shichenga

Вот с этого эксперимента стоит начинать любой разговор про нейропластичность, потому что он отвечает прямо на вопрос, ради которого мы здесь собрались: насколько глубоко мысль способна перепахать материю мозга. Ответ - довольно глубоко. Глубже, чем верили почти всё двадцатое столетие.

Предыстория тут важная и довольно драматичная для науки, где обычно не принято драматизировать. Сантьяго Рамон-и-Кахаль, испанский гистолог, по сути создавший современную картину нейрона, в начале века сформулировал то, что потом стало догмой на восемьдесят лет вперед: у взрослого человека нервные пути зафиксированы, завершены, неизменны. Вырасти и измениться может детский мозг, а взрослый - только медленно умирать, теряя клетки одну за другой. Эту мысль повторяли в учебниках без особых сомнений до конца семидесятых.

Первые трещины появились оттуда, откуда не ждали. Дэвид Хьюбел и Торстен Визел в шестидесятых закрывали котятам один глаз с рождения и обнаруживали, что зрительная кора перестраивается в пользу открытого глаза навсегда - но только если закрытие происходит в раннем детстве, в строго ограниченное окно. У взрослых кошек та же процедура ничего не меняла. За это дали Нобелевку в 1981 году, и на первый взгляд работа скорее подтверждала старую догму: пластичность есть, но только в детстве, окно закрывается, и взрослый мозг застывает.

Догму обрушил Майкл Мерцених в восьмидесятых, когда перерезал у взрослых обезьян нерв, отвечающий за чувствительность одного пальца, и через несколько недель обнаружил, что зону этого пальца в коре быстро захватили соседние пальцы. Карта руки в мозге взрослого животного перерисовала саму себя без всякого детского окна. Эрик Кандел почти в это же время разбирался, что происходит на уровне отдельного синапса у морского моллюска аплизии, и показал: обучение в буквальном смысле меняет прочность связи между двумя нейронами, химически, навсегда меняя структуру. За это он получил Нобелевскую премию в 2000 году. К концу века стало ясно: взрослый мозг не закостенел, он продолжает перестраивать себя всю жизнь, просто делает это не так щедро, как в детстве.

И вот тут наука подошла к вопросу, который интересен лично каждому: меняет ли мозг не только действие, повторение, тренировка, но и чистая мысль, без единого движения тела. Эксперимент Pascual-Leone 1995 года дал на это первый строгий ответ - да, причем измеримо тем же прибором, в тех же зонах коры. С тех пор список подтверждений только рос.

Лондонские такси дали один из самых наглядных примеров. Чтобы получить лицензию, водитель должен выучить наизусть около 25 тысяч улиц центрального Лондона - экзамен называется The Knowledge, сдает его примерно половина тех, кто берется. Нейробиолог Элеанор Магуайр просканировала мозг таксистов и нашла у них увеличенный задний гиппокамп, отдел, отвечающий за пространственную память, причем размер увеличения коррелировал с годами за рулем. В 2011 году ее команда довела дело до конца: просканировала кандидатов до начала подготовки и через несколько лет после экзамена. У тех, кто сдал, задний гиппокамп действительно вырос за эти годы. У тех, кто провалил экзамен, не вырос. Открытие оказалось не таким однозначно радостным, как звучит в пересказе: передний гиппокамп у успешных таксистов при этом немного уменьшился, и на тестах с новыми визуальными узорами они справлялись хуже водителей автобусов с тем же стажем за рулем по фиксированным маршрутам. У мозга нет бесконечного свободного места под застройку. Он перераспределяет территорию, и за прирост в одном месте иногда платит убылью в другом.

