Тайны памяти

Двойняшки

Уравновешенное, гармоничное соотношение пропорций, попросту говоря, симметрия в нашем представлении тесно связана с понятием красоты и совершенства. Это отнюдь не мнение дилетантов. Оно подкреплено бесчисленными свидетельствами авторитетов и в их числе такого знатока красоты, как древнегреческий ваятель Поликлет, созданиями которого человечество восхищается уже не одну тысячу лет.

Не случайно христиане, изображая бога как символ вечной истины и справедливости, чтобы подчеркнуть божественное совершенство всевышнего, рисуют его обязательно анфас, то есть в симметричном виде. По той же причине тяжеловесные культовые пирамиды майя, изящные греческие храмы, христианские соборы и базилики — словом, все места богослужения, а также административные здания обычно обладают зеркальной симметрией.

Если для доказательства того, что симметрия является символом совершенства, перечисленные примеры оказались недостаточно убедительными, можно сослаться на квантовую физику или математическую статистику. Нас интересует другое. Почему человек — венец творения природы на нашей планете — имеет лишь двойную симметрию, тогда как наиболее примитивные ее создания — сферические и обладают полной поворотной симметрией?

По свидетельству Платона, наиболее убедительный ответ на этот вопрос был дан древнегреческим философом Аристофаном на пиру у Агафона. Оказывается, когда-то люди были круглы и очень самодовольны от сознания своего совершенства. Чтобы смирить гордыню и лишить могущества, Зевс рассек чудо-человечков пополам, а Аполлону велел их лица повернуть назад, чтобы, смотря на разрез, человек был скромнее, и потом все это залечить.

Аполлон стянул со всех сторон кожу в то место, которое ныне называется животом, а отверстие на середине завязал, отчего образовался пупок. Приняв работу, Зевс напоследок пригрозил, что, ежели людишки и после того окажутся дерзкими и не захотят жить смирно, он снова разрежет их надвое, чтобы ходили на одной ноге. Не правда ли, странно, что Зевс не выполнил своего обещания!

Отбросим в сторону вопрос о происхождении билатеральной симметрии. Раз она есть, раз существует симметрия конечностей и многих органов тела, вполне понятна необходимость симметрии мозга, управляющего этими органами. Внешнее строение головного и спинного мозга убеждает в довольно строгой симметричности его частей, венцом которой является парность самых важных отделов мозга — его больших полушарий. Она кажется совершенно естественной, но скрывает ряд неожиданностей. Здесь нас ожидает пять парадоксов.

Во-первых, двигательные отделы правой половины мозга руководят работой мышц левой половины тела — и наоборот. Нервные волокна, несущие команды мышцам, выйдя из продолговатого мозга человека, совершают полный перекрест, переходя на противоположную часть спинного мозга.

В свою очередь, то же происходит и с нервными волокнами, несущими информацию от органов чувств (от глаз, ушей, вестибулярного аппарата, от рецепторов кожи и мышц). Вот вам второй парадокс. Только перекрест этот не полный. У человека перекрещивается примерно 50 процентов чувствительных волокон, то есть информацию от одного глаза в равной мере получают обе половины мозга. Конструктивные усовершенствования налицо. Двустороннее представительство органов кажется более надежным, хотя, с другой стороны, двойственность командования имеет неустранимые организационные трудности. Единоначалие лишено этих недостатков.

Подобное соотношение возникло в эволюции позвоночных недавно. На низших его ступенях, скажем у рыб, перекрест нервных волокон, несущих в мозг информацию, полный. Правый глаз посылает информацию только левой половине мозга, а левый соответственно — правой. Зато двигательные команды к мышцам приходят из обеих половин. Дальнейшее развитие пошло по пути: информацию в обе половины мозга, команды лишь из одной. Полная противоположность тому, что было заложено вначале. В чем смысл этого парадокса, сказать трудно.

Внутренние органы человека не имеют строгой симметрии. Сердце, желудок, кишечник, печень и селезенка есть в единственном числе. Казалось бы, центры для управления ими должны развиться лишь в одной из половин мозга. Ничего подобного не обнаружено, и в этом еще один парадокс. Вот четыре парадокса симметричного строения мозга. С последним мы познакомимся в конце главы.

В Париже у здания Пастеровского института воздвигнут памятник лягушке. Недавно на средства, собранные студентами-медиками, как дань признательности этому живучему терпеливому существу, излюбленному объекту физиологических и фармакологических исследований второй памятник установили в Токио. За заслуги в изучении мозга следовало бы отметить собаку и кошку. Памятник собаке водружен в Ленинграде у здания лаборатории И. П. Павлова, а вот кошка, насколько мне известно, еще ждет своей очереди.

Ни у кого не вызывает сомнения, что мозг — важнейший орган тела человека и высших животных. Правда, удаление головного мозга не влечет за собой немедленную смерть. В нем нет таких отделов, без которых жизнь не могла бы теплиться. Все жизненно важные функции по управлению кровообращением и дыханием сосредоточены в продолговатом мозгу. Остальное можно удалить, ничем не компенсируя работу утраченных частей мозга. Но что это за жизнь!

