О книге Вилеайнура Рамачандрана

Мозг рассказывает. Что делает нас людьми

V. S. Ramachandran. The Tell-Tale Brain: A Neuroscientist’s Quest for What Makes Us Human

Купить книгу можно в Литресе, Озоне или Амазоне.

Заметки на память

Вступление

Содержание

О том, как становится смешно

Зеркальное устройство, «оживляющее» фантомные конечности

Предисловие автора

Во всем разнообразии философских вопросов нет темы более интересной для всех, кто жаждет знания, чем особенности того важного ментального преимущества, которое возвышает человеческое существо над животным…

Эвард Блит

Последние пятнадцать лет я имел счастье работать в развивающейся области когнитивной нейронауки. Эта книга — квинтэссенция огромной части моей работы, которая заключалась в том, чтобы распутать — одну неуловимую нить за другой — таинственные связи между мозгом, разумом и телом. В предстоящих главах я излагаю мои исследования различных аспектов нашей внутренней ментальной жизни, которой мы, конечно, интересуемся. Как мы воспринимаем мир? Что представляет собой так называемая связь «разум-тело»? Что определяет половую идентичность? Что такое сознание? Что нарушено при аутизме? Как мы можем объяснить все те загадочные способности, которые делают человека человеком, такие, как искусство, язык, метафора, творчество, самосознание и даже религиозная восприимчивость? Как ученым, мною движет сильное любопытство узнать, как мозгу обезьяны (подумайте только — обезьяны!) — удалось развить такой божественный набор психических способностей.

Мой подход к этим вопросам состоял в том, чтобы исследовать пациентов с повреждениями или генетическими отклонениями в различных областях мозга, которые вызывают странные эффекты в их умственной деятельности и поведении. В течение многих лет я работал с сотнями пациентов, которые страдали (хотя некоторые из них ощущали свою болезнь как дар) от многих необычных и странных неврологических расстройств. Например, это люди, «видящие» музыкальные тона или «познающие» строение всего, чего они касались, или пациент, ощущавший, будто он отделяется от тела и наблюдает за ним с потолка. В этой книге я опишу то, что мне удалось выяснить благодаря этим случаям. Подобные расстройства первоначально сбивают с толку, но благодаря волшебству научного метода мы можем сделать их постижимыми, если поставим правильные эксперименты. Рассказывая о каждом таком случае, я проведу вас след в след по тем же умозаключениям — иногда заполняя пробелы неожиданными интуитивными догадками, — которые я сам делал, когда ломал голову над тем, как их можно объяснить. Часто, когда с клинической точки зрения загадка решена, ее объяснение открывает нечто новое относительно того, как работает нормальный, здоровый мозг, и приводит к неожиданным догадкам о некоторых из наиболее заветных психических способностях. Надеюсь, что подобные путешествия будут интересны вам так же, как и мне.

Читатели, которые следили за моими работами все эти годы, уже знакомы с несколькими случаями, которые я описал в моих предыдущих книгах, Phantoms in the Brain и A Brief Tour of Human Consciousness. Этим читателям будет приятно узнать, что я могу сказать кое-что новое даже о моих прежних открытиях и наблюдениях. В последние пятнадцать лет наука о мозге сделала гигантский шаг вперед, дала новые перспективы относительно — да что там, вообще относительно всего. После десятилетий прозябания в тени «точных» наук нейронаука поистине переживает время расцвета, и этот стремительный прогресс дал направление моей работе и обогатил ее.

За последние два столетия мы стали свидетелями захватывающего прогресса во многих областях науки. В физике, как раз в то время, когда великие умы XIX века провозгласили, что теория физики близка к завершению, Эйнштейн показал нам, что пространство и время являются намного более странными, чем могла бы представить себе предшествующая философия, а Гейзенберг выявил, что на субатомном уровне терпят крах даже самые основные представления о причине и следствии. Как только мы оправились от шока, мы были вознаграждены открытием черных дыр, квантовой сцепленности, а также сотнями других загадок, которые будут вызывать у нас чувство удивления еще и в грядущие века. Кто мог бы представить себе, что Вселенная состоит из струн, вибрирующих в тон с «Божественной музыкой»? Подобные списки можно составить и для открытий в других областях. Космология подарила нам расширяющуюся вселенную, темную материю и поразительный взгляд на бесчисленные миллионы галактик. Химия объяснила мир при помощи периодической таблицы элементов и подарила нам пластмассу и рог изобилия, дающий чудесные лекарства. Математика даровала нам компьютеры — хотя многие «чистые» математики предпочли бы, чтобы их дисциплина не была запятнана столь практическими целями. В биологии с утонченной подробностью были разработаны анатомия и физиология тела, стали проясняться механизмы, двигающие эволюцию. Болезни, мучившие человечество с начала его истории, были наконец-то объяснены с точки зрения науки, а не колдовства или божественной кары. Произошли революции в хирургии, фармакологии и здравоохранении, так что продолжительность жизни в промышленно развитых странах удвоилась за последние четыре или пять поколений. Основным революционным прорывом была расшифровка генетического кода в 1950-х годах, что стало рождением современной биологии.

