Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

«Низшие животные обладают, хотя и менее развитой, той частью мозга, которую мы имеем все основания считать органом сознания у человека. Как и в других случаях, функция и орган пропорциональны, следовательно, мы имеем право заключить, что это верно и по отношению к мозгу. Хотя животные не могут обладать нашей степенью сознания, а из-за отсутствия языка не способны иметь мысленного потока, а только поток чувств и ощущений, они все же наделены сознанием, которое в той или иной степени отчетливо предвосхищает наше собственное» [24].

Сознание животных, утверждал Хаксли, есть «побочный продукт» работы животного тела, не имеющий возможности влиять на поведение, подобно тому, как «паровой свисток, сопровождающий работу двигателя локомотива, не оказывает воздействия на его механизм».

Сознание у животных просто порождается нервной деятельностью, однако не контролирует поведение, управлямое встроенными правилами, как в машине.

Когда дело дошло до применения этой теории к человеку, Хаксли настаивал на том, что у людей «психические состояния представляют собой лишь символы, отражающие в сознании изменения, автоматически происходящие в организме; и в качестве наиболее яркого примера можно взять чувство, называемое волей, которое является не причиной произвольного акта, а лишь символом определенного состояния мозга, в результате которого непосредственно совершается данный акт». Заявление Хаксли – серьезный вызов для повседневного опыта большинства читателей, как тогда, так и сейчас. Мы все убеждены, что обладаем волей. Смысл аргументации Хаксли состоял в том, что свободная воля с точки зрения человеческой способности думать об альтернативах и выбирать между ними является иллюзией.

В этом отношении Хаксли имел уже устоявшуюся репутацию. В 1870 году он прочитал лекцию о Декарте, в которой рассуждал о возможности того, что машины могут быть сознательными:

«Вместе с материалистами я утверждаю, что человеческое тело, как и все живые тела, есть машина, все действия которой рано или поздно будут объяснены физическими принципами. Я верю, что рано или поздно мы придем к механическому эквиваленту сознания, точно так же, как пришли к механическому эквиваленту тепла».

Это видение, заходившее гораздо дальше, чем теория Сми двадцатилетней давности, подразумевало, что, независимо от кажущейся непроницаемой природы мысли и ее отношения к мозгу, в итоге мысль все же будет объяснена путем создания соответствующей машины. Хаксли полагал, по крайней мере на данном этапе его собственного интеллектуального развития, что материя способна мыслить.

После смерти Дарвина в 1882 году биологи-эволюционисты, по-видимому, утратили веру в материальную связь между мозгом и разумом. Ученый, которого многие считали преемником Дарвина, Джордж-Джон Роменс (ныне забытый и изучаемый разве что историками), вскоре стал придерживаться взгляда, граничащего с панпсихизмом – идеей, что вся материя каким-то образом сознательна, – и отказался от естественного отбора как движущей силы биологической адаптации.

Роменс не только был уверен, что «связь между разумом и материей не поддается объяснению человеческими способностями», но и задавался вопросом, может ли естественный отбор объяснить сложные инстинкты. Особенно его поразили сфексы – осы, которые роют гнезда в земле и хоронят парализованную гусеницу рядом с отложенными яйцами. Это заставило Роменса усомниться в том, что природа «могла когда-либо развить такой инстинкт из просто случайных вариаций» [25].

В противоположность этому пионер британской психологии, Конви Ллойд Морган, работавший в 1890-х и в начале XX века, верил, что такое поведение может возникнуть в результате естественного отбора.

Ученый продемонстрировал, что птенец клюет зерно, хотя и не учился этому, и объяснил его поведение особой организацией нервной системы молодой птицы, в которой «стимул производит данный результат через ествественную координацию, не зависящую от сознательного знания или опыта» [26]. Взгляды Ллойда Моргана на природу сознания менялись с течением времени, но в 1901 году он выдвинул так называемую двухаспектную теорию сознания:

«Самое надежное допущение заключается в следующем: то, что с точки зрения физики и физиологии является сложным молекулярным нарушением, с позиций психологии есть состояние сознания. Это два различных аспекта одного природного явления. Почему оно должно иметь два столь различных аспекта, мы не имеем ни малейшего представления».

