УДК: 159.9:612.82

КРИТЕРИИ СОЗНАНИЯ: ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ ИНТЕГРАЦИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КАК ИЗМЕРИМЫЙ ПРИЗНАК

Москвин С.Л.
Директор автономной некоммерческой организации
дополнительного образования «Инноватор»
Россия, г. Москва
ORCID: https://orcid.org/0009-0009-6004-3321

Аннотация. В работе предложен операциональный подход к сознанию, отвечающий не на вопрос о субъективном опыте, а на практический вопрос: у каких систем есть сознание и как его измерить. По сравнению с предыдущей версией работы исправлена существенная ошибка. Ранее определяющим признаком объявлялась синхронизация биоэлектрической активности: чем выше синхронизация, тем больше сознания. Это противоречит данным, на которые работа сама опирается. Индекс пертурбационной сложности PCI принимает низкие значения именно при глобально синхронизированных откликах, характерных для глубокого сна, анестезии и комы; при эпилептическом припадке синхронизация максимальна, а сознание утрачено. Теория интегрированной информации требует одновременно интеграции и дифференциации, и равномерно синхронная активность даёт низкое Φ. В настоящей версии определяющим признаком принята дифференцированная интеграция биоэлектрической активности — сочетание связности и разнообразия, которое и измеряют Φ и PCI. Разделены также определение и эмпирическое утверждение: операционально сознание определяется через способность системы воспринимать, адаптивно перестраивать ответ и целенаправленно двигаться как целое (требование адаптивности отсекает устройства с фиксированной характеристикой — термостат, автомат), а утверждение о том, что эта способность реализуется дифференцированно интегрированной биоэлектрической активностью, сделано эмпирическим и потому опровержимым. Отдельно указано, что подход сознательно выносит за скобки «трудную проблему» субъективного опыта.

Ключевые слова: сознание, критерии сознания, биоэлектрическая активность, мембранный потенциал, дифференцированная интеграция, интегрированная информация, PCI, базальная когниция, хемотаксис, адаптация, эпилепсия

CRITERIA OF CONSCIOUSNESS: DIFFERENTIATED INTEGRATION OF BIOELECTRIC ACTIVITY AS A MEASURABLE MARKER
Moskvin S.L.
Director of the Autonomous Non-Profit Organization
of Additional Education "Innovator"
Moscow, Russia

Abstract. This paper proposes an operational approach to consciousness that addresses not the question of subjective experience but the practical one: which systems have consciousness and how to measure it. Relative to the previous version, a substantial error has been corrected. The defining marker was previously taken to be the synchronization of bioelectric activity: the higher the synchronization, the more consciousness. This contradicts the very data the paper relies on. The Perturbational Complexity Index takes low values precisely for globally synchronized responses characteristic of deep sleep, anesthesia and coma; during an epileptic seizure synchronization is maximal while consciousness is lost. Integrated information theory requires integration and differentiation together, and uniformly synchronous activity yields low Φ. In the present version the defining marker is the differentiated integration of bioelectric activity — the combination of connectedness and diversity that Φ and PCI actually measure. The definition and the empirical claim have also been separated: operationally, consciousness is defined through the capacity of a system to sense, adaptively reshape its response and move purposefully as a whole (the adaptivity requirement excludes devices with a fixed characteristic, such as a thermostat), while the claim that this capacity is realized by differentiated integrated bioelectric activity is made empirical and therefore refutable. It is separately noted that the approach deliberately brackets the "hard problem" of subjective experience.

Keywords: consciousness, criteria of consciousness, bioelectric activity, membrane potential, differentiated integration, integrated information, PCI, basal cognition, chemotaxis, sensory adaptation, epilepsy

Введение
Природа сознания остаётся одной из самых трудных проблем науки: нет ни общепринятого определения сознания, ни согласия о том, каким организмам оно присуще. Особенно остро это проявляется при попытке распространить понятие за пределы человека и высших животных — например, на одноклеточные организмы, которые лишены нервной системы, но воспринимают раздражители и целенаправленно меняют поведение в ответ на них.
Настоящая работа смещает вопрос с механизма на критерий: не «как возникает сознание» (этот механизм в программе автора связывается с АТФ-зависимой биоэлектрической организацией [Москвин, 2026]), а «как отличить систему, обладающую сознанием, от лишённой его, и как сознание измерить».
По сравнению с предыдущей версией работы исправлена ошибка, затрагивавшая сам критерий. Ранее определяющим признаком объявлялась синхронизация биоэлектрической активности. Раздел 2 показывает, что это неверно и противоречит данным, на которые работа опирается: сознание связано не с синхронностью, а с дифференцированной интеграцией. Кроме того, разделены определение и эмпирическое утверждение, которые в прежней формулировке были склеены (раздел 4), и уточнён диапазон мембранного потенциала (раздел 1).

1. Измеримость: биоэлектрическая активность живых систем
Выбор биоэлектрической активности в качестве носителя признака не произволен: устойчивый мембранный потенциал поддерживается всеми без исключения живыми клетками — от бактерий до нейронов человека — и обеспечивается работой ионных насосов. Именно эта активность и её организация связывают элементы живой системы в единое реагирующее целое [Levin, 2019; Zhang, Levin, 2025].
Численные значения потенциала следует привести корректно, поскольку в предыдущей версии настоящей работы диапазон был указан как универсальный, тогда как он относится только к животным клеткам. Покоящийся потенциал нейрона составляет приблизительно от −60 до −90 мВ; типичное значение для бактерий существенно выше по модулю и составляет около −150 мВ [Lo et al., 2007]. Различие в два с половиной раза существенно именно для настоящей работы: поскольку ценность критерия в его субстрат-независимости, приписывать всем клеткам нейрональный диапазон недопустимо. Существенно не конкретное значение, а факт активного поддержания потенциала, общий для всех живых клеток.

2. Не синхронизация, а дифференцированная интеграция
Предыдущая версия настоящей работы определяла сознание через синхронизацию биоэлектрической активности: чем выше согласованность, тем больше сознания. Эту формулировку следует признать ошибочной, и ошибка не терминологическая, а содержательная — критерий предсказывал противоположное наблюдаемому.
Индекс пертурбационной сложности PCI, на который работа опирается как на инструмент измерения, принимает низкие значения именно при стереотипных, глобально синхронизированных откликах; такие отклики характерны для глубокого сна, общей анестезии и комы [Casali et al., 2013]. При переходе ко сну кора не становится более согласованной в смысле разнообразия отклика — напротив, распадается её эффективная связность, а активность становится стереотипно синхронной [Massimini et al., 2005]. Наиболее наглядный случай — эпилептический припадок: синхронизация нейронной активности достигает максимума, а сознание при этом утрачивается [Blumenfeld, 2012].

Таблица 1. Синхронизация и сознание: сопоставление состояний


Таблица показывает, что синхронизация сама по себе не только не коррелирует с сознанием, но в крайних значениях соответствует его отсутствию. Прежний критерий предсказывал бы, что эпилептический припадок есть пик сознательной активности, что противоречит клинике.
Статус теории интегрированной информации следует оговорить, поскольку настоящая работа на неё опирается. IIT является оспариваемой теорией: в сентябре 2023 года 124 исследователя подписали открытое письмо, в котором она названа псевдонаукой [Lenharo, 2023], а состязательное исследование, специально поставленное для различения IIT и теории глобального рабочего пространства, не подтвердило ключевых положений ни одной из них [Cogitate Consortium, 2025]. Настоящая работа не принимает философских утверждений IIT и не нуждается в них: используются Φ и PCI как эмпирические меры дифференцированной интеграции, а клиническая валидность PCI установлена независимо от теоретических споров вокруг IIT [Casali et al., 2013].
Теория интегрированной информации даёт этому объяснение. Мера Φ высока не тогда, когда система связна, а тогда, когда она связна и одновременно разнообразна: интеграция без дифференциации даёт низкое Φ, поскольку равномерно синхронная система не порождает различимых состояний [Tononi et al., 2016]. PCI устроен так же: он вычисляется как алгоритмическая сложность отклика на возмущение, а стереотипный синхронный отклик сжимается сильно и потому даёт низкое значение [Casali et al., 2013].
Исправленный признак. Отсюда исправленная формулировка. Определяющим признаком принимается не синхронизация, а дифференцированная интеграция биоэлектрической активности — сочетание связности элементов с разнообразием порождаемых системой состояний. Это исправление не только устраняет противоречие, но и придаёт критерию объяснительную силу: он теперь объясняет, почему глубокий сон и припадок бессознательны, тогда как прежняя формулировка этого объяснить не могла.

3. Наблюдаемые признаки и непрерывная шкала
Наблюдаемыми проявлениями служат способность системы воспринимать изменения среды, реагировать на раздражители и совершать направленное движение. У бактерий это проявляется как хемотаксис — целенаправленное перемещение по химическому градиенту к источнику питания или прочь от вредных веществ [Adler, 1966]; способность к согласованному ответу на среду обнаруживается и у других безнейронных организмов, что составляет предмет исследований базальной когниции [Lyon, 2015].
Отсюда преимущество подхода: он даёт непрерывную шкалу, а не разрыв «есть или нет». Спор о том, обладает ли бактерия сознанием, во многом порождён бинарной постановкой. Если сознание измеряется дифференцированной интеграцией биоэлектрической активности, вопрос переформулируется корректно: у одиночной клетки эта величина мала, но не равна нулю; у многоклеточных с биоэлектрическим сопряжением выше; у организмов с нервной системой значительно выше. Сознание предстаёт непрерывно нарастающей измеримой величиной, что согласуется с уровневыми моделями его возникновения [Feinberg, Mallatt, 2020].
Отметим ограничение, которое здесь необходимо. Меры Φ и PCI разработаны и валидированы для нервных систем; их перенос на одноклеточные требует отдельной методической работы и в настоящей работе не выполняется. Утверждение о непрерывной шкале следует поэтому читать как программу, а не как установленный результат: показано, что шкала в принципе строится, но не построена.

4. Определение и эмпирическое утверждение: разграничение
В предыдущей версии настоящей работы сознание прямо отождествлялось с биоэлектрической активностью. Такое отождествление лишает работу проверяемости: если сознание есть биоэлектрическая активность по определению, то система без биоэлектрической активности не может обладать сознанием просто в силу значения слов, и никакое наблюдение этого не опровергнет. Условие фальсификации, построенное на таком определении, условием фальсификации не является.
Поэтому два уровня следует разделить.
Определение. Сознание операционально определяется как способность системы воспринимать изменения среды, адаптивно перестраивать ответ на них и целенаправленно перемещаться как целое. Определение относится к наблюдаемым проявлениям и не содержит указания на физический носитель.
Слово «адаптивно» здесь несёт нагрузку, и его следует пояснить, поскольку без него определение оказывается слишком широким. Термостат воспринимает температуру и реагирует на неё, робот-пылесос воспринимает препятствие и меняет курс; под формулировку «воспринимает и реагирует» они подходят. Отличие в том, что их ответ есть фиксированное отображение входа в выход: одному и тому же сигналу всегда отвечает одно и то же действие, независимо от предыстории.
Бактериальный хемотаксис устроен иначе. Рецепторы кишечной палочки подвергаются метилированию, и уровень метилирования зависит от недавней истории концентраций; благодаря этому клетка отвечает не на абсолютную концентрацию, а на её изменение относительно собственного недавнего опыта и возвращает чувствительность к исходному уровню после адаптации [Adler, 1966; Lyon, 2015]. Ответ, таким образом, перестраивается, а не воспроизводится. Именно это требование — зависимость ответа от предыстории, а не только от текущего входа — и отделяет живые системы от устройств с фиксированной характеристикой.
Оговорим границу этого разграничения. Оно не утверждает, что никакое искусственное устройство в принципе не может ему удовлетворить: система с обучением и памятью удовлетворяет ему по построению. Предлагаемый критерий субстрат-независим и потому такой возможности не исключает; он лишь отсеивает устройства с фиксированным отображением, а вопрос об искусственных системах с адаптивной динамикой оставляет открытым.
Эмпирическое утверждение. Эта способность реализуется дифференцированно интегрированной биоэлектрической активностью и количественно измеряется мерами такой интеграции — Φ и PCI. Утверждение эмпирическое: оно связывает две независимо наблюдаемые вещи и может оказаться ложным.
При таком разграничении критерий приобретает содержание. Он утверждает не тавтологию, а совпадение двух измеримых рядов: поведенческих признаков целостного ответа и мер дифференцированной интеграции электрической активности.

5. Что подход делает и чего не делает
Предложенный подход относится к тому, что в исследованиях называют функциональной стороной сознания — доступной наблюдению и измерению. Он не затрагивает вопроса о субъективном переживании, «каково это» быть системой, названного Д. Чалмерсом трудной проблемой сознания [Chalmers, 1995]. Критерий не утверждает и не отрицает наличия субъективного опыта у клетки или бактерии; он выносит этот вопрос за скобки как отдельный.
Указать это ограничение необходимо прямо. Смешение измеримой стороны сознания с проблемой субъективного опыта — самая частая ошибка подобных гипотез, и именно на ней их справедливо критикуют. Ценность операционального подхода в том, что он строго очерчивает измеримую часть вопроса и не выдаёт её за решение всей проблемы.

6. Операциональный критерий и условие фальсификации
Операциональный критерий. Наличие и степень сознания системы определяются наблюдаемыми признаками целостного ответа (восприятие, реакция, направленное движение), а мерой — дифференцированной интеграцией биоэлектрической активности, оцениваемой через Φ, PCI и параметры биоэлектрической связности. Необратимая утрата биоэлектрической активности означает прекращение сознания.
Условие фальсификации. Критерий будет опровергнут, если обнаружатся системы, демонстрирующие полноценные признаки целостного ответа при отсутствии дифференцированно интегрированной биоэлектрической активности, либо, наоборот, высокая дифференцированная интеграция при полном отсутствии этих признаков. Подчеркнём, что после исправления раздела 2 вторая половина условия стала работающей: прежняя формулировка через синхронизацию опровергалась немедленно случаем эпилептического припадка, тогда как формулировка через дифференцированную интеграцию этому случаю не противоречит и потому подлежит проверке на других.
Имеющиеся данные — падение PCI и распад эффективной корковой связности при утрате сознания [Casali et al., 2013; Massimini et al., 2005] — свидетельствуют в пользу связи. Существенная часть программы проверки, а именно перенос мер интеграции на безнейронные системы, остаётся невыполненной.

Заключение
В работе предложен операциональный критерий сознания, опирающийся на измеримые величины и не зависящий от субстрата. Главное изменение по сравнению с предыдущей версией касается самого признака: определяющим принята не синхронизация биоэлектрической активности, а её дифференцированная интеграция. Прежняя формулировка противоречила данным, на которые работа опирается: PCI низок при глобально синхронизированных откликах [Casali et al., 2013], а эпилептический припадок, будучи состоянием максимальной синхронизации, сопровождается утратой сознания [Blumenfeld, 2012].
Исправление не сводится к замене термина. Оно приводит критерий в согласие с мерами Φ и PCI, которые измеряют именно сочетание интеграции и дифференциации [Tononi et al., 2016], и придаёт ему объяснительную силу: критерий теперь объясняет, почему глубокий сон, анестезия и припадок бессознательны.
Разделены определение и эмпирическое утверждение. Операционально сознание определяется через наблюдаемую способность системы воспринимать, реагировать и целенаправленно двигаться как целое; утверждение о том, что эта способность реализуется дифференцированно интегрированной биоэлектрической активностью, является эмпирическим и опровержимым. Прежнее прямое отождествление лишало критерий проверяемости.
Границы работы обозначены честно: подход относится к функциональной стороне сознания и сознательно выносит за скобки трудную проблему субъективного опыта [Chalmers, 1995]. Отдельно оговорено, что меры Φ и PCI валидированы для нервных систем, а их перенос на одноклеточные остаётся невыполненной частью программы.

Выводы
1. Вопрос смещён с механизма сознания на его критерий: у каких систем оно есть и как его измерить.
2. Определяющим признаком является не синхронизация биоэлектрической активности, а её дифференцированная интеграция — сочетание связности и разнообразия. Прежняя формулировка через синхронизацию предсказывала бы, что эпилептический припадок есть пик сознания, что противоречит клинике.
3. Исправление приводит критерий в согласие с мерами Φ и PCI, которые измеряют именно это сочетание, и позволяет объяснить бессознательность глубокого сна, анестезии и припадка.
4. Определение и эмпирическое утверждение разделены: первое относится к наблюдаемым признакам целостного ответа, второе связывает их с биоэлектрической мерой и потому опровержимо. Определение требует адаптивной перестройки ответа, что отсекает устройства с фиксированным отображением входа в выход.
5. Диапазон мембранного потенциала от −60 до −90 мВ относится к нейронам; у бактерий типичное значение около −150 мВ. Существенно не конкретное значение, а факт активного поддержания потенциала всеми живыми клетками.
6. Подход честно ограничен функциональной стороной сознания и не решает трудную проблему субъективного опыта; перенос мер интеграции на безнейронные системы остаётся невыполненным.

Цитируемая литература
Москвин, 2026 – Москвин С.Л. Синтез АТФ как энергетическое основание биологической целостности: порог интеграции как проверяемое предсказание. Zenodo, 2026. DOI: 10.5281/zenodo.21761285
Adler, 1966 – Adler J. Chemotaxis in Bacteria // Science. 1966. Vol. 153, no. 3737. P. 708–716. DOI: 10.1126/science.153.3737.708
Blumenfeld, 2012 – Blumenfeld H. Impaired consciousness in epilepsy // The Lancet Neurology. 2012. Vol. 11, no. 9. P. 814–826. DOI: 10.1016/S1474-4422(12)70188-6
Cogitate Consortium, 2025 – Ferrante O., Gorska-Klimowska U., Henin S. et al. Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness // Nature. 2025. Vol. 642, no. 8066. P. 133–142. DOI: 10.1038/s41586-025-08888-1
Lenharo, 2023 – Lenharo M. Consciousness theory slammed as ‘pseudoscience’ — sparking uproar // Nature (News). 2023. DOI: 10.1038/d41586-023-02971-1
Casali et al., 2013 – Casali A.G., Gosseries O., Rosanova M. et al. A Theoretically Based Index of Consciousness Independent of Sensory Processing and Behavior // Science Translational Medicine. 2013. Vol. 5, no. 198. Art. 198ra105. DOI: 10.1126/scitranslmed.3006294
Chalmers, 1995 – Chalmers D.J. Facing Up to the Problem of Consciousness // Journal of Consciousness Studies. 1995. Vol. 2, no. 3. P. 200–219.
Feinberg, Mallatt, 2020 – Feinberg T.E., Mallatt J. Phenomenal Consciousness and Emergence: Eliminating the Explanatory Gap // Frontiers in Psychology. 2020. Vol. 11. Art. 1041. DOI: 10.3389/fpsyg.2020.01041
Levin, 2019 – Levin M. The Computational Boundary of a "Self": Developmental Bioelectricity Drives Multicellularity and Scale-Free Cognition // Frontiers in Psychology. 2019. Vol. 10. Art. 2688. DOI: 10.3389/fpsyg.2019.02688
Lo et al., 2007 – Lo C.-J., Leake M.C., Pilizota T., Berry R.M. Nonequivalence of Membrane Voltage and Ion-Gradient as Driving Forces for the Bacterial Flagellar Motor at Low Load // Biophysical Journal. 2007. Vol. 93, no. 1. P. 294–302. DOI: 10.1529/biophysj.106.095265
Lyon, 2015 – Lyon P. The cognitive cell: bacterial behavior reconsidered // Frontiers in Microbiology. 2015. Vol. 6. Art. 264. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00264
Massimini et al., 2005 – Massimini M., Ferrarelli F., Huber R. et al. Breakdown of Cortical Effective Connectivity During Sleep // Science. 2005. Vol. 309, no. 5744. P. 2228–2232. DOI: 10.1126/science.1117256
Tononi et al., 2016 – Tononi G., Boly M., Massimini M., Koch C. Integrated Information Theory: From Consciousness to Its Physical Substrate // Nature Reviews Neuroscience. 2016. Vol. 17, no. 7. P. 450–461. DOI: 10.1038/nrn.2016.44
Zhang, Levin, 2025 – Zhang G., Levin M. Bioelectricity is a universal multifaceted signaling cue in living organisms // Molecular Biology of the Cell. 2025. Vol. 36, no. 2. Art. pe2. DOI: 10.1091/mbc.E23-08-0312

References
Adler J. (1966) Chemotaxis in Bacteria. Science, 153(3737), pp. 708–716. DOI: 10.1126/science.153.3737.708
Blumenfeld H. (2012) Impaired consciousness in epilepsy. The Lancet Neurology, 11(9), pp. 814–826. DOI: 10.1016/S1474-4422(12)70188-6
Ferrante O., Gorska-Klimowska U., Henin S. et al. (Cogitate Consortium) (2025) Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness. Nature, 642(8066), pp. 133–142. DOI: 10.1038/s41586-025-08888-1
Lenharo M. (2023) Consciousness theory slammed as ‘pseudoscience’ — sparking uproar. Nature (News). DOI: 10.1038/d41586-023-02971-1
Casali A.G., Gosseries O., Rosanova M. et al. (2013) A Theoretically Based Index of Consciousness Independent of Sensory Processing and Behavior. Science Translational Medicine, 5(198), art. 198ra105. DOI: 10.1126/scitranslmed.3006294
Chalmers D.J. (1995) Facing Up to the Problem of Consciousness. Journal of Consciousness Studies, 2(3), pp. 200–219.
Feinberg T.E., Mallatt J. (2020) Phenomenal Consciousness and Emergence: Eliminating the Explanatory Gap. Frontiers in Psychology, 11, art. 1041. DOI: 10.3389/fpsyg.2020.01041
Levin M. (2019) The Computational Boundary of a "Self": Developmental Bioelectricity Drives Multicellularity and Scale-Free Cognition. Frontiers in Psychology, 10, art. 2688. DOI: 10.3389/fpsyg.2019.02688
Lo C.-J., Leake M.C., Pilizota T., Berry R.M. (2007) Nonequivalence of Membrane Voltage and Ion-Gradient as Driving Forces for the Bacterial Flagellar Motor at Low Load. Biophysical Journal, 93(1), pp. 294–302. DOI: 10.1529/biophysj.106.095265
Lyon P. (2015) The cognitive cell: bacterial behavior reconsidered. Frontiers in Microbiology, 6, art. 264. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00264
Massimini M., Ferrarelli F., Huber R. et al. (2005) Breakdown of Cortical Effective Connectivity During Sleep. Science, 309(5744), pp. 2228–2232. DOI: 10.1126/science.1117256
Moskvin S.L. (2026) ATP Synthesis as the Energetic Basis of Biological Integrity: the Integration Threshold as a Testable Prediction. Zenodo. DOI: 10.5281/zenodo.21761285.
Tononi G., Boly M., Massimini M., Koch C. (2016) Integrated Information Theory: From Consciousness to Its Physical Substrate. Nature Reviews Neuroscience, 17(7), pp. 450–461. DOI: 10.1038/nrn.2016.44
Zhang G., Levin M. (2025) Bioelectricity is a universal multifaceted signaling cue in living organisms. Molecular Biology of the Cell, 36(2), pe2. DOI: 10.1091/mbc.E23-08-0312