По сравнению с этими областями знаний науки о разуме — психиатрия, неврология, психология — влачили жалкое существование на протяжении долгих веков. Действительно, вплоть до последней четверти XX века невозможно было найти строгих теорий о восприятии, эмоциях, познании и умственных способностях (единственным значимым исключением было цветовое зрение). В течение большей части XX века все, что можно было предложить для объяснения поведения человека, исчерпывалось двумя теоретическими построениями — фрейдизмом и бихевиоризмом, и оба пережили в 1980-х и 1990-х значительный упадок, когда нейронаука смогла продвинуться дальше своего бронзового века. Для истории это совсем небольшое время. По сравнению с физикой и химией нейронаука все еще молодая выскочка. Но прогресс остается прогрессом, и какой это был прогресс! От генов к клеткам, от клеток к нейронным сетям, от них к процессам познания. Сегодняшняя нейронаука с ее глубиной и широтой — как бы далека она ни была от законченной Великой единой теории — отдалилась на целые световые годы от той точки, когда я начинал работу в этой области. В последнее десятилетие нейронаука стала достаточно уверенной в себе, чтобы начать предлагать идеи дисциплинам, которые обычно считались гуманитарными. Например, сейчас у нас есть нейроэкономика, нейромаркетинг, нейроархитектура, нейроархеология, нейроправоведение, нейрополитика, нейроэстетика (см. главы 4 и 8) и даже нейротеология. Некоторые из них просто нейроочковтирательство, но в целом они создают реальный и востребованный вклад во многие области.

Сколь стремительным ни был бы наш прогресс, все же следует быть честными и признать, что мы открыли лишь малую часть того, что следует знать о человеческом мозге. Но даже то незначительное количество открытого нами может стать основой для истории, более захватывающей, чем любой рассказ о Шерлоке Холмсе. Я уверен, что по мере прогресса в следующие десятилетия нас ждут изменения наших представлений и технологические перевороты, который будут столь же значительными для понимания мира, столь же потрясающими, одновременно смиряющими и возвышающими человеческий дух, как и концептуальные революции, перевернувшие классическую физику столетие назад. Мысль о том, что факт бывает более странным, чем вымысел, кажется особенно подходящей для науки о мозге. Надеюсь, что в этой книге я смогу передать хотя бы часть того удивления и трепета, который охватывал меня и моих коллег в течение тех лет, когда мы терпеливо слой за слоем приоткрывали тайну связи разума и мозга. Надеюсь, она сможет пробудить ваш интерес к этому органу, который нейрохирург-первопроходец Уайлдер Пенфилд называл «органом судьбы», а Вуди Аллен, в менее почтительном тоне, «вторым любимым органом» человека.

Обзор

Хотя эта книга покрывает значительный спектр вопросов, вы обнаружите, что некоторые важные темы проходят красной нитью сквозь все. Первая из них — что люди действительно уникальны и особенны, а не являются «просто» еще одним видом приматов. Я все же считаю несколько удивительным то, что эта позиция нуждается в защите — причем не только от бредней антиэволюционистов, но и от немалого числа моих коллег, которым почему-то удобно утверждать, что мы «всего лишь обезьяны», тем беспечным, снисходительным тоном, в котором слышится нескрываемое удовольствие от умаления человека. Иногда я думаю: возможно, это своеобразная мирская гуманистическая версия первородного греха?

Еще один общий лейтмотив — это всепроникающая эволюционная перспектива. Невозможно понять работу мозга без понимания того, как он развивался. Как говорил великий биолог Феодосий Добжанский, «в биологии ничто не имеет смысл иначе как в свете эволюции». Это заметно контрастирует с большинством других задач инженерного толка. Например, когда великий английский математик Алан Тьюринг взламывал код нацистской машины «Энигма» — устройства, используемого для шифровки секретных сообщений, — ему не нужно было ничего знать о разработке и истории появления этого устройства. Ему не нужно было знать ничего о его прототипах и ранних моделях. Все, что было необходимо, — это работающий образец машины, блокнот и его собственный блестящий ум. Однако в биологических системах существует глубокое единство структуры, функционирования и происхождения. Вы не сможете достичь значительного прогресса в понимании какого-либо одного из этих вопросов, если не обращаете пристального внимания на два других.

Как вы увидите, я буду отстаивать, что многие из наших уникальных психических черт появились, очевидно, благодаря нестандартному развитию структур мозга, которые первоначально выделились в отдельные структуры совсем для других целей. Такое происходит в эволюции постоянно. Перья развились из чешуек, чья первоначальная задача заключалась не в полете, а скорее в изоляции. Крылья летучих мышей и птеродактилей являются модификациями передних конечностей, первоначально предназначенных для ходьбы. Наши легкие развились из плавательного пузыря рыб, который возник для управления плавательным процессом. Адаптационную, «случайную» природу эволюции отстаивали многие авторы, больше других — Стивен Джей Гулд в своих знаменитых очерках по естественной истории. Я утверждаю, что тот же самый принцип в еще большей мере приложим к эволюции человеческого мозга. Эволюция нашла способы радикально изменить задачи многих функций мозга приматов, чтобы создать совершенно новые функции. Некоторые из них — на ум приходит, например, язык — оказались настолько мощными, что я рискну утверждать, что тот вид, который они в результате создали, превосходит приматов примерно так же, как жизнь превосходит «обычную» химию и физику.

Таким образом, эта книга является моим скромным вкладом в великую попытку взломать код человеческого мозга, с его мириадами связей и блоков, которые делают его гораздо более загадочным, чем любая машина «Энигма». Введение излагает историю вопроса и перспективы развития уникального человеческого разума, а также дает краткую справку по основам анатомии человеческого мозга. В первой главе, обращаясь к моим предыдущим экспериментам с фантомными конечностями, которые ощущали многие люди после ампутации, я показываю поразительную способность человеческого мозга к изменениям, а также раскрываю, как эта степень гибкости могла повлиять на ход нашего эволюционного и культурного развития. Во второй главе объясняется, как мозг обрабатывает входящую сенсорную информацию, в частности зрительную. Даже здесь я обращаю внимание на человеческую уникальность: несмотря на то, что наш мозг использует те же базовые механизмы обработки сенсорной информации, что и мозг других млекопитающих, у нас эти механизмы достигли совершенно нового уровня. Третья глава посвящена интригующему феномену синестезии — странному смешению чувств, которое испытывают люди из-за нестандартных связей в мозге. Синестезия проливает свет на ту связь между генами и мозгом, которая делает некоторых людей творчески одаренными, а также дает ключ к пониманию того, что сделало настолько творческим наш вид в целом.

