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

Ферриер был наблюдательным экспериментатором и утверждал, что удаление передних областей мозга у одной из обезьян «не вызвало никаких симптомов, указывающих на поражение или ухудшение специальных сенсорных или двигательных способностей».

Однако он также заметил «решительное изменение в характере и поведении животного… значительное психологическое изменение», характеризующееся отсутствием интереса и любопытства. Как пояснил сам исследователь, бедное животное потеряло «способность внимательного и разумного наблюдения».

Повреждение коры головного мозга может привести человека к потере возможности чувствовать.

Заинтригованный Ферриер вновь изучил случай Гейджа [53]. Его поразил небольшой нюанс в отчете Джона Харлоу, врача, лечившего Гейджа двадцать лет назад: это было краткое описание поведения мужчины до и после несчастного случая. Из «самого эффективного и способного бригадира» Гейдж, по словам медика, превратился во «вспыльчивого, непочтительного, иногда позволявшего себе грубейшие ругательства» мужлана, а друзья говорили, что «Гейдж больше не Гейдж» [54]. Эти описания теперь регулярно воспроизводятся в отчетах о деле Гейджа, но до тех пор, пока их не обнаружил Ферриер, они оставались незамеченными. Следует сказать, что мы ничего не знаем о происхождении и достоверности этих свидетельств. Туманный и разрозненный отчет, опубликованный лишь спустя годы после происшествия, является единственным источником, который предполагает, что в личности или поведении Гейджа произошли какие-то изменения. Но этого оказалось достаточно, чтобы убедить Ферриера, подчеркивавшего утверждение, что после аварии «Гейдж перестал быть Гейджем» и якобы начал отличаться особой замкнутостью и импульсивностью.

В работе 1878 года под названием «Локализация мозговых функций» Ферриер смело проводил параллели между предположительно измененной личностью Гейджа и трансформациями в поведении обезьян с поврежденными лобными долями. Во многих отношениях то, как сейчас интерпретируют травму Гейджа и ее значение, восходит к слиянию экспериментальных, психологических и физиологических прозрений Ферриера. В современных учебниках случай Гейджа стал классическим примером, хотя его сложная история редко излагается верно [55].

Все это свидетельствует о том, что различные аспекты психической жизни, связанные с вниманием и поведением, каким-то образом локализованы в лобных долях мозга.

Удивительно, но Ферриер даже предоставил доказательства из френологии, показав, что эти идеи оставались актуальными для некоторых ученых и в конце XIX века:

«Я думаю, у френологов есть веские основания полагать, что мыслительные способности локализованы в лобных областях мозга. И нет ничего слишком невероятного в том, что развитие отдельных участков лобных долей может быть связано с силой концентрации мысли и интеллектуальными способностями особого рода» [56].

У Ферриера имелись аргументы в пользу того, что движение и, возможно, некоторые из высших психических функций, например внимание, локализованы в определенных зонах мозга. Но когда дело дошло до самого сложного и нематериального аспекта мозговой деятельности – мысли, – данные говорили не в пользу локализации. Повреждение коры головного мозга с одной стороны привело человека к потере к возможности чувствовать и двигать противоположной стороной тела, но способность мыслить, похоже, не пострадала, потому что разум присутствует во всем мозге. Ученый объяснил это так:

«Мозг как орган, порождающий движение и ощущение (то есть воспринимающее сознание), есть единый орган, состоящий из двух частей. Мозг как орган мышления (репрезентативное сознание) есть двуединый орган, каждое полушарие которого самодостаточно само по себе. Когда одно полушарие удалено или разрушено болезнью, движение и ощущение исчезают в одностороннем порядке, но умственные операции все еще могут осуществляться во всей их полноте посредством оставшегося полушария. Человек, парализованный физически вследствие повреждения, скажем, правого полушария, не парализован ментально, ибо все еще может чувствовать, желать, мыслить и разумно постигать происходящее левым полушарием».

