Два игрока на одном поле мозга

Теория когнитивных режимов опирается на общепризнанный сегодня принцип: различные области мозга выполняют неодинаковые специализированные функции. Иначе говоря, функции, которые не распространяются на весь орган. С нейроанатомической точки зрения узкоспециализированные функции мозга локализованы, а не холистичны (целостны, всеобъемлющи).

Однако это представление о том, как работает мозг, сравнительно ново, особенно в контексте всей истории его изучения. Наука о мозге уходит корнями в несколько древних традиций. Возможно, старейшей является доисторическая практика трепанации — проделывание отверстия в черепе для обнажения мозга, по-видимому, чтобы попытаться вылечить болезнь, травму или изгнать бесов. Другая высокоразвитая традиция восходит к древним египтянам. Они практиковали сложные формы медицины и хирургии, но не смогли понять истинное значение мозга. Изобретя методы лечения мозговых травм, в остальном они были настолько невысокого мнения об этом органе, что выбрасывали его, когда мумифицировали тело для путешествия в вечную жизнь. Великий древнегреческий философ и эрудит Аристотель лишь немногим менее пренебрежительно относился к мозгу, полагая, что он служит для охлаждения крови. Вместилищем интеллекта и эмоций он считал сердце — заблуждение, которому мы обязаны существующим символическим изображениям любви и привязанности (попробуйте избежать этого заблуждения 14 февраля!).

Гиппократ, часто называемый отцом медицины, ближе всего подошел к истине. «Должно быть известно, что источником нашего наслаждения, веселья, смеха и развлечений, равно как и нашего горя, боли, беспокойства и слез, является не что иное, как мозг», — писал он в своем знаменитом эссе «О священной болезни», посвященном эпилепсии. Но Гиппократ, видимо, не рассматривал возможность того, что эта масса ткани в один килограмм может быть сложным механизмом, состоящим из множества частей.

Концепция холистического функционирования утверждает, что мозг работает как единый орган, выполняя свое назначение (так же, как печень и легкие). Она сохранилась в Средние века, когда темпы прогресса в науке в целом замедлились. Начиная с эпохи Возрождения анатомы, в частности анатом XVII века Франциск Сильвий (в честь которого названа Сильвиева щель), дали толчок дальнейшему развитию науки о мозге. Оксфордский профессор натурфилософии Томас Уиллис, современник Сильвия, по-видимому, был первым, кто предположил, что разные (крупные) области мозга отвечают за различные функции.

Книга Уиллиса 1664 года Cerebri Anatome, с иллюстрациями великого английского архитектора Кристофера Рена, убедительно доказывала принцип локализации — идеи о том, что разные части мозга выполняют различающиеся задачи. Далеко не все восприняли выводы Уиллиса, но они получили значительную поддержку приблизительно 80 лет спустя, когда шведский ученый Эммануил Сведенборг опубликовал книгу, описывающую нейроны и области мозга, которые, по его мнению, управляли движением мышц. Предвосхищая базовые принципы современной нейропсихологии, Сведенборг также предположил, что лобные доли связаны с очень важными когнитивными функциями. «Следовательно, если эта часть головного мозга повреждена, — писал он в своей классической книге Oeconomia Regni Animalis[4], — то внутренние чувства — воображение, память, мышление — страдают; сама воля ослабляется, и сила ее решимости притупляется».

Четыре десятилетия спустя после выхода Oeconomia Regni Animalis чешский физиолог и анатом Иржи Прохазка дополнил наблюдения Сведенборга. Внутри больших областей мозга, рассуждал Прохазка, можно идентифицировать части, отучающие за различные когнитивные функции; он утверждал, что эти более мелкие части, каждую из которых он назвал «орган», должны действовать сообща для обеспечения сложных процессов, происходящих в человеческом сознании.

«Поэтому вполне вероятно, что каждая область интеллекта имеет свой орган в мозге, — писал он. — Один служит для восприятия, другие для воли, воображения, для памяти — и все они действуют удивительно согласованно и взаимно побуждают друг друга к действию».

Прохазка не использовал термин «мозговые системы», но именно их он и описывал (хотя и охарактеризовал эти системы неправильно). Прохазка интуитивно пришел к фундаментальному предположению о функционировании мозга, как мы понимаем его сегодня.

Франц Иосиф Галль, френолог

По иронии судьбы, именно появление первой популярной Психологической практики стало основным фактором в урегулировании дебатов о том, локализованы или холистичны функции мозга, — ученые спорили об этом на протяжении большей части XIX века.

Предложенная эксцентричным венским врачом и нейрофизиологом Францем Иосифом Галлем наука «френология» основывалась на предположении, что мозг является вместилищем разума и разделен на специализированные области. Как и Прохазка, Галль называл эти специализированные области органами. В отличие от чешского анатома Галль утверждал, что он определил психические функции некоторых из областей. В своей книге с впечатляющим названием «Анатомия и физиология нервной системы в целом и мозга в частности, с заметками о возможности выяснения некоторых интеллектуальных и моральных предрасположенностей человека и животного по конфигурации головы», опубликованной в 1819 году, Галль писал, что по мере развития человека рост мозга влияет на структуру черепа в соответствии с размером и формой каждого лежащего под определенным участком черепа органа. Шишка, утверждал он, означает развитость определенного аспекта личности, в то время как углубление означает его дефицит. Таким образом, рассматривание черепа человека предлагалось в качестве способа оценки природы его мозга — и способом оценки психических функций, соответствующих «выпуклым» частям мозга. Более поздние исследования показали, что, хотя структура черепа действительно заметно разнится от человека к человеку, эти различия не отражают относительный размер близлежащих областей мозга и особенности черепа не связаны с особенностями личности и способностями.

Теория Галля вызвала много шума. Вот наконец-то появилась простая, понятная психологическая теория. Здесь не нужен был микроскоп или медицинское вмешательство — все решалось безболезненным посещением френолога. (И это, конечно, стоило денег.)

Обследование было несложным: френолог проводил пальцами по коже головы, нащупывая рельеф черепа, и иногда использовал штангенциркуль и рулетку. Затем он излагал свои выводы, часто с помощью рисунка или изображения органов мозга. Среди выявленных Галлем 27 органов были такие, которые «производили» дружескую привязанность и преданность; убийство, кровожадность; хитрость; добродушие, сострадание, нравственные чувства; умение говорить, вербальную память; теософию, ощущение Бога и религиозность.

Всесторонний анализ мог быть завершен в течение примерно часа. Работодатели нанимали френологов для отбора потенциальных сотрудников, а семейные пары посещали их, чтобы получить советы относительно своих взаимоотношений. Родители консультировались с френологами по поводу воспитания своих детей. Консультировались у френологов и люди, стремящиеся к самосовершенствованию.

Правда, не все верили заявлениям, сделанным френологами. Сам Марк Твен осудил глупости френологии, осмеяв ее в своей книге «Приключения Гекльберри Финна», через упоминание «знаменитого Арманда де-Монтальбана из Парижа», шарлатана, который также заявлял о своих способностях предсказывать будущее. Писатель Амброзо Бирс был жестче, разгромив френологию в своем сатирическом «Словаре дьявола» (первоначально он назывался «Словарь циника»), описав ее как «науку обчищать карман через череп, состоящую в поиске органа, делающего из людей простофиль».

Френология так и не получила признания в научных кругах, поскольку некоторые из ее постулатов были явно неверны. Форма черепа не отражает когнитивные функции, и отдельно взятые, локальные зоны мозга не обеспечивают «решительности», «супружеской любви», «кровожадности» и тому подобного. Эти виды сложных функций возникают из совокупности нескольких когнитивных и эмоциональных процессов (которые часто осуществляются путем совместной работы разных областей мозга).

И все же после смерти Галля френология продолжила привлекать сторонников и практиков. Британское френологическое общество распалось лишь в 1967 году, А в октябре 2007-го штат Мичиган распространил налоги с продаж на астрологию, нумерологию, хиромантию и френологию. А сайт phrenology.org продолжает продвигать ее и сегодня. Френологические диаграммы и изображения выставляются на продажу на eBay. Да уж, некоторые причуды исключительно живучи.

Пьер Поль Брокá и его влияние

Френология оказалась ложной наукой, но и она имела свою ценность. Она укрепила подход к мозговым функциям через уточнение и анализ отдельных ментальных способностей. Пусть способности, выявляемые френологами, были неверными, идея о разбивке мозга на компоненты оказалась правильной. К тому же она усилила формирующееся представление о локализации мозговых функций.