Следующие три главы посвящены исследованию особого типа нервных клеток, который, по моему мнению, делает нас людьми. Четвертая глава знакомит с этими особыми клетками — зеркальными нейронами, которые лежат в основе нашей способности принимать чужую точку зрения и сопереживать друг другу. Зеркальные нейроны у человека достигают такого уровня сложности, который оставляет далеко позади уровень любого из низших приматов. Они являются эволюционным объяснением того факта, что мы достигли полноценного культурного развития. В пятой главе исследуется вопрос, как неполадки в системе зеркальных нейронов могут лежать в основе аутизма, расстройства развития, которое характеризуется предельным душевным одиночеством и отстранением от социума. В шестой главе исследуется вопрос о том, как зеркальные нейроны могли сыграть роль в становлении венца развития человечества — языка (говоря более технически, протоязыка, то есть языка без синтаксиса).

В седьмой и восьмой главах я перехожу к уникальному для нашего вида чувству прекрасного. Я полагаю, что существуют всеобщие эстетические законы, прорывающиеся сквозь культурные и даже видовые границы. Более того, Искусство с большой буквы, возможно, уникальное достижение человека.

В конечной главе я приступаю к самой многообещающей из всех проблем — природе самосознания, которое, без сомнения, присуще только людям. Я не претендую на разрешение этой проблемы, однако я поделюсь с вами теми захватывающими прозрениями, которые мне удалось собрать в течение многих лет, основываясь на изучении поистине значимых синдромов, занимающих сумеречную зону на стыке психиатрии и неврологии, например, случаев, когда люди покидают свое тело на какой-то срок, во время приступов видят Бога и даже отрицают свое существование. Как может кто-либо отрицать свое существование? Разве отрицание себя не подразумевает существование? Может ли он как-либо выбраться из этого геделева кошмара? Нейропсихиатрия полна таких парадоксов, очаровавших меня, когда я двадцатилетним студентом-медиком бродил по больничным коридорам. Я осознавал, что расстройства у этих пациентов, сами по себе вызывающие глубокое чувство грусти, были также настоящим кладом для проникновения внутрь удивительной, присущей только человеку способности осознавать свое существование.

Как и мои предыдущие книги, эта книга написана разговорным стилем для самой широкой аудитории. Достаточно определенной степени заинтересованности наукой и любопытства относительно природы человека, от читателя вовсе не требуется какого-либо предварительного формального научного образования или даже знакомства с моими предыдущими работами. Я надеюсь, что эта книга окажется поучительной и вдохновляющей для учащихся всех уровней и специальностей, для моих коллег в других областях, а также для читателей-непрофессионалов, не имеющих личной или профессиональной заинтересованности в этой теме. Таким образом, при написании этой книги я столкнулся с обычной проблемой популяризации — пройти по узкой дорожке между упрощением и научной добросовестностью. Излишняя упрощенность могла бы вызвать ярость со стороны строго настроенных коллег или, что еще хуже, вызвать у читателя ощущение, что с ним разговаривают снисходительно. С другой стороны, излишнее количество деталей может сбить с толку неспециалиста. Неподготовленный читатель ожидает увидеть перед собой побуждающий к самостоятельной мысли экскурс в незнакомый предмет под руководством специалиста, а не специальное исследование, не научный том. Я приложил все возможные усилия к тому, чтобы соблюсти нужный баланс.

Говоря о добросовестности, я первый готов согласиться, что некоторые идеи, высказанные мной в этой книге, являются, так сказать, умозрительными. Многие из глав покоятся на прочном научном основании, например, на моих работах о фантомных конечностях, зрительном восприятии, синестезии и синдроме Капгра. Но я также берусь за решение нескольких трудных и недостаточно исследованных вопросов, таких как возникновение искусства и природа самосознания. В таких случаях я позволил предположениям и интуиции ученого руководить моим мышлением там, где надежные эмпирические данные отрывочны. Здесь нечего стыдиться — любая девственная территория научного знания сначала исследуется именно таким образом. Это одна из основ научного процесса — когда данные скудны и отрывочны, а существующие теории беспомощны, ученые обязаны предпринять мозговой штурм. Нам нужно высказывать наши лучшие гипотезы, предположения и даже безумные — ни на чем! — интуиции, а затем заставлять свой мозг искать способы для их про верки. В истории науки вы увидите такое на каждом шагу. Например, одна из самых ранних моделей атома уподобляла его пудингу с изюмом, где электроны, словно изюмины, были вставлены в густое «тесто» атома. Несколько десятилетий спустя ученые представляли себе атомы как солнечные системы в миниатюре, где электроны упорядоченно вращались по орбите вокруг ядра, словно планеты вокруг звезды. Каждая из этих моделей была полезна, и каждая мало-помалу приближала нас к конечной (или, по крайней мере, текущей) истине. Так оно и происходит. В моей области я вместе со своими коллегами прилагаю все усилия, чтобы продвинуть наше понимание некоторых поистине таинственных и трудноопределимых человеческих способностей. Как указывал биолог Питер Медавар, «всякая настоящая наука возникает из умозрительного предположения о том, что лишь может быть верным». Тем не менее я вполне отдаю себе отчет в том, что, несмотря на эту оговорку, я вызову раздражение, по крайней мере у некоторых моих коллег. Но, как однажды отметил лорд Рейт, первый генеральный директор Би-би-си, «есть такие люди, обязанность которых — раздражать».

