Движение жидкости в мозге предложили считать основой сознания

Происхождение сознания — субъективного опыта, мыслей и ощущений — остается одной из главных загадок науки. Десятки лет исследований не привели к появлению теории, которая могла бы полностью охватить этот феномен. Распространенные концепции предлагают разные, порой противоречивые объяснения и сталкиваются с трудностями при экспериментальной проверке.

Одна из ведущих теорий, теория интегрированной информации, предполагает, что сознание — это свойство любой системы, способной сложным образом объединять информацию. Согласно ей, эпицентр сознания расположен в так называемой горячей зоне в задних отделах коры головного мозга. Недавние масштабные эксперименты по проверке теории не смогли подтвердить ее ключевое предсказание о непрерывной синхронизации активности в этой зоне во время осознанного восприятия.

Другой влиятельный подход — теория глобального нейронального рабочего пространства. Она сравнивает сознание со сценой, на которую попадает лишь самая важная информация. Когда информация достигает нейронных сетей в лобных и теменных долях, она становится «глобально доступной» для всего мозга — и в этот момент осознается. Эта теория также столкнулась с противоречиями. Эксперименты показали, что предсказанная ею мощная «вспышка» активности в лобных долях в момент осознания далеко не так универсальна, как предполагалось.

Обнаружена мозговая сеть, которая управляет сознанием Мозговая сеть, состоящая из таламуса, поясной коры и угловых извилин, оказалась связана с процессом потери и возвращения сознания как под наркозом, так и во время естественного сна. naked-science.ru

На фоне этих трудностей студент-медик Шалин Бхатт вместе с коллегами из Джорджтаунского университета предложил альтернативный взгляд. Научная опубликована в журнале Medical Hypotheses, который как раз специализируется на рассмотрении новых и спекулятивных идей. 

Новая гипотеза получила название «теория глиовазомоторного поля» (GlymphoVasomotor Field). Она смещает фокус с чистой нейробиологии на биофизику и берет за основу работу глимфатической системы — сети каналов вокруг сосудов, по которым в мозге движется спинномозговая жидкость (ликвор), выполняя функцию очистки. 

Авторы идеи выстроили следующую цепочку событий. Ритмичные выбросы норадреналина из отдела в стволе мозга под названием «голубое пятно» заставляют стенки сосудов ритмично пульсировать. Эта пульсация, в свою очередь, приводит в движение ликвор. Поскольку он содержит заряженные частицы — ионы, — их ускоренное движение, согласно законам электродинамики, создает слабое, но структурированное электромагнитное поле.

Именно это поле, по мнению авторов исследования, и играет роль невидимого каркаса или «дирижера» для нейронов. Если представить нейроны как музыкантов в оркестре, каждый из которых исполняет свою партию, то глиовазомоторное поле задает общий ритм, объединяя их разрозненную активность в единую и слаженную «симфонию» нашего сознания. Такой подход позволяет объяснить, как отдаленные друг от друга отделы мозга — например, задние и передние — могут работать синхронно даже без прямых нейронных связей между ними. Их координирует общее физическое поле.

В качестве косвенного подтверждения ученые привели эффект от некоторых препаратов. Например, снотворное золпидем, которое изменяет сознание, также подавляет пульсацию сосудов и ток ликвора. В то же время у некоторых пациентов с тяжелыми нарушениями сознания золпидем парадоксальным образом вызывает «пробуждение». Теория глиовазомоторного поля предлагает этому возможное объяснение, связывая изменения сознания с модуляцией сосудистой динамики и потоков жидкости.

Впрочем, эта гипотеза поднимает серьезные вопросы. Ключевой — достаточно ли сильны эти предполагаемые электромагнитные поля, чтобы оказывать значимое влияние на активность миллиардов нейронов. Современные представления о биофизике мозга предполагают, что такие поля скорее должны быть исчезающе малы.

Другой фундаментальный аспект — проблема корреляции и причинности. Наблюдаемое совпадение между изменениями кровотока и состояния сознания не доказывает, что первое — причина второго. Оба этих явления, например, могут быть следствием другого нейронного процесса, который гипотеза не учитывает.

Предложена новая теория работы мозга Новая «теория тысячи мозгов» предполагает, что мы не формируем единой сложной модели мира, а постоянно синхронизируем работу множества отдельных моделей. naked-science.ru

Тем не менее ценность теории глиовазомоторного поля в том, что она заставляет посмотреть на проблему сознания под новым углом и объединить знания из разных областей — нейробиологии, гидродинамики и физики. Она подчеркивает, что сознание может быть не просто продуктом нейронной активности, а сложным эмерджентным свойством всей экосистемы мозга, включая его сосудистую сеть и потоки жидкости. Будущие эксперименты, направленные на измерение этих сверхслабых полей и их связи с нейронной активностью, покажут, насколько состоятельной окажется эта смелая идея.