Однако некоторые ученые, отвергая френологию, продолжали отвергать и идею локализации. В этот непрекращающийся научный спор вступил парижский врач и нейрофизиолог Пьер Поль Брокá, который в 1860-х годах показал, что функция речи зависит от состояния передней части левого полушария — и, по его утверждению, это было убедительным доказательством в пользу локализации.

Брокá пришел к этому выводу после изучения двух пациентов с повреждением мозга. Один пациент, несмотря на то что другие его когнитивные функции были в порядке, мог говорить только пять слов (на родном французском языке): «да», «нет», «три», «всегда», и «Лело» — неправильное произношение его фамилии, Лелонг. Вторым, более известным пациентом Брокá, был Леборнь: 51-летний мужчина, который мог произнести только один слог, «Тан», всякий раз, когда он пытался что-то сказать. Персонал медучреждения, куда он был госпитализирован, так и прозвал его Таном. Будучи убежден, что эти двое мужчин со схожими нарушениями речи страдали от поражения ткани мозга в определенной области, Брокá вскрыл черепа обоих пациентов после их смерти в 1861 году.

Как он и подозревал, поражения обнаружились у обоих пациентов в одной и той же области левого полушария мозга. Учитывая авторитет Брокá в международном научном сообществе, его поддержка теории локализации психических функций сыграла свою роль.

Работы Брокá повлияли на психологов, в том числе на Уильяма Джеймса из Гарварда. Его эпохальный труд «Принципы психологии», который он писал в течение 12 лет и который опубликовал в 1890 году, стал главным достижением его жизни. «Психология — это наука о психической жизни, как о ее феноменах, так и об определяющих их условиях», — написал Джеймс во введении к этой книге. И в одной строке первой главы, «Сфера психологии», он выразительно завершил цикл перехода от функций мозга к мысли и поведению. «Наш первый вывод, — писал он, — состоит в том, что какую-то часть физиологии мозга необходимо предположить или включить в психологию». Идея о том, что само сознание причастно к анатомии мозга, может казаться очевидной сегодня, но в конце XIX века эта идея казалась революционной.

К 1940-м годам благодаря новым технологиям ученые не только приняли идею о различных функциях крупных структур мозга (например, теменные доли в целом ответственны за оценку расположения объектов в пространстве), но и обнаружили, что небольшие области могут иметь очень специализированные функции (например, область V5 играет ключевую роль в обнаружении движения). Пионером в этих исследованиях был канадский нейрохирург американского происхождения Уайлдер Пенфилд.

Пенфилд воспользовался возможностью исследовать вскрытый мозг эпилептиков, которым требовалось хирургическое лечение. Эпилепсия возникает, когда нейроны в небольшой области мозга начинают активизироваться синхронно и подключать другие близлежащие нейроны до тех пор, пока большая область мозга не оказывается охвачена приступом. Этот приступ порождает эпилептический припадок с судорогами и неконтролируемыми движениями, которые нередко бывают очень интенсивными. Во многих (но не во всех) случаях купировать заболевание позволяют медпрепараты. Но если лекарства не помогали, а пациенты отчаянно нуждались в лечении, им приходилось идти на добровольное участие в новых хирургических процедурах, призванных подавить или предотвратить эти «спазмы мозга».

Пенфилд разработал метод хирургического вмешательства, в частности, так называемую Монреальскую процедуру, при которой удалялись участки ткани головного мозга. Непосредственно перед этой операцией Пенфилд стремился определить функции, которые выполняют определенные части мозга, чтобы случайно не повредить важные участки. Поскольку мозг не имеет болевых рецепторов, Пенфилд мог стимулировать электрическим током открытый мозг своих пациентов, которые после вскрытия их черепа находились под местным наркозом, оставаясь в сознании. Пенфилд отслеживал их словесные ответы по мере перемещения миллиметр за миллиметром электростимуляции; таким образом ему удалось выявить небольшие области мозга, отвечающие за речь, управление движениями, мышцами лица и другие функции[5].

В тот же период психолог Дональд О. Хебб, коллега Пенфилда по Университету Макгилла в Монреале, подтвердил одно из фундаментальных предположений Джеймса, однозначно связав когнитивное и биологическое функционирование. В предисловии к своей книге 1949 года «Организация поведения: нейропсихологическая теория» Хебб писал:

В следующей главе мы вернемся к традиции разделения мозга на две части и рассмотрим подробнее, что удалось узнать о двух его сторонах.