Если у кошки удалить лишь кору больших полушарий, животное становится глубоким инвалидом. У меня в лаборатории жили несколько таких кошек. Оперированные животные могли ходить, хотя и не очень уверенно, слышали, но не понимали того, что слышат. Различали свет от темноты, ощущали тепло, холод, боль, но пользоваться всей этой информацией были не в состоянии. Целый день они спали, пробуждаясь лишь для того, чтобы опорожнить мочевой пузырь и кишечник, или от голода и жажды. Сами есть они не могли. Найти пищу и понять, что это еда, даже если на нее и натыкались, кошки были не способны.

Кормить моих подопечных было одно мучение. Кошки не хотели открывать рот, а когда их пробовали кормить насильно, отчаянно кусались и царапались. Самым легким способом, хотя вряд ли он покажется достаточно гуманным, было сдавить кошке хвост. Животное приходило в ярость и пыталось кусаться, но я ничем не рисковал, так как она не способна догадаться, что обидчик сзади. Рассерженная бесполушарная кошка кусает пустое пространство перед собой. Гораздо опаснее моему лаборанту, который, воспользовавшись кошачьей яростью, пинцетом должен засовывать ей в рот кусочки сырого мяса. Когда они попадают на корень языка, кошка уже не может их выплюнуть. Мне нужно очень крепко держать ее за хвост; если она вырвется, вся нерастраченная ярость обрушится на лаборанта.

Бескорковая кошка останется инвалидом на всю жизнь. Ее ничему или почти ничему нельзя научить. Как известно, крупнейший английский нейрофизиолог Шеррингтон не принял условно-рефлекторную теорию как учение о высшей нервной деятельности. В 1912 году во время пребывания в Петербурге он посетил лабораторию И. П. Павлова и присутствовал на опыте. Полюбовавшись, как на звук звонка у собаки начинала капать слюна, и, видимо, желая избежать дискуссии, сэр Чарлз попробовал отшутиться. «Это напоминает, — сказал он, — нашу молитву перед обедом, — очевидно, молитва имеет для нас такое же значение, как для собаки звонок». Бескорковые кошки не способны усваивать подобные «молитвы», тем более вырабатывать более сложные условные рефлексы.

Основная функция коры больших полушарий — накопление жизненного опыта, или, на языке физиологии, образования условных рефлексов. Наш чердак, кора больших полушарий, самая важная часть головного мозга. Здесь средоточие всех высших функций, наш человеческий интеллект.

Анализаторы всю собранную ими информацию направляют в кору больших полушарий. Обе половины мозга информированы одинаково. А могут ли братья-двойники — полушария головного мозга — обмениваться информацией?

Ответить на этот вопрос нетрудно, нужно лишь добиться, чтобы информация поступала только в одну половину мозга. Для этого производят специальную операцию. Если кошке рассечь хиазму (место переплетения волокон зрительных нервов), имеющую вид буквы X, таким образом, чтобы получились знаки больше и меньше (> и <), каждый глаз сможет посылать информацию только в свою половину мозга. Затем животному накладывают на один глаз повязку и обучают находить корм в кормушке, над которой вешается какая-нибудь картинка, например квадрат. Когда животное запомнит рисунок и перестанет ошибаться, повязку переносят на другой глаз. Обычно кошка отлично выдерживает экзамен. Ее правый глаз узнает то, в чем умел разобраться левый. Способность «двойняшек» обмениваться информацией не вызывает сомнений.

Для подобных экспериментов природа создала готовые модели. У низших позвоночных зрительный нерв делает полный перекрест, поэтому каждый глаз посылает информацию только в противоположную половину мозга. Опыт повторили на золотых карасях и убедились, что и их полушария обмениваются информацией. Увидев необученным глазом сигнал опасности, рыба так энергично и уверенно спасалась бегством, что не было никаких сомнений в уровне знаний специально не обучавшейся половины мозга.

С более сложными задачами справиться оказалось не так легко. Во второй серии опытов рыбка, увидев на белом фоне три горизонтальные зеленые полоски, должна была как можно скорее удрать в соседний отсек, открыв носом легкую дверку. Когда же на картинке оказывались красные пересекающиеся между собой полоски, ей следовало оставаться на месте, так как в этом случае дверь была заперта и об нее можно было сильно расквасить нос.

Когда золотые рыбки достаточно хорошо усвоили урок, им устроили экзамен. Вопросы были с подвохом. Их сначала задавали обученному глазу. Теперь экзаменатор показывал золотому карасю или три красные горизонтальные полоски, или зеленые пересекающиеся. Рыбе предстояло определить свое отношение к новым картинкам, решить, что важнее: форма или цвет. Караси выбирали форму. Вид горизонтальных полосок их пугал, несмотря на то, что они были окрашены в красный цвет. К зеленым перекрещенным полоскам рыбы остались равнодушны.

Затем экзаменационные билеты предъявляли необученному глазу. Ответ необученной половины мозга разительно отличался: караси реагировали на цвет. При виде зеленых пересекающихся линий они опрометью бросались прочь, при показе горизонтальных красных — оставались на месте. Произошло настоящее раздвоение личности. Каждая из половин рыбьего мозга поступала по-своему.

Этим экспериментаторы не удовлетворились. Они решили создать конфликтную ситуацию, показав правому и левому глазу одну и ту же картинку — зеленые перекрещивающиеся полосы. Для обученной половины мозга картинка была приказом оставаться на месте, для необученной — сигналом опасности. Началась внутримозговая борьба. В конечном итоге верх взял «неуч»: нерешительно потоптавшись на месте, карась уплыл за перегородку. На другой день рыба тяжело заболела. «Ум за разум зашел», — довольно метко определили служители аквариума.

У высших животных обмен информацией между двойняшками идет очень легко. Оба полушария связывает между собой мозолистое тело — массивное образование, состоящее из волокон белого вещества, то есть десятков миллионов отростков нервных клеток, по которым, как по проводам, в обе стороны нескончаемым потоком льется каскад информации. Если кошке перерезать мозолистое тело, обмен информацией практически прекратится. Теперь правая половина мозга не будет знать, что видит левый глаз, а левая — что правый. У кошки может наступить такое же раздвоение личности, как у карася в сложной ситуации. Оперированную кошку нетрудно научить бежать к кормушке при показе картинки правому глазу и в страхе вихрем взлетать на шкаф при предъявлении того же рисунка левому глазу.

Перерезка мозолистого тела прерывает у кошки главные пути коммуникаций, но начисто не уничтожает способность полушарий обмениваться информацией. Она может совершаться окольным путем через другие отделы мозга. Этот путь дает возможность передавать только очень простые сообщения. Если одно полушарие кошки обучать различать свет яркой и тусклой лампочек, она с грехом пополам поделится почерпнутыми сведениями с другим, но о передаче более сложных сведений не может быть и речи.

Все, что сказано о зрении, справедливо и для других органов чувств. Обезьяна, научившаяся после рассечения мозолистого тела левой рукой выбирать среди одинаковых по форме и цвету шаров самый тяжелый, не может сделать то же правой. Она будет играть шарами, катать их, нюхать, пробовать на зуб, но прикинуть их вес ей и в голову не придет. Такое впечатление, что в ее черепной коробке помещаются мозги двух разных обезьян.

Логично было предположить, что при раздельном обучении почерпнутые сведения сначала прочно фиксируются в тренируемом полушарии, а затем на досуге в минуты отдыха, пользуясь временным перерывом в работе, поумневшее полушарие спешит подучить второе. Предположение не оправдалось. Если одно полушарие кошки с рассеченной хиазмой быстро обучить чему-нибудь, а затем сразу же положить ее на операционный стол и перерезать мозолистое тело, объем знаний второго полушария не пострадает.

Значит, оба полушария обучаются одновременно. Хотя до второго полушария раздражения не доходят, обучаемое полушарие пересказывает ему тотчас же все, что видит само. «Двойняшки» — дружные ребята! К таким же выводам пришел известный чешский физиолог Я. Буреш, применив метод распространяющейся депрессии. Если на поверхность мозга капнуть каплю хлористого калия (а это можно сделать, не вскрывая черепа, через заранее вживленную канюлю), происходит деполяризация клеточных мембран, распространяющаяся во все стороны со скоростью три миллиметра в секунду, как круги от брошенного на поверхность воды камня. Зная размер мозга, нетрудно рассчитать, сколько времени потребуется, чтобы волна депрессии охватила все полушарие. Работа корковых нейронов прерывается на время от нескольких десятков минут до нескольких часов. Этот способ очень удобен для непродолжительного выключения деятельности мозговых полушарий.

Буреш вызывал у крыс депрессию одного полушария и обучал второе. Затем животному давали отдохнуть. На другой день, вызвав предварительно депрессию в обученном полушарии, устраивали экзамен необученному. За время отдыха у полушарий было достаточно времени, чтобы обменяться информацией и ликвидировать пробел в знаниях одной из половин мозга. Мозг крысы не использовал эту возможность. Обученное полушарие ни словом не обмолвилось с необученным, даже не намекнуло ему ни о чем.

Если бросить беглый взгляд на фотографию больших полушарий человеческого мозга, может показаться, что перед вами карта какой-то неведомой планеты, поверхность которой изборождена горными хребтами и глубокими извилистыми долинами. Неожиданным и, пожалуй, странным может показаться лишь то, что западное и восточное полушария как две капли воды похожи друг на друга.

Первыми сделали попытку выяснить функциональное значение отдельных извилин мозга два французских ученых, Галль и Шпурцгейм, снискав себе этой работой недобрую славу. Горе-ученые решили, что мозг состоит из набора приборчиков, занятых организацией различных чувств и интеллектуальных способностей, таких, как остроумие, щедрость, стяжательство, речь, любовь к детям, сексуальные эмоции и влечения. В этих домыслах не было бы большой беды, преподносись они в форме предположения. Френологи (так назвали этих ученых) выдавали подобную чушь за абсолютную истину, к которой они пришли… ощупывая череп и находя на нем шишки мудрости, разврата и т. д.