Несмотря на имевшиеся открытия, у Ферриера все же не было модели работы мозга. На самом деле ученый сомневался, что когда-либо будет возможно это познать, утверждая, что даже если бы можно было определить «точную природу молекулярных изменений, происходящих в клетках мозга при переживании ощущения», «это ни на йоту не приблизило бы нас к объяснению конечной природы самого ощущения». Ферриера, как и многих других исследователей того времени, все еще беспокоила проблема, выявленная Лейбницем в 1712 году и приведенное им сравнение функционирования мозга с работой мельницы. Даже если мы заглянем внутрь мозга и изучим все протекающие в нем процессы, это вовсе не означает, что мы таким образом постигнем истинную природу сознания или мысли. Не только Ферриер не был уверен в способности науки познать мозг. Несмотря на целый ряд великих открытий, ученые начали сомневаться.

5

Эволюция. XIX век

В феврале 1838 года двадцатидевятилетний Чарлз Дарвин, сидя в своей лондонской квартире, как раз напротив верхней части Карнаби-стрит, открыл экземпляр «Исследований об умственных способностях человека и об изыскании истины», последнего издания бестселлера шотландского врача и философа по имени Джон Аберкромби[92]. С первых страниц автор прямо заявлял о полном незнании точной связи между мышлением и мозгом:

«Правда в том, что мы ничего не понимаем. Материя и дух известны нам по некоторым свойствам: эти свойства абсолютно отличны друг от друга. Но в отношении ни того, ни другого мы совершенно не в состоянии продвинуться ни на шаг дальше тех фактов, что перед нами. Являются ли они в своей основополагающей или конечной сущности одинаковыми, либо же они различны, мы не знаем и никогда не сможем узнать в теперешнем состоянии бытия» [1].

Аберкромби указывал на фундаментальную проблему, но это мало волновало Дарвина, который провел две неровные карандашные линии по левой стороне текста и написал внизу страницы: «Достаточно указать на тесную связь вида мышления и структуры мозга» [2]. Дарвин предполагал, что мозг и разум неразрывно связаны – как он выразился в одной из своих записных книжек, «мозг создает мысль».

Но его интересовали прежде всего последствия такой связи, а не ее точная природа [3]. С тех пор как полтора года назад Дарвин вернулся из долгого путешествия на исследовательском корабле «Бигль»[93], он был поглощен изучением происхождения видов и причин такого разнообразия. Со временем ученый все больше убеждался в роли естественного отбора в формировании организмов и изучал, как именно этот фактор повлиял на связь между мозгом и мышлением.

Дарвин предполагал, что мозг и разум неразрывно связаны.

В 1840 году Дарвин написал на полях «Элементов физиологии» Иоганна Мюллера: «Унаследованная структура мозга должна вызывать инстинкты. Эта структура может быть выведена так же, как и любая другая адаптировавшаяся структура» [4]. Дарвин понял, что если мозг создает мысль, то должна существовать связь между структурой мозга и типом мысли, которую он производит. Это, в свою очередь, означало, что естественный отбор может изменять ум и поведение, трансформируя структуру мозга. Такая причинно-следственная связь могла бы объяснить происхождение не только инстинктивного поведения, но и, в принципе, человеческого разума. С этой точки зрения мозг и порождаемое им поведение ничем не отличались от любого другого органа. Действительно, Дарвин отметил в одной из записных книжек, что мысль – это «секреция мозга», «такая же функция органа, как желчь печени»[94] [5].

Более двадцати лет Дарвин работал над тем, что называл своей «большой книгой видов», собирая примеры естественного и искусственного отбора и составляя черновики глав, но без какого-либо особого чувства срочности или признаков завершения. Затем, в июне 1858 года, он получил шокирующее письмо от Альфреда Рассела Уоллеса[95], молодого британского исследователя. Уоллес прислал Дарвину собственное эссе, где изложил тот же механизм естественного отбора, который в частном порядке исследовал в течение предыдущих двух десятилетий и сам Дарвин. В ужасе от возможности, что его опередят, Дарвин передал письмо своим друзьям – Джозефу Хукеру и Чарльзу Лайелю, которые поспешно отыскали решение, сохранившее приоритет Дарвина и признавшее проницательность Уоллеса. На одном заседании Лондонское Линнеевское общество[96] заслушало письмо Уоллеса и доклад Дарвина, а также отрывок из эссе, написанного Дарвином в 1844 году, в котором обобщались его идеи. Письмо Уоллеса окончательно подтолкнуло ученого к действию, и в ноябре 1859 года он опубликовал «Происхождение видов путем естественного отбора» [6].

