Фантомы мозга

Наконец, при обследовании и лечении больного долг всякого врача – задать себе вопрос: «Каково быть на месте этого пациента? Что, если бы я был им?» Лично я никогда не переставал восхищаться мужеством и стойкостью многих моих пациентов, не говоря уж о том, что иногда трагедия, как ни парадоксально, не только обогащает их жизнь, но и придает ей новый смысл. По этой причине клинические истории, которые изложены далее, суть истории о триумфе человеческого духа над бедами и невзгодами. Хотя многие из них окрашены печалью, все они проникнуты неиссякаемым оптимизмом. Например, один невролог из Нью-Йорка, которого я наблюдал, в возрасте шестидесяти лет вдруг начал страдать эпилептическими припадками, возникающими в правой височной доле. Разумеется, приступы вызывали беспокойство, но, к его изумлению и восторгу, он – впервые за всю свою жизнь – пристрастился к поэзии и сам начал думать в стихах, выдавая бесконечный поток рифм. Поэзия, признался он, позволила ему будто заново родиться, начать жизнь с чистого листа. Следует ли из этого примера, что все мы – тайные поэты в душе, как утверждают многие гуру и мистики Нового века? Обладает ли каждый из нас нереализованным потенциалом сочинять прекрасные стихотворения и поэмы, запрятанным в дальних уголках нашего правого полушария? Если да, можно ли каким-то образом высвободить такую латентную способность, только без эпилептических припадков?

Прежде чем мы познакомимся с моими пациентами и попытаемся разгадать кое-какие тайны нервной системы, я хотел бы пригласить вас на небольшую экскурсию по человеческому мозгу. Эти анатомические подробности (обещаю, я постараюсь объяснить их как можно проще) помогут вам лучше понять, почему неврологические пациенты ведут себя именно так, а не иначе.

Говорят, человеческий мозг – самая сложно организованная форма материи во Вселенной. Сегодня это почти клише, однако в нем есть определенная доля истины. Если вы отделите кусочек мозга, скажем, от извилистого наружного слоя – новой коры, или неокортекса, – и взглянете на него под микроскопом, вы увидите, что он состоит из нейронов (нервных клеток) – основных функциональных единиц нервной системы. При рождении типичный мозг, вероятно, содержит более ста миллиардов нейронов, однако с возрастом их число постепенно уменьшается.

Каждый нейрон состоит из тела (сомы) и десятков тысяч крошечных отростков, дендритов, которые получают информацию от других нейронов. Кроме того, у каждого нейрона имеется аксон – длинный отросток, который передает информацию от нервной клетки органам и другим нервным клеткам. Концевые участки аксона называются терминалями и служат для связи с другими нейронами.

Рис. 1.1

Если вы посмотрите на рисунок 1.1, вы заметите, что изображенный на нем нейрон связан с другими нейронами. Место контакта между двумя нейронами называется синапсом. Каждый нейрон образует от тысячи до десяти тысяч синапсов. Синапсы могут быть активными или неактивными, возбуждающими или тормозящими. Кусочек вашего мозга размером с песчинку содержит сто тысяч нейронов, два миллиона аксонов и один миллиард синапсов; и все они «разговаривают» друг с другом. На основании этих цифр было подсчитано, что количество возможных состояний мозга – теоретически возможных комбинаций активности – превышает количество элементарных частиц во Вселенной. Но если все так сложно, как нам разобраться в функциях мозга? Поскольку очевидно, что понимание функций нервной системы невозможно без понимания ее структуры[6], я начну с краткого обзора анатомии головного мозга.

Головной мозг начинается с продолговатого мозга – образования, которое соединяет спинной мозг с головным мозгом и содержит кластеры клеток (так называемые ядра), контролирующие жизненно важные функции, например кровяное давление, сердечный ритм и дыхание. Продолговатый мозг соединяется с варолиевым мостом, волокна которого идут в мозжечок – структуру размером с кулак в задней части мозга, помогающую нам выполнять скоординированные движения. Чуть выше располагаются два огромных полушария – похожие на орех половины мозга. Каждая половина делится на четыре доли – лобную, височную, теменную и затылочную, о которых мы подробнее поговорим в следующих главах (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Макроскопическая анатомия человеческого мозга.

(а) Левая часть левого полушария. Обратите внимание на четыре доли: лобную, теменную, височную и затылочную. Лобная часть отделена от теменной центральной (роландовой) бороздой, а височная от теменной – латеральной (сильвиевой) бороздой.

(б) Внутренняя поверхность левого полушария. Мозолистое тело выделено черным цветом, таламус – белым. Мозолистое тело соединяет два полушария.

(в) Большие полушария, вид сверху.[7]

Каждое полушарие контролирует мышцы (например, в руке или ноге) на противоположной стороне тела. Правое полушарие заставляет вашу левую руку махать на прощание, а левое – вашу правую ногу бить по мячу. Две половины мозга связаны пучком нервных волокон под названием мозолистое тело. Если этот пучок перерезать, связь между двумя сторонами будет потеряна; результат – синдром, позволяющий получить кое-какое представление о роли, которую каждая сторона играет в познании. Внешняя часть каждого полушария представлена корой – шестью слоями клеток, образующими извилины и борозды и напоминающими кочан цветной капусты.

В самой середине мозга находятся два таламуса. Считается, что таламус эволюционно более примитивен, чем кора больших полушарий, и выполняет функции «ретранслятора»: вся сенсорная информация, за исключением запаха, проходит через него по пути к внешней мантии. Между таламусом и корой расположены базальные ядра или ганглии (структуры с весьма забавными названиями – например, скорлупа и хвостатое ядро). Наконец, ниже таламуса находится гипоталамус, который, по-видимому, отвечает за регулирование метаболических функций, выработку гормонов и различные базовые импульсы, такие как агрессия, страх и сексуальность.

Хотя эти анатомические факты известны давно, мы до сих пор не имеем четкого представления о том, как именно работает мозг[8]. Многие более старые теории можно отнести к одному из двух воюющих лагерей – модульной теории или холизму. Последние триста лет маятник в основном качался между двумя этими крайностями. Один конец спектра оккупировали сторонники модульного подхода: они полагают, что различные части мозга высокоспециализированы. Так, существует отдельный модуль для языка и речи, отдельный модуль для памяти, отдельный модуль для математических способностей, отдельный модуль для распознавания лиц и, возможно, даже отдельный модуль для выявления лжи. Более того, эти модули, или области, характеризуются существенной автономией. Каждый из них выполняет свою собственную работу, последовательность вычислений или что-то еще, а затем, подобно ведерной бригаде, передает данные в следующий модуль, почти не «разговаривая» с другими участками.

На другом конце спектра мы имеем холизм – теоретический подход, который в значительной степени пересекается с тем, что в наши дни принято называть «коннекционизмом». Представители данной научной школы утверждают, что мозг функционирует как единое целое и что все его части одинаково хороши. В пользу принципа целостности говорит тот факт, что многие участки мозга, особенно коры, могут выполнять самые разные задачи. Все связано со всем остальным, считают холисты, а потому поиск отдельных модулей – пустая трата времени.

6

Существует множество разных подходов к изучению мозга. Один метод, особенно популярный у психологов, – так называемый подход «черного ящика»: вы систематически изменяете вход, смотрите, как при этом меняется выход, а затем строите модель того, что происходит в промежутке. Если вам кажется, что это звучит скучно, так и есть. Тем не менее именно этому подходу мы обязаны некоторыми ошеломительными открытиями – например, открытием трихромазии как основного механизма цветового зрения. Ученые обнаружили, что все цвета, которые способен видеть человек, представляют собой простые комбинации трех основных цветов в разных пропорциях – красного, зеленого и синего. Следовательно, заключили они, в нашем глазу есть только три типа рецепторов, каждый из которых максимально реагирует на одну длину волны и в меньшей степени – на другие длины волн. Главная проблема с подходом «черного ящика» состоит в том, что рано или поздно у исследователя накапливается множество конкурирующих моделей. Как же определить, какая из них верная? Единственный способ это сделать – открыть «черный ящик», то есть провести физиологические эксперименты на людях и животных. Лично я очень сомневаюсь, что кто-то мог сообразить, как работает пищеварительная система, просто глядя на… результаты ее деятельности. Изучая только вход и выход, никто бы не догадался, что существует жевание, перистальтика, слюна, желудочные соки, ферменты поджелудочной железы и желчь. Кто бы заподозрил, что одна печень выполняет в пищеварительном процессе дюжину функций? И все же большинство психологов – так называемые функционалисты – упрямо придерживаются мнения, что понять умственные процессы можно сквозь призму вычислительного, бихевиористского подхода – не утруждая себя непосредственным изучением этой морщинистой штуки, которая находится у нас в голове.

В биологических системах понимание функции невозможно без понимания структуры. Эта точка зрения прямо противоречит функционалистскому подходу к работе мозга, но я убежден, что только она и есть правильная. Взять хотя бы ДНК. Понимание ее анатомии в корне изменило наше представление о наследственности и генетике, которая до тех пор оставалась тем самым «черным ящиком». Как только была открыта двойная спираль, стало очевидно, что структурная логика этой молекулы диктует функциональную логику наследственности.

7

Источник: (а) – Ramachandran; (б) и (в) – Zeki, 1993.

8

Последние лет пятьдесят нейронаука тяготеет к редукционизму. Ученые отчаянно пытаются разложить сложные явления на простейшие составляющие в надежде, что изучение маленьких частей в итоге поможет понять целое. В некоторых случаях такой подход, и правда, дает впечатляющие результаты. К несчастью, многие люди искренне верят, будто для понимания мозга одного редукционизма вполне достаточно. Целые поколения исследователей были воспитаны на этой догме. Однако не так давно, на одной научной конференции, видный психолог из Кембриджа, Хорас Барлоу, заметил, что мы потратили пятьдесят лет на подробнейшее изучение коры головного мозга, но по-прежнему не имеем даже смутного представления о том, как она работает и что делает. К ужасу всех присутствующих, он сравнил нас с бесполыми марсианами, которые прилетели на Землю и угробили полвека на изучение клеточного строения и биохимии семенников, но так ничего и не узнали о сексе.