Мозг человека не тот объект, на котором допустимо экспериментирование. Как нередко бывает, на выручку исследователям пришла неистощимая на выдумки природа. То, чего не умеет или не смеет сделать человек, она подчас совершает играючи, ничуть не огорчаясь, если результат эксперимента окажется плачевным. В числе злых шуток природы самые обидные — болезни мозга. Хотя он помещен в надежный сейф — черепную коробку, полностью от повреждений она не защищает. Кроме того, немало заболеваний (опухоли, кровоизлияния, тромбоз мозговых сосудов) сопровождается механическим повреждением отдельных участков мозга.

Еще Гиппократ за четыре столетия до нашей эры знал об этих шалостях природы. От его пытливого взора не укрылось, что при обширных поражениях полушарий возникает паралич руки и ноги на противоположной стороне тела. Это до некоторой степени отвечало на вопрос, чем занимается мозг, но научные достижения древних тысячелетиями игнорировались. Их подтвердили только в эпоху Ренессанса.

М. Лакс, живший в XVII веке, прочел доклад в Монпелье о том, что потеря речи обычно сопровождается параличами правых конечностей, а следовательно, является результатом поражения левого полушария. Однако доклад напечатан не был и не стал известен специалистам. Только 25 лет спустя уникальными экспериментами природы сумел воспользоваться французский хирург и секретарь общества антропологов П. Брока. Он подметил, что повреждение третьей лобной извилины левого полушария сопровождается нарушением речи.

Наблюдения Брока дали толчок к целой серии исследований. У людей наблюдали словесную глухоту, двигательные нарушения речи, расстройства письма и чтения. При речевых нарушениях очаг заболевания гнездился в левом полушарии. Что делало правое, никому не было известно. Казалось, что области, разрушение которых слева приводило к серьезным заболеваниям, в правом полушарии бездельничали. Что бы это могло означать? Может быть, из двух половинок мозга одна, как муравей, неустанно трудится, а другая, как стрекоза, попросту тунеядец?

Клинические наблюдения выдали многие тайны мозга. У этого метода только один недостаток: когда врач имеет дело с больным, он не может знать достаточно точно, что произошло с мозгом, а когда мозг становится доступным для наблюдения, уже поздно выяснять, какие функции были нарушены.

Почти до последнего времени исследователи не могли проводить непосредственное экспериментальное изучение функций мозга. Лишь недавно оно стало возможным. Новый метод не принес пока ни неожиданных, ни даже просто новых открытий. Обо всем, что с его помощью удалось выяснить, врачи уже давно знали, но мне гораздо удобнее говорить о результате лабораторного опыта, чем вести повествование извилистыми тропинками клинических экспериментов природы, всегда имеющих печальный конец.

Лет сорок назад в психиатрии возник новый способ лечения, так называемая электросудорожная терапия. Сейчас не имеет смысла вспоминать, кто его предложил. К счастью, он себя оправдал. Немало больных этот способ если не вылечил, то, во всяком случае, вернул домой. Даже в наше гуманное и просвещенное время к электросудорожной терапии по-прежнему прибегают, когда другие методы не дают результатов, и, случается, судорожные припадки приносят пользу.

Судороги вызывают, раздражая мозг электрическим током. Электроды укрепляют с обеих сторон головы и пропускают ток от уха к уху. При этом электричество раздражает оба полушария мозга, а иногда и другие отделы. Несколько лет назад в Англии и США стали применять раздражения одного полушария, накладывая электроды справа на лобные и затылочные участки головы. Выбор правого полушария объясняется тем, что припадки в этом случае мягче, не вызывают у больных особо тягостных воспоминаний и мало затрагивают речь.

Раздражение электрическим током настолько дезорганизует работу мозга, что его обычная деятельность прекращается. Внешне это выглядит как выпадение функций полушарий, поскольку исчезают реакции, связанные с раздражаемым отделом. Записи электрических реакций мозга убеждают, что после раздражения надолго изменяется их ритмика. Именно в это время обнаруживаются наиболее глубокие нарушения деятельности мозга. Уже беглого взгляда бывает достаточно, чтобы определить, какое полушарие мозга раздражилось.

После левостороннего судорожного припадка надолго расстроена речь и сознание. Лишь понемногу функции восстанавливаются. Сначала больные начинают откликаться на свое имя, потом понемногу восстанавливается способность понимать обращенную к ним речь, выполнять простые инструкции, называть сначала наиболее обычные, а затем редко встречающиеся предметы. Возвращается способность ориентироваться во времени и пространстве.

После правостороннего припадка, если подобные симптомы и обнаруживаются, то проходят достаточно быстро. Вместо выпадения речи появляется болтливость, потребность имитировать различные звуки. Создается впечатление, что в обычной жизни правое полушарие слегка притормаживает левое, сдерживает его, не давая разойтись.

Очень интересны результаты по изучению восприятия речи. После левостороннего раздражения мозга больные хуже понимают очень тихую речь, после правостороннего — лучше. Видимо, и в этом отношении левое полушарие, освободившись из-под контроля правого, работает надежнее. На фоне шума речь воспринимается иначе. После левостороннего припадка больной плохо ее разбирает, но шум не вызывает дальнейшего ухудшения разборчивости. При правосторонних припадках шум сильно затрудняет понимание речи.