Странным образом потрясающая работа Дарвина обошла острые вопросы человеческой эволюции и связи между поведением, разумом и мозгом. Слово «мозг» встречается один-единственный раз во всем первом издании, которое, в свою очередь, содержит лишь туманный намек на эволюцию человека. Позже Дарвин объяснил это так:

«В течение многих лет я собирал заметки о происхождении человека, не имея никакого намерения публиковать их, а скорее с решимостью не издавать, так как думал, что в результате лишь увеличу предубеждения против собственных взглядов. Мне показалось достаточным упомянуть в первом издании „Происхождения видов”, что моя работа „прольет свет на происхождение человека и его историю”, а это означает, что человек должен быть включен вместе с другими живыми существами в любое общее заключение относительно его способа появления на Земле» [7].

Публикация научного труда Дарвина, сильно повлиявшего на многих читателей, внесла свой вклад в период неопределенности западной интеллектуальной жизни. По словам историка Оуэна Чедвика, в 1860-х годах «Британия, Франция и Германия вступили в эпоху Сомнения, в единственном числе и с заглавной буквы “С”» [8].

Одним из ключевых вопросов, являвшимся одновременно и центром сомнения, и вкладом в него, был тот самый вопрос, которого Дарвин так ловко избегал в своей работе – как (или «если») сознание возникло из деятельности мозга. В 1861 году ирландский физик и профессор Джон Тиндаль – сторонник Дарвина – исследовал данную проблему на страницах еженедельной лондонской газеты The Saturday Review. Тиндаль начал с того, что может показаться простым материалистическим описанием вопроса:

«Мы полагаем, что каждая мысль и каждое чувство имеют точный механический коррелят в нервной системе и что они сопровождаются определенным разделением и повторным соединением атомов мозга».

Но, как отметил автор статьи, все становится гораздо сложнее, как только вы начинаете выяснять, что на самом деле стоит за словами «коррелят» и «сопровождаются»:

«Когда мы пытаемся перейти… от явлений физики к явлениям мысли, то сталкиваемся с проблемой, которая превосходит имеющиеся у нас (или потенциально возможные) исследовательские ресурсы в неизмеримое количество раз. Можно обдумывать этот предмет снова и снова – он ускользает от всякого интеллектуального представления, – мы столкнулись, наконец, лицом к лицу с Непостижимым» [9].

Никто не мог даже попытаться описать, как мозг порождает сознание.

Это не помешало некоторым ученым строить догадки. В 1860 году немецкий физиолог Густав Фехнер[97] сделал одно из самых смелых и замечательных предсказаний в истории науки о мозге. Фехнер утверждал, что кажущееся единство разума вытекает из структурной целостности мозга. Предполагалось, что если бы можно было разделить полушария, разрезав соединяющую их структуру (мозолистое тело), то получилось бы два разума вместо одного. Первоначально эти «умы» будут идентичны, уточнял Фехнер, но каждый из них начнет постепенно меняться с опытом [10].

Минуло более ста лет, прежде чем эта драматическая гипотеза была проверена после внедрения методов психохирургии в США.

