Краткая экскурсия по вашему мозгу

Человеческий мозг состоит из примерно 100 миллиардов нервных клеток, или нейронов (см. рис. В.1). Нейроны «общаются» друг с другом благодаря нитеобразным волокнам, которые напоминают либо густые ветвистые заросли (дендриты), либо длинные изви­листые передаточные кабели (аксоны).

РИС. В. 1. Рисунок нейрона, на котором видно тело клетки, дендриты и аксон. Аксон пере­дает информацию (в форме нервных импульсов) следующему нейрону (или ряду нейронов) в цепи. Аксон достаточно длинный, и здесь изображена только его часть. Дендриты полу­чают информацию от аксонов других нейронов. Поток информации, таким образом, всегда идет в одном направлении

между нейронами, называемые синапсами, — это то место, где нейро­ны делятся между собой информацией. Каждый синапс может быть возбуждающим или тормозящим и в каждый момент времени либо включен, либо выключен.

Учитывая эту приводящую в замешательство сложность, совер­шенно неудивительно, что студенты-медики говорят, будто нейро­анатомия идет у них со скрипом. Приходится принимать во внима­ние почти сто структур, и у большинства из них загадочно звучащие названия. Фимбрия. Форникс. Индузиум гризеум. Локус коэрулеус. Нуклеус моторис диссипатус форматионис Райли. Медулла облогга- та. Должен сказать, что я обожаю, как эти латинские названия ска­тываются с языка. Ме-ДУЛЛ-а облог-ГА-та! Мое любимое — суб­станция инномината, что буквально переводится как «вещество без имени».

К счастью, в основе этой поэтической сложности лежит основная схема всего устройства, которую несложно понять. Нейроны соеди­нены в сети, которые могут обрабатывать информацию. В конечном итоге все бесчисленное множество структур мозга — это сети нейро­нов специального назначения, и они часто обладают очень изящным внутренним устройством. Каждая из этих структур выполняет набор особых, хотя и не всегда легких для понимания познавательных или физиологических функций. Каждая структура образует системные связи с другими структурами мозга, создавая таким образом цепи. Эти цепи передают информацию взад-вперед и по повторяющимся петлям и таким образом позволяют структурам мозга совместно ра­ботать над сложными восприятиями, мыслями и поступками.

Обработка информации как внутри, так и между мозговыми структурами может быть весьма сложной, ведь это, в конце концов, обрабатывающая информацию машина, которая и создает челове­ческий разум, но весьма многое в ней может быть понято и усвое­но даже неспециалистом. Мы вернемся ко многим из этих областей и рассмотрим их более глубоко в последующих главах, но сейчас ба­зовое знакомство поможет вам понять, как именно эти специализи­рованные области во время совместной работы определяют разум, индивидуальность и поведение.

Человеческий мозг похож на грецкий орех, разделенный на две зеркально похожие половины (см. рис. В.2). Эти раковинообразные половинки являются мозговой корой. Кора разделена посередине на две полушария, левое и правое. У людей кора столь сильно разрос­лась, что вынуждена была принять складчатую, извилистую форму, дав мозгу его знаменитую внешность, напоминающую цветную ка­пусту.

Левое Правое полушарие полушарие

РИС. В. 2. Человеческий мозг, вид сверху и слева. Верхний рисунок показывает два зер­кально-симметричных полушария, каждое из которых контролирует движения противо­положной части тела и получает от нее сигналы (хотя из этого правила есть исключения). Сокращения: ДПК - дорсолатеральная префронтальная кора; ОФК - орбитофронтальная кора; НТД - нижняя теменная долька; О - островок, спрятанный глубоко под Сильвиевой бороздой ниже лобной доли. Вентромедиальная префронтальная кора (ВПК, не обозначе­но) спрятана во внутренней нижней части лобной доли, и ОФК является ее частью

Глаз

Миндалевидное

тело

существу дела, кора — месторасположение высшей мыслительной деятельности, та самая tabula rasa (хотя это далеко не так), где осу­ществляются высшие интеллектуальные функции. Неудивительно, что она особенно хорошо развита у двух видов млекопитающих — дельфинов и приматов. Несколько позже мы еще вернемся к коре.