Некоторых французских философов такое объяснение не убедило – бывают ли они вообще убеждены в чем-то? – и утверждали, что, какие бы функции ни выполнял мозг, он не отвечает за порождение мысли. Следуя за Декартом, они подчеркивали, что мысль – это нематериальная субстанция. В 1883 году Анри Бергсон[103] утверждал, что «если бы мысль была в голове, она заняла бы там место, рассекая которое можно было бы в итоге обнаружить ее на конце скальпеля… Но мысль не живет в мозге» [27].

Мысль – это нематериальная субстанция.

В 1872 году психиатр Генри Модсли, обеспокоенный назревавшим кризисом уверенности, который распространялся среди некоторых ученых, попытался успокоить научное сообщество:

«Утверждение, что нельзя вообразить, будто материя, каким бы сложным состоянием или организацией она ни обладала, порождает сознание, чувства и мысли, – это лишь обращение к самодостаточности человеческого интеллекта в наши дни и своего рода аргумент, который, если логически довести его до конца, воспрепятствовал бы созданию новых концепций, в силу неведения еще недостижимых для нас» [28].

Другими словами, даже если мы в настоящее время не понимаем конкретного явления, это вовсе не означает, что мы не сможем понять его никогда. Утверждать, что есть вещи, недоступные для осознания, значит подрывать весь смысл науки, который и заключается в объяснении тех вещей, что пока еще необъяснимы.

По истечении десяти лет уверенность Модсли испарилась, и даже он поддался общему настроению, размышляя о существовании «всепроникающего многомерного эфира», который находился вне материи, но мог каким-то образом взаимодействовать с ней. Восприятие рождалось в тот момент, когда эфир пронизывал и воспринимаемый объект, и мозг, а волны, производимые объектом, проходили через эфир к мозгу, где и возникало сознание. В 1883 году Модсли заявил, что разум – это не что иное, как «многочисленные волновые колебания, обусловленные извилистой, чрезвычайно сложной и тонкой структурой мозга» [29]. Ученый скромно предположил, что если его теория будет должным образом разработана, то она «без сомнения, объяснит всю» Вселенную. В действительности Модсли не мог использовать свою теорию даже для объяснения сознания, если не брать в расчет то, что он называл «непостижимо быстрыми колебаниями атомов».

В этом он, возможно, и был прав, но не было никакой необходимости ссылаться на гипотетический «многомерный эфир», якобы связывающий всю материю. Идея с эфиром ничего не объясняла, ученый не выдвинул никаких предположений, которые можно было бы проверить, так что взгляды Модсли стали спекулятивными и нематериалистическими. Практически в то же самое время и в том же духе невролог Джон Хьюлингс Джексон[104] утверждал: «Мы не говорим, что психические состояния являются функциями мозга, а заявляем, что они просто возникают во время мозговой деятельности» [30]. Теперь уже ничто не казалось определенным.

Десять лет назад Дарвин не нашел необходимости в рассуждениях такого рода, что занимали Модсли, и не поддался сомнениям, которые заставили Хьюлингса Джексона дистанцироваться от идентичности мозга и разума. Вместо этого Дарвин сосредоточился на том, чтобы показать, как естественный отбор воздействовал на мозг и тем самым на поведение и психологическую активность. Какая бы связь ни существовала между структурой мозга и психическими функциями, она была центром действия естественного отбора, который, непосредственно формируя органические формы, мог приводить к психологическим и поведенческим последствиям. Кроме того, как бы ни работал мозг, существовала преемственность между таинственными явлениями человеческого разума и внутренними мирами наших родственников из животного царства – как близких, так и далеких.

Когда волна сомнений прокатилась по Европе, ключевые уроки были забыты, а после смерти Дарвина значение его великого прозрения померкло. Весьма прискорбно, так как прочное обоснование дарвиновской теории усилило бы значение ряда прорывов в понимании работы мозга, которые произошли в 1860-х годах. Каждое из этих открытий поднимало серьезные вопросы, затрагивающие всевозможные аспекты имевшихся объяснений функции мозга – от туманных механических метафор и старых гидравлических концепций до представлений, что деятельность мозга основана на электричестве. Столкнувшись с новыми идеями и открытиями, ученые были вынуждены пересмотреть свои взгляды на функционирование мозга: слова, которые они использовали, метафоры, которые создавали, и то, как они представляли собственные идеи.