Может быть, правое полушарие помогает мозгу разбираться, какие звуки являются речевыми, а какие посторонними? Не оно ли умеет по тембру узнавать голоса знакомых людей? Каждый, вероятно, замечал, что, беседуя с соседом напротив за шумным праздничным столом или вслушиваясь в речь докладчика на многолюдном митинге, мы воспринимаем только его слова, не замечая или, вернее, не воспринимая речь ближайших наших соседей. Не правое ли полушарие обеспечивает нам такую возможность?

Опознание голосов животных и птиц, музыкальный слух и музыкальные способности — дело правого полушария. Больные с повреждением левого полушария, вызвавшим глубокие нарушения речи вплоть до полной немоты, тем не менее сохраняли способность воспроизводить известные им мелодии, даже напевать простые песенки. Известны случаи, когда из-за левостороннего повреждения мозга выдающиеся композиторы теряли речь, но сохраняли способность сочинять музыку. Напротив, очень незначительные повреждения определенных областей правого полушария, не вызывая нарушения речи, приводили к потере музыкальных способностей: нарушалось пение, игра на музыкальных инструментах, исчезал дар композиции.

После электросудорожного припадка нарушается память. Слова, которые испытуемому давали прочитать после левостороннего припадка, он скоро забывал, зато хорошо запоминал картинки, на которых были изображены сложные геометрические фигуры. Напротив, после правостороннего припадка такие фигуры запоминались плохо, а слова хорошо. Видимо, при левосторонних припадках сохраняются зрительные образы предметов, а при правосторонних — запоминаются названия.

Судорожный припадок на много часов, а то и дней меняет эмоциональную окраску поведения. После левостороннего припадка первое, что слышит врач, — вздохи и стоны больного. Пациенты угнетены, необщительны. Все вызывает у них неудовольствие, раздражительность, негативную реакцию. Такое поведение после тяжелейшего припадка кажется вполне естественным, но при правостороннем раздражении картина совершенно иная. Еще только кончились судороги, еще испытуемый не в состоянии говорить, а врач уже видит на его лице улыбку. Настроение значительно улучшается. Все воспринимается с удовольствием, так сказать, в розовых тонах. Сильнейшая депрессия после припадка может смениться почти маниакальным состоянием. Вот почему в США лечат правосторонними припадками. Отличное настроение, наступающее сразу же после припадка, весьма впечатляющий симптом хорошего терапевтического эффекта, особенно для несведущих в медицине родственников больного.

Функциональная неравноценность больших полушарий — одно из самых загадочных явлений в деятельности человеческого мозга. Наш специфически человеческий парадокс. Пока никому не удалось убедительно объяснить, почему мозг на протяжении своей весьма продолжительной эволюции оставался строго симметричным как в своем строении, так и в отношении выполняемых функций и только на фазе человека отказался от этого принципа.

Может быть, развитие речи у наших предков обезьянолюдей происходило очень быстро, а эволюция головы, черепа и заключенного в нем мозга отставала. Тогда легко допустить, что у созидательницы-природы не хватало свободного материала, мозгового вещества полушарий, чтобы, как обычно, дублировать функцию, расположив ее центры в обеих половинах мозга. Я не уверен, что это объяснение самое правильное, но, на мой взгляд, оно ничуть не хуже остальных.

В мозгу животных все функции дублированы, но полушария не вполне равноправны. Одно из них бывает более активным, ведущим. Поэтому конечности соответствующей половины тела используются чаще, а полушарие оказывается более тренированным, способным выполнять более тонкие функции.

Опытный исследователь всегда сумеет определить ведущее полушарие. Крысы, впервые запущенные в новый, незнакомый для них лабиринт, будут двигаться вдоль одной из стенок и сворачивать в коридоры той же стороны. Собака пользуется одной из лап чаще, чем другой. Ею она будет доставать из-под дивана закатившуюся туда кость или выполнять иную, мало свойственную ей функцию.

Несимметричное развитие мозга, несимметричное распределение его функций у животных встречаются очень редко. Впрочем, может быть, мы просто об этом мало знаем. Почти единственным исключением являются дельфины. Одно полушарие мозга у них почему-то больше другого.

У многих певчих птиц не равноценны подъязычные нервы, иннервирующие голосовой аппарат, а значит, неодинаково функциональное значение правой и левой половин мозга. Если у пожилого зяблика с вполне сформировавшейся песней перерезать левую ветвь, произойдет почти полное разрушение песни. После перерезки правой из песни выпадет лишь несколько компонентов. Асимметрия функций в мозгу птиц поддается переделке. Перерезка левого подъязычного нерва у молодого, еще не научившегося петь зяблика не отразится на его пении.

Среди человекообразных обезьян одинаково часты правши и левши. Наша праворукость, видимо, закрепилась в стадах обезьянолюдей в связи с использованием орудий труда. В коллективах, где все члены имели более развитой определенную конечность, легче выполнялась совместная работа. Они оказались более конкурентоспособны. Таким путем в конце концов и закрепилась праворукость, то есть преимущественное функциональное развитие левого полушария мозга. Неудивительно, что человеческий мозг поручил осуществление двигательных реакций, связанных с речью, левому полушарию, пока эта функция за ним прочно не закрепилась.

