Представьте себе: вы видите яркий красный цвет яблока, ощущаете тепло солнечных лучей на коже, слышите знакомую мелодию. Это и есть сознание — то самое субъективное «каково это быть» — пожалуй, самая глубокая загадка, стоящая перед наукой. Как горстка нервных клеток в нашем черепе порождает этот богатый внутренний мир? Ученые десятилетиями бьются над этим вопросом, предлагая различные теории. Но до недавнего времени эти теории редко сталкивались лицом к лицу в честном научном поединке.
И вот, свершилось. Большой международный консорциум ученых организовал беспрецедентный эксперимент — своего рода «научную дуэль» между двумя ведущими теориями сознания: Теорией Интегрированной Информации (IIT) и Теорией Глобального Нейронного Рабочего Пространства (GNWT). Результаты, опубликованные в престижном журнале Nature, оказались неожиданными и бросили вызов обеим теориям. Давайте разберемся, что произошло.
Два взгляда на одну загадку: Знакомьтесь с соперниками
Чтобы понять суть эксперимента, нужно кратко познакомиться с «дуэлянтами».
Теория Интегрированной Информации (IIT): Представьте себе сложную, тесно связанную сеть. IIT предполагает, что сознание — это внутреннее свойство такой сети обрабатывать информацию комплексно, «интегрированно». Чем выше эта интеграция (измеряемая величиной «Фи»), тем «больше» сознания. Сторонники IIT считают, что основной «очаг» сознания находится в так называемой задней «горячей зоне» мозга (включающей теменные, височные и затылочные доли). Ключевое предсказание: эта зона должна оставаться активной и синхронно работающей все время, пока мы что-то осознаем.
Теория Глобального Нейронного Рабочего Пространства (GNWT): Эта теория использует метафору сцены или «рабочего пространства». Сознание возникает, когда информация становится доступной для множества различных процессов в мозге — как будто она «транслируется» на глобальный уровень. Ключевую роль в этой «трансляции» играет префронтальная кора (ПФК) — наш мозговой «дирижер». Предсказание GNWT: ПФК должна показывать короткие, но мощные «вспышки» активности (или «зажигания») в моменты, когда новая информация попадает в сознание (например, при появлении стимула) и, возможно, когда она его покидает. Между этими вспышками информация может храниться «молча».
a, Предсказания IIT и GNWT. Для предсказания 1 (декодирование сознательного содержания) IIT предсказывает максимальное декодирование сознательного содержания в задних областях мозга, тогда как GNWT подчеркивает необходимую роль ПФК. Для предсказания 2 (поддержание осознанного содержания) IIT предполагает, что осознанное содержание активно поддерживается в задней части коры, тогда как GNWT предсказывает кратковременное зажигание содержания (приблизительно 0,3-0,5 с) в ПФК при включении и выключении стимула, при этом содержание сохраняется в неосознанном безмолвном состоянии между этими событиями. Волновые формы (слева) и матрицы временной генерализации (справа) иллюстрируют предсказанные амплитудные и информационные временные профили: цветные прямоугольники обозначают три длительности стимулов для ПФК (GNWT) и задней коры (IIT; слева); стрелки отмечают начало стимула (коричневый) и его смещение (красный), тогда как предсказанная временная генерализация изображена зеленым (GNWT) и синим (IIT; справа). Для предсказания 3 (межареальная связь, поддерживающая сознание) звезды и стрелки на диаграмме мозга иллюстрируют предсказанные паттерны синхронности, где зеленым цветом обозначена GNWT, а синим — IIT. Поверхность мозга получена от Freesurfer. b, Сознательный опыт многогранен. Например, рассматривание Моны Лизы включает в себя переживание того, что она занимает определенное пространственное положение, категоризацию ее как лица, распознавание идентичности и отмечание ее ориентации влево, причем этот сложный опыт сохраняется в течение долгого времени. c, Для манипулирования сознательным содержанием стимулы варьировались по четырем параметрам: категория (лица, объекты, буквы и ложные шрифты), идентичность (различные образцы в каждой категории), ориентация (вид слева, справа и спереди) и продолжительность (0,5 с, 1,0 с и 1,5 с). Показаны примеры стимулов. d, Экспериментальная парадигма. Участники обнаруживали заранее определенные цели (например, конкретное лицо и объект или букву и ложный шрифт) в последовательностях одиночных высококонтрастных стимулов. Каждое испытание содержало три типа стимулов: мишени (красные; цветные рамки только для иллюстрации), стимулы, релевантные задаче (оранжево-красные; те же категории, что и мишени) и нерелевантные задаче стимулы (фиолетовые; другие категории). Пустые интервалы между стимулами не показаны. Цитирование: Cogitate Consortium., Ferrante, O., Gorska-Klimowska, U. et al. Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08888-1
Автор: Cogitate Consortium. et al.Источник: www.nature.com
Заметьте, теории делают разные ставки на то, где (задняя зона против ПФК) и как (постоянная активность против вспышек) рождается сознание. Именно эти различия и стали мишенью для экспериментаторов.