6

Торможение. XIX век

Еще с 1670-х годов было известно, что искусственная стимуляция нерва может приводить к мышечному сокращению. Нервы, казалось, вызывали определенные события в теле. Но в середине XIX века стало очевидно, что столь же фундаментальное свойство некоторых нервов состоит в том, что они способны останавливать происходящее [1]. В 1845 году Эрнст и Эдуард Веберы, два брата из Лейпцига, исследовали, что случится, если блуждающий нерв стимулировать непрерывным электрическим током, генерируемым батареей. Парные блуждающие нервы идут от ствола мозга, проникая глубоко в грудную клетку и верхнюю часть брюшной полости. Они иннервируют работу основных внутренних органов, в том числе и работу сердца. К удивлению Веберов, непрерывная электрическая стимуляция блуждающего нерва привела к снижению частоты сердечных сокращений. Блуждающий нерв, по-видимому, подавлял работу сердца, и достаточная стимуляция могла даже заставить его остановиться совсем.

Веберы сразу же связали свое открытие с тем, каким образом ум может иногда прекращать движение или реакцию тела: «Опыт показывает, что воля ограничивает конвульсии, если они не происходят слишком сильно, и может препятствовать возникновению многих рефлекторных движений… и он же демонстрирует, что мозг способен притормаживать движения» [2].

Их выводы совпадали со взглядами Иоганна Мюллера и Маршалла Холла[105], которые недавно показали, что разрушение полушарий головного мозга приводило к неконтролируемым рефлекторным действиям. Правда, ученые разошлись во мнениях относительно основы этого эффекта и были вовлечены в неприличную ссору из-за того, кто первым сделал открытие. Результаты также соответствовали идеям немецкого физиолога Альфреда Фолькмана, обнаружившего в 1838 году, что если удалить лягушке голову, ее тело производит рефлекторные действия, которые не наблюдались у нетронутого животного. Фолькман объяснил это так: «Очевидно, что мозг содержит некую причину, препятствующую активации нервных принципов… Влияние ума, возможно, сдерживает нервную активность» [3].

Ряд исследований на других периферических нервах позволил изучить торможение основных физиологических процессов, и в 1863 году русский физиолог Иван Михайлович Сеченов[106] обобщил эти сведения в рамках рефлекторной теории головного мозга. Сеченов ранее работал с некоторыми великими европейскими физиологами, такими как Дюбуа-Реймон, Герман Гельмгольц и Клод Бернар, и опирался на идеи Вебера и Фолькмана, утверждая, что в мозгу должно быть два взаимодополняющих центра: «Таким образом, оказывается, что механизм в головном мозгу, производящий невольные (отраженные) движения в сфере туловища и конечностей, имеет там же два придатка, из которых один угнетает движение, а другой, наоборот, усиливает их относительно силы раздражения»[107] [4]. Это, по-видимому, объясняет большинство аспектов поведения: «Итак, рядом с тем, как человек путем часто повторяющихся ассоциированных рефлексов выучивается группировать свои движения, он приобретает (и тем же путем рефлексов) и способность задерживать их».

С 1670-х годов было известно, что искусственная стимуляция нерва может приводить к мышечному сокращению.

Данная идея позволила Сеченову разработать теорию о том, как работает мозг. Его отправной точкой был рефлекторный путь:

стимул → торможение или возбуждение → мышечная реакция

Исследователь утверждал, что эта простая цепочка реакций – все, что нужно для понимания даже самых сложных функций мозга. «Мысль, – отмечал Сеченов, – есть первые две трети психологического рефлекса». Другими словами, мысль соответствует внешнему стимулу, который ее вызвал, и адекватной центральной активности; будут ли активированы мысль и последняя треть рефлекса (мышечная реакция) – зависит от обстоятельств. Сеченов был не одинок в своем мнении. Для британского невролога Хьюлингса Джексона это было самоочевидно. В 1870 году он писал:

«Что же есть „идея”, например, мяча, как не процесс, аккумулирующий определенные впечатления от поверхности и конкретные мышечные адаптации? Что такое воспоминание, как не оживление процессов, которые в прошлом стали частью самого организма?» [5]

Простая цепочка реакций (стимул, торможение или возбуждение, мышечная реакция) – это все, что нужно для понимания функций мозга, по мнению ученого Сеченова.