Искушения отрочества

«Вы знаете мои методы, Ватсон», — говорит Шерлок Холмс перед объяснением того, как он нашел необходимую улику. Итак, перед тем как мы отправимся в дальнейшее путешествие по тайнам человеческого мозга, я полагаю, что необходимо в общих чертах описать методы, лежащие в основе моего подхода. Прежде всего это самый широкий, многопрофильный подход, движимый любопытством и непрестанным вопросом: «А что, если?» Хотя в настоящее время я интересуюсь неврологией, моя первая влюбленность в науку случилась, когда я еще был подростком, в индийском городе Ченнай. Меня постоянно завораживали природные явления, и моей первой страстью была химия. Я был заворожен идеей, что вся Вселенная основана на простых взаимодействиях между элементами, составляющими законченный список. Позже я обнаружил, что меня привлекает биология со всеми ее озадачивающими, но в то же время завораживающими сложностями. Помню, когда мне было двенадцать, я читал об аксолотлях, которые, будучи видом саламандр, развились таким образом, что постоянно остаются в водной личиночной стадии. Им удается сохранить жабры (в отличие от саламандр и лягушек, которые развивают их в легкие), останавливая процесс преобразования и достигая половой зрелости в воде. Я был совершенно изумлен, прочитав, что, если просто ввести этим существам «гормон преобразования» (экстракт щитовидной железы), можно заставить аксолотля превратиться в своего вымершего, сухопутного взрослого предка с отсутствующими жабрами, из которого он развился. Можно было вернуться назад во времени, воскресить доисторическое животное, более не живущее на Земле. Кроме того, мне было известно, что по каким-то таинственным причинам у взрослых саламандр не регенерируются отрезанные ноги, но у головастиков регенерируются. Мое любопытство заставило меня сделать еще один шаг и задать вопрос, мог ли аксолотль — который в конечном счете является «взрослым головастиком» — сохранить способность регенерировать потерянную ногу, как это сейчас делают головастики лягушек. И сколько же еще существует на Земле, размышлял я, подобных аксолотлям существ, которых можно вернуть к их предковой форме, просто введя им гормоны? Можно ли человека — который, в конце концов, является эволюционировавшей обезьяной, сохранившей недоразвитые способности, — вернуть в предковую форму, что-то вроде Homo erectus, использовав соответствующий коктейль из гормонов? В моем уме разворачивался целый поток вопросов и рассуждений, и я навсегда «подсел» на биологию.

Везде я находил загадки и возможности. Когда мне было восемнадцать, я прочитал сноску в одном малоизвестном медицинском справочнике, где говорилось, что если у человека с саркомой, злокачественной опухолью, поражающей мягкие ткани, вследствие инфекции развивается сильный жар, рак иногда переходит в полную ремиссию. Сокращение раковой опухоли как результат жара? Почему? Что может это объяснить и мог бы этот факт послужить основой для практического лечения рака?1 Я был увлечен возможностями, открывавшимися такими странными, неожиданными путями, и выучил для себя важный урок: никогда не принимай очевидное за доказанное. Когда-то совершенно очевидным считалось, что четырехфунтовый камень упадет на землю в два раза быстрее, чем двухфунтовый. Так было до тех пор, пока не пришел Галилео Галилей и не потратил десять минут на выполнение простого до элегантности эксперимента, который привел к совершенно неожиданному результату и изменил историю.

В отрочестве у меня также было страстное увлечение ботаникой. Помню, как долго я размышлял над тем, как бы мне обзавестись собственной венериной мухоловкой, которую Дарвин назвал «самым изумительным растением на Земле». Он показал, что она захлопывается, если быстро прикоснуться последовательно к двум волоскам внутри ее ловушки. Двойной спусковой механизм, судя по всему, соответствует движениям насекомых в противоположность неодушевленным предметам, случайно попадающим или падающим внутрь нее. Как только добыча захвачена, растение остается закрытым и начинает выделять пищеварительные ферменты, но только в том случае, если оно поймало действительно пищу. Это возбудило мое любопытство. С помощью чего определяется, что это пища? Остается ли мухоловка закрытой из-за аминокислот? Жировых кислот? Каких-то еще кислот? Крахмала? Чистого сахара? Сахарина? Насколько сложны определители пищи в ее пищеварительной системе? Увы, тогда мне так и не удалось обзавестись таким питомцем.

Моя мать активно поощряла мой юношеский интерес к науке, доставая для меня зоологические экспонаты со всех концов света. Особенно хорошо я помню, как она однажды подарила мне крошечного высушенного морского конька. Мой отец тоже одобрял мои увлечения. Он купил мне цейссовский исследовательский микроскоп, когда я был еще совсем подростком. Мало что может сравниться с удовольствием разглядывать инфузорию-туфельку или вольвокс через мощную линзу объектива. (Как я потом узнал, вольвокс — единственное биологическое существо на Земле, обладающее колесом.) Позже, когда я собирался поступать в университет, я сказал отцу, что мое сердце принадлежит фундаментальной науке. Будучи мудрым человеком, он убедил меня заняться медициной. «Ты можешь стать второсортным врачом и все же неплохо зарабатывать, — говорил он, — но ты не можешь стать второсортным ученым, это несовместимые понятия». Он обратил мое внимание на то, что, занимаясь медициной, я ничем не рисковал, а потом, получив диплом, я смогу решить, заниматься мне исследовательской работой или нет.

