Парадокс мудрости. Научное опровержение «старческого слабоумия». Революционный взгляд на мышление человека

​ Картографы мозга

Каковы эффекты старения двух сторон мозга? Являются ли они идентичными? В обширном и всевозрастающем количестве литературы о нейробиологии старения эти вопросы едва ли когда-либо задавались. И это неудивительно, так как ничто в нашем традиционном понимании функции мозга не говорило о том, что подобные различия могли бы предполагаться. Но если мы признаем сдвиг справа налево когнитивной тяжести, происходящий в течение всей жизни, вопрос, который до сих пор звучал как слишком абсурдный, сейчас находит свое оправдание. Сдвиг подразумевает, что левое полушарие используется все больше и больше на всем протяжении чьего-либо жизненного отрезка и что эта тенденция продолжается и в пожилом возрасте. Затрагивает ли это неравенство в использовании скорость, с которой оба полушария стареют? И если да, то как?

Эти вопросы достаточно докучали мне, чтобы заставить меня отказаться от моих земных благ одним особенно дождливым и навевающим грусть утром в июне 2003 г. «Нью-Йорк тайме» назвала это лето самым дождливым за последнее столетие. В моем родном русском языке есть выражение для описания этого – «собачья погода», но в тот день погода была слишком скверной даже для собак. Ливень был таким сильным, что мой бульмастиф Брит отказался идти на нашу с ним обычную прогулку. В тот момент, когда мы вышли из здания, он сел на корточки на тротуаре, обернулся и яростно потянул меня в сухой комфорт помещений. Неудивительно, ведь люди не любят сюрпризы, преподносимые погодой, поэтому и целый ряд встреч с моими пациентами был отменен.

Освобожденный от своих разного рода обязательств, я решил превратить неприятности в благоприятное стечение обстоятельств. Я взял самый большой зонт, какой только смог, и отправился в отель Marriot Marquis, где проходила конференция по картографии человеческого мозга.

На техническом языке картография мозга известна под названием нейровизуализации. Термин касается целого набора технических приемов, позволяющих ученым измерять и фактически визуализировать различные аспекты мозга посредством прямого сканирования. К некоторым видам я уже обращался. Физические принципы, лежащие в основе этих технических приемов, различаются, но они все представляют информацию либо о структуре мозга, либо о его физиологии. Различие между ними – это как различие между фотосъемкой и кино. Структурная нейровизуализация предоставляет моментальные снимки структуры мозга. В отличие от этого функциональная нейровизуализация предлагает быстрый взгляд на мозг в действии. Компьютерная томография (СТ или CAT) и магнитно-резонансная томография (MRI) являются примерами структурной нейровизуализации, информирующей нас о морфологии мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI), позитронно-эмиссионная томография (PET), компьютерная однофотонная томография (SPECT) и магнитоэнцефалография (MEG) являются примерами функциональной нейровизуализации, информирующей нас о деятельности мозга. Некоторые их этих технических приемов, такие как СТ, MRI, PET и SPECT, стали относительно обычными инструментами клинической практики. Другие, такие как fMRI и MEG, все еще остаются эксклюзивной территорией главным образом исследований нейронауки.

Приход нейровизуализации действительно революционизировал науку об «уме-мозге» и способствовал ее переходу с непрочной позиции среди страждущих «мягкой» науки в ряды зрелых, признанных наук. Как я уже говорил, воздействие нейровизуализации на когнитивную нейронауку приравнивалось к воздействию телескопа на астрономию. Если мозг – это «микрокосм» человеческого познания, эмоций и сознания, тогда аналогия с телескопом является удачной и выявляющей. Моя работа с функциональной нейровизуализацией проводится главным образом в виде сотрудничества с разными коллегами, и я пытаюсь следить за разработками в этой новой области науки очень внимательно. Конференция по картографии человеческого мозга стала прекрасной возможностью получить общее представление о том, в каком направлении двигалась эта область науки.

В гостиничном конференц-зале энергия хлестала через край. Меня поразило количество молодых ученых со всего мира. За годы посещения научных конференций разного рода я заметил, что различные дисциплины, связанные с науками «ума-мозга» – психология, психиатрия, нейронаука, вычислительная техника, философия, привлекают людей. Может быть, это иллюзия, но я так не думаю. (Тяготеют ли различные личности к различным дисциплинам, или различные дисциплины формируют различные личности, или и то и другое могло бы быть предметом интересного социологического проекта.) На конференции я был поражен тем, что на ней присутствовали все дисциплины – настоящее многопрофильное сборище умов, так сказать. Как это и должно было бы быть с тех пор, как когнитивная нейронаука стала находиться на пересечении всех других дисциплин.

Большинство научных встреч имеют два вида преподнесения материала: доклады и стенды. Так или иначе, доклады считаются более престижными. Они, несомненно, менее трудоемкие: вы выходите на подиум, говорите то, что должны сказать, и вот – готово. Если речь идет о стендах, вы должны подготовить визуальное изображение вашей работы, прикрепить его на доске и стоять напротив него обычно несколько часов, объясняя его содержание блуждающим зрителям, разгуливающим взад и вперед по битком набитым проходам конференц-зала. Во время презентации своей работы я всегда предпочитал доклады стендам. Но для потребителя работ других людей стенды предлагают гораздо более эффективный способ понятия информации. Поэтому вместо того, чтобы пускаться в доклады, я прогуливался по бесконечным проходам, усеянным стендами (всего около двух тысяч стендов), делая записи в своем портативном компьютере.