Обращаясь к широкой публике, Сеченов отвечал в адрес звучавшей критики, что мышление воспринимается не как «две трети рефлекса», а скорее как внутренний процесс, полный произвольных действий и часто независимый от внешних факторов. Ответ ученого был точным, но суровым:

«В случае же, если внешнее влияние, то есть чувственное возбуждение, остается, как это чрезвычайно часто бывает, незамеченным, то, конечно, мысль принимается даже за первоначальную причину поступка. Прибавьте к этому очень резко выраженный характер субъективности в мысли, и вы поймете, как твердо должен верить человек в голос самосознания, когда оно говорит ему подобные вещи. Между тем это величайшая ложь. Первоначальная причина всякого поступка лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, потому что без него никакая мысль невозможна» [6].

Сеченов пытался дать физиологическое объяснение природы мышления, а также показать, как паттерны торможения и активации рефлексов могут порождать сложные формы поведения. Генри Модсли в 1867 году писал: «Одна из самых необходимых функций мозга заключается в том, чтобы оказывать тормозящее воздействие на нервные центры, лежащие под ним» [7].

Ферриер знал об идеях Сеченова и признавал, что торможение лежит в основе работы мозга. Торможение, утверждал Ферриер, является «существенным фактором внимания»: организм должен подавлять реакции на посторонние события, чтобы сосредоточиться на одном конкретном раздражителе. По этой причине, отмечал ученый, центры торможения в мозге «составляют природную основу всех высших интеллектуальных способностей», и «чем более развиты эти центры, тем значительнее интеллектуальная сила организма» [8]. Торможение, видимо, являлось ключевым фактором интеллекта. Несколько лет спустя один из первопроходцев в области психологии Уильям Джеймс[108] (брат писателя Генри Джеймса) указывал, что «последние физиологические и патологические догадки пытаются “возвести на престол” торможение как вездесущее и необходимое условие упорядоченной деятельности» [9].

Торможение являлось ключевым фактором интеллекта.

Несмотря на активный интерес, оставалось совершенно непонятно, как в действительности работает торможение. Существовали различные теории, каждая из которых включала какую-то физическую метафору. Эрудит Викторианской эпохи Герберт Спенсер[109] утверждал, что существует ограниченное количество нервной силы и что, когда она истощается, рефлексы подавляются [10]. Немецкий физиолог Вильгельм Вундт[110] предположил, что торможение и возбуждение происходят одновременно и что, следовательно, «процесс возбуждения при каждом движении целиком зависит от взаимодействия возбуждения и торможения» [11]. Уильям Мак-Дугалл[111], английский психолог, выдвигал аналогичную концепцию. Он полагал, что в нервной системе существует баланс, при котором активность одной «нервной системы» подавляет активность другой. Так что «торможение всегда выступает отрицательным или дополнительным результатом процесса нарастания возбуждения в какой-нибудь части» [12]. Мак-Дугалл описал силу, заключенную в нерве, как «нейрин» и, рассуждая в терминах жидкостей, предположил, что торможение включает в себя «отток свободной нервной энергии от подавленной системы к тормозящей» [13]. Декарт одобрил бы эту идею.

Другие мыслители прибегали к более сложным гидравлическим метафорам, предполагая, что торможение, вероятно, возникает, когда действия двух частей системы согласованы друг с другом, подобно двум наборам встречающихся волн, которые взаимно отменяют или изменяют активность [14]. Дэвид Ферриер был более прямолинеен, когда признал, что «природа механизма торможения чрезвычайно неясна» [15]. Никакая существующая модель нервной деятельности, основанная на духах, жидкостях, раздражении, вибрации или электричестве, не могла ее объяснить.