У левшей — есть и такая прослойка жителей нашей планеты — все наоборот. Речевым является правое полушарие, а его функции взяло на себя левое. Сложнее обстоит дело у амбидекстров — людей, не имеющих ярко выраженного доминирования одного полушария над другим. Раньше предполагалось, что в их мозгу все функции одинаково представлены в обоих полушариях. Исследование показало, что и у них дублирование функций отсутствует. Просто речевые центры мозга иначе сгруппированы и более равномерно распределены между мозговыми полушариями.

Неудачный эксперимент нередко оборачивается для экспериментатора огромной удачей.

Еще начинающим исследователем я изучал судьбы информации, приходящей в мозг собаки сразу по нескольким каналам: через слух, зрение, кожные рецепторы, обоняние и так далее. У некоторых животных в ходе опытов были удалены различные анализаторные зоны мозга. Больше всего меня поразило тогда, как быстро исчезали последствия операций. Всего через каких-нибудь пять-восемь дней после удаления обширных областей мозга собаки вели себя совершенно нормально. Сторонний наблюдатель никогда не подумал бы, что совсем недавно я основательно поковырялся в собачьем мозгу. Только две собаки не укладывались в это правило.

Планируя эксперимент, я наметил сделать две контрольные операции: удалить лобные и теменные области коры больших полушарий. Эти зоны мозга не связаны с непосредственным анализом каких-либо раздражителей. Я полагал, что их удаление не вызовет особо серьезных последствий, и наметил для этого самых симпатичных собак. У Травки удалил лобные доли, у Фунтика — теменные.

С Травкой ничего особенного не произошло. Стала еще более ласковой, менее резвой. Удивляло лишь непреодолимое желание бежать за любым двигающимся предметом. Слегка пригнув нос к земле, с глазами, не выражающими никаких эмоций, Травка часами могла следовать за человеком, идущим по кругу или выписывающим замысловатые вензеля.

Гораздо большее впечатление произвел на меня Фунтик. У него было удалено значительно меньше мозгового вещества, чем у каждой из остальных собак, но он оказался тяжелым инвалидом. Первое впечатление было, что собака просто ничего не видит. Он натыкался и на крупные и на мелкие предметы.

Спуститься или подняться по лестнице Фунтик не мог. Если его вели вниз, не замечал первой ступеньки, сваливался с нее, затем со второй, третьей, пугался, и никакие уговоры не могли заставить его идти дальше. Фунтику так же трудно было подниматься наверх. Так как сразу же после операции у него появилась манера двигаться по комнате, опустив нос к самому полу, как бы обнюхивая или даже ощупывая носом дорогу, он просто натыкался мордой на ступеньку. Поставить на нее лапу он не догадывался.

Иногда с Фунтиком случались забавные истории. Попав случайно головой под стул, он надежно застревал в лесу из четырех ножек. Приходилось помогать. Преодолеть низенький барьер пес не мог. Не догадывался через него перешагнуть.

Все же настоящим слепцом назвать его было нельзя. Через пару недель, когда Фунтик несколько освоился со своим положением, я стал замечать, что он может издалека направиться к белой (или вообще светлой) двери. Отличить дверь комнаты от белого шкафа он, конечно, не мог. Мало того, обладая способностью увидеть дверь издалека, он часто промахивался и натыкался на косяк. Мелкие препятствия, вроде ножки стола или стула, также не оставались незамеченными, и все же он на них натыкался. Значит, видел, но не понимал того, о чем сообщали мозгу его глаза.

Объяснить поведение собаки только нарушением зрительной функции нельзя. Я многократно убеждался, что здоровые собаки максимум за полчаса обучаются ходить по лестнице с завязанными глазами, приноравливаясь к высоте и ширине ее ступенек. Для Фунтика лестница более трех месяцев была «непреодолимым барьером». Здоровые собаки с завязанными глазами легко справлялись с пустяковыми препятствиями. С помощью остальных органов чувств они активно исследовали сложившуюся ситуацию и легко ориентировались в пространстве. Совершенно очевидно, что одним нарушением зрения поведение моей собаки никак объяснить нельзя.

Чем дольше я наблюдал за Фунтиком, тем мне яснее становилось, что у него нарушено взаимодействие анализаторных систем. Это чувствовалось во всем. Координация движений у Фунтика нарушена не была. По гладкому полу он ходил довольно уверенно, пока голова оставалось неподвижной. Стоило собаке повернуть голову или нагнуть ее, Фунтик тотчас же терял равновесие. Орган равновесия работал исправно, но делать поправку, учитывающую положение головы, пес разучился. Его мозг не мог объединить информацию вестибулярного аппарата и мышц шеи.

На основании простых наблюдений делать окончательные выводы нельзя. Я стал изучать, как анализирует Фунтик сложные комплексные раздражители, а вскоре завел для этого и других собак.

Первым меня заинтересовал вопрос, могут ли у собак с повреждением теменных отделов больших полушарий образовываться временные связи между двумя раздражителями, адресующимися к разным анализаторам. Например, между светом и звонком или между кожным раздражением и запахом мяты. Образовать их мне не удалось. Это подтверждало, что анализаторные области мозга разучились работать совместно.