Сквозь всю сердцевину позвоночного столба проходит толстый пучок нервных волокон — спинной мозг, который обеспечивает по­стоянный поток сообщений между мозгом и телом. Эти сообщения включают в себя, например, информацию о прикосновениях и боли, приходящую от кожи, и двигательные команды, «стучащие в дверь» к мышцам. В самой верхней части спинной мозг выходит из своей костной оболочки из позвонков, входит в череп и становится тол­стым и похожим на луковицу (см. рис. В.З). Это утолщение называ­ется стволовой частью мозга и разделяется на три доли: продолгова­тый мозг, варолиев мост и средний мозг. Продолговатый мозг и ядра (группы нейронов) на основании варолиева моста контролируют важные жизненные функции, такие как дыхание, кровяное давление

и температура тела. Кровотечение даже из малейшей артерии, снаб­жающей этот район, может повлечь за собой немедленную смерть. Как это ни парадоксально, высшие области мозга могут вынести сравнительно обширное повреждение, и пациент при этом останется жив и даже будет находиться в хорошей физической форме. Напри­мер, обширная опухоль в лобной доле может вызвать почти незамет­ные неврологические симптомы.

На верхней стенке варолиева моста располагается мозжечок (лат. cerebellum, буквально «маленький мозг»), контролирующий пра­вильную координацию движений, а также вовлеченный в управление равновесием, походкой и положением тела. Когда двигательная зона коры вашего головного мозга (высшая мозговая область, отдающая сознательные двигательные команды) посылает сигнал мышцам че­рез спинной мозг, копия этого сигнала — нечто вроде электронного письма от управляющего делами — посылается в мозжечок. Мозже­чок также получает сенсорный отклик от мышцы и проприорецеп- торов по всему телу. Благодаря этому мозжечок способен определить любые несовпадения, образующиеся между планируемым и реаль­ным действием, и в ответ может внести соответствующие поправки в исходящий двигательный сигнал. Такой вид механизма, управля­емого в реальном времени с помощью обратной связи, называется следящей системой управления, или сервоуправляемой системой.

Верхнюю часть ствола мозга окружают таламус (зрительный бу­гор) и базальные ядра. Таламус получает основную входящую ин­формацию от органов чувств и пересылает ее в чувствительную часть коры мозга для более сложной обработки. Зачем нам нужна переда­точная станция, пока еще не совсем ясно. Базальные ядра — это име­ющая странную форму группа образований, которые имеют отноше­ние к контролю над автоматическими движениями, связанными со сложными сознательными действиями, например, регулирующие положение плеча при броске дротика, или координирующие силу и напряжение во множестве мышц вашего тела во время ходьбы. Повреждение клеток в базальных ядрах проявляется в таких рас­стройствах, как болезнь Паркинсона, при которой туловище паци­ента малоподвижно, его лицо представляет собой бесчувственную маску, а сам он ходит характерной шаркающей походкой. (Наш профессор неврологии в медицинском университете обычно диа­гностировал болезнь Паркинсона, просто прислушиваясь к разда­ющимся поблизости шагам пациента; если мы не могли проделать то же самое, он нас заваливал. То было время предшествующее эпо­хе высокотехнологичной медицины и магнитно-резонансной томо­графии, или МРТ.) Напротив, избыточное количество мозгового химического вещества допамина в базальных ядрах может привести к расстройству, известному как хорея, характеризующемуся некон­тролируемыми движениями, имеющими внешнее сходство с тан­цем.

Наконец мы переходим к коре головного мозга. Каждое полуша­рие головного мозга подразделяется на четыре доли (см. рис. В.2): за­тылочную, височную, теменную и лобную. У каждой из этих долей свои определенные сферы функционирования, хотя на практике уро­вень их взаимодействия очень высок.

Вообще говоря, затылочные доли в основном связаны со зритель­ными процессами. Фактически они подразделены на целых тридцать особых обрабатывающих областей, каждая из которых специализи­руется на отдельном аспекте зрения, таком как цвет, движение или форма.

Височные доли специализируются на высших перцептивных функциях (функциях восприятия), таких как распознавание лиц и других объектов и связывание их с соответствующими эмоциями. Последнюю работу они выполняют в тесном сотрудничестве с обра­зованием, называемым миндалевидным телом, которое располагает­ся в передних полюсах височных долей. Также под каждой височной долей помещается гиппокамп («морской конек»), который фикси­рует новые следы в памяти. В дополнение ко всему этому верхняя часть левой височной доли содержит участок коры, известный как область Вернике. У людей эта область раздута всемеро больше, чем та же самая область у шимпанзе; это одна из тех немногих областей моз­га, о которой можно с уверенностью утверждать, что она уникаль­на для нашего вида. Ее назначение не в чем ином, как в понимании смысла и семантических аспектов языка, то есть функции, различаю­щей с самого начала человеческие существа и просто обезьян.

Теменные доли главным образом вовлечены в обработку осяза­тельной информации, управление мышцами и обработку собранной воедино информации от всего тела, а также совмещение ее со зрени­ем и слухом, чтобы таким образом все это сопоставить и представить вам богатое «мультимедийное» представление о вашем телесном «я» и окружающем его мире. Повреждение правой теменной доли обычно приводит к явлению, называемому односторонним про­странственным игнорированием: пациент теряет осознание левой половины видимого пространства. Еще более примечательна сома- топарафрения, когда пациент настойчиво отрицает, что его собствен­ная левая рука принадлежит ему, и при этом настаивает на том, что она принадлежит кому-то другому. Теменные доли претерпели весь­ма значительное развитие в ходе эволюции человека, но ни одна их часть не развилась столь сильно, как нижние теменные дольки (НТД, см. рис. В.2). Они столь сильно увеличились в объеме, что в какой-то момент нашего прошлого весьма значительная их часть разделилась на две новых области обработки данных, называемых угловой изви­линой и надкраевой извилиной. Эти области, свойственные только человеку, содержат некоторые наиболее характерные для человека способности.

Правая теменная доля вовлечена в создание мыслительной моде­ли пространственной схемы внешнего мира: ваше непосредственное окружение, а также местоположение (но не идентичность) объектов, необычностей и людей внутри них, вместе с тем также и ваше фи­зическое взаимоотношение с каждым из них. Так что благодаря ей вы можете брать предметы, уклоняться от снарядов и избегать пре­пятствий. Правая теменная, в особенности правая верхняя долька (указанная выше как НТД), также ответственна за создание образа вашего тела — то самое изменчивое мысленное представление, ко­торое у вас есть относительно формы вашего тела и его движения в пространстве. Стоит заметить, что, хотя мы и говорим «образ», об­раз тела — не чисто зрительная конструкция, он также отчасти осно­ван на осязании и на сигналах, поступающих от мышц. То есть как бы то ни было, у слепого тоже имеется образ тела, и очень неплохой. Фактически, если отключить правую угловую извилину с помощью электрода, вы испытаете опыт внетелесного существования.