* * *

Тем временем ученые начали исследовать, что отсутствие торможения говорит о работе мозга. В 1865 году Фрэнсис Энсти, молодой английский врач, предположил, что наркотики и анестетики вызывают «частичный и весьма своеобразный вид паралича мозга» и что в случаях употребления гашиша и алкоголя «явное возбуждение определенных способностей следует приписывать скорее устранению контролирующих влияний, чем положительному стимулированию самих способностей» [16]. Психоактивные вещества подавляют способность мозга к контролю, в том числе посредством торможения. Это можно было наблюдать каждый раз, когда в операционной применяли анестезию. Высшие психические функции отключаются первыми, приводя к полной потере контроля непосредственно перед тем, как пациент теряет сознание.

Контроль играет ключевую роль в понимании функций мозга.

Контроль в настоящее время играет ключевую роль в понимании функций мозга, но долгое время он не рассматривался в качестве способа познания мозговой деятельности [17]. Взгляд Энсти был лишь частью зарождающегося осознания, что одной из общих функций мозга является контроль над телом, причем идеи торможения и контроля тесно связаны. Благодаря этой фундаментальной мысли стало возможным иначе взглянуть на значение мозга в поддержании здоровья или развития болезни. Например, Хьюлингс Джексон утверждал, что эпилепсия может быть понята как потеря контроля в мозге из-за отсутствия торможения [18]. Для психолога Конви Ллойда Моргана торможение было существенной чертой того, как организм учился управлять своим поведением:

«То, что мы называем контролем над нашей деятельностью, достигается сознательным подкреплением успешных способов реагирования и подавлением неудачных. Успешный ответ повторяется из-за удовлетворения, которое он дает; неудачный ответ не приводит к удовлетворению и не повторяется» [19].

Ллойд Морган распространил данную точку зрения на связь контроля и сознания, что соответствовало идеям Сеченова, для которого важность контроля в высших организмах, таких как организм человека, была связана с повышением степени поведенческой гибкости: «Первичная задача, объект и цель сознания – это контроль. Сознание в простом автомате – бесполезный и ненужный эпифеномен[112]» [20].

Дистанцируясь от парадоксального предположения Хаксли о том, что люди являются сознательными автоматами, Морган излагал замысловатый эволюционный взгляд на контролирующую роль сознания, которое может функционировать только в организме, не состоящем из простых рефлексов.

Вскоре ученые заметили, что широкий спектр расстройств можно рассматривать с точки зрения потери контроля: сомнамбулизм, безумие, истерические сексуальные припадки (очевидно, только у женщин) и даже астму. Одним из мест, где в 1870–1880-х годах были совершены открытия, оказавшие значительное влияние на понимание того, как мозг управляет и умом, и телом, стала больница Сальпетриер в Париже, где работал невролог Жан Мартен Шарко. Он с коллегами обнаружил, что ряд расстройств, затрагивающих базовые поведенческие симптомы, обусловлен утратой способности мозга подавлять и контролировать импульсы. К ним относятся рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, болезнь двигательного нейрона[113] и синдром Туретта (Жиль де ла Туретт тоже был одним из коллег Шарко).

Для лечения пациентов Шарко использовал различные методы, в том числе вариант электротерапии Гитцига и вибрационное кресло[114] (существовал переносной вариант в виде вибрационного шлема). Но новым в его подходе было применение гипноза, с помощью которого Шарко мог воспроизводить истерические симптомы, например лунатизм[115], очевидно, вызывая потерю сознательного контроля. В 1880 году в журнале Scientific American появилось сообщение о том, как Шарко держал палец перед своей известной пациенткой, Мари «Бланш» Витман, и просил сосредоточить на нем внимание. Через десять секунд «ее голова под собственной тяжестью склонилась набок… тело пришло в состояние полного расслабления; если наблюдатель поднимал ей руку, она снова тяжело опускалась»[116] [21]. Пока Мари Витман находилась под гипнозом, Шарко мог вызывать все виды галлюцинаций и симптомов, подобных тем, о которых сообщали его пациенты. Для врача значение гипноза состояло в том, что, воссоздавая симптомы, он мог получить представление о работе ума. Это произвело большое впечатление на австрийца, посетившего Сальпетриер, – Зигмунда Фрейда [22].

Шарко признавался, что не понимает, как именно работает гипноз, и что его не слишком волнует этот вопрос. «Сначала факты, потом теории», – сказал он. Но в 1881 году польский физиолог Рудольф Гейденгайн[117] заявил, что «суть феномена гипноза заключается в подавлении активности ганглиозных клеток коры головного мозга», которое вызывалось просто «мягкой длительной стимуляцией сенсорных нервов лица, слухового или зрительного нерва» [23]. Прямых доказательств этому не было, особенно в отношении активности «ганглиозных клеток коры головного мозга». Гипотеза звучала очень научно, но по сути представляла собой лишь предположение. Однако вместе с русским коллегой Николаем Александровичем Бубновым[118] Гейденгайн провел параллели между эффектами гипноза и морфия, которые, как утверждали исследователи, снижали способность человеческого организма обеспечивать «процессы торможения» [24]. Они выяснили, что стимуляция моторной коры больших полушарий может подавлять возбуждение в этих областях, и предположили, что нервные центры в мозге взаимодействуют между собой способом, напоминающим торможение, и порождают эффект контроля.

И Фрейд, и русский физиолог Иван Петрович Павлов[119] позже использовали концепцию торможения в своих работах о поведении, но оба ученых не испытывали особого интереса к исследованию мозга. Как только Фрейд встал на путь, который должен был привести его к созданию противоречивой, но очень влиятельной психоаналитической системы, он постепенно потерял интерес к материалистической основе психологии. В 1893 году Фрейд дистанцировался от попытки Шарко связать истерию с анатомией мозга:

«Я, напротив, утверждаю, что поражение при истерических параличах должно быть совершенно независимо от анатомии нервной системы, так как при параличах и других формах своего проявления истерия действует так, будто анатомии не существует или будто истерия не подозревает о ее сущестовании» [25].

Для Фрейда функция мозга не могла объяснить психологию. В 1915 году Фрейд признал наличие «неопровержимых доказательств того, что психическая деятельность связана с функцией мозга, как ни с каким другим органом». Но все-таки Фрейд настаивал на том, что его психоаналитическая теория «не имеет ничего общего с анатомией; она касается не анатомических структур, а областей в психическом аппарате, независимо от их возможного местоположения в теле» [26]. Как он объяснил в 1916 году: «Я не знаю ничего, что могло бы быть менее мне интересно для психологического понимания тревоги, чем знание нервного пути, по которому проходит возбуждение» [27].

Хотя в книге «Я и Оно», написанной в 1923 году, Фрейд мимоходом предположил, что существует «анатомическая аналогия» между предложенной им психологической моделью Эго и представлением тела в коре головного мозга, это, по мнению психоаналитика, не имело никакого значения для его теории. И наоборот, в рамках фрейдовской концепции ничего не говорилось о потенциальных поражениях мозга, соответствующих определенным психическим расстройствам.

Для Фрейда функция мозга не могла объяснить психологию.

Было одно маленькое исключение из этой общей тенденции. В 1895 году Фрейд неистово занялся написанием длинной рукописи, которая впоследствии стала известна как «Проект научной психологии». Фрейд не только не опубликовал эту работу, но и вскоре отрекся от нее, объяснив, что все это было «своего рода безумием» [28]. В своей странной работе Фрейд строил предположения, что мозг содержит три типа нервов и что некоторые из них действуют как соединительные трубки, причем каждый тип обладает различной степенью проницаемости, тем самым обеспечивая данным структурам возможность достичь главной, с точки зрения автора, цели – покоя. Основополагающей метафорой его умозрительной теоретической структуры была гидравлика – в работе неоднократно упоминается «поток» и даже «давление» в нервах. Какова бы ни была интеллектуальная связь между этим кратким теоретическим размышлением и полномасштабной психоаналитической концепцией Фрейда – последователи и противники расходятся во мнениях, – на самом деле он не мог сказать ничего нового или проницательного о том, как работает мозг.