод заключался в следующем: в мозг вводили длинные электроды и через них стимулировали наиболее важную область, так называемый центральный зрительный бугор и окружающие его интраламинарные ядра.
Благодаря исследованиям, проведенным в 1940-е годы пионерами этой области Джузеппе Моруччи и Хорасом Магуном, нам известно, что эти области представляют собой важные узловые пункты высшей системы, управляющей всем уровнем активного внимания в коре50. Центральные таламические ядра содержат массу плотно расположенных проекционных нейронов, содержащих особый белок (кальций-связывающий протеин). Мы знаем, что эти нейроны передают информацию в самые отдаленные уголки мозга, в частности в передние доли. Интересно, что их аксоны избирательно нацелены на пирамидальные нейроны верхних слоев коры, в частности на нейроны дальней передачи, лежащие в основе глобального нейронного рабочего пространства. У животных активация центрального зрительного бугра может влиять на активность мозга в целом, стимулировать моторную деятельность и резко усиливать способность к обучению51.
В мозгу здорового человека активностью центрального зрительного бугра заправляют префронтальная и поясная области коры. По-видимому, благодаря этой петле обратной связи мы способны оперативно регулировать возбуждение коры в зависимости от стоящих перед нами задач: задача, требующая внимания, включает возбуждение, и рабочая мощность мозга подскакивает52. Однако если мозг серьезно поврежден, глобальное снижение общего уровня циркулирующей нейронной активности может разрушить эту важнейшую петлю, от которой зависит степень возбуждения. Поэтому Шифф и Джиачино предсказали, что стимулирование центрального зрительного бугра может вновь «пробудить» мозг, восстановив через воздействие извне тот уровень возбуждения, который мозг пациента не в состоянии вызвать сам.
Как мы уже говорили, активное внимание и доступ в сознательный опыт — это разные вещи. У пациентов в вегетативном состоянии нередки случаи частичного сохранения системы активного внимания: они просыпаются по утрам и открывают глаза, но уже не могут запустить кору мозга работать в режиме сознания. Большинству пациентов в устойчивом вегетативном состоянии стимуляция зрительного бугра не помогает. У Терри Шайво такой стимулятор стоял, но никаких длительных улучшений не наблюдалось — возможно, потому, что кора ее мозга и в особенности находящееся под ней белое вещество были серьезно повреждены. В некоторых случаях стимулятор вроде бы срабатывал, но и здесь мы не можем исключить версию спонтанного выздоровления.
Будучи прекрасно осведомлены о столь мрачном положении дел, Шифф и Джиачино решили не сдаваться и составили план, который мог бы повысить их шансы на успех. Первым делом они нацелились на центральное латеральное ядро зрительного бугра, участвующее в петле прямой связи с префронтальной корой. Во-вторых, они выбрали пациента, которому, по их мнению, могли помочь, поскольку он уже находился на грани прихода в сознание. Вспомним, что Джозеф Джиачино сам помогал создать определение состояния минимального сознания: у пациентов в этом состоянии наблюдаются мимолетные признаки сознательной обработки данных и попытки преднамеренной коммуникации, однако они не способны демонстрировать эти свойства систематически и произвольно. Команда Шиффа отыскала пациента в подобном состоянии — нейровзуализация показала, что кора головного мозга у него практически не пострадала. Он пребывал в стабильном состоянии минимального сознания уже много лет, однако оба полушария реагировали активностью на речь. Правда, общий уровень обмена веществ в коре головного мозга у него был значительно снижен, то есть возбуждение было практически неконтролируемым. Не могла ли стимуляция зрительного бугра стать тем недостающим толчком, который вытолкнул бы пациента в стабильно сознательное состояние?
Шифф и Джиачино работали осторожно, поэтапно. Перед имплантацией электродов они несколько месяцев тщательно следили за состоянием пациента, снова и снова тестируя его (по шкале посткоматозного восстановления), и так до тех пор, пока не получили точное представление о его состоянии и возможных колебаниях этого состояния. Важно отмстить, что в некоторых случаях тест давал промежуточные результаты: пациент демонстрировал несколько признаков произвольной деятельности и даже иногда произносил слово, однако происходили такие случаи без какой-либо системы. Это означало, что пациент пребывает в состоянии минимального сознания и до здорового человека ему еще далеко.
Опираясь на проделанные наблюдения, Шифф и Джиачино принялись вводить в мозг пациента электроды. Во время операции они аккуратно и точно направили два длинных провода через кору левого и правого полушарий прямо в центральный зрительный бугор. Сорок восемь часов спустя на электроды подали ток. Результат последовал поразительный: пациент, шесть лет пребывавший в состоянии минимального сознания, открыл глаза, сердце его забилось быстрее, он спонтанно обернулся, услышав голоса. Правда, реакции его были ограничены: когда его попросили сказать, как называется тот или иной предмет, он говорил «неразборчиво, и все сказанное сводилось к эпизодам непонятного бормотания»53. Как только стимуляция была прекращена, все эти признаки тут же исчезли.
Чтобы пациент вновь вернулся в исходное состояние, исследователи в течение двух месяцев воздерживались от стимуляции. За это время никаких улучшений в состоянии пациента не произошло. Каждые два месяца проводилось двойное слепое исследование: стимуляцию либо включали, либо нет, случайным образом. Состояние пациента резко улучшалось. Показатели возбуждения, коммуникации, моторного контроля и способности называть предметы при включенном стимуляторе увеличивались. Что еще важнее, после выключения стимулятора эти показатели падали совсем ненамного, отнюдь не до исходного состояния. Эффект медленно накапливался, и шесть месяцев спустя пациент уже способен был самостоятельно поднести ко рту чашку и напиться. Члены его семьи отметили значительное улучшение, произошедшее в области социальных коммуникаций. Пациент все еще страдал серьезными нарушениями, однако уже мог активно влиять на собственную жизнь и даже обсуждать применяемые методы лечения.
История этого успеха вселяет большие надежды. Повышая уровень кортикального возбуждения и таким образом выводя нейронную активность на уровень, близкий к нормальному, глубокая стимуляция может способствовать восстановлению автономного функционирования мозга.
Пластичность мозга и возможность спонтанного восстановления сохраняется даже у пациентов, долгое время находившихся в вегетативном состоянии или в состоянии минимального сознания. Один человек пребывал в состоянии минимального сознания девятнадцать лет, после чего к нему внезапно вернулись речь и память. Изображения его мозга, полученные с помощью метода диффузионно-тензорной томографии, показали, что у него вновь отросли некоторые длинные связи в мозгу54. У другого пациента в вегетативном состоянии была нарушена коммуникация между фронтальной корой и зрительным бугром, однако после его спонтанного выздоровления связь восстановилась55.
Мы не предполагаем, что выздороветь таким образом может каждый пациент, но можно ли хотя бы выяснить, почему одни выздоравливают, а другие — нет? Понятно, что, если было разрушено слишком большое число префронтальных нейронов, восстановить их не удастся никакой стимуляцией. Однако в некоторых случаях нейроны остаются нетронутыми, лишаясь при этом множества связей. А бывает, что все дело оказывается в самоподдерживающейся динамике мозговых цепочек: связи есть, но циркулирующей информации недостаточно для того, чтобы поддерживать постоянный уровень активности, и мозг отключается. Если цепочка не пострадала и ее удастся включить, выздоровление пациента с подобной проблемой может быть удивительно быстрым.
Но как же нам перевести кортикальный выключатель в положение «вкл»? Первым кандидатом на выполнение этой задачи являются фармакологические средства, воздействующие на дофаминовые цепочки мозга. Дофамин — это нейротрансмиттер, активно присутствующий в первую очередь в цепочках вознаграждения мозга. Нейроны, использующие дофамин, отправляют множество модулирующих сообщений в префронтальную кору и в глубоко лежащие серые ядра, под контролем которых находится волевая деятельность; возможно, таким образом они восстанавливают нормальный уровень возбуждения. Трое пациентов, находившихся в устойчивом вегетативном состоянии, внезапно пришли в себя после введения им препарата под названием «леводопа» — предшественника дофамина. Как правило, леводопа применяется при лечении болезни Паркинсона56. Еще одним стимулятором дофаминовой системы является амантадин, который в ходе контролируемых клинических тестов продемонстрировал способность слегка ускорять процесс восстановления пациентов в вегетативном состоянии и в состоянии минимального сознания57.
Другие зафиксированные случаи выглядят еще более странно. Самый парадоксальный эффект дает амбиен — это снотворное, как ни странно, может способствовать восстановлению сознания. Медики наблюдали пациента с неврологическим синдромом акинетического мутизма, то есть с полной потерей речи и возможности двигаться в течение многих месяцев. Чтобы пациенту лучше спалось, ему дали таблетку амбиена, распространенного снотворного, — и пациент вдруг пришел в себя, начал двигаться и заговорил58. Был и другой случай: женщина, перенесшая инсульт левого полушария и лишившаяся речи, могла произнести разве что отдельные слоги невпопад. Ей трудно было заснуть, поэтому врач прописал ей амбиен. Впервые приняв лекарство, женщина вдруг на несколько часов обрела возможность говорить. Она отвечала на вопросы, считала и даже могла называть разные предметы. Затем она уснула, и на следующее утро, конечно, проснулась с афазией. Случившееся повторялось каждый вечер после того, когда родные давали ей снотворное59. Женщина не только не засыпала — снотворное парадоксальным образом будило уснувшие языковые цепочки в коре.
Мы еще только начинаем понимать, в чем причина этого феномена. По всей видимости, он связан с множественными петлями, увязывающими сети рабочего пространства коры, зрительный бугор и два базальных ядра (стриатум и паллидум). При помощи этих петель кора опосредованно возбуждает сама себя, поскольку активация идет по кругу, от фронтальной коры в стриатум, паллидум, зрительный бугор и обратно в кору. Тем не менее связь между этими участками в двух случаях построена не на возбуждении, а на подавлении: стриатум оказывает угнетающее действие на паллидум, а паллидум, в свою очередь, аналогичным образом воздействует на зрительный бугор. Когда мозг лишается притока кислорода, в числе первых от этого страдают блокирующие клетки стриатума. В результате угнетения паллидума почти не происходит, его активность разворачивается без помех, отрубает зрительный бугор и кору и лишает их возможности вести деятельность, способствующую появлению сознания.
При всем при том существующие связи по большей части хоть и угнетены, но остаются в целости. Если мы разорвем сложившийся порочный круг, то схема включится в работу снова. Сделать это можно множеством способов. Можно ввести глубоко в зрительный бугор электрод, который будет противодействовать излишнему угнетению нейронов бугра, и они включатся снова. Можно использовать дофамин или амантадин — эти препараты возбуждают кору напрямую либо через оставшиеся нейроны стриатума. Можно, наконец, подавить угнетающее воздействие с помощью таких препаратов, как амбиен: он связывается с большим количеством ингибиторных рецепторов паллидума и заставляет излишне возбужденные подавляющие клетки отключаться, в результате чего кора головного мозга и зрительный бугор вновь обретают возможность действовать. Все это, конечно, теории, но с их помощью мы можем объяснить, почему в итоге все препараты подобного толка в конце концов действуют одинаково и возвращают кортикальную активность на более-менее нормальный уровень60.
Впрочем, все это возможно лишь в случае, если кора головного мозга не слишком пострадала. Хорошо, если префронтальная кора при нейровизуализации выглядит неповрежденной, однако уровень обмена веществ в ней значительно ниже нормы. Это значит, что кора, возможно, просто была отключена, и ее вполне можно разбудить снова. Включившись, она медленно вернется в прежнее саморегулируемое состояние. В норме многие синапсы мозга отличаются пластичностью и могут наращивать влияние с тем, чтобы содействовать стабилизации активных совокупностей нейронов. Благодаря подобной пластичности мозга связи, возникающие в рабочем пространстве пациента, могут постепенно крепнуть, и периоды сознательной деятельности при этом будут понемногу увеличиваться.
Впрочем, мы можем вообразить возможные в будущем способы лечения даже для тех, у кого пострадали сами цепочки коры головного мозга. Если гипотеза рабочего пространства верна, сознание — это не более чем гибкая циркуляция информации в плотном операционном поле нейронов коры. Нельзя ли тогда предположить, что некоторые узлы и соединения в этом поле можно заменить внешними петлями? Так, интерфейсы «мозг — компьютер», а особенно те из них, которые основаны на работе с имплантатами, потенциально способны восстанавливать дальние связи в мозгу. Вскоре мы сможем получать спонтанные сигналы мозга в префронтальной или премоторной коре и перенаправлять их в другие удаленные области — как напрямую, в виде электрических разрядов, так и более простым образом, перекодируя их в зрительные или слуховые сигналы. Такого рода сенсорные заменители мы используем уже и сегодня, чтобы научить слепых «видеть», — для этого их учат распознавать звуковые сигналы, с помощью которых кодируется изображение с видеокамеры61. Построенные по тому же принципу сенсорные заменители могут вновь закольцевать мозг на самого себя и восстановить более плотную внутреннюю коммуникацию. Возможно, благодаря более плотным петлям мозг сможет возбуждать себя сам достаточно сильно, чтобы поддерживать должный уровень активности и сохранять сознание.
Не слишком ли мы самонадеянны? Время покажет. Одно можно сказать наверняка: интерес к коме и вегетативному состоянию вновь пробуждается и, будучи подкреплен надежной теорией сознания как порождения нейронных цепочек, повлечет за собой крупные прорывы в медицине. Революция в области лечения нарушений сознания уже совсем не за горами.