Эксперимент: Дуэль по правилам
Уникальность этого исследования не только в масштабе (256 участников, три мощных метода сканирования мозга — фМРТ, МЭГ и интракраниальная ЭЭГ), но и в подходе. Это было «состязательное сотрудничество» (adversarial collaboration). Проще говоря, сторонники обеих теорий заранее договорились об условиях эксперимента, о том, какие результаты подтвердят или опровергнут их предсказания. Анализ данных проводили нейтральные исследователи, чтобы избежать предвзятости. Все было максимально открыто и честно — настоящий рыцарский турнир в науке.
Что делали участники? Им показывали различные изображения (лица, предметы, буквы, псевдобуквы) разной длительности (от 0.5 до 1.5 секунд). Задача была простой — нажимать кнопку при появлении определенных целевых картинок. Это позволило изучать мозговую активность, связанную с осознанием разных типов контента (лицо или буква?) и его удержанием во времени.
a, Пространственное покрытие внутричерепных электродов (n пациентов = 29) на стандартной раздутой карте поверхности коры (вверху) и в пределах определенных теорией ROI (внизу): задние (синий; неэлектроды = 583) и префронтальные (зеленый; неэлектроды = 576). b, Межзадачная временная генерализация декодирования высокогамма-сигнала с помощью ИЭЭГ. Классификаторы паттернов были обучены различать категории стимулов (лица-объекты) в нерелевантном для задачи состоянии в каждой временной точке и протестированы в релевантном для задачи состоянии во всех временных точках. Столбцы обозначают длительность стимулов (0,5 с (слева), 1,0 с (в центре) и 1,5 с (справа)), а строки — теоретические ROI (задние (вверху) и префронтальные (внизу)). Контурные области, затененные красным цветом, показывают значительное декодирование, превышающее шанс (50%). Здесь и далее значимость оценивалась с помощью непараметрического кластерного теста перестановки (P < 0,05; двусторонний). c, Среднее МЭГ межзадачное декодирование категории стимула (n = 65) от релевантных задаче стимулов к нерелевантным (фиолетовый) и наоборот (оранжевый), отдельно для задних (сверху) и префронтальных (снизу) ROI, изображенных на раздутых поверхностях коры (задние — синим, префронтальные — зеленым), по длительности, с использованием псевдотриального агрегирования. Подводные линии указывают на значимость. Штриховка показывает 95% ДИ для разных участников. d, фМРТ прожекторное межзадачное декодирование категории стимула (n = 73), свернутое по длительностям, от стимулов, имеющих отношение к задаче, к стимулам, не имеющим отношения к задаче (слева; фиолетовый) или наоборот (справа; оранжевый). Очерченные цветные области на раздутых поверхностях коры (лево-правые латеральные виды; право-левые медиальные виды (внизу)) указывают на значительное декодирование выше шанса. e, РОИ ИЭЭГ, значительное межзадачное декодирование категории стимула, свернутое по длительностям. Условные обозначения такие же, как на панели d, показаны с левого латерального (вверху слева), заднего (вверху справа) и левого медиального (внизу) ракурсов. f, средние показатели декодирования стимула (слева, справа и спереди) в задних (вверху) и префронтальных (внизу) ROI, сгруппированные по длительности. Подводные линии указывают на декодирование выше шанса (33%). Штриховкой показан 95%-ный ДИ, оцененный по результатам перекрестной валидации. g, декодирование ориентации лица (слева, справа и спереди) с помощью прожектора фМРТ. Области со значительно превышающей шансы (33 %) точностью декодирования выделены синим цветом. h, ROIs iEEG декодируют ориентацию лица (слева, справа и спереди). Условные обозначения такие же, как на панели g. i, среднее декодирование ориентации лица в МЭГ ROIs (слева, справа и спереди). Условные обозначения — как на панели f. Поверхности мозга на панелях a, c-e, g, h получены с помощью программы Freesurfer. Цитирование: Cogitate Consortium., Ferrante, O., Gorska-Klimowska, U. et al. Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08888-1
Автор: Cogitate Consortium. et al.Источник: www.nature.com
Неожиданный вердикт: Проиграли оба?
Итак, что же увидели ученые, проанализировав гигантский массив данных? Картина оказалась сложной и неутешительной для обеих теорий в их нынешнем виде.
Удар по IIT: Хотя активность, связанная с содержанием сознания, действительно была обнаружена в задней «горячей зоне», как и предсказывала IIT, исследователи не нашли там ожидаемой устойчивой синхронизации нейронной активности на протяжении всего времени осознания стимула. То есть, разные участки этой зоны не «жужжали» согласованно так, как предполагала теория. Это серьезный вызов идее о том, что именно такая синхронная интегрированная активность и есть сознание. Особенно показательным было отсутствие устойчивой репрезентации такой базовой характеристики, как ориентация объекта (например, лицо анфас или в профиль).
Удар по GNWT: Префронтальная кора (ПФК), «звезда» теории GNWT, тоже преподнесла сюрпризы. Да, информация о категории стимула (лицо это или объект) в ПФК декодировалась. Но ученые не обнаружили предсказанной «вспышки» активности в момент исчезновения стимула. А ведь этот момент — явное изменение в содержании сознания (картинка пропала), которое, по идее GNWT, должно было вызвать «зажигание» в ПФК. Более того, ПФК оказалась довольно «слаба» в представлении некоторых аспектов сознательного опыта, например, идентичности конкретного лица или его ориентации. Получается, «глобальная трансляция» в ПФК была не такой уж всеобъемлющей и четкой, как ожидалось.
Важно отметить: нельзя сказать, что теории полностью провалились. Некоторые их предсказания подтвердились. Например, информация о сознаваемом содержании действительно обнаруживалась и в задних отделах, и в префронтальной коре. Но ключевые, уникальные для каждой теории механизмы (устойчивая синхронизация сзади для IIT, вспышки активности в ПФК для GNWT) не нашли убедительного подтверждения в этом масштабном тесте.
a, Анализ ДФК ИЭЭГ нерелевантных заданию испытаний выявил значительную контент-селективную синхронность только для объектно-селективных электродов в V1/V2 (например, верхний ряд; лицо-селективные: npatients = 4 и nelectrodes = 30; объект-селективные: npatients = 4 and nelectrodes = 21), в то же время демонстрируя значительную контент-селективную синхронность для обеих категорий в PFC ROI (нижний ряд; face selective: npatients = 19 and nelectrodes = 81; object selective: npatients = 14 and nelectrodes = 57). Здесь и на панели b значимость оценивалась с помощью кластерного пермутационного анализа (P < 0,05, двусторонний), а цветные столбики представляют среднее изменение DFC между условиями. b, МЭГ DFC анализ нерелевантных задаче испытаний (n = 65) выявил значительную контент-селективную синхронность ниже 25 Гц для фильтра GED, селективного по лицу, в V1/V2 (вверху слева) и PFC (внизу слева), но не для фильтра GED, селективного по объекту (правые панели). c, фМРТ обобщенное психофизиологическое взаимодействие (gPPI; n = 70) на испытаниях, связанных с задачей и нерелевантных задаче, показало значительную контент-селективную связанность, когда ФФА использовался в качестве затравки для анализа. Были отмечены различные значимые области, демонстрирующие связь с семенем ФФА, включая V1/V2, правую интрапариетальную борозду (IPS) и правую нижнюю лобную извилину (IFG). LH — левое полушарие; RH — правое полушарие. d, Анализ синхронности лицевой селекции ДФК по задачам показан на уровне отдельных электродов в ПФК (вверху) и V1/V2 (внизу) ROIs. Показаны электроды, демонстрирующие значительную синхронность (проверено с помощью пермутационного теста, с поправкой FDR, P < 0,05) в релевантных (оранжево-красный), нерелевантных (фиолетовый) или комбинированных релевантных и нерелевантных (черный) испытаниях (усреднено по частоте 70-120 Гц и временному окну 0-0,5 с). Синхронность DFC наблюдалась в обеих задачах, но была ограничена IFG для анализа GNWT и областями V2 для анализа IIT, что согласуется с анализом фМРТ gPPI, показанным на панели c. Поверхности мозга на панелях c, d получены из Freesurfer. Цитирование: Cogitate Consortium., Ferrante, O., Gorska-Klimowska, U. et al. Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08888-1
Автор: Cogitate Consortium. et al.Источник: www.nature.com
Что дальше? Уроки научного поединка
Так кто же прав в споре о природе сознания? Этот эксперимент не дал простого ответа. Скорее, он показал, что наши текущие ведущие теории, возможно, слишком упрощают картину. Реальный механизм сознания может быть сложнее, возможно, он включает в себя элементы обеих теорий или даже что-то совершенно иное, чего мы пока не учитываем.
Но главный результат этого исследования — не только и не столько в том, что он поставил под сомнение существующие модели. Гораздо важнее то, что он продемонстрировал новый способ ведения научной дискуссии в таких сложных областях, как исследование сознания. Принцип «состязательного сотрудничества», когда оппоненты заранее договариваются о правилах проверки своих идей, помогает бороться с предвзятостью и получать более объективные результаты.
Теперь перед учеными стоит задача переосмыслить полученные данные, уточнить существующие теории или разработать новые, которые лучше объяснят всю совокупность фактов. Загадка сознания остается нерешенной, но благодаря таким смелым и честным экспериментам мы делаем еще один шаг к ее разгадке. Битва идей продолжается.