Неудивительно, что новая информация о том, что происходит с мозгом, когда он стареет, представляла для меня главный интерес. Общеизвестно, что бороздки и желудочки увеличиваются с возрастом, вызывая атрофию мозга (в просторечии «усадку»), причем лобные доли являются особенно уязвимыми. Но это очень общие наблюдения. Есть ли что-то еще, особенное? У меня есть почти окончательно сформулированная догадка о гибели обоих полушарий при старении, но она требует подтверждения – или опровержения.

Бороздки являются одними из самых визуально поразительных признаков мозга, придающих ему характерную форму грецкого ореха. Бороздки, как глубокие каньоны, сдавлены горными хребтами, извилинами. Эволюция мозга млекопитающих замечательна своим постепенным образованием трещин, все более замысловатым и сложным ландшафтом извилин и бороздок, переплетающихся в почти равномерном порядке. Эволюционные давления, стоявшие за этим развитием, вероятно, связаны с возрастающей поверхностью кортикального плаща. Так как его размер продолжал увеличиваться на всем протяжении эволюции млекопитающих, «гладкому» мозгу потребовался бы все больший и больший черепной свод и, следовательно, все больший и больший череп. Представьте существо с головой размером с кита, водруженной на человеческом теле. Может быть, сообразительное, но не очень подвижное и не очень симпатичное. Вместо этого обреченного на провал чернового варианта эволюция предложила метод уплотнения очень большой кортикальной поверхности внутри головы человеческого размера, так сказать. Метод состоял в том, чтобы отойти от гладкой кортикальной поверхности и вместо этого сморщить ее и сделать на ней складки, как у грецкого ореха. Оригинальный метод, достойный патента, но пришедший от телеологически действующих «вслепую» сил мутации и естественного отбора.

Но что происходит с грецким орехом, когда мы стареем? Эта тема была указана на одном стенде, показывавшем уменьшение глубины бороздок при нормальном старении. Исследование, проведенное в Университете Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) и Национальном институте старения, использует изысканную методологию, изначально разработанную для изучения почвы и примененную в этом исследовании мозга. Междисциплинарное перекрестное оплодотворение в своем самом лучшем случае – и самом далеко идущем! Оказывается, что бороздки, промежутки между кортикальными извилинами, становятся более неглубокими, когда мы стареем. Это означает атрофию прилегающей кортикальной ткани. Представьте каньон, который со временем становится менее и менее глубоким в результате постепенной эрозии прилегающих скал. Изысканное исследование, приводящее к неожиданному открытию, но это еще не все. Исследование показало, что обмельчание бороздок далеко не однородно. Оно особенно выражено в теменной и затылочной областях правого полушария. В отличие от этого бороздки левого полушария демонстрируют меньшие изменения с возрастом.

Я перешел к другому исследованию MRI стареющего мозга. Авторы исследования были из Австралии, одного из самых любимых мною мест на земле, поэтому я был рад, что их работа была представлена. В центре исследования был островок головного мозга, филогенетически старая область (скорее «палеокортикальная», чем «неокортикальная»), скрытая глубоко на дне каньона, образованного лобными, височными и теменными долями. Функция островка остается отчасти загадкой настолько, что во многих руководствах по нейроанатомии и нейронауке любое упоминание об островке заметно главным образом своим отсутствием. Традиционно считается, что островок вовлечен в объединение обоняния и вкусовых ощущений. Но его стратегическое местоположение и предполагает, что он вовлечен в гораздо большее, может быть, в объединение информации о теле организма и его внутренних состояниях и, возможно, в установление ее связи с информацией о внешнем мире. Австралийский стенд показал, что количество серого вещества мозга в островке левого полушария особенно не изменяется со временем, в то время как в правом полушарии оно значительно снижается с возрастом.

Следующий стенд, привлекший мое внимание, был из Японии. Это было исследование MRI стареющего мужского мозга, которое использовало морфометрию воксел. «Воксел» для нейровизуализации – это то же самое, что «пискел» для телевизионного экрана – минимальный пространственный элемент анализа. Существование такого элемента позволяет проводить все виды количественных анализов данных мозговизуализации. Вы можете, например, вычислить количество воксел, содержащихся в изображении отдельной мозговой структуры, и посредством этого выразить ее размер в виде числа. Именно это сделали японские ученые, сравнивая размеры различных мозговых структур на четвертом, пятом и шестом десятке жизни. Уменьшение размера с возрастом очевидно в нескольких нейронных структурах, и оно начинается раньше в правом полушарии, чем в левом. В правом полушарии уменьшение серого вещества становится очевидным на четвертом десятке жизни и затрагивает ряд структур в течение пятого десятка. В левом полушарии уменьшение начинается только на пятом десятке.