Медитация дает похожую историю, только без единого мотонейрона в основе процесса - там вообще ничего не двигается, кроме внимания. Сара Лазар из Гарварда в 2005 году сравнила кору мозга опытных медитирующих с корой людей без такой практики и нашла утолщение именно в зонах внимания и восприятия собственного тела, причем у пятидесятилетних медитаторов толщина этих зон была сопоставима с показателями двадцатилетних - возрастное истончение коры у них словно притормозило. Цифра прироста скромная, доли миллиметра, по словам самой Лазар - от четырех до восьми тысячных дюйма, и она пропорциональна стажу практики. В 2011 году ее коллега Бритта Хёльцель провела восьминедельный курс программы снижения стресса на основе осознанности у людей, которые медитацией раньше вообще не занимались, и за два месяца зафиксировала рост серого вещества в гиппокампе. В параллельной работе той же группы нашлось снижение плотности серого вещества в миндалевидном теле, отделе, отвечающем за тревогу и страх, причем снижение коррелировало именно с тем, насколько у человека упал субъективный уровень стресса. Восемь недель внимания, направленного определенным образом, и измеримо другая архитектура зон, отвечающих за тревогу.

Самый неожиданный пример - пациенты с обсессивно-компульсивным расстройством. Психиатр Джеффри Шварц из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе придумал четыре шага, которыми пациент учится называть навязчивую мысль сбоем в работе одного узла мозга и сознательно переключать внимание на другое занятие. Снимки ПЭТ до и после курса показали снижение избыточной активности в хвостатом ядре, той самой структуре, которая у людей с ОКР работает на повышенных оборотах, и снижение по выраженности было сопоставимо с эффектом от приема антидепрессантов. Без единой таблетки, только за счет тренированного перенаправления внимания, у пациентов изменилась работа этого участка мозга так же, как меняет ее препарат. Сам Шварц назвал это самонаправленной нейропластичностью.

Ну ложка дегтя, куда же без нее. В середине двухтысячных индустрия "тренажеров для мозга" взлетела на ровно той же научной базе, выжимая из слова "нейропластичность" максимум маркетинговой пользы. Самый известный сервис, Lumosity, обещал подписчикам, что пятнадцать минут игр в день несколько раз в неделю помогут раскрыть полный потенциал во всех сферах жизни и отсрочат деменцию. В 2016 году Федеральная торговая комиссия США оштрафовала компанию на два миллиона долларов за недобросовестную рекламу и обязала впредь подтверждать подобные заявления клиническими испытаниями на людях. Сама пластичность - реальный и проверенный феномен. Перенос пользы от тренировки в одной узкой игре на интеллект и память в целом - заявление, под которым доказательной базы не было ровно никакой. Чемпионы мира по шахматам, демонстрирующие кхм, весьма скромный интеллект, привет вам, привет.

Эта оговорка подводит к главному вопросу очерка: насколько глубоко все это идет на самом деле. Тут стоит развести два разных слова, которые в популярных текстах обычно сливают в одно. Функциональная перестройка - какие зоны мозга включаются для определенной задачи и насколько активно - может произойти за минуты, едва человек начал новую деятельность. Структурная перестройка - реальное изменение плотности серого вещества, толщины коры, разветвленности отростков нейронов и числа синапсов между ними - требует недель и месяцев. Именно об этом говорит цифра в тысячных долях дюйма у Лазар: кора правится постепенно, маленькими шагами. Мозг не превращается в другой орган за выходные, что бы ни обещала очередная обложка книги по саморазвитию.

Возраст и критические окна тоже не отменили себя полностью, просто перестали быть абсолютной стеной. У детей пластичность щедрее и быстрее - окно Хьюбела и Визела для зрения реально существует, и взрослому человеку с врожденной катарактой вернуть зрение во всей полноте после операции уже не получится так, как ребенку. У взрослых пластичность не выключается, она замедляется и требует больше повторений и заметно больше направленного внимания вместо случайного опыта.

Открытым остался даже базовый вопрос: рождаются ли у взрослого человека вообще новые нейроны. В 1998 году шведский нейробиолог Питер Эрикссон с коллегами нашел в гиппокампе умерших онкологических пациентов клетки с маркером недавнего деления - предварительно этим пациентам вводили специальное вещество для диагностики опухолей, которое случайно метило заодно и делящиеся клетки мозга. Находка означала: взрослый человеческий гиппокамп производит новые нейроны до самой смерти. Двадцать лет это считалось установленным фактом. А в 2018 году почти одновременно вышли две работы с противоположными выводами на одном и том же типе ткани: команда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско не нашла признаков новых нейронов у людей старше тринадцати лет, а команда из Колумбийского университета на похожем материале нашла их вплоть до глубокой старости. Спор не закрыт до сих пор. Это редкий пример того, как на самом деле выглядит наука изнутри: площадка, где два уважаемых коллектива смотрят в один и тот же микроскоп и видят разное.

Есть и менее приятная сторона глубины, про которую маркетинг предпочитает молчать. Тот же самый механизм, который позволяет натренировать внимание против тревоги, с той же охотой закрепляет хроническую боль, тягу к зависимости, навязчивую тревожную жвачку и привычку к самокритике, если именно их человек по факту репетирует каждый день. Нейроны, которые возбуждаются вместе, укрепляют связь между собой - это правило, известное с середины двадцатого века по работам Дональда Хебба, работает в обе стороны без разбора, доброе оно или разрушительное. Мозг укрепляет именно то, что вы фактически повторяете чаще всего, вне зависимости от того, идет ли это вам на пользу.

Что меняется в практическом смысле из всего этого. Реабилитация после инсульта и травм спинного мозга всерьез включает мысленную репетицию движения как полноценную часть протокола восстановления. Спортсмены и музыканты визуализируют технику осознанно, потому что моторная кора отзывается на воображаемое движение почти как на настоящее. Подход к части психиатрических состояний расширился: тренировка внимания и переоценка мысли способны менять работу отдельных структур мозга так же измеримо, как препарат, и это открывает дорогу немедикаментозным протоколам там, где раньше виделась только химия. А у стареющего мозга, судя по работам Лазар, направленная практика внимания может хотя бы немного тормозить износ тех зон, которые обычно тают первыми.

Перспектива тут не в обещании, что мыслью можно вылечить любую болезнь или отрастить себе новый талант за неделю - такого обещания наука не даёт и, видимо, никогда не даст. Перспектива скромнее и от этого надежнее: то, чем вы заняли голову сегодня, неважно, воображаемой игрой на пианино или навязчивой тревожной мыслью, прокрученной в сотый раз, оставляет в материи мозга измеримый прибором след - маленький, но накопительный.

Продолжение следует

В 2007 году группа физиков под руководством Грега Энгеля из Чикагского университета взяла белковый комплекс с длинным именем Фенна-Мэтью-Олсон, добытый из зелёных серных бактерий, и просветила его двумерной электронной спектроскопией - методом, который позволяет буквально подглядеть, как энергия скачет внутри молекулярной системы на временных масштабах в фемтосекунды. И увидела то, что до этого можно было только подозревать энергия возбуждения не идёт по одному определённому пути, а одновременно расходится по нескольким направлениям и в итоге снова собирается в единое возбуждение там, где нужно.

Это и называется квантовой когерентностью. Объект ведёт себя не как шарик, который катится по одной дорожке и в какой-то момент выбирает поворот, а как волна, которая одновременно ощупывает все дорожки сразу и берёт ту, что оптимальна. Растение, грубо говоря, не угадывает путь энергии методом проб - оно пробует все пути одновременно и забирает лучший.

Сама идея, что в фотосинтезе замешана квантовая физика, была не новой - её обсуждали с середины двадцатого века, как только разобрались с механизмом передачи энергии между молекулами хлорофилла. Но одно дело предполагать, и совсем другое - увидеть прямое экспериментальное подтверждение. До этого опыта учёным не удавалось доказать, что когерентность действительно влияет на сам процесс передачи энергии, хотя её существование в принципе уже фиксировали.

Результат Энгеля поставил физиков в неловкое положение. Квантовая когерентность экситонов принципиально повышает эффективность процесса фотосинтеза, но остаётся непонятным, как именно она не разрушается при температурах, далёких от абсолютного нуля, в условиях, совершенно не похожих на вакуум. Физики умеют создавать квантовые системы в лабораториях - но только если их тщательно изолировать от внешнего мира, охладить почти до абсолютного нуля и оградить от любых посторонних колебаний. А тут белковый комплекс плавает в тёплой клетке, окружённый дёргающимися молекулами воды, и каким-то образом ухитряется удерживать тонкую квантовую согласованность достаточно долго, чтобы она успела сработать.