Все мои сокровенные отроческие занятия отличались, как я полагаю, милым старомодным, викторианским привкусом. Викторианская эра закончилась более столетия назад (формально в 1901 году) и может показаться уж слишком далекой от нейронауки XXI века. Но я чувствую себя обязанным упомянуть мою раннюю любовь к науке XIX столетия, поскольку она оказала решающее влияние на мой стиль мышления и постановки опытов.

Говоря простым языком, этот «стиль» основное внимание уделяет концептуально простым и несложно выполняемым экспериментам. Студентом я жадно читал не только о современной биологии, но и об истории науки. Помню, как я читал о Майкле Фарадее, человеке из низших слоев общества, самоучке, открывшем принцип электромагнетизма. В самом начале XIX века он поместил брусковый магнит за листом бумаги и бросил на бумагу железные опилки. Опилки тотчас расположились по дугообразным линиям. Он сделал видимым магнитное поле! Такая наглядность была возможна только благодаря тому, что подобные области науки относятся к реальности, а не являются математическими абстракциями. Затем Фарадей продвинул брусковый магнит взад и вперед через катушку из медной проволоки, и — подумать только! — через катушку начал течь электрический ток. Он продемонстрировал связь между двумя разными областями физики: магнетизмом и электричеством. Это проложило путь не только практическому применению явления — вроде гидроэлектростанций, электромоторов и электромагнитов, — но и глубоким теоретическим прозрениям Джеймса Клерка Максвелла. Обладая лишь брусковым магнитом, бумагой и медной проволокой, Фарадей открыл новую эру в физике.

Хорошо помню, как я был поражен элегантной простотой этих экспериментов. Любой школьник или школьница могут их повторить. Это было очень похоже на то, как Галилей бросал камни, а Ньютон использовал две призмы для исследования природы света. Хорошо это или плохо, подобные истории довольно рано сделали меня технофобом. Я до сих пор считаю, что пользоваться айфоном очень непросто, но моя технофобия сослужила мне добрую службу в других отношениях. Некоторые коллеги предостерегали меня, говоря, что с этой фобией можно было бы примириться в XIX веке, когда биология и физика были еще юными науками, но не в нашу эпоху «большой науки», когда основные успехи достигаются только большими группами специалистов, оснащенными высокотехнологичными устройствами. Я с этим не согласен. И даже если это отчасти верно, «малая наука» гораздо более занимательна и часто может неожиданно сделать большое открытие. Мне до сих пор доставляет неимоверное удовольствие то, что для моих ранних экспериментов с фантомными конечностями (см. главу 1) нужны были лишь ватные палочки, стаканы с теплой и холодной водой да обычные зеркала. Гиппократ, Сушрута, мудрец из моего рода Бхарадваджа или любой другой медик древности или современности мог бы поставить те же самые базовые эксперименты. Однако никто этого не сделал.

Или рассмотрим исследование Барри Маршалла, показывающее, что язва вызывается бактериями, а не кислотой или стрессом, как «знал» любой доктор. В ходе героического эксперимента, предпринятого, чтобы убедить скептически настроенных критиков его теории, он действительно проглотил культуру бактерии Helicobacter pylori и показал, что внутренняя оболочка его желудка покрылась болезненными язвами, которые он быстро вылечил, принимая антибиотики. После этого многие другие ученые доказали, что многие другие расстройства, включая рак желудка и даже сердечные приступы, могут быть вызваны микроорганизмами. Буквально за несколько недель, используя материалы и методы, известные уже в течение нескольких десятилетий, доктор Маршалл открыл по-настоящему новую эру в медицине. Спустя десять лет он получил Нобелевскую премию.

Разумеется, мое предпочтение несложных технологий имеет как сильные, так и слабые стороны. Мне они нравятся отчасти потому, что я человек ленивый, но такой подход далеко не всем по вкусу. И это хорошо. Науке нужно многообразие стилей и подходов. Большинство отдельных исследователей нуждается в специализации, но наука в целом становится более сильной, если каждый из ученых марширует под собственный ритм. Единообразие порождает слабость: слепые пятна в теории, застывшие парадигмы, ментальность эхо-камеры и культы личности. Разнообразие действующих лиц — это тонизирующий энергетик против подобных недугов. Наука лишь выигрывает оттого, что включает в себя и витающих в абстракциях рассеянных профессоров, и помешанных на контроле перестраховщиков, и сварливых мелочных наркоманов от статистики, и прирожденных спорщиков, настоящих адвокатов дьявола, и реалистичных буквалистов, считающихся только с проверенными данными, и наивных романтиков, отваживающихся на рискованные, требующие высоких затрат предприятия, часто спотыкающихся на своем пути. Если бы каждый ученый был подобен мне, тогда никто не занимался бы черной работой и не требовал бы время от времени сверки с действительностью. Однако если бы каждый ученый занимался лишь черной работой и ни за что не отклонялся бы от твердо установленных фактов, наука продвигалась бы вперед со скоростью улитки и ей потребовались бы невероятные усилия, чтобы выбраться из этого трудного положения. Замыкание в узких тупиковых границах специализации и рамках «клубов», членство в которых открыто лишь тем, кто умеет только поздравлять и спонсировать друг друга, — профессиональный риск современной науки.

Когда я говорю, что предпочитаю ватные палочки и зеркала сканированию мозга и генным секвенсерам, я не пытаюсь создать впечатление, будто совершенно избегаю современных технологий. (Только подумайте о занятиях биологией без микроскопа!) Возможно, я и технофоб, но не луддит. Моя позиция состоит в том, что наукой управляют поставленные задачи, а не технологии. Когда ваш отдел затратил миллионы долларов на сверхсовременный томограф с жидкостно-гелиевым охлаждением, на вас давит необходимость постоянно его использовать. Как гласит старинная поговорка, «когда у вас из инструментов только молоток, все начинает казаться гвоздями». Нет, я ничего не имею против высокотехнологичных томографов (да и против молотков тоже). Более того, сейчас делают столько снимков мозга, что какие-нибудь значимые открытия обязательно будут сделаны, пусть даже случайно. Можно было бы на законных основаниях возразить, что современный инструментарий новейших технических штуковин занимает жизненно важное и необходимое место в исследовательской работе. И в самом деле, мне и моим склонным к простейшим технологиям коллегам часто выгодно использовать сканирование головного мозга, но лишь для проверки определенных гипотез. Иногда это срабатывает, иногда нет, но мы всегда благодарны, когда под рукой оказываются высокие технологии — если в том есть нужда.

Содержание

  • Предисловие
  • Слова признательности
  • Введение. Не просто обезьяна
    • Краткая экскурсия по вашему мозгу
  • Глава 1. Фантомные конечности и пластичность мозга
  • Глава 2. Видеть и знать
  • Глава 3. Кричащий цвет и горячая детка: синестезия
  • Глава 4. Нейроны, которые определили цивилизацию
  • Глава 5. Где же Стивен? Загадка аутизма
  • Глава 6. Сила лепета: эволюция языка
  • Глава 7. Красота и мозг. Рождение эстетики
    • Закон группировки
    • Закон максимального смещения
  • Глава 8. Искусный мозг: универсальные законы
    • Контраст
    • Изоляция
    • Пикабу, или Решение проблемы восприятия
    • Неприязнь к совпадениям
    • Порядок
    • Симметрия
    • Метафора
  • Глава 9. Обезьяна с душой: как развивалась интроспекция
    • Пребывание в теле
    • Личностность
    • Целостность
    • Социальность
    • Самосознание
    • Постоянство
    • Свободная воля
  • Эпилог
  • Словарь

О том, как становится смешно

...Любая шутка или смешной случай имеют следующую форму. Вы шаг за шагом рассказываете историю, ведя слушателя по очевидной дорожке ожидания, а затем внезапно вводите неожиданный поворот, кульминационный момент, соль рассказа, понимание которого требует полного переосмысления предыдущих событий. Но этого недостаточно: ни один ученый, чье теоретическое построение разрушено одним-единственным уродливым фактом, который повлечет за собой полный пересмотр теории, не посчитает такое забавным (уж поверьте мне, я пытался!). Резкий поворот в напряженном ожидании необходим, но недостаточен. Самый важный ингредиент состоит в том, что новая интерпретация должна быть непоследовательной.

Приведу пример. Ректор медицинского университета идет по тропинке, но как раз перед тем, как достичь пункта назначения, он поскальзывается на кожуре банана и падает.

Если он при этом проламывает череп и кровь хлещет, вы бежите на помощь и вызываете скорую. Вы не смеетесь. Но если он поднимается невредимым, стряхивая кожуру со своих дорогих брюк, вы раздражаетесь хохотом. Это называется грубым юмором. Ключевое различие состоит в том, что в первом случае имеет место действительно тревожная ситуация, требующая неотложного внимания. Во втором случае тревога ложная, и смехом вы информируете находящихся поблизости, что нет необходимости затрачивать ресурсы и спешить на помощь. Это природный сигнал «все в порядке». Необъясненным остался лишь легкий налет злорадства, присутствующий во всей этой ситуации.

... То же самое относится и к щекотке. Огромный взрослый с угрожающим видом приближается к ребенку. Ребенок очевидно подавлен, он добыча, находящаяся в полной власти гигантского Гренделя. Какая-то инстинктивная его часть — его внутренний примат, чье изначальное назначение — убегать от всяких ужасов, вроде орлов, ягуаров и питонов (о боже мой!) не способна оценить ситуацию как-либо иначе. Но затем чудовище вдруг становится ласковым. И это влечет спад напряженного ожилания опасности. То, что должно было оказаться клыками и когтями, с жуткой неизбежностью впивающимися в его ребра, вдруг оказывается лишь сильно колеблющимися пальцами. И ребенок смеется. Вполне возможно, что щекотка развивалась в качестве ранней шутливой репетиции взрослого юмора.

... Ну и наконец поразмыслим над таким человеческим универсальным приветственным жестом, как улыбка. Когда к одной человекообразной обезъяне приближалась другая, по умолчанию предполагалось, что приближается потенциально опасный чужак, так что она сигнализирует о своей готовности к битве, обнажая клыки в гримасе. Это получило дальнейшее развитие в ритуализированном притворном проявлении угрозы, агрессивном жесте, предупреждающем незваного гостя о возможном возмездии. Но если в приближающейся человекообразной обезъяне распознан друг, угрожающее выражение (обнажение клыков) прерывается на полпути, и эта частичная гримаса с наполовину спрятанными клыками становится выражением умиротворения и дружелюбия. Опять-таки — потенциальная угроза (атака) неожиданно обрывается, а это ключевая составляющая смеха. Неудивительно, что в основе улыбки лежит такое же субъективное ощущение, как у смеха. Она основана на той же логике и может передаваться по тем же самым нейронным сетям.

Не странно ли то, что когда ваша любимая улыбается вам, она на самом деле наполовину обнажает свои клыки, напоминая вам о своем животном происхождении.

Карточка №15

Зеркальное устройство, «оживляющее» фантомные конечности

…Я сделал простое устройство с использованием обычных зеркал, чтобы заставить двигаться парализованные фантомные конечности и таким образом ослабить фантомную боль. Чтобы объяснить принцип работы, сначала я должен объяснить, почему некоторые пациенты могут «двигать» своими фантомными конечностями, а другие нет.