Теперь рассмотрим левую теменную долю. Левая угловая извили­на участвует в весьма важных, уникальных для человека функциях, таких как арифметические операции и абстракция, а также в таких аспектах языка, как подбор слов и метафор. Левая надкраевая из­вилина, с другой стороны, формирует яркий образ планируемых действий, которые требуют навыков, например шитье иголкой, за­бивание молотком гвоздя или прощальный взмах руки, а затем вы­полняет их. Соответственно, поражение левой угловой извилины уничтожает такие абстрактные навыки, как чтение, письмо или счет, в то время как повреждение левой надкраевой извилины помешает вам управлять движениями, требующими навыков. Когда я прошу вас поприветствовать меня рукой, у вас сначала появляется визуаль­ный образ приветствия, а затем вы используете этот образ, чтобы управлять движениями вашей руки. Однако если ваша левая надкра­евая извилина повреждена, вы просто озадаченно уставитесь на руку или же у вас просто ничего не выйдет. Даже если рука не парализова­на и не слишком слаба и вы можете отчетливо понимать команды, вы не сможете заставить руку подчиниться вашим намерениям.

Лобные доли также ответственны за некоторые особые и жиз­ненно важные функции. Частью этой области является двигательная кора — вертикальная полоса коркового вещества, проходящая как раз перед большой бороздой посередине мозга (см. рис. В.2), — уча­ствующая в формировании простых двигательных команд. Другие части лобных долей участвуют в планировании действий и удержи­вании в сознании целей в течение времени, достаточного для их до­стижения. В лобной доле также находится еще одна небольшая часть, необходимая для того, чтобы удерживать вещи в памяти достаточно долго, чтобы знать, чему нужно уделить внимание. Эта способность называется рабочей памятью или кратковременной памятью.

Пока все замечательно. Но когда вы обратите внимание на перед­нюю часть лобных долей, вы вступите в самую загадочную сферу не­изведанной области мозга — префронтальную кору, часть которой можно увидеть на рис. В.2. Что весьма странно, даже значительные повреждения этой области могут не повлечь за собой никаких за­метных признаков неврологических или когнитивных нарушений. Пациентка может выглядеть совершенно нормальной, если вы, уви­дев ее впервые, пообщаетесь с ней пару минут. Однако если вы по­говорите с ее близкими, они вам скажут, что ее личность неузнаваемо изменилась. «Ее больше нет. Я совершенно не узнаю этого нового человека», — вот какие душераздирающие слова вы часто можете ус­лышать от ошеломленных супругов и старых друзей. Ну а уж если вы продолжите общаться с пациенткой еще несколько часов или дней, вы тоже поймете, что имеются какие-то серьезные нарушения.

Если повреждена левая префронтальная доля, пациент может от­казаться от социальной жизни и проявлять характерное отвращение к любому делу. Это принято называть псевдодепрессией — «псев­до» по той причине, что ни один из стандартных критериев для определения депрессии, таких как чувство подавленности и хрони­ческие негативные прокручивания мыслей, не выявляются при пси­хологическом и неврологическом исследовании. Напротив, если по­вреждена правая префронтальная доля, пациент будет выглядеть так, будто он пребывает в эйфории, хотя на самом деле это не так. Слу­чаи повреждения префронтальной доли особенно тяжелы для род­ственников пациентов. Кажется, что такой пациент потерял всякий интерес к своему будущему и не признает никаких моральных огра­ничений. Он может смеяться на похоронах и мочиться на публике. Величайший парадокс заключается в том, что он выглядит нормаль­ным во всем остальном: его речь, его память и даже его интеллект со­вершенно не затронуты. Однако он утерял многие из тех важнейших свойств, которые определяют человеческую природу: честолюбие, сопереживание, благоразумие, многосторонность личности, мораль­ное чувство, чувство человеческого достоинства. (Любопытно, что отсутствие сопереживания, моральных принципов и самоконтроля часто наблюдается у социопатов, и невролог Антонио Дамазио пред­полагал, что у них может наличествовать клинически не выявленная дисфункция лобной доли.) По этим причинам префронтальная кора часто рассматривалась как «местонахождение человечности». Что же касается вопроса о том, каким образом столь относительно мало­му участку мозга удается организовывать работу столь сложного и изощренного набора функций, то здесь мы все еще пребываем в рас­терянности.

Возможно ли, как в свое время пытался Оуэн, выделить особую часть мозга, делающую наш вид уникальным? Вряд ли. Нет ни одной области или структуры, которая была бы имплантирована в мозг с нуля целиком неким разумным создателем, на анатомическом уровне каждая часть нашего мозга имеет прямой аналог в мозге высших при­матов. Тем не менее последние исследования выделили несколько областей мозга, которые были столь радикально преобразованы, что на функциональном (или когнитивном) уровне они могут действи­тельно рассматриваться как оригинальные и уникальные. Выше я уже упомянул три из этих областей: область Вернике в левой височной доле, префронтальную кору и нижние теменные дольки в каждой теменной доле. Действительно, составные части нижних теменных долек — а именно надкраевая и угловая извилины — анатомически у приматов отсутствуют. (Оуэну было бы приятно узнать об этом.) Необычайно быстрое развитие этих областей у человека предполага­ет, что там должно было происходить нечто чрезвычайно важное, и клинические наблюдения это подтверждают.

Внутри некоторых из этих областей находится особый класс нервных клеток, называемых зеркальными нейронами. Эти нейро­ны активизируются не только когда вы сами выполняете действие, но также и тогда, когда вы видите, что кто-то другой выполняет это же самое действие. Это выглядит столь просто, что невероятные вы­воды из этого факта очень легко упустить. Эти нейроны, в сущности, позволяют вам сопереживать другому человеку и «читать» его на­мерения — постигать, что он действительно хочет сделать. Вы это делаете, «подражая» его действиям, используя образ вашего тела.

Когда вы видите, как кто-то берет, например, стакан с водой, ваши зеркальные нейроны автоматически воспроизводят это же самое действие в вашем воображении (обычно подсознательно). Зачастую ваши зеркальные нейроны сделают следующий шаг и представят вам то действие, которое, как они предугадывают, собирается сделать другой человек, например, поднести стакан к губам и сделать гло­ток. Таким образом, вы автоматически формируете предположение о его намерениях и мотивах — в данном случае, что человек хочет пить и собирается утолить жажду. Может оказаться, что вы ошиблись в предположении — он хотел взять воду, чтобы погасить огонь или плеснуть в лицо грубому собеседнику, но обычно ваши зеркальные нейроны очень точно «догадываются» о чужих намерениях. По су­ществу, эта способность, которой нас одарила природа, очень близка к телепатии.

Эти способности, а также лежащая в их основе работа зеркаль­ных нейронов, наблюдаются и у приматов, однако только у человека они развились до способности моделировать аспекты разума друго­го человека, а не просто его поведения. Неизбежно это потребовало развития дополнительных связей, чтобы обеспечить более сложное функционирование таких схем в сложных социальных ситуациях. Расшифровка природы этих связей, чтобы не говорить, что, дескать, все дело в зеркальных нейронах, одна из важнейших задач современ­ной науки о мозге.

Сложно переоценить важность понимания зеркальных нейронов и их функций. Они вполне могут оказаться центром социального обу­чения, подражания и культурной передачи навыков и отношений, а возможно, и тех слитых воедино групп звуков, которые мы называем словами. Благодаря усиленному развитию системы зеркальных ней­ронов эволюция фактически сделала культуру новым геномом. Взяв на вооружение культуру, человек теперь мог адаптироваться к ново­му враждебному окружению и в течение одного-двух поколений по­нять, как использовать ранее недоступные или ядовитые источники пищи — генетической эволюции для такой адаптации потребова­лись бы сотни и даже тысячи поколений.

Таким образом, культура стала новым важным источником эволю­ционного влияния, которое помогало отбирать «мозги», имевшие лучшие системы зеркальных нейронов и, соответственно, связанное с ними подражательное обучение. Результатом стало одно из многих растущих как снежный ком явлений, в кульминации приведших к об­разованию Homo sapiens, обезьяны, заглянувшей в собственное со­знание и увидевшей весь отраженный в нем мир.