Нескоторое время спустя Тиндаль объяснил свою позицию более конкретно в двух важных лекциях для Британской научной ассоциации, прочитанных в 1868 и 1874 годах. Он использовал модифицированную версию «мельницы Лейбница»:

«Даже если бы наш разум и чувства настолько возросли, усилились и прояснились, чтобы мы смогли увидеть и почувствовать мельчайшие молекулы мозга; даже если бы мы имели способы отследить все их движения, все их соединения, все электрические разряды, если таковые существуют, и имели бы точное представление о соответствующих состояниях мысли и чувства, мы при том оставались бы как никогда далеки от решения главного вопроса: как эти физические процессы связаны с фактами сознания?» [11]

Тиндаль, как и Лейбниц, считал невозможным объяснить мышление, основываясь на исследовании физических процессов, потому что два класса явлений качественно отличались друг от друга. Терминология, используемая Тиндалем и Лейбницем, была разной, но выводы – одинаковыми.

Существовали два противоположных взгляда на данную проблему: признать, что ответ пока еще не найден, но когда-нибудь непременно появится, либо настаивать, подобно Тиндалю, что это изначально непознаваемо. Эмиль Дюбуа-Реймон согласился с Тиндалем и в 1872 году решительно объявил, что материализм никогда не сможет дать какого бы то ни было понимания природы мышления: «Никакое воображаемое движение материальных частиц никогда не сможет перенести нас в царство сознания» [12]. Ментальные процессы, говорил он, «лежат вне закона причинности и потому непонятны» [13]. Дюбуа-Реймон завершил свой анализ латинской фразой, которая на десятилетия стала крылатой и прославилась благодаря спорам о границах научного знания: «Ignoramus et ignorabimus» – «Не знаем и не узнаем».

* * *

Волна скептицизма по поводу понимания мозга накрыла мир эволюционной биологии, поскольку некоторые из ближайших последователей Дарвина стали поговаривать лишь о частичной поддержке теории естественного отбора, когда дело касалось людей. В 1866 году, к удивлению Дарвина, Альфред Уоллес стал утверждать, что человеческую эволюцию, и в частности появление разума, нельзя объяснить естественным отбором – должно быть, в этом была замешана какая-то сверхъестественная сила. Непосредственная причина столь резкой перемены заключалась в том, что Уоллес впал в одержимость мистицизмом после посещения спиритического сеанса зимой того же года. Во время представления произошло внезапное появление медиума, мисс Никол, которая, видимо, парила над столом и держала в руках летние цветы, еще влажные от росы [14]. Уоллес был околдован.

Люди подчиняются иным правилам, чем остальной природный мир.

Высоко ценя эктоплазму[98] и доверяя собственным глазам, Уоллес применил новообретенные представления о духовном мире к эволюционной концепции, опираясь на сомнения Тиндаля в поисках поддержки нового взгляда на то, как люди были освобождены от теории Дарвина:

«Ни естественный отбор, ни более общая теория эволюции не могут дать никакого объяснения происхождению чувственной или сознательной жизни… Моральная и высшая интеллектуальная природа человека – такое же уникальное явление, каким была сознательная жизнь при ее первом появлении в мире. И то и другое непредставимо как происходящее по какому-либо закону эволюции» [15].

Люди подчиняются совершенно иным правилам, чем остальной природный мир, утверждал Уоллес, и очевидная невозможность объяснить физическое происхождение мысли была одним из свидетельств [16].

Он был не единственным из сторонников Дарвина, кто предположил, что человеческая эволюция требует какого-то сверхъестественного объяснения. В своей книге «Геологические доказательства древности человека, с некоторыми замечаниями о теориях происхождения видов», вышедшей в 1863 году, выдающийся геолог Чарлз Лайель собрал ряд палеонтологических, геологических и антропологических данных, чтобы доказать, что у человека и других приматов был общий предок [17]. Это ободрило Дарвина, но гораздо менее впечатлил его заключительный раздел книги, где Лайель утверждал, что только божественное вмешательство может объяснить появление языка у людей [18].

Ученый Уоллес был сторонником Дарвина и предполагал, что человеческая эволюция требует сверхъестественного объяснения.

С такими союзниками, как Уоллес и Лайель, утверждающими, что естественный отбор не может объяснить все аспекты человеческой эволюции, Дарвин чувствовал себя обязанным прояснить собственные взгляды. В феврале 1871 года он опубликовал работу «Происхождение человека и половой отбор», в которой использовал подход, оказавшийся крайне эффективным в «Происхождении видов». Дарвин представил примеры гомологии[99] в анатомии и поведении, чтобы выявить общее происхождение. Также он описал, как в процессе адаптации меняются функции некоторых первоначальных физических характеристик и организм приспосабливается использовать эти характеристики для совершенно других целей. Дарвин пришел к выводу, что между человеком и другими приматами нет непреодолимого барьера, в том числе в отношениях мозга, поведения и морали. «Моя цель, – писал он, – показать, что не существует принципиальной разницы между человеком и высшими животными в их умственных способностях» [19]. Дарвин не имел в виду, что приматы идентичны человеку, а подразумевал, что, как и в случае с другими физическими параметрами, структура мозга различных видов была изначально схожей, а следовательно, сходство наблюдалось и в их ментальной жизни.

Мозг человека и обезьяны неидентичен.

Вскоре после публикации «Происхождения человека» Дарвин понял, что ему нужны более подробные доказательства эволюционных изменений в структуре мозга. Ученый попросил своего друга и сторонника, зоолога Томаса Генри Хаксли («Бульдога Дарвина»[100]) предоставить приложение ко второму изданию книги, посвященному сравнительной анатомии мозга у людей и обезьян. Хаксли согласился и заключил:

«Каждая главная извилина и борозда мозга шимпанзе точно представлена и в мозге человека, так что терминология, применяемая к одному, переносится и на другой. На этот счет нет никаких разногласий… Таким образом, нет сомнений относительно общего сходства между мозгом приматов и человеческим мозгом; равно как не вызывает споров и удивительно близкое сходство между шимпанзе, орангутангом и человеком».

Мозг человека и обезьяны не был идентичен, но, как любил говорить Дарвин, разница была в степени, а не в сути. Подводя итог доказательствам, Хаксли писал: «Это именно то, чего мы должны ожидать, если человек произошел в результате постепенной модификации той же формы, от которой произошли другие приматы»[101]. Как объяснял Дарвин, поведенческие и интеллектуальные различия, существующие между видами приматов, должны каким-то образом обуславливаться незначительными анатомическими особенностями, а не какой-то большой структурой, имеющейся в одной группе и полностью отсутствующей в другой.

Дарвин не позволял себе отвлекаться на сомнения о наличии связи между мозгом и мышлением, которые волновали столь многих ученых и философов. Он был уверен, что такая связь существует – для того, чтобы естественный отбор воздействовал на структуру мозга и тем самым изменял поведение, между ними должна быть причинно-следственная связь, а не простая корреляция, – но Дарвина не занимала ее точная природа. Как писал сам ученый тридцатью годами ранее, для его целей просто требовалось, чтобы связь существовала. Так, совершив пируэт на страницах «Происхождения человека», Дарвин вырвался из эпистемологической трясины, поглотившей так много его современников: «Вопрос о том, каким образом развились умственные способности, столь же безнадежен, как и вопрос о зарождении самой жизни. Это проблемы далекого будущего, если они когда-либо будут решены человеком» [20].

* * *

Точный характер связи между мозгом и разумом может быть неизвестен и, вероятно, даже непознаваем. Но более общая соотнесенность мозга и поведения у животных очень интересовала Дарвина. Этот вопрос лежал в основе «Происхождения человека»: в работе подробно описаны сложные поведенческие адаптации или инстинкты, проявляемые животными, и объяснены в терминах естественного отбора. Дарвин был особенно впечатлен социальными насекомыми, такими как муравьи. Их замысловатая система коммуникации и способность распознавать сородичей по гнезду предполагали существование памяти. Объяснение столь богатого поведенческого репертуара крылось в относительно большом мозге муравьев, который, по словам Дарвина, был «необычайной величины», учитывая размеры тел этих насекомых. Когда дело дошло до исследования того, как в крошечном мозге муравья способно умещаться такое богатство поведения, у Дарвина голова пошла кругом:

«Безусловно, что может существовать громадная умственная деятельность при крайне малой абсолютной величине нервного вещества: так, всем известны удивительно разнообразные инстинкты, умственные способности и склонности муравьев, и, однако, их нервные узлы не составляют и четверти маленькой булавочной головки. С этой точки зрения мозг муравья есть одна из самых удивительных в мире совокупностей атомов материи, может быть, более удивительная, чем мозг человека»[102] [21].