Многие пациенты с фантомами отчётливо ощущают, что они способны двигать отсутствующими конечностями. Они говорят слова вроде «Я машу рукой на прощание» или «Я тяну руку, чтобы ответить на телефонный звонок». Конечно, они хорошо понимают, что их рука в действительности не делает всего этого у них нет галлюцинаций, они просто безрукие, но субъективно у них есть живое ощущение, что они действительно двигают своим фантомом. Каков источник этих ощущений?

Я предположил, что они исходят из двигательных командных центров в передней части мозга. Из введения вы можете вспомнить, как мозжечок с точностью регулирует наши движения благодаря следящей системе управления. Чего я тогда не упомянул, так это того, что теменные области также принимают участие в этой системе управления, используя, в сущности, такой же механизм. Кратко напомню: исходящие двигательные сигналы к мышцам фактически передаются теменным долям, где они сравниваются с сенсорными обратными сигналами от мышц, кожи, суставов и глаз. Если теменные доли обнаруживают какое-либо несовпадение между предполагаемым движением и действительным движением руки, они дают корректирующие поправки в следующий круг двигательных сигналов. Вы используете такую следящую систему управления все время. Это то, что позволяет вам, например, во время завтрака найти на столе свободное место для тяжёлого кувшина с соком, не расплёскивая сок и не стуча кувшином по всему столу. А теперь представьте, что происходит, когда рука ампутирована. Двигательные командные центры в передней части мозга «не знают», что руки нет, они работают на автопилоте, так что они продолжают посылать двигательные сигналы отсутствующей руке. Кроме того, они продолжают отсылать копии сигналов теменным долям. Эти сигналы приходят в осиротевшую, испытывающую недостаток в сигналах область руки вашего центра создания образа тела в теменной доле. Эти копии сигналов двигательных команд ложно интерпретируются мозгом как действительные движения фантома.

Теперь вы можете задуматься, почему, если это так, вы не испытываете такого же живого ощущения фантомного движения, когда вы воображаете движение руки, умышленно оставляя её в покое. Вот объяснение, предложенное мной несколько лет назад, подтверждённое изучением снимков головного мозга. Когда ваша рука в покое, сенсорные сигналы от кожи, мышц, рецепторов суставов руки, а также и зрительные сигналы от ваших глаз единогласно свидетельствуют, что ваша рука не движется на самом деле. Хотя ваша двигательная кора и посылает «двигательные» сигналы вашей теменной коре, противодействующее свидетельство сенсорных обратных сигналов накладывает на них могущественное вето. В результате вы не испытываете воображаемое движение как реальное. Но если руки нет, ваши мышцы, кожа, суставы и глаза не могут обеспечить такой действенной проверки на действительность. Без запрета, идущего от обратных сенсорных сигналов, самый сильный сигнал, поступающий в вашу теменную долю, это двигательная команда руке. В результате вы испытываете как бы настоящие ощущения движения.

Движение фантомной конечностью само по себе странная вещь, но она может стать ещё более странной. Многие пациенты с фантомными конечностями сообщают о совершенно обратном эффекте их фантомы парализованы. «Она заморожена, доктор». «Она зацементирована». Для некоторых из таких пациентов фантом зажат в неудобном, совершенно болезненном положении. «Если бы я только мог ею пошевелить, как-то сказал мне один пациент, это помогло бы облегчить боль».

Когда я впервые с этим столкнулся, я был обескуражен. Бессмыслица какая-то! Они утратили свои конечности, но сенсомоторные связи в их мозге остались, по-видимому, такими же, как и до ампутации. Озадаченный, я стал изучать истории болезни некоторых из этих пациентов и быстро обнаружил искомый ключ.

Ещё до ампутации у многих из этих пациентов наблюдался реальный паралич руки, вызванный поражением периферического нерва: нерв, иннервирующий руку, был вырван из спинного мозга, словно телефонный провод, выдернутый из гнёзда в стене, вследствие какого-либо резкого действия. Таким образом, сама рука не была затронута, но была парализована за много месяцев до ампутации. Тогда я задумался: а что, если этот период действительного паралича мог привести к состоянию усвоенного паралича, что, как я предположил, могло произойти следующим образом.

Устройство из зеркал для «оживления» фантомной конечности. Пациент «кладёт» парализованную и причиняющую боль фантомную левую руку сзади зеркала и здоровую правую руку перед зеркалом. Теперь если он смотрит на отражение правой руки в зеркале, у него возникает иллюзия, что фантомная рука восстановлена. Движения настоящей руки создают впечатление, что фантомная рука также движется, и у пациента возникает соответствующее ощущение впервые за многие годы. У многих пациентов это упражнение снимает боли в фантомной руке. Визуальная обратная связь через зеркало более эффективна, чем традиционные методы лечения для синдрома хронической местной боли и паралича вследствие инсульта

До ампутации всякий раз, когда двигательная кора посылала двигательную команду руке, чувствительная кора в теменной доле могла получать отрицательный обратный сигнал от мышц, кожи, суставов и глаз. Вся система, основанная на отслеживании обратных сигналов, больше не работала. Теперь твёрдо установлено, что опыт изменяет мозг, усиливая или ослабляя синапсы, соединяющие нейроны. Этот процесс изменения известен как обучение. Когда сложившиеся конфигурации постоянно подкрепляются, например, мозг замечает, что за событием, А неизбежно следует событие В, синапсы между нейронами, представляющими, А, и нейронами, представляющими В, усиливаются. С другой стороны, если, А и В не имеют несомненной связи друг с другом, нейроны, представляющие, А и В, отключат взаимные связи, чтобы отобразить новую реальность.

Итак, мы имеем ситуацию, где двигательная кора постоянно посылает двигательные сигналы руке, относительно которой теменная доля постоянно замечала полное отсутствие мышечного и чувствительного эффекта. Синапсы, поддерживавшие строгие соотношения между двигательными командами и обратными сенсорными сигналами, которые они должны были бы производить, оказались дающими ложную информацию. Всякий новый бесплодный двигательный сигнал лишь усиливал эту тенденцию, так что синапсы становились все слабее и слабее, пока в конечном итоге не отмерли. Другими словами, мозг был обучен параличу, и паралич был прописан в схеме, конструирующей образ тела пациента. Позднее, когда рука была ампутирована, усвоенный паралич был перенесён на фантом, так что и фантом ощущался как парализованный.

Как же можно проверить столь странную теорию? Мне пришла в голову идея соорудить ящик с зеркалами (рис. 1.4). Я поместил зеркало вертикально в центре картонной коробки, у которой были удалены верхняя и передняя части. Если бы вы стояли перед этой коробкой, держа руки по обе стороны от зеркала, и посмотрели бы на них под углом, вы бы увидели, что отражение одной руки весьма точно накладывается на ощущаемое положение другой вашей руки. Другими словами, у вас будет яркое, хотя и ложное, впечатление, что вы смотрите на обе своих руки, на деле же вы бы смотрели на одну настоящую руку и одно отражение руки.

Если у вас две нормальных здоровых руки, можно неплохо поразвлечься, играя с создавшейся иллюзией в коробке с зеркалом. Например, вы можете несколько секунд двигать руками синхронно и симметрично, притворяясь, будто вы хорошо управляете оркестром, а затем внезапно переместить их в разные стороны. Хотя вы и знаете, что это всего лишь иллюзия, ваш разум все равно немного встряхнётся от лёгкого удивления, когда вы это проделаете. Удивление рождается от неожиданного несовпадения двух потоков обратных сигналов: сигналы, приходящие от кожи и мышц руки, находящейся за зеркалом, говорят одно, но зрительный сигнал, который вы получаете от отражённой в зеркале руки, а ведь вы уже убедили теменную долю, что это и есть спрятанная рука, сообщает о совершенно ином движении.

А теперь посмотрим, что устройство из картонной коробки и зеркала может сделать для человека с парализованной фантомной конечностью. У первого пациента, на котором мы его опробовали, Джимми, правая рука была здоровой, а левая фантомом. Его фантом выпирал из культи, словно пластиковое предплечье манекена. Что ещё хуже, он был подвержен весьма болезненному защемлению, с которым ничего не могли поделать лечащие врачи Джимми. Я показал ему коробку с зеркалом и объяснил, что мы собираемся сделать нечто экстраординарное, безо всякой гарантии положительного эффекта, но он с удовольствием изъявил желание все же попробовать. Он поместил свой парализованный фантом по левую сторону от зеркала, стал смотреть в правую сторону коробки и осторожно расположил правую руку так, чтобы она совпадала с ощущаемым положением фантома (или была наложена на него). Это сразу же вызвало у него поразительное зрительное впечатление, будто призрак его руки воскрес из мёртвых. Затем я попросил его произвести зеркально симметричные движения обеими руками и ладонями, продолжая смотреть в зеркало. Он вскрикнул: «Да её как будто снова воткнули на место!» Теперь у него не только было живое ощущение того, что фантом подчиняется его командам, но и, к его удивлению, это облегчило болезненные судороги в его фантоме впервые за несколько лет. Выглядело это так, словно зеркальная зрительная обратная связь (ЗЗОС) позволила его мозгу «отучиться» от усвоенного паралича.

Что ещё более примечательно, когда один из наших пациентов, Рон, забрал коробку с зеркалом домой и в течение трёх недель развлекался с ней в свободное время, его фантомная конечность бесследно исчезла, а вместе с ней и боль. Все мы были шокированы. Обычная коробка с зеркалом изгнала фантом. Каким же образом? Никому ещё не удалось обосновать действующие здесь механизмы, но вот мои соображения о том, как это работает. Столкнувшись с путаницей в противоречащих входящих сенсорных сигналах нет сигналов от суставов и мышц, нерабочие копии сигналов двигательных команд, а теперь ещё вдруг противоречащий им зрительный сигнал, посылаемый коробкой с зеркалом, мозг просто сдаётся и фактически говорит: «Да пошло оно к черту, руки нет». Мозг прибегает к отрицанию. Я часто говорю своим коллегам-медикам, что это первый случай успешной ампутации фантомной конечности в истории медицины. Когда я впервые обнаружил такое исчезновение фантома при использовании ЗЗОС, я сам в это не очень-то поверил. Мысль, будто вы можете ампутировать фантом с помощью зеркала, выглядит весьма нелепой, но этот опыт был воспроизведён другими группами исследователей, особенно Гертой Флор, нейроученым из Гейдельбергского университета. Ослабление фантомных болей было подтверждено группой Джека Цао в Военно-медицинском центре Уолтера Рида в Мэриленде. Они провели плацебо-контролируемое клиническое исследование на 24 пациентах (из них 16 входили в контрольную группу). Фантомные боли исчезли спустя всего три недели у 8 пациентов, на которых использовалось зеркало, в то время как ни один пациент из контрольной группы (где вместо зеркал использовались плексиглас и зрительные проекции) не показал никакого улучшения. Более того, когда пациенты контрольной группы были переведены на зеркала, они показали такое же существенное снижение боли, как и пациенты исходной экспериментальной группы.

Карточка №119

Последние изменения: 28 марта 2017

Поделиться
Отправить