В следующем эксперименте изучалась способность оперированных собак отличать один сложный раздражитель от другого. Задолго до проведения операции у всех подопытных животных был выработан условный рефлекс на трехчленный комплекс раздражителей: свет, звонок и касалку. Раздражители действовали один за другим, и только после кожного давался корм. От этого комплекса собаки должны были научиться отличать другой, составленный из тех же компонентов, но действовавших в обратном порядке. Задача для собак непростая, но они с нею справились.

Особенно трудно давалось полное равнодушие к раздражителям, за которыми не следовал корм. Где-то в глубине собачьего мозга (чуть не сказал — души) постоянно теплилось сомнение: «Точно ли мне сейчас не дадут поесть? Ведь это все те же касалка, звонок, свет, после которых я всего три минуты назад получила отличную порцию мясосухарного порошка».

Я ожидал, что, если собаки с неповрежденным мозгом различают комплексы с трудом, то уж после операции они с этой деликатной задачей не справятся. Ничуть не бывало. После операции «сомнения» у собак возникали значительно реже и стали менее мучительны.

Когда период удивления и растерянности у меня прошел, я решил перехитрить своих подопечных.

Для Рубикона и других собак я удлинил комплекс, присоединив в конце еще один, четвертый, компонент — гудок, а затем заставил различать два сходных комплекса, где местами менялись только средние компоненты (свет — звонок — касалка — гудок, свет — касалка — звонок — гудок). Я-то знал, что эта задача на пределе собачьих возможностей. Не тут-то было, не без колебаний и сомнения, но и эту задачу собаки четко решали. Пришлось затеять новое исследование.

При выработке рефлекса на комплекс его компоненты объединяются временными связями. Поэтому у моих собак второй и третий компоненты комплекса, звонок и касалка, данные по отдельности, утратили способность вызывать условный рефлекс. Лишь на свет, самый первый компонент, слюнки по-прежнему текли.

Иначе дело обстояло у оперированных животных. У них не только первый, но и второй компонент вызывал рефлекс. Свет в размере 8 капель, звонок — 4, а весь комплекс: свет — звонок — касалка — 12. Третий компонент вызывал сильное торможение, способное подавить рефлекс на свет и звонок. В тормозном комплексе он оказывался на первом месте и должен был бороться с возбуждением, вызванным остальными компонентами. Теперь можно было формировать любые комплексы, заранее зная, какой величины будет рефлекс. При этом приходилось складывать эффекты двух первых компонентов и вычитать количество слюны, которое вытормаживал третий.

Свет + звонок = 8 + 4 = 12 капель.

Свет + свет = 8 + 8 = 16 капель.

Свет + звонок + свет = 8 + 4 + 8 = 20 капель.

Звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 = 12 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.

Касалка + свет + свет = 8 + 8 – 12 = 4 капли.

Касалка + звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 – 12 = 0 капель.

Теменная кора оказалась у собак тем местом, где происходит интеграция показателей различных анализаторов. Без этого отдела мозга невозможно образование временных связей между компонентами комплекса. У нормальных собак он анализирует всю приходящую информацию и, если получит соответствующий сигнал, дает команду пищевому центру осуществить рефлекс.

В отсутствие теменных областей пищевому центру приходится самому «решать», на какие раздражители следует гнать слюну. «Запомнить» сложные комплексы он не в состоянии. Вместо того чтобы реагировать на целый комплекс, он вынужден работать как счетовод. Теменная область, лежащая в центральной части больших полушарий мозга между основными анализаторными областями, берет на себя обработку комплексов и тем освобождает остальные отделы мозга от ненужного формирования тысяч и тысяч временных связей.

Академик И. С. Бериташвили одним из первых догадался, что у анализаторов должен быть помощник. Почти сорок лет назад, изучая у собак образование условных рефлексов на комплексы, он предположил, что временные связи не протягиваются от одного анализатора к другому, а идут к какому-то стороннему пункту, где и встречается вся информация о каждом компоненте комплекса.

Нужно прямо сказать, у него было мало оснований сделать подобное предположение. Скорее это гениальное предвидение.

По Бериташвили, начальный отрезок условного рефлекса на комплекс должен представлять собой пирамидку, по граням которой тянутся нити временных связей от его компонентов, чтобы на вершине связаться в один общий узел. Изучение теменных областей мозга показало, что именно здесь завязываются подобные узелки.

Остия — морские ворота Древнего Рима. Много веков она верой и правдой служила римлянам. Сюда, в устье Тибра, приходили тяжело груженные корабли из всех портов Средиземного моря. Морским прибоем прошелестели над Остией столетия. Под натиском варваров пала Римская империя, а вместе с ней потеряла былое значение и Остия. Пыль веков засыпала ее развалины.

В конце августа 1932 года на раскопки Остии со всего мира съехались крупнейшие биологи. В их числе были выдающиеся советские ученые: И. П. Павлов, А. П. Палладин, X. С. Коштоянц. Осмотрев раскопки, они расселись на скамьях древнего амфитеатра. К аудитории, чтобы открыть очередной XIV Международный конгресс физиологов, вышел не кто-нибудь, а глава итальянских фашистов — Муссолини. Павлов, как известно, терпеть не мог стороннего вмешательства в науку, а вмешательство политического деятеля такого толка, естественно, перенести равнодушно не сумел. Всегда принимавший живейшее участие во всех научных собраниях, в этот раз он забрался на самый верх амфитеатра и, обмахиваясь шляпой, с мрачным видом слушал незнакомую речь. Дуче выступал, конечно, по-итальянски. В этом Павлов усмотрел еще одну причину для возмущения. Итальянский не был официальным языком конгресса.