Другой стенд был посвящен старению и депрессии. Исследования MRI пожилых индивидов, подверженных депрессии, показывают уменьшение размера лобных долей и правого (но не левого) гиппокампа, структуры, тесно связанной с памятью, даже если она не является местом хранения фактических воспоминаний.

Я пошел дальше и увидел стенд с интригующим названием о возрасте, поле, настройке рабочей руки и величине мозга. Исследование было проведено в UCLA (Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе), одном из самых известных центров нейровизуализации в мире. В центре внимания исследования находились молодые люди; некоторая потеря серого вещества наблюдается уже в относительно раннем возрасте, с восемнадцати до тридцати лет. Авторы не дают никаких комментариев по поводу различий полушарий. Но когда я изучал цифры на стенде, мне показалось, что уменьшение было больше, хотя очень незначительно, в правом полушарии, чем в левом.

​ Непреклонный левый фланг

Пять исследований, представленных на встрече, показали большую атрофию с возрастом в правом полушарии, чем в левом, и ни одно не показало противоположную модель. Как мы можем объяснить это различие в ухудшении? Мы уже знаем, что с возрастом левое полушарие приобретает все более и более важную роль в нашей умственной жизни, в то время как вклад правого полушария продолжает снижаться. Может ли быть, что различие в использовании является причиной различия в разрушении, при котором большее использование равняется меньшему разрушению? (Взаимосвязь между нейронным использованием и нейронной защитой будет определена в следующей главе.)

Прежде чем мы будем готовы делать выводы, давайте покажем некоторые ограничения и займемся немного математикой. Рассмотрим так называемое биномиальное распределение, то же распределение, которое вы использовали бы для расчета вероятностей некоторых результатов, подбрасывая монету. Я исходил из условия определенной гипотезы: что связанная с возрастом атрофия мозга является асимметричной, затрагивая правое полушарие больше, чем левое. Я взял за правило посещать каждую конференцию стендов и тщательно изучать все стенды, представленные на встрече. Я уверен в том, что мой отбор стендов не отражает мое какое-либо специфическое пристрастие. Если мы отбросим исследования, не связанные с атрофией и потерпевшие неудачу в ее сравнении на двух сторонах мозга или показывавшие идентичную атрофию, мы останемся как раз с пятью исследованиями, показывающими асимметричную атрофию. Мы только что это рассмотрели.

Случайная вероятность того, что атрофия, показанная в первом из этих исследований, больше на правой стороне, чем на левой, равна 0,5. И случайная вероятность этого результата для каждого последующего исследования также равна 0,5. Итак, вероятность того, что все пять исследований показали бы больше атрофии в правом полушарии, чем в левом, и ни одно исследование не показало противоположного результата просто по случайности, представляет собой 0,5 в пятой степени. Это равно 0,0313, чрезвычайно малому числу, едва больше трех сотых. (Для особо педантичных с математической точки зрения читателей позвольте мне обратить внимание на то, что этот расчет отражает факт того, что я обладаю a priori очень специфической гипотезой: большая атрофия в правом полушарии, чем в левом. Без этой специфической гипотезы вероятность всех пяти исследований, показывающих идентичное направление асимметрии, либо левое, либо правое, просто по случайности было бы 0,5 в четвертой степени, что равно 0,0625, тем не менее очень небольшая величина.)

Общепринятое статистическое условие, используемое учеными, предписывает, что любое событие с вероятностью случайного возникновения ниже 0,05 рассматривается не как случайное событие, а как отражающее реальную закономерность. Таким образом, в соответствии с этим статистическим «золотым стандартом» моя «добыча» в зале стендов картографии мозга не была случайным везением. И даже вероятно, что она отразила реальный феномен мозга.

Точка зрения о том, что правое полушарие стареет быстрее, чем левое, существует уже некоторое время, но для ее подтверждения не существовало серьезных данных. Предположение основывалось главным образом на изменениях в характеристиках при старении, выявленных в результате нейропсихологических тестов. А нейроанатомическая интерпретация этих изменений была в лучшем случае незначительной. Было известно, например, что по Шкале интеллекта взрослых Векслера (Wechsler) (WAIS) IQ эффективности (PIQ) ухудшается быстрее с возрастом, чем вербальный IQ (VIQ). Но обычно принимаемое предположение о том, что вербальный IQ отражает функциональную способность левого полушария, a IQ эффективности отражает функциональную способность правого полушария, явно ложно по ряду причин[17].

Итак, несмотря на многочисленные утверждения о противоположном, различные темпы ухудшения VIQ и PIQ с возрастом говорят нам очень мало о гибели двух полушарий на более поздних стадиях жизни. Другие попытки использовать нейропсихологические наблюдения, чтобы составить карту темпов ухудшения деятельности двух полушарий при старении, были в равной степени произвольными или ошибочными. Но теперь наконец мы имеем прямые доказательства нейровизуализации, чтобы показать, что правое полушарие действительно погибает быстрее при старении, чем левое полушарие. Или, если представить данные в более положительном ключе, мы располагаем прямым доказательством того, что левое полушарие противостоит воздействию связанного с возрастом разрушения лучше, чем правое.