Учёные не сидели сложа руки с этим вопросом. Команда повторила эксперимент в 2010 году уже при комнатной температуре, не при крио-условиях, и эффект снова обнаружился. Появились гипотезы, что сама структура белкового каркаса не мешает когерентности, а наоборот - защищает её, гасит именно те колебания, которые её разрушают, и пропускает остальные. Природа за миллиарды лет эволюции, похоже, нашла архитектурное решение задачи, которую физики-инженеры до сих пор не умеют решать руками.

Справедливости ради скажу: спор не закрыт окончательно. В научном сообществе были и работы, которые ставили под вопрос интерпретацию первых сигналов как именно квантовых, а не просто результатов особенностей измерения. Это нормальный процесс в науке - открытие, которое выглядит сенсационным, потом проходит через десять лет придирчивой проверки разными лабораториями, разными методами, и только то, что выживает в этой мясорубке, остаётся в учебниках. На сегодняшний день вибронная когерентность в фотосинтетических комплексах считается экспериментально подтверждённым явлением, хотя вопрос о том, насколько она реально повышает биологическую эффективность фотосинтеза в естественных условиях, обсуждается до сих пор.

А недавно появилась работа, которая зашла дальше прежних. Группа из Университета Райс показала через симуляции, что перенос энергии между молекулярными узлами идёт быстрее именно тогда, когда возбуждение стартует не из одной точки, а из запутанного, делокализованного состояния - то есть когда оно с самого начала размазано сразу по нескольким узлам. Делокализация начального возбуждения по нескольким узлам ускоряет перенос способами, недостижимыми при старте из единственного центра. Здесь уже не просто когерентность, а её более экзотическая родственница - квантовая запутанность, то самое явление, которое Эйнштейн называл ужасным действием на расстоянии.

Вторая история ещё более странная, потому что она касается чувства, которого у людей нет вообще. Каждую осень и каждую весну миллиарды птиц пролетают тысячи километров с точностью, которая не объясняется одной памятью местности. Малиновки, например, способны держать курс даже в незнакомой местности, ориентируясь на магнитное поле Земли - поле слабое, в сотни раз слабее магнита на холодильнике. Загадка стояла десятилетиями: каким органом птица вообще может это поле почувствовать. У нас нет магниторецепторов. Железо в клюве пробовали искать как объяснение - нашли, но роль его осталась неясной.

Прорыв случился, когда исследователи перестали искать специальный магнитный орган и обратили внимание на глаза. Секрет оказался в особом белке криптохроме, который находится в светочувствительных клетках сетчатки - той самой, что отвечает за обычное зрение.

Механизм, который сейчас считается наиболее вероятным объяснением, называется моделью радикальных пар, и устроен он почти издевательски красиво. Фотон определённой длины волны заставляет электрон перескочить от молекулы криптохрома к молекуле-партнёру, и в результате образуется пара частиц с неспаренными электронами - два радикала, донор и акцептор. У каждого из этих неспаренных электронов есть спин - собственный квантовый момент вращения, и спины этих двух электронов изначально скоррелированы между собой, запутаны в полном квантовом смысле этого слова.

А дальше в дело вступает магнитное поле Земли. Оно слабо, но достаточно, чтобы повлиять на то, как эта запутанная пара спинов колеблется между двумя состояниями - условно говоря, между состоянием с параллельными и состоянием с антипараллельными спинами. От того, в каком из этих состояний пара радикалов окажется в момент, когда происходит дальнейшая химическая реакция, зависит конечный продукт этой реакции. А разные продукты по-разному влияют на нервный сигнал, идущий от сетчатки в мозг.

Получается, что птица в буквальном смысле видит магнитное поле - не как отдельное чувство, а вплетённое в саму картинку, которую формирует глаз. Может быть, в виде лёгкого затемнения или узора, накладывающегося на обычное зрение, как фильтр. Учёные предполагают, что это похоже на способность видеть инфракрасный свет - то есть на дополнительный визуальный слой, который мы себе даже представить толком не можем, потому что у нас такого органа чувств никогда не было.

Здесь нужна оговорка, и я хочу её сделать честно, без приукрашивания. Это сильная и хорошо подтверждённая гипотеза, но не финальное доказательство. За полвека с момента открытия магниторецепции у птиц было выдвинуто множество интересных гипотез о природе молекулярных сенсоров, но полная цепь процессов от молекулярного механизма восприятия до обработки сигнала в нервной системе до сих пор не установлена. Учёные продолжают спорить, действительно ли криптохром - главный игрок, или у птиц есть запасной, не до конца понятый механизм через другие молекулы. Недавние эксперименты с плодовыми мушками-дрозофилами вообще поставили под вопрос роль определённых аминокислот в криптохроме, которые раньше считали ключевыми для всей этой схемы.  То есть мы смотрим на одну из самых элегантных историй в современной биологии, и она ещё не дописана. Сценарий хороший, но финальная редакция не готова.

Сделаю шаг назад и спрошу, зачем нам, собственно, всё это знать, кроме чистого восхищения изобретательностью эволюции. Во-первых, это разрушает удобную стену между квантовым миром и миром обычных вещей. Долгие десятилетия физики жили с молчаливым соглашением: квантовая механика управляет атомами и фотонами, а биология, химия живых тканей, поведение людей - это уже область, где квантовые странности усреднились до полной незаметности, как волны на пруду усредняются до спокойной поверхности воды, если смотреть с большого расстояния. Фотосинтез и компас птиц аккуратно показывают, что эта стена не такая толстая, как казалось. Квантовые эффекты не выключаются на границе живой клетки. Они просто становятся хитрее замаскированными.

Во-вторых, есть прямой технологический интерес. Если природа за миллиарды лет эволюции нашла способ удерживать квантовую когерентность в тёплой, шумной, неидеальной среде - это огромная подсказка для инженеров, которые сейчас бьются над созданием квантовых компьютеров и сверхэффективных солнечных батарей. Главная боль квантовых компьютеров - декогеренция, то есть быстрое разрушение квантового состояния от любого контакта с внешним миром. Если белковая структура фотосинтетического комплекса умеет защищать когерентность без охлаждения до криогенных температур, понимание того, как именно она это делает, может однажды подсказать архитектуру для куда более устойчивых рукотворных квантовых систем.

В-третьих, и это, на мой взгляд, самое любопытное - открывается дверь в вопрос, насколько широко квантовые эффекты распространены в живых системах вообще. Если они работают в фотосинтезе и в магнитном зрении птиц, логично спросить, не задействованы ли они ещё где-то. Уже есть гипотезы, что человеческое обоняние может опираться не только на форму молекул, но и на квантовое туннелирование электронов внутри рецепторов. Есть осторожные предположения про сетчатку человеческого глаза и скорость фотоизомеризации, которая на первый взгляд кажется слишком быстрой для обычной классической химии. Ни одна из этих гипотез пока не доказана так же убедительно, как фотосинтез или птичий компас, и здесь важно не сваливаться в соблазнительную, но пустую идею "квантовое сознание объясняет всё на свете" - этим грешат многие популярные книги, и за такими заявлениями обычно стоит не наука, а желание продать тираж.

Но сама дверь приоткрыта, и это не метафора, а трезвое описание текущего состояния поля. Квантовая биология двадцать лет назад была маргинальной идеей, на которую серьёзные журналы смотрели косо. Сегодня это признанная дисциплина с собственными лабораториями, грантами и регулярными публикациями в ведущих физических и биологических изданиях.

Лист на окне и малиновка над крышей в эту самую секунду делают что-то, для воссоздания чего человечеству пока не хватает технологий. Стоит признать это с должным уважением - и продолжать смотреть, что наука найдёт следующим.

Продолжение следует

Чтобы понять, зачем нам тут вообще понадобилась квантовая механика для объяснения сознания, нужно вернуться на шаг назад, к моим предыдущим постам на эту тему. Есть проблема, которую философы называют «трудной проблемой сознания». Сформулировал её австралийский философ Дэвид Чалмерс в 1995 году, хотя мучились над ней задолго до него. Суть вот в чём: мы можем описать, какие нейроны активируются, когда человек видит красный цвет. Можем построить карту мозговой активности. Можем проследить весь путь сигнала от сетчатки до коры. Но это всё - описание механизма. А откуда берётся субъективное переживание красного? Откуда берётся ощущение - то самое «каково это»? Это и есть трудная проблема.

Нейробиология с ней справляется плохо. Она очень хорошо умеет связывать психические состояния с мозговой активностью - корреляции находит уверенно. Но объяснить, почему физические процессы вообще порождают субъективный опыт - не умеет. Это честное признание, и хорошие нейробиологи его не скрывают.

Роджер Пенроуз зашёл к этой проблеме с другого угла - со стороны математики и физики. В своей книге «Новый ум короля» (1989) он выдвинул аргумент, что человеческое мышление не может быть вычислительным в классическом смысле. Его аргумент опирается на теорему Гёделя о неполноте: математики способны «видеть» истинность некоторых утверждений, которые формальные системы не могут доказать. Значит, рассуждал Пенроуз, разум работает иначе, чем алгоритм. И это «иначе» - квантовое.

Хамерофф к тому времени изучал микротрубочки - белковые структуры внутри клеток, в том числе нейронов. Они занимаются транспортом веществ, поддерживают форму клетки, участвуют во многих процессах. Хамерофф предположил, что именно они могут служить физической основой для квантовых вычислений в мозге.

Так появилась Orch OR. Квантовые суперпозиции в микротрубочках, «оркестрованные» синаптическими входами, коллапсируют в определённый момент согласно квантовой гравитации Пенроуза - и этот коллапс порождает моменты сознательного опыта. Звучит неплохо. И вот здесь начинаются проблемы.

Квантовая механика работает с крошечными частицами в условиях, максимально изолированных от внешних воздействий. Квантовая суперпозиция - состояние, в котором частица одновременно находится в нескольких состояниях - чрезвычайно хрупкая вещь. Она разрушается при малейшем взаимодействии с окружающей средой. Это называется декогеренцией.

В 2000 году физик Макс Тегмарк опубликовал расчёт, который стал для Orch OR настоящим холодным душем (вернее, горячим. Тьфу ты, каламбуры – явно не мое). Он посчитал, как быстро произойдёт декогеренция в условиях живого мозга - при температуре около 37 градусов, в водной среде, среди постоянного теплового движения молекул.

Результат: квантовая когерентность в микротрубочках разрушится примерно за 10⁻¹³ секунды. Это сто фемтосекунд. Для сравнения: нейронные процессы, связанные с сознанием, происходят на временных масштабах миллисекунд - то есть в десять миллиардов раз медленнее.

Иными словами, квантовая суперпозиция в нейроне разрушится задолго до того, как успеет что-либо «оркестровать». Мозг - это тёплая, влажная, шумная среда. Квантовые компьютеры требуют температур, близких к абсолютному нулю, и тщательнейшей изоляции именно потому, что иначе декогеренция происходит мгновенно. Хамерофф ответил, что в микротрубочках могут существовать особые механизмы защиты от декогеренции. Но это ответ в стиле «может быть» - никаких доказательств таких механизмов нет.

Теперь предположим на секунду, что проблема декогеренции решена. На самом деле не решена, но допустим, что квантовые процессы в микротрубочках каким-то образом выживают в тёплом мозге. Остаётся другой вопрос: зачем? Нейробиологи, работающие с реальными данными о работе мозга, указывают на один факт: для объяснения всего, что мы знаем о нейронных процессах, квантовая механика не нужна. Вообще. Классическая электрохимия, синаптическая передача, нейронные сети - всё это описывается классической физикой вполне адекватно.

Микротрубочки в нейронах делают то же самое, что микротрубочки во всех остальных клетках тела - в клетках печени, кожи, мышц. Они занимаются структурной поддержкой и транспортом. Нет никаких известных биологических механизмов, которые отличали бы микротрубочки нейронов от всех прочих и делали бы их пригодными для квантовых вычислений. И нет даже намёка на то, где их искать. Биологи, работающие с нейронами, формулируют это иногда грубовато: Orch OR объясняет загадочное явление (сознание) через другое загадочное явление (квантовые вычисления в биологических структурах), не имея доказательств существования ни того, ни другого в нужном виде.

Вернёмся к исходному аргументу - математическому. Пенроуз утверждал, что математики видят истинность утверждений, недоступных формальным системам, а значит, человеческое мышление нелокально и неалгоритмично.

Этот аргумент встретил серьёзную критику со стороны математиков и философов математики. Философ Соломон Феферман и математик Джордж Було указали, что Пенроуз неправомерно применяет теорему Гёделя. Теорема говорит о формальных системах - математик тоже является формальной системой в определённом смысле, и точно так же не может доказать собственную непротиворечивость. «Видение» математической истины - это интуиция, которая сама по себе может быть алгоритмической и при этом производить ошибки, что математики прекрасно демонстрируют регулярно.

Иными словами, краеугольный камень всей теории - утверждение о том, что сознание не может быть вычислительным - сам по себе спорен. А если он не держится, то и необходимость привлекать квантовую гравитацию для объяснения сознания отпадает. Его аргументация не доказывает того, что он хочет доказать.

Центральный механизм Orch OR - «объективная редукция» - опирается на теорию квантовой гравитации Пенроуза. Эта теория предполагает, что коллапс квантовой волновой функции происходит объективно, без наблюдателя, под действием гравитационных эффектов.

Проблема в том, что теория квантовой гравитации Пенроуза - это теория, не подтверждённая экспериментально. Квантовая гравитация вообще остаётся одной из нерешённых задач современной физики. Существует несколько конкурирующих подходов - петлевая квантовая гравитация, теория струн, гравитационная декогеренция в версии Пенроуза - и ни один из них пока не имеет экспериментального подтверждения.

Orch OR строит объяснение сознания на основе физики, которой ещё не существует в подтверждённом виде. Это смело. Может быть, однажды окажется, что и квантовая гравитация Пенроуза верна, и микротрубочки делают то, что он предполагает. Но пока это двойная ставка на неизвестное.

Почему тогда теория вообще до сих пор существует? Это справедливый вопрос. Если аргументы против Orch OR столь весомы, почему у неё есть сторонники, почему выходят новые статьи, почему Пенроуз и Хамерофф продолжают её развивать?

Несколько причин. Первая - статус авторов. Роджер Пенроуз - один из крупнейших математиков и физиков-теоретиков второй половины XX века. Лауреат Нобелевской премии по физике 2020 года за работы по чёрным дырам. Когда человек такого уровня высказывает идею, её сложно просто отмахнуться - даже когда она спорна.

Вторая - трудная проблема сознания никуда не делась. Мейнстримная нейробиология объясняет корреляции между мозговыми состояниями и психическими переживаниями, но не объясняет, откуда берётся само переживание. Это честная незакрытая дыра. Orch OR хотя бы пытается в неё что-то вставить.

Третья - некоторые экспериментальные данные, появившиеся в последние годы, показали, что квантовые эффекты в биологических системах встречаются чаще, чем думали раньше. Квантовая запутанность обнаружена в процессе фотосинтеза, квантовые эффекты, по некоторым данным, задействованы в навигации птиц по магнитному полю Земли, возможно - в работе обоняния. Это не доказывает Orch OR, но показывает, что биология и квантовая механика не настолько несовместимы, как казалось в 2000 году после расчётов Тегмарка.

В 2022 году группа исследователей опубликовала работу, где утверждала, что нашла признаки квантовой связи между нейронами в экспериментах с анестетиками, влияющими на микротрубочки. Хамерофф немедленно объявил это поддержкой Orch OR. Большинство специалистов ответили, что интерпретация данных там весьма натянутая. Дискуссия продолжается.

