Ультразвук: Новый инструмент для изучения тайны человеческого сознания

Одна из величайших загадок науки — природа сознания. Как физическая материя мозга превращается в мысль, ощущение, чувство? Сейчас на передний край исследований выходит новый неинвазивный метод, способный стимулировать глубокие структуры мозга с беспрецедентной точностью. Он называется транскраниальный фокусированный ультразвук, и учёные предлагают ему роль ключа к механизмам сознания.

В отличие от других методов неинвазивной стимуляции мозга, таких как магнитная или электрическая, фокусированный ультразвук обладает уникальной комбинацией преимуществ: он не требует хирургического вмешательства, проникает на несколько сантиметров вглубь мозговой ткани и может быть сфокусирован на участке размером в несколько миллиметров. Это позволяет точечно воздействовать на глубокие, ранее недоступные для экспериментов области, отвечающие за эмоции, базовые ощущения и, возможно, саму основу сознательного опыта.

«Это первый раз в истории, когда можно модулировать активность в глубинных отделах мозга с высоким пространственным разрешением, — объясняет Дэниел Фримен, соавтор новой работы. — Теперь мы можем исследовать подкорковые структуры, не заходя в операционную».

Именно возможность точечного воздействия даёт шанс установить причинно-следственные связи. Современные исследования часто фиксируют активность мозга в момент, например, зрительного восприятия. Но остаётся вопрос: эта активность генерирует сознательный опыт или является лишь его следствием? Активно изменяя работу определённых нейронных цепей с помощью ультразвука, учёные смогут понять, какие области и процессы действительно необходимы для возникновения сознания.

В опубликованной «дорожной карте» исследователи из Массачусетского технологического института и их коллеги предлагают использовать этот инструмент для проверки двух основных концепций сознания.

Первая, «когнитивистская», предполагает, что сознательный опыт рождается в результате сложных процессов интеграции информации из разных отделов мозга, возможно, с ключевой ролью лобной коры. Сознание здесь — это высший уровень обработки, включающий саморефлексию.

Вторая, «некогнитивистская», утверждает, что для субъективного переживания не нужна такая сложная «вычислительная мощность». Сознание может возникать непосредственно из специфических паттернов нейронной активности в более локальных областях, например, в затылочной коре или глубоких подкорковых структурах.

Фокусированный ультразвук позволяет задать природе конкретные эксперименты. Стимулируя, к примеру, зрительную кору, можно выяснить, достаточно ли её локальной активности для возникновения ощущения света, или же требуется вовлечение лобных долей. Воздействуя на глубокие структуры, связанные с болью, можно проверить, где именно рождается субъективное переживание страдания — в коре или в древних отделах мозга.

«Это фундаментальный научный вопрос: как боль генерируется в мозге, — говорит Фримен. — Гипотеза в том, что физическое воплощение боли может быть подкорковым. И теперь у нас есть инструмент, чтобы это проверить».

Авторы «дорожной карты» не только предлагают теоретический план, но и готовятся к собственным экспериментам, начиная со стимуляции зрительной коры. Их цель — построить полную причинно-следственную картину процесса восприятия.

Это направление исследований получает всё большее признание. В MIT даже был создан специальный «Клуб сознания» — междисциплинарная инициатива для продвижения таких исследований. Учёные признают, что новый инструмент ещё не раскрыл всех своих возможностей, но потенциал его огромен.

«Это новый инструмент, поэтому мы до конца не знаем, насколько хорошо он сработает, — отмечает соавтор работы, философ Маттиас Мишель. — Но здесь низкий риск и высокая награда. Почему бы не пойти по этому пути?»

Возможно, мягкий ультразвуковой луч, способный проникать в самые сокровенные глубины нашего мозга, наконец позволит пролить свет на последний и самый интимный рубеж познания — природу нашего собственного «Я».