В случае муравьев, по-видимому, не было никакой необходимости в метафизических придирках к связи между мозгом и разумом – никто не оспаривал, что удивительное поведение было просто результатом деятельности их мозга. Но это лишь подчеркивало тот факт, что связь между мозгом и поведением крошечных животных была столь же удивительна и загадочна, как и связь между мозгом и сознанием людей.

Размышляя над данным вопросом, Дарвин сделал важный вывод о значении инстинктивного поведения у большинства животных и его явно более слабой роли у человека. Он предположил, что если инстинкт играет относительно меньшую роль в поведении определенной группы животных, то они должны обладать более сложной структурой мозга:

«Мало что известно о функциях мозга, но мы можем видеть, что по мере того, как значительно возрастает сила интеллекта, так различные части мозга должны обзавестить очень разветвленными каналами свободного взаимодействия. Вследствие этого каждая отдельная область, возможно, будет менее приспособлена отвечать на конкретные ощущения или ассоциации определенным и унаследованным – то есть инстинктивным – образом».

Дарвин предполагал, что в более развитом мозге функции будут менее локализоваными, поскольку «свободное взаимодействие» каким-то неизвестным образом объясняет более сложные интеллектуальные способности.

Дарвина интересовала соотнесенность мозга и поведения животных. Это легло в основу книги «Происхождение человека».

Дарвин выявил принцип, который мог бы объяснить, почему мозг разных животных имеет различную форму: он эволюционировал, чтобы порождать различное поведение. Эволюция путем естественного отбора, наряду с моделями общего происхождения, могла бы объяснить появление сложных структур, вплоть до человеческого сознания, каковы бы ни были метафизические тайны того, как оно работает. Дарвин был убежден, что сознание какого-то рода уходит корнями вглубь родословной животных и что разница между людьми и другими животными заключается в степени его проявления. Мы просто более сознательны, чем наши родственники-обезьяны, а не обладаем совершенно новой характеристикой, требующей какого-то особого объяснения.

* * *

Споры о происхождении сознания и его связи с функцией мозга не ограничивались академическими кругами. Представители среднего класса и образованные рабочие с интересом следили за учеными диспутами, особенно после весьма влиятельной речи Хаксли, произнесенной им на собрании Британской научной ассоциации в Белфасте в 1874 году. Лекция Хаксли была напечатана в журнале Nature, а в измененном виде – в активно читаемом Fortnightly Review. В последующие годы на нее были получены сотни откликов, в том числе на страницах Nature, в газетах, журналах и романах [22].

Что сделало лекцию Хаксли столь провокационной, так это его утверждение, что животные – и люди – являются «сознательными машинами» или «сознательными автоматами»:

«Все, что мы знаем о функционировании нервной системы, обязывает нас полагать, что, когда в центральной ее части происходит некое молекулярное изменение, это изменение каким-то совершенно неизвестным способом вызывает то состояние сознания, которое мы называем ощущением» [23].

Чтобы объяснить термин «сознательные автоматы», Хаксли детально переосмыслил взгляды Декарта, сопоставив их с новейшими научными данными, показавшими, что довольно сложные формы поведения у животных, включая плавание и прыжки у лягушек, являются рефлексами, которые могут быть произведены без участия мозга.

В то время как Декарт предполагал, что животные просто бесчувственные машины, Хаксли считал это «самой удивительной гипотезой» и следовал подходу Дарвина, чтобы продемонстрировать отсутствие строгого различия между животными и людьми: