Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

сознание способно удерживать максимум два-три фактора одновременно, и перенапряжение наступает быстро. Возможно, именно поэтому сознательно решавшие задачу участники эксперимента Дийкстеруиса показали не самые лучшие результаты: они переоценивали важность одного-двух параметров и не видели картины в целом. Протекающие же за пределами сознания процессы прекрасно умеют оценивать множество параметров одновременно и с легкостью вычисляют средний результат, решая таким образом задачу.

Подсчет суммы или среднего значения ряда факторов, имеющих положительную или отрицательную ценность, — это, собственно, одна из рутинных задач, которые простейшие цепочки нейронов выполняют без помощи сознания. Обезьяну и ту можно обучить принятию решений, основанных на общей ценности: покажите ей серию произвольно выбранных фигур, и пусть теменные нейроны сами вычисляют результат⁷⁹. Мы с сотрудниками доказали, что человек способен бессознательно производить приблизительные подсчеты со сложением. В ходе одного эксперимента мы показывали испытуемому мгновенно промелькнувшие изображения пяти стрелок и спрашивали, каких было больше — тех, что смотрели направо, или тех, что налево. Стрелки были скрыты с помощью маски, участник эксперимента их не видел, но его просили просто угадать ответ. И хотя участники считали, что отвечают наобум, на практике они оказывались правы гораздо чаще, чем должны были бы, если бы и впрямь отвечали случайным образом. Сигналы, поступающие из теменной коры, свидетельствовали о том, что их мозг бессознательно подсчитывает примерный результат увиденного⁸⁰. С субъективной точки зрения стрелки были невидимы, и все же их образ проникал в мозг и достигал систем, ведающих оценкой и принятием решений.

В ходе другого эксперимента мы показывали испытуемому восемь чисел, четыре из которых с точки зрения субъективного восприятия были видимы, а еще четыре — нет. Мы просили участников определить, будет ли среднее арифметическое для этих чисел больше или меньше пяти. В среднем ответы были достаточно точными, но что интересно — участники учитывали все восемь предложенных им цифр. Так, если все сознательно воспринятые ими цифры были больше пяти, а скрытые — меньше пяти, участники испытывали неосознанное желание сказать «меньше»⁸¹. Производимые ими для видимых чисел подсчеты среднего арифметического захватывали и те числа, которых они не видели.

Статистика во сне

Ну хорошо, мы можем бессознательно производить простейшие математические действия, в том числе вычислять среднее и сравнивать числа между собой. А как насчет таких творческих задач, как та, которую решил Пуанкаре, стоя на ступеньке омнибуса? Неужели озарение и впрямь может прийти в любую минуту, даже тогда, когда мы меньше всего этого ожидаем и думаем о чем-то ином? Похоже, что может. Наш мозг подобен хитроумной статистической системе, которая отслеживает значимые закономерности в самых, казалось бы, случайных последовательностях. И эти статистические процессы не прекращаются ни на минуту, даже когда мы спим.

Ульрих Вагнер и Ян Борн с коллегами проверили, правы ли ученые, утверждающие, что внезапные озарения часто происходят у них утром, в момент пробуждения, если говорящий при этом хорошо выспался⁸². Чтобы протестировать это утверждение в лабораторных условиях, исследователи предложили подопытным принять участие в заумном математическом эксперименте: опираясь на требующие внимания правила, в уме перевести одну последовательность из семи цифр в другую, тоже семизначную. Участников просили назвать только последнюю цифру итоговой последовательности, но для того, чтобы ее вычислить, требовались длительные подсчеты в уме. Участники не знали, что у проблемы есть более простое решение: итоговая последовательность была симметрична, последние три цифры повторяли собой предыдущие три, но в обратном порядке (например, 4149941), и последняя цифра всегда совпадала со второй по счету. Если бы участники разгадали эту хитрость, они могли бы сэкономить массу сил и времени и прекратить подсчеты после второго знака. В ходе первого теста большинство участников не заметили скрытой закономерности, но вот что странно: если на следующую ночь они успевали хорошо выспаться, то вероятность озарения наутро возрастала в два с лишним раза и многие участники просыпались с готовым решением в голове! Проверка показала, что интервал времени между экспериментом и сном ни на что не влияет; важен лишь сам сон. По-видимому, во сне мозг собирал полученные ранее знания и придавал им более компактную форму.

Из исследований на животных нам известно, что в период сна нейроны гиппокампа и коры головного мозга сохраняют активность. Их сигналы «воспроизводят» те последовательности действий, которые происходили в предшествовавший сну период бодрствования, но только с повышенной скоростью⁸³. Например, крыса бегает по лабиринту, а затем засыпает; нейроны ее мозга, отвечающие за пространственное кодирование, реактивируются и воспроизводят прежние сигналы так точно, что можно даже разобрать, где именно блуждает сейчас крысиный разум. Правда, сигналы идут гораздо быстрее, чем при бодрствовании, а иногда даже в обратном порядке. Возможно, за счет этого сжатия времени мозг воспринимает все цифры последовательности практически одновременно, и в результате классические механизмы обучения могут вычленить скрытую в последовательности закономерность. Так или иначе, сну явственно сопутствует высокая бессознательная активность мозга, способствующая консолидации памяти и возникновению озарений.

Фокусы сублимального

Все эти лабораторные эксперименты имеют очень мало отношения к тому типу математического мышления, о котором писал Пуанкаре, рассказывая о своем бессознательном исследовании фуксовых функций и неевклидовой геометрии. Но мы подбираемся все ближе и придумываем все новые эксперименты, позволяющие исследовать множество операций, которые человеческий разум способен проделать хотя бы отчасти без участия сознания.

Долгое время считалось, что «центральный управляющий» мозгом — когнитивная система, которая управляет нашей умственной деятельностью, избегает автоматических реакций, распределяет задачи и отслеживает ошибки, — всецело принадлежит сфере сознательного. Однако недавно ученые продемонстрировали, что сложные управленческие функции могут выполняться бессознательно, под влиянием невидимых стимулов.

К этим функциям относится, в частности, наша способность контролировать себя и подавлять автоматические реакции. Представьте, что вам дают задание: производить одно и то же действие, например нажимать на клавишу, всякий раз, когда на экране возникнет изображение, — за исключением тех случаев, когда изображен будет черный диск. При появлении диска нажимать на клавишу ни в коем случае нельзя. Это задание называется «стоп-сигнал». Исследования многократно показали, что способность к подавлению рутинной реакции является отличительным свойством главной управляющей системы мозга. Голландский психолог Симон ван Гааль задался вопросом, требуется ли для сдерживания реакции участие сознания. Смогли бы участники эксперимента воздержаться и не нажать клавишу, если бы стоп-сигнал был сублимальным, то есть находился ниже порога сознания? Удивительно, но — да, такое возможно. Когда участникам мгновенно показали стоп-сигнал, который они могли воспринять только бессознательно, их движения замедлились и в конце концов они вообще отказались реагировать⁸⁴. Причины этого они и не понимали и сами, ведь стимула, заставившего их подавить импульс к действию, они разглядеть не могли. Это открытие показало,