"Сколько еще таких людей, не откликающихся, но сохраняющих сознание, томится в безвестности в неврологических отделениях и домах инвалидов?"

Зачем измерять сознание человека.

Отрывок из книги нейробиолога Анила Сета. В своей книге "Быть собой. Новая теория сознания" Анил Сет разъясняет свою концепцию о том, что такое сознание и откуда оно берется.

Анил Кумар Сет (род. в 1972) — профессор когнитивной и вычислительной нейронауки в Университете Сассекса (Британия).

Анил Сет является содиректором (совместно с проф. Hugo Critchley) Саклеровского центра науки о сознании (англ. Sackler Centre for Consciousness Science) и главным редактором журнала Neuroscience of Consciousness.

Имеет степени в области естественных наук (BA/MA, Кембридж, 1994 г.), системотехники (M.Sc., Sussex, 1996 г.) и компьютерных наук и искусственного интеллекта (PhD, Суссекс, 2001 г.).

Предлагаем вашему вниманию отрывок из его книги:

Судя по всему, сознание зависит не от деятельности мозга в целом, а от коммуникации разных его частей между собой. Значимыми выглядят паттерны активности таламокортикальной системы, объединяющей кору головного мозга и таламус (комплекс овальных структур мозга — «ядер», располагающихся прямо под корой и соединенных с ней замысловатой сетью связей). Новейшие и самые потрясающие подходы к измерению уровня сознания и поисков способа отличить его от бодрствования основываются на отслеживании и количественной оценке этого взаимодействия. Самая амбициозная вариация на тему этой идеи выдает единое число, обозначающее градус сознания у человека.

Основоположником этого нового подхода стал итальянский нейробиолог Марчелло Массимини, работавший сначала с известным исследователем сознания Джулио Тонони в Висконсинском университете в Мадисоне, а затем со своей собственной группой в Миланском университете. Решение они нашли простое и элегантное. Чтобы проверить, как коммуницируют друг с другом разные отделы коры, они стимулировали активность в одной ее области и фиксировали пространственно-временное распространение этой активности в другие. Для этого они применяли две технологии — ЭЭГ и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС). С помощью аппарата ТМС — точно контролируемого электромагнита — исследователь посылает короткий и резкий импульс непосредственно в мозг сквозь череп, а ЭЭГ позволяет зафиксировать реакцию мозга на этот импульс. Это примерно как ударить по мозгу электрическим молотком и слушать эхо.

Как ни удивительно, сам этот разряд ТМС испытуемый не чувствует, если только тот не провоцирует какую-нибудь реакцию, которую невозможно не заметить, например двигательную (когда магнит располагают над моторной корой, контролирующей движения) или мгновенное зрительное ощущение — «фосфен», случающееся, когда возбуждается зрительная кора. И если разряд вызовет спазм мышц лица или скальпа, вы этот болезненный укол заметите. Но в большинстве случаев сильная встряска мозговой активности, вызываемая ТМС, никаких изменений в сознательном опыте не вызывает. Впрочем, может, ничего удивительного здесь и нет. Просто свидетельство того, что мы не отдаем себе отчет в действиях наших нейронов — собственно, зачем бы нам его отдавать?

Но хотя самих импульсов ТМС мы не чувствуем, их электрическое эхо, как выяснили Массимини и Тонони, можно использовать для различения уровней сознания. В бессознательном состоянии, таком как сон без сновидений или наркоз, ответный импульс очень прост. Сначала в той части мозга, на которую направлен разряд, возникает сильный отклик, но он быстро пропадает, словно круги от камня, брошенного в стоячий пруд. В сознательном состоянии реакция выглядит совсем иной: типичное «эхо» раскатывается по всей поверхности коры, то пропадая, то появляясь вновь. Сложный пространственно-временной рисунок этих появлений и исчезновений11 означает, что разные области мозга, в частности таламокортикальная система, коммуницируют друг с другом в сознательном состоянии гораздо более замысловатым образом, чем в бессознательном.

Хотя при сопоставлении данных разницу между двумя состояниями часто нетрудно увидеть невооруженным глазом, по-настоящему в этом подходе поражает именно то, что сложность ответного импульса поддается количественной оценке. То есть величину сложности можно обозначить неким числом. Этот метод называется zap-and-zip («разряд и сжатие») — ТМС воздействует разрядом (zap) на кору мозга, затем компьютерный алгоритм обрабатывает полученную реакцию, электрическое эхо, и сжимает ее (zip) в одно-единственное число.

Массимини и его команда назвали способ замера ответного импульса, фиксируемого в ходе экспериментов, индексом сложности возмущений (ИСВ). Он дает возможность с помощью алгоритма ЛЗВ высчитать величину (индекс) алгоритмической сложности реакции мозга на возмущение, то есть на импульс ТМС.

Сперва группа Массимини подтвердила действенность своего метода, показав, что значения ИСВ в бессознательном состоянии, таком как сон без сновидений и общий наркоз, устойчиво ниже, чем при исходном сознательном состоянии бодрствования в покое. Это обнадеживает, но главная сила метода ИСВ заключается в том, что он дает непрерывную шкалу, на которую можно нанести более точную и подробную градуировку. В основополагающем исследовании 2013 г.13 группа Массимини измерила ИСВ у большой выборки пациентов с повреждениями мозга, страдающих расстройствами сознания. В результате было обнаружено, что величина ИСВ тесно коррелирует с уровнем нарушения функций мозга, независимо диагностированным неврологами. В частности, у пациентов в вегетативном состоянии, при котором сознание считается отсутствующим при сохранении бодрствования, показатели ИСВ получались ниже, чем у пациентов в состоянии минимального сознания, при котором поведенческие признаки сознания появляются и исчезают. Ученым удалось даже провести границу между значениями ИСВ, указывающими на наличие и на отсутствие сознания.

Мы с моей исследовательской группой в Сассексском университете работаем над схожими методами оценки уровня сознания. Но вместо того, чтобы посылать энергетический импульс в кору с помощью ТМС, мы измеряем алгоритмическую сложность имеющейся, естественной — спонтанной, как мы ее обозначаем, — мозговой активности. В ходе серии исследований, проведенных моим коллегой Адамом Барреттом и нашим бывшим докторантом Майклом Шартнером14, мы обнаружили, что сложность спонтанной активности коры, по измерениям ЭЭГ, устойчиво падает как при начальной стадии сна, так и при анестезии. Кроме того, мы выяснили, что во время фазы быстрого сна (фазы быстрого движения глаз) сложность спонтанной активности примерно такая же, как при нормальном сознательном бодрствовании, — вполне логично, поскольку именно в фазу быстрого сна наиболее вероятны сновидения, а они сознательны. Такую же картину выявила с помощью своего метода ИСВ группа Массимини15, еще надежнее подкрепив тем самым утверждение, что таким образом мы замеряем уровень сознания, а не бодрствования.

Возможность измерять уровень сознания независимо от бодрствования важна не только для науки, она способна в перспективе круто изменить положение дел и для неврологов и их пациентов. Исследование Массимини 2013 г. уже демонстрирует, что метод ИСВ способен различать вегетативное состояние и состояние минимального сознания. Главное преимущество таких замеров, как ИСВ, в этом контексте заключается в том, что они опираются не на внешние поведенческие проявления. Бодрствование — физиологическая активность центральной нервной системы — определяется через поведение. О бодрствовании неврологи в больнице обычно судят по наличию отклика на сенсорную стимуляцию — громкий звук или щипок руки. Сознание же определяется в терминах внутреннего субъективного опыта, поэтому связать его с внешними проявлениями можно лишь косвенно.

Стандартные клинические подходы к определению сознательного статуса у пациентов с повреждением мозга по-прежнему основываются на поведении16. Невролог, как правило, оценивает не только откликается ли пациент на сенсорную стимуляцию — маркер физиологической активности ЦНС, — но и способен ли взаимодействовать со средой, реагируя на команды или демонстрируя волевые действия. Когда пациент может выполнить двухсоставную просьбу и четко назвать свое имя и сегодняшнюю дату, мы говорим о полном сознании. Недостаток этого подхода в том, что некоторые пациенты могут при сохранении внутренней психической жизни не иметь возможности ее выразить. Поэтому в таких случаях при попытке судить на основании одного только поведения сознание будет ошибочно признано отсутствующим.

Самый яркий пример такого рода — синдром «запертого человека», когда при параличе всего тела полностью сохраняется сознание. Это редкое расстройство17 может возникать вследствие повреждения ствола мозга (отдела, расположенного в основании полушарий и продолжающего спинной мозг), который, кроме всего прочего, отвечает за контроль лицевых мышц и мускулатуры тела. Из-за некоторых причуд анатомии у «запертых» в своем парализованном теле пациентов остается способность выполнять ограниченный набор движений глазами, открывающая узкий и легко упускаемый из виду поведенческий канал для диагностики и коммуникации. Бывший редактор журнала Elle Жан-Доминик Боби, впавший в такое состояние в 1995 г. после геморрагического инсульта, написал с помощью сигналов, передаваемых морганием, целую книгу — «Скафандр и бабочка»18. У так называемых полностью запертых пациентов нет даже таких коммуникативных каналов, поэтому диагностировать у них наличие сознания еще труднее. Если судить только по поведению, ничего не стоит принять синдром «запертого человека» за полное и постоянное отсутствие сознания. Но если поместить такого пациента, как Боби, в томограф, сразу станет видно, что общая активность мозга почти соответствует норме. В исследовании Массимини 2013 г. значения ИСВ у «запертых» пациентов не отличались от показателей у здоровых контрольных испытуемых аналогичного возраста, свидетельствуя о полностью сохранном сознании.

Еще труднее приходится врачам, имеющим дело с серой зоной между жизнью и смертью при таких состояниях, как вегетативное и минимальное состояние сознания. В этих пограничных областях поведенческие признаки сознания могут отсутствовать или быть непоследовательными, а повреждение мозга настолько обширным, что и нейровизуализация не гарантирует однозначного ответа. И вот здесь такие методы, как ИСВ, могли бы кардинально изменить положение дел. Когда показатели ИСВ у пациента указывают на наличие сознания, даже если все остальные признаки говорят об обратном, имеет смысл поискать это сознание еще раз.

Недавно Массимини привел мне пример, когда все решил именно ИСВ. В миланскую больницу поступил молодой мужчина с тяжелыми травмами головы. Поскольку на простые вопросы и команды он не реагировал, у него диагностировали вегетативное состояние. Однако ИСВ у него оказался как у здорового человека в полном сознании, что вызвало у медиков полное замешательство, ведь синдром «запертого» у него не прослеживался. В конце концов персонал больницы отыскал дядю этого пациента, и тот приехал в Италию из Северной Африки, откуда молодой человек был родом. Когда дядя начал общаться с племянником на арабском, тот откликнулся мгновенно — улыбался шуткам и даже показал большой палец, когда ему включили фильм. Все это время он был в сознании — просто не отзывался на итальянский. Почему так произошло — трудно сказать. Массимини подозревает здесь необычный случай «культурного отчуждения»: итальянский мир словно утратил для пациента смысл19. Как бы то ни было, если бы не красноречивое электрическое эхо, измеренное с помощью ИСВ, история этого молодого человека могла бы закончиться совсем иначе.

Сейчас диагностирование остаточного сознания у пациентов с повреждениями мозга стремительно развивается. Помимо предлагаемого Массимини ИСВ существует несколько других методов, перебирающихся из лабораторий в клиники. Тот, которому отдаю предпочтение я, основывается на знаменитом в неврологических кругах эксперименте с «домом и теннисом», проведенном нейробиологом Адрианом Оуэном и его группой в 2006 г. В этом эксперименте пострадавшую в автомобильной аварии 23?летнюю пациентку, которая не подавала поведенческого отклика, уложили в аппарат фМРТ и выдали ряд вербальных заданий. То ее просили представить, что она играет в теннис, то предлагали вообразить, как она ходит по комнатам своего дома. На первый взгляд странный прием, ведь такие пациенты вообще ни на что не реагируют, что уж говорить о сложных устных инструкциях. Однако исследования с участием здоровых людей показали, что области мозга, участвующие в воображении плавных, перетекающих друг в друга движений (как при игре в теннис), сильно отличаются от активизирующихся при воображении перемещения в пространстве*. И пациентка Оуэна продемонстрировала именно такую картину отклика в виде активности мозга, а это значит, что она тоже полностью выполняла задания, создавая высокоспецифичные мысленные образы. Невозможно представить, чтобы человек был способен на такое, находясь совершенно без сознания, поэтому Оуэн пришел к выводу, что поведенческий диагноз вегетативного состояния был ошибочным и на самом деле сознание у девушки наличествует20. По сути, Оуэн с командой превратили аппарат МРТ в инструмент, позволяющий пациентке взаимодействовать с окружающей средой посредством мозга, а не тела.

Эта идея получила развитие в дальнейших исследованиях: метод Оуэна использовали не только для диагностики, но и для коммуникации. В проекте 2010 г. под руководством Мартина Монти пациент, поступивший с диагнозом «вегетативное состояние», смог отвечать на вопросы, представляя себе игру в теннис, чтобы дать ответ «да», и обход своего дома, чтобы дать ответ «нет». Трудоемкая коммуникация, что и говорить21, но для тех, у кого не осталось другого способа связаться с внешним миром, это настоящая революция.

Сколько еще таких людей, не откликающихся, но сохраняющих сознание, томится в безвестности в неврологических отделениях и домах инвалидов? Трудно сказать. Метод Оуэна, появившийся раньше, чем ИСВ, исследовался чаще, и недавний его анализ22 позволяет предположить, что ту или иную форму скрытого сознания могут сохранять от 10 до 20% пациентов в вегетативном состоянии, что в пересчете на мировые масштабы будет означать несколько тысяч человек. И это, возможно, еще заниженные цифры. Чтобы пройти тест Оуэна, пациенту нужно понимать язык и быть в состоянии подолгу создавать мысленные образы, а на это, несмотря на наличие сознания, оказываются способны не все. И вот здесь новые методы вроде ИСВ особенно важны, поскольку гипотетически они позволяют обнаруживать остаточное сознание, не требуя от пациента вообще никаких действий. Именно так, как и положено подлинному счетчику сознания.

Рис. Зависимость между уровнем сознания (осознанности) и бодрствованием (физиологической активностью ЦНС)

Источник: vk.com

Комментарии: