Элстон и другие ученые обнаружили, что разветвленность и количество базальных дендритов у пирамидных нейронов префронтальной коры больше, чем в других кортикальных зонах. Поэтому дендриты этих нейронов обеспечивают каждому из них больше связей, чем в других частях мозга. Теоретически это означает, что отдельные нейроны префронтальной коры получают большее количество более разнообразных входных сигналов от большего участка коры, чем их сородичи в других частях мозга. На самом деле различия между пирамидными клетками не ограничиваются только теми, которые связаны с расположением в мозге. Элстон и его коллеги выявили также, что пирамидные клетки заметно различаются по структуре среди приматов{58}.
Кроме того, известно, что у разных видов нейроны по-разному отвечают на раздражение. В процессе нейрохирургической операции, когда вырезают опухоль, вместе с ней удаляют и немного здоровых нейронов. Гордон Шеперд, нейробиолог из Йельского университета, помещал такие человеческие клетки в тканевую культуру и регистрировал их электрические импульсы, генерируемые в ответ на внешнее раздражение, а затем проделывал то же самое с нейронами морских свинок. Он обнаружил, что дендриты нейронов этих двух биологических видов отвечают на внешние стимулы по-разному{59}.
В начале 1990-х годов Эстер Нимчински с коллегами в Школе медицины Маунт-Синай решила заново изучить достаточно редкий и забытый тип нейронов, впервые описанный неврологом Константином фон Экономо в 1926 году{60}. Длинный, тонкий нейрон фон Экономо (по-другому – веретенообразный) отличается от более “коренастого” пирамидного нейрона. Нейрон фон Экономо больше в четыре раза. Хотя у обоих есть по одному апикальному (отходящему от вершины клетки) дендриту, у веретенообразного нейрона, в отличие от ветвистого пирамидного, есть также только один базальный дендрит (с противоположной стороны клетки). Кроме того, нейроны фон Экономо встречаются только в особых участках мозга, связанных с когнитивной деятельностью, – в передней поясной и фронтоинсулярной коре; недавно их также обнаружили в дорсолатеральной префронтальной зоне у людей{61} и слонов. Среди приматов эти нейроны найдены только у человека и человекообразных обезьян{62}, причем у людей как абсолютное их количество, так и относительное больше. В то время как у человекообразных обезьян насчитывается в среднем 6,95 тысячи таких нейронов, у взрослого человека их 193 тысячи, у ребенка четырех лет – 184 тысячи, а у новорожденного – 28,2 тысячи. Из-за локализации, структуры, биохимии этих клеток и из-за связанных с ними болезней нервной системы нейробиолог Джон Оллман из Калифорнийского технологического института и его коллеги{63} предполагают, что нейроны фон Экономо – часть нервной сети, вовлеченной в социальное осознание, и что они могут участвовать в принятии быстрых, интуитивных социальных решений. В линии гоминид эти клетки, судя по всему, возникли у общего предка высших приматов около 15 миллионов лет назад. Любопытно, что из млекопитающих эти нейроны были обнаружены исключительно у социальных животных с большим мозгом: у слонов{64}, у некоторых видов китов{65} и – совсем недавно – у дельфинов{66}. Причем нейроны фон Экономо у них появились независимо. Это пример конвергентной эволюции – процесса, в котором неродственные группы организмов приобретают сходные признаки. Хотя нейроны фон Экономо присущи не только людям, их количество в нашем мозге беспрецедентно.
В 2006 году Ирина Байстрон и ее коллеги нашли у человеческого эмбриона 31-51-го дня развития уникальные клетки-предшественники – первые нейроны, формирующиеся в коре головного мозга{67}. Ничего подобного этим клеткам пока не было найдено ни у одного другого вида.
У нас просто разные нейронные сети
Итак, число доказательств, указывающих на отличия – анатомические, в связности и по типам клеток – мозга человека от мозга других животных, растет. Поэтому, я думаю, мы вправе заявить, что мозг человека по сравнению с остальными животными организован иначе. И когда мы по-настоящему это осознаем, то сможем разобраться, что делает нас такими особенными.
Вот какие мы – рожденные с бурно развивающимся мозгом, который находится под мощным контролем генетики и совершенствуется под влиянием эпигенетических факторов (негенетических, заставляющих гены организма вести себя по-разному) и обучения, зависящего от активности. Мозгом, который обладает структурированной, а не случайной сложностью, производит автоматическую обработку информации, имеет особый набор навыков со своими ограничениями и универсальными способностями, – и все это возникло в ходе естественного отбора. В следующих главах мы увидим, что обладаем несметным числом когнитивных способностей, которые разделены и территориально представлены в разных частях мозга, каждая со своими нейронными сетями. Также у нас есть системы, которые работают одновременно, параллельно, распределенные по мозгу. Это означает, что наш мозг имеет несколько систем управления, не только одну. Именно он, а не какие-то вынуждающие его внешние психические силы создает нашу личную историю, рассказ о нас самих.
Однако нас ожидает много загадок. Мы попробуем понять, почему люди охотно признают, что механизмы ведения “домашнего хозяйства” нашего тела, например дыхание, – результат деятельности мозга, но так сопротивляются идее, что и наш разум воплощается в мозге. Другая головоломка, которую мы обсудим, – почему людям, по-видимому, с трудом верится, что мы рождаемся со сложным мозгом, а не с пустым, который легко изменить. Мы увидим, что то, как наш мозг функционирует, и наши представления о его работе и чувства влияют не только на идеи нисходящей причинности, сознания и свободы воли, но и на наше поведение.
Но что все это значит для каждого из нас? Как мог бы спросить Боб Дилан, каково это – понять, как мы оказались в таком положении? Каково сомневаться, несем ли мы моральную ответственность за свои действия и обладаем ли свободой выбора, и задумываться, как все это работает? Если кто-то верит, что человеческий разум, его мысли и обусловленные ими действия детерминированы, чувствует ли он себя как-то иначе по сравнению с другими людьми? Через одну главу мы узнаем, каково же понимать, почему мы чувствуем себя психологически цельными и уверенными в себе существами, хотя это, может быть, и не так. (Не беспокойтесь, у меня нет экзистенциального кризиса.) Несомненно, вы все еще будете чувствовать, что в значительной мере контролируете свой мозг, продолжите считать себя за главного, играющего первую скрипку. Вы по-прежнему будете ощущать, что некто – вы сами – здесь, принимает решения и держит руки на штурвале. Вера в то, что какая-то личность, человечек, дух,
Глава 2
Параллельный и распределенный мозг
Вы помните эффектную сцену вскрытия трупа из фильма “Люди в черном”? Лицо открывается и обнажает расположенный под ним аппарат мозга, где всем заправляет, орудуя рычагами, маленький инопланетянин. Голливуд прекрасно изобразил то “я”, ощущаемый центр, нечто, осуществляющее контроль, – которое, как мы все думаем, у нас есть. И каждый в это верит, хотя и понимает – все устроено совершенно не так. На самом деле мы осознаем, что обладаем автоматическим мозгом, чрезвычайно распределенной и параллельной системой, у которой, по-видимому, нет начальника, как его нет у интернета. Таким образом, большинство из нас рождаются полностью оснащенными и готовыми к работе. Подумайте, например, о кенгуру валлаби. В течение последних девяти с половиной тысяч лет кустарниковые валлаби, или таммары, живущие на острове Кенгуру у побережья Австралии, наслаждались беззаботной жизнью. Все это время они жили без единого хищника, который бы им досаждал. Они даже никогда ни одного не видели. Почему же, когда им показывают чучела хищных зверей – кошки, лисицы или ныне вымершего животного, их исторического врага, – они перестают есть и настораживаются, хотя не ведут себя так при виде чучела нехищного животного? Исходя из собственного опыта, они не должны даже знать, что существует такое понятие, как животные, которых следует остерегаться.
Подобно валлаби, у нас есть тысячи (если не миллионы) встроенных склонностей к разным действиям и решениям.
Не стану ручаться за кенгуру, но мы, люди, полагаем, что сами, сознательно и намеренно, принимаем все свои решения. Мы чувствуем себя изумительно цельными, прочными сознательными механизмами и думаем, что стоящая за этим структура мозга должна как-то отражать это непреодолимое свойственное нам чувство. Но нет никакого центрального командного пункта, который бы, как генерал, раздавал приказания всем прочим системам мозга. Мозг содержит
Сотни лет ушли на то, чтобы накопить знания об организации человеческого мозга, которыми мы сейчас обладаем. К тому же дорога была каменистой. И по мере того, как разворачивались события, неотступная тревога по поводу этих знаний сохранялась. Как все эти процессы могут сосредоточиваться в мозге столькими разными способами и тем не менее вроде бы функционировать как единое целое? История начинается с давних времен.
Локализованные функции мозга?
Первые зацепки появились в анатомии. Современные представления об анатомии человеческого мозга проистекают из трудов английского врача XVII века Томаса Уиллиса, в честь которого назвали виллизиев круг[8]. Он первым описал продольные волокна мозолистого тела и несколько других структур. Прошло чуть больше столетия, и в 1796 году австрийский врач Франц Йозеф Галль выдвинул идею, что различные части мозга выполняют разные психические функции, отражающиеся в индивидуальных талантах, чертах характера и склонностях. Он даже предположил, что нравственные и умственные способности человека – врожденные. Хотя идеи были хороши, они основывались на ложных предпосылках, которые не подтверждались надежными научными фактами. Галль думал, что мозг состоит из разных органов, каждый из которых отвечает за определенный психический процесс, проявляющийся в виде специфической способности или особенности характера. Если какая-то способность развита лучше, соответствующий орган увеличивается в размере – и это можно почувствовать, надавливая на поверхность черепа. Так он заключил, что, исследуя череп человека, можно выявить его способности и характер. Так родилась френология.
У Галля появилась и другая хорошая идея: он переехал в Париж. Говорят, однако, что он пришелся не по вкусу Наполеону Бонапарту, так как не приписал его черепу тех выдающихся отличительных признаков, которыми будущий император, по собственному мнению, обладал. Определенно, Галль не был политиком. Когда он подал заявление о вступлении в Академию наук в Париже, Наполеон распорядился, чтобы академия нашла какие-нибудь научные обоснования гипотез врача, так что физиолога Мари-Жан-Пьера Флуранса попросили предоставить строгие доказательства, которые бы подтвердили теорию Галля.
В то время существовало три метода исследования, которыми Флуранс мог вооружиться: он мог (1) хирургически разрушать конкретные участки мозга животных и наблюдать за результатами; (2) стимулировать различные области мозга животных электрическими импульсами и смотреть, к чему это приводит; (3) изучать пациентов с неврологическими нарушениями с клинической точки зрения, а после их смерти производить вскрытия. Флуранса захватила идея, что конкретные участки мозга осуществляют особые процессы (церебральная локализация), и он стал проверять эту гипотезу первым из описанных выше способов. Изучая мозг кроликов и голубей, он впервые показал, что так и есть – некоторые части мозга ответственны за определенные функции. Когда он удалял полушария мозга, не было больше восприятия, двигательных способностей и решений. Без мозжечка животные становились неуклюжими и теряли равновесие. А когда им вырезали ствол мозга – что ж, вы знаете, что происходило, – они умирали. Однако он не мог обнаружить ни одной зоны высших способностей, в частности памяти или мышления (как и психолог Карл Лешли, изучая мозг крыс, о чем мы говорили в прошлой главе). Флуранс сделал вывод, что эти функции более диффузно распределены по мозгу. Итак, предположение о том, что по черепу человека можно определить его характер и умственные способности, не выдержало строгости науки, и это занятие стало уделом шарлатанов. К сожалению, правильная мысль Галля о локализации церебральных функций была отброшена вместе с неправильной. Другую же его удачную идею – переехать в Париж – приняли хорошо.
Тем не менее не так уж много лет спустя благодаря клиническим исследованиям стали просачиваться сведения, подтверждающие идею Галля. В 1836 году другой француз – Марк Дакс, невропатолог из Монпелье, – отослал в Академию наук отчет о трех пациентах, в котором отметил любопытное совпадение: у всех троих были нарушения речи и сходные поражения левого полушария, обнаруженные при вскрытии. Однако наблюдения провинциального врача не слишком заинтересовали парижских ученых. Двадцать пять лет никто не обращал внимания на это открытие – что речь может нарушиться при повреждении только одного из двух полушарий, – пока в 1861 году знаменитый парижский врач Поль Брока не обнародовал отчет о вскрытии тела одного пациента по прозвищу Тан. У него развилась афазия, и он получил свое прозвище, потому что слово “тан” оказалось единственным, которое он остался способен произнести. Брока обнаружил у Тана сифилитическое поражение в левом полушарии, в нижней части лобной доли. Затем он приступил к изучению еще нескольких пациентов с афазией и нашел у них поражения в том же месте. Эта область, которую позже назвали речевым центром, также известна как зона Брока. В то же время немецкий врач Карл Вернике обнаружил пациентов с повреждениями в височной доле, которые слышали слова и звуки совершенно нормально, но не могли их понимать. Так начался поиск зон мозга, соответствующих определенным способностям.