Позиция большинства работающих нейробиологов выражается примерно так: Orch OR - интересная спекуляция, но не научная теория в строгом смысле. У неё нет специфических предсказаний, которые можно проверить и которые при этом отличали бы её от конкурирующих объяснений. А наука движется именно через проверяемые предсказания.

Фрэнсис Крик - один из первооткрывателей структуры ДНК, а во второй половине жизни занимавшийся нейронными коррелятами сознания совместно с Кристофом Кохом - говорил, что квантовые объяснения сознания преждевременны и уводят от реальной работы. Крик и Кох предпочитали искать нейронные корреляты сознания - конкретные паттерны активности, связанные с осознанным восприятием.

Это рабочий подход, и он дал результаты. Обнаружены нейронные корреляты целого ряда аспектов сознания - внимания, осознанного восприятия стимулов, перехода от бессознательной к сознательной обработке информации. Это не отвечает на трудную проблему, но это конкретное знание о том, как работает мозг.

Философ сознания Дэниел Деннет, один из самых резких критиков Orch OR, формулирует претензию жёстче: апелляция к квантовой механике для объяснения сознания - это использование одной тайны для объяснения другой. Это не объяснение, это перестановка загадки в другое место.

Есть в этой критике доля правды. Но есть и ответ: перестановка загадки в область физики хотя бы потенциально делает её проверяемой физическими методами. Квантовая механика - это наука с математическим аппаратом и экспериментальной базой. Если сознание действительно имеет к ней отношение, это открывает возможности, которых нет при чисто нейробиологическом подходе.

История с Orch OR поучительна по нескольким причинам, выходящим за пределы конкретной дискуссии. Она показывает, как устроена граница научного знания. На этой границе живут теории, которые невозможно ни доказать, ни опровергнуть сегодня. Некоторые из них окажутся правильными, большинство - нет. Отличить одно от другого в момент предложения теории бывает невозможно. Именно поэтому наука требует воспроизводимых экспериментов и проверяемых предсказаний - это фильтр, который медленно, но отделяет знание от умозрения.

Она также показывает, что «трудная проблема сознания» - это не академическая игра слов. Это реальная, нерешённая проблема, которая касается каждого человека лично. Что такое субъективный опыт? Откуда берётся ощущение «я»? Есть ли у него физическая основа, и если да - какая? Ответы на эти вопросы могут изменить наше понимание того, что происходит при анестезии, при нарушениях сознания, при смерти, при расстройствах личности, при медитации.

Нейробиология сделала за последние тридцать лет невероятно много. Функциональная МРТ позволила в реальном времени наблюдать за работой мозга. Расшифрованы связи между тысячами нейронов. Найдены механизмы сна, внимания, памяти, эмоций. Но на трудную проблему - ни у кого нет ответа. Orch OR - это один из самых громких попыток к ней подступиться. Пусть пока неудачных.

Ответ на вопрос «почему большинство нейробиологов не верят в Orch OR» выглядит так: потому что у теории нет достаточных оснований. Декогеренция происходит слишком быстро. Биологических механизмов защиты от неё не обнаружено. Математический аргумент Пенроуза оспорен. Центральная физика не подтверждена экспериментально. Специфических проверяемых предсказаний нет. Это серьёзный список.

Но вот что важно понимать: отвержение Orch OR не означает, что у науки есть лучшее объяснение сознания. У науки его нет. Есть нейронные корреляты. Есть функциональные описания. Есть конкурирующие теории - Глобальное рабочее пространство Баарса, Интегрированная информационная теория Тонони, предиктивное кодирование Карла Фристона. Каждая из них по-своему убедительна и по-своему неполна.

Сознание остаётся самым сложным объектом, который наука когда-либо пыталась понять. Потому что наука - это тоже продукт сознания, и здесь инструмент пытается описать сам себя. Это, если угодно, самый странный эксперимент в истории человечества. И он ещё далеко не завершён.

Продолжение следует