нейроны, передающие нейронный код, с игрой на фортепьяно, глубокая стимуляция мозга сравнима с игрой на фортепьяно молотком”, – комментировал бывший директор одной из программ Национального института здоровья США Кип Людвиг.

Этот подход имеет ограничения. В целом электрическая стимуляция специфических отделов мозга позволяет контролировать развитие некоторых заболеваний, но пока метод не дает воспроизводимых результатов в случае таких сложных заболеваний, как депрессия. Нам необходимо точно знать, что происходит с мозговым кодом под влиянием такой стимуляции.

И для этого нужно расшифровать нейронный код.

Чтение нейронного кода

В 1970-е годы Фрэнсису Крику наскучила молекулярная биология, хотя, по сути, именно он ее и создал. Он хотел раскрыть другую большую тайну. Раньше его захватывала расшифровка матрицы жизни, но что насчет секретов сознания? Поэтому в 1977 году он покинул Кембридж и отправился в Институт Солка в Калифорнии, где занялся, казалось бы, совершенно бесперспективным направлением нейробиологии. Он искал новые теории, “напрямую связанные с обработкой информации”, и хотел связать поведение и действия с сопровождающей их активацией нейронов.

В 1994 году он подвел итоги своей работы в небольшом труде “Удивительная гипотеза”, который произвел настоящий фурор в сферах нейробиологии и философии. “Можно заключить, – писал Крик, – что для понимания различных форм сознания нам нужно знать их нейронные корреляции”[214]. Далее он утверждал, что все, что мы думаем, чувствуем или видим, “на самом деле не более чем поведение огромного множества нервных клеток и связанных с ними молекул”[215]. (Он не обсуждал вопрос, чем на физическом уровне это представление отличается от представления о том, что наша идентичность – не более чем поведение огромного множества генов.) Подзаголовок книги – “Научные поиски души” – подчеркивал замысел автора.

На протяжении двух десятилетий до публикации книги Крика термин “нейронный код” был употреблен менее чем в десятке серьезных научных статей. Однако после выхода “Удивительной гипотезы” нейробиологи все чаще стали пытаться обнаружить характерные профили нейронной активности в самых разных типах поведения и мышления. Нейронный код стал новой точкой притяжения для всех, кто занимался изучением сознания.

Однако никто в точности не понимал даже смысла этого термина. Пока Крик писал книгу, определение термина оставалось предметом бесконечных споров в нейробиологии. Идея Адриана о том, что информация может передаваться отдельными нейронами в виде точек азбуки Морзе, все еще имела своих приверженцев, однако появилась и более свежая теория. Широко распространилась концепция пластичности мозга, выражаемая аксиомой “Нейроны, которые возбуждаются вместе, связаны между собой”, поскольку она в сжатом виде разъясняла, каким образом разные нейроны обучаются совместно выполнять какую-то работу, когда мы приобретаем определенные навыки – от речи до танцев. В 1997 году сторонники этой новой концепции писали, что в реальности нейронный код, вероятно, не описывает возбуждение отдельных нейронов, но учитывает совместное синхронное возбуждение больших групп нейронов, создающее устойчивые временные и пространственные картины[216].

Проверить это было чрезвычайно трудно. К тому времени мы уже начали осознавать гигантский масштаб мозга, состоящего из 86 миллиардов нейронов. Не было и нет (и, возможно, никогда не будет) устройства, которое могло бы одновременно регистрировать активность каждого из них. Однако с наступлением XXI века у нас появились другие возможности.

Все еще в ходу была ЭЭГ; этот надежный и проверенный метод позволял обнаруживать различные волны, характеризующие сосредоточенность и рассеянность, но также и многое другое. Ученые на протяжении десятилетий использовали эти записи для изучения сна. Метод ЭЭГ не требует вскрытия черепной коробки, нужно только приложить к голове несколько электродов, и поэтому с его помощью удалось собрать большие объемы данных для большого количества людей. Оборудование для ЭЭГ эволюционировало от простейшей конструкции в лаборатории Ханса Бергера до шлема с десятками встроенных электродов, способных записывать едва уловимые вариации музыки в исполнении миллиардов обитателей мозга. Это помогло проанализировать мозговые волны и впоследствии открыть дельта- и гамма-волны (в дополнение к уже открытым Адрианом альфа- и бета-волнам), а также идентифицировать различные стадии сна, в том числе фазы разной глубины от стадии I до стадии IV и фазу сна со сновидениями. В других работах характерные изменения этих мозговых волн связывали с нарушениями сна и неврологическими расстройствами, с их помощью даже устанавливали локализацию опухолей мозга. Благодаря повышению мощности компьютеров и улучшению алгоритмов обработки сигналов метод ЭЭГ позволил точнее анализировать картины мозговой активности. Депрессию связали с избытком альфа-волн. При болезни Паркинсона не хватает бета-волн. А у пациентов с болезнью Альцгеймера наблюдается дефицит высокоамплитудных гамма-волн. В научных статьях сообщалось о корреляции между формой мозговых волн и различными эмоциями, о чем Бергер не мог даже мечтать[217].

Метод электрокортикографии (ЭКоГ) позволяет проникнуть в мозг еще глубже, однако он пригоден не для всех пациентов. Устройство представляет собой коврик из электродов, который накладывают непосредственно на извилины открытого мозга, как салфетку на столик, и с его помощью регистрируют электрическую активность коры. Для применения устройства требуется произвести вскрытие черепа, поэтому таких данных немного. Добровольцами в исследованиях подобного рода бывают только те пациенты, которым череп вскрывают в связи с проведением других процедур. Иногда эти люди разрешают ученым поместить устройство на мозг, чтобы считывать нейронные корреляции с определенными мыслями, но пока подобраться к отдельным специфическим нейронам не удается.

Для этого требуется инвазивная процедура вживления электрода в головной мозг. Первый такой метод внедрения в человеческий мозг был одобрен к применению в 1990-е годы. Прибор под названием “массив Юта” представлял собой маленький металлический квадрат с выступающими из него девяноста шестью электродами, подобными шипам на аппликаторе в форме крапинок божьей коровки. При размещении в складках мозга он регистрировал сообщения между многими нейронами или подключался к одному конкретному. Однако это был наиболее инвазивный метод из всех перечисленных: для его применения требовалось не просто вскрыть череп (или проделать в нем отверстие), но также пропустить электрод через гематоэнцефалический барьер и подавать напряжение, чтобы контролировать устройство и регистрировать сигналы. Из этических соображений это устройство тестировали только на животных, а позднее – на людях с необратимыми физиологическими травмами, для которых этот метод был последней надеждой в поиске возможной помощи.

В 2004 году друг Крика и нейробиолог-теоретик Кристоф Кох, глубоко проникшийся идеями Крика о нейронных корреляциях сознания, предсказал, что это и другие новые устройства вскоре позволят расшифровать механизм функционирования нейронного кода для понимания сознания, речи и намерений.

К началу XXI века такое оптимистическое видение будущего уже широко отражалось в прессе. В 1993 году электроды были встроены в кору головного мозга женщины, парализованной в результате инсульта, и с помощью компьютера удалось установить, на какую