Двуногое существо, именуемое человеком, относительно недавно стало жить социальной жизнью. Однако за это короткое время социальная среда постоянно развивалась и в настоящее время ничуть не менее сложна, чем биологическая. Если бы мы задались целью определить, какие факторы — биологические или социальные — в большей степени определяют наше поведение, то убедились бы, насколько сильно биологическое начало подпало под контроль социального. Даже в самых сложно организованных семьях общественных животных ничего подобного не наблюдается. Животные не устраивают всемирных конгрессов, не занимаются раскопками древних городов, не встречаются с политическими деятелями.

Общественная среда, несомненно, оказала воздействие на формирование человеческого мозга. Ученые давно искали социальный отдел, ту область, которая выполняет самые высшие, чисто человеческие психические функции. Подозрение пало на лобные доли больших полушарий, так как они развиты достаточно сильно лишь у человека и обезьян.

Не все были с этим согласны. Раздражение электрическим током почти любого отдела мозга вызывает у человека какие-либо реакции или ощущения. Лобные доли оказались немыми. Возникло подозрение, что они не выполняют определенной функции. Нашлись ученые, рискнувшие заявить, что лобные доли человеку ни к чему, что они средоточие всех человеческих несчастий.

Откровенно говоря, некоторые основания для этого были. Я знал до войны красивую девушку из очень одаренной семьи известных музыкантов. Все-то ей в жизни удавалось. И в школе и в институте она круглая отличница. Был у нее жених, такой парень, что подруги по институту (а в медицинском вузе, где она училась, девушек было немало) умирали от зависти. Она отлично играла на скрипке, неплохо пела.

Но поговоришь с ней полчаса — и убеждаешься, что перед тобой самый несчастный человек на Земле. Каждый зачет ее смертельно пугал, хоть сомневаться в успехе не было никаких оснований. Любое нечаянно брошенное слово, случайный взгляд подруг или преподавателя заставлял мучительно размышлять, искать в нем особый, тайный смысл. Даже гроза в день открытия сезона в филармонии становилась трагедией.

Такая мрачная жизнь тянулась у нее до начала войны. В марте 1942 года молодую женщину тяжело ранило. Осколок снаряда прошел сквозь мозг. Раненую увезли на Большую землю, долго лечили. Война изменила всю жизнь. Муж в первые же дни войны был убит на фронте. Мать и маленький сын погибли в блокадном Ленинграде. Она стала тяжелым инвалидом. О продолжении учебы не могло быть и речи. Но теперь она не унывала. Не было длительных переживаний, неудачи и несчастья не вызывали продолжительных неприятных эмоций. Настроение было всегда повышенно веселое. Появилась любовь к плоским шуткам, примитивным анекдотам.

Не следует ли из этого примера, что лобные доли излишни, что от них лучше избавиться, обратившись к хирургу (как некогда в Западной Европе модно было в порядке профилактики удалять аппендикс). Представьте себе, примерно такие выводы и были сделаны. В 1936 году португальский невропатолог Э. Мониш предложил при особо тяжелых случаях психических расстройств применять прифронтальную лейкотомию — перерезку белого вещества мозга. Лобные доли не удалялись, но, отделенные от мозга, не могли принять участия в его работе.

Метод по меньшей мере варварский, вполне достойный фашистских застенков. (Недаром этот раздел начался с упоминания о дуче!) Видный невропатолог А. Брюк не случайно назвал применение лейкотомии «тяжелейшей проблемой медицинской морали». Между тем операция часто вызывала облегчение, возвращала безнадежно больных в лоно семьи. Особенно сильное распространение она получила в США и до сих пор еще применяется кое-где с лечебными целями.

Недавно было совершенно точно установлено, что аппендикс дан людям не в наказание «за грехи», а выполняет важную эндокринную функцию. Тем более не следует сомневаться в необходимости лобных долей мозга. Обозначение их как органа «культуры», органа «абстрактного мышления» до некоторой степени оправдано.

Поражение лобных долей не нарушает ни зрения, ни слуха, ни иных органов чувств, не вызывает параличей. Больные или угнетены и не проявляют никакой инициативы, или приподнято возбуждены и тогда совершают неконтролируемые, импульсные поступки: могут, не задумываясь, отдать первому встречному только что полученную зарплату, сделать в трамвае предложение случайной попутчице, невзначай наткнувшись на кассу Аэрофлота, купить билет до Владивостока. Они не способны критически относиться к собственным поступкам и не сознают нелепости своего поведения.

Раньше считали, что у «лобных» больных страдает память. Действительно, они все мгновенно забывают, но причина в другом. Они не способны долго удерживать на чем-нибудь внимание. Новые, непрерывно возникающие впечатления полностью затушевывают предыдущие. Если больного поместить в звукоизолированную камеру и, дав задание на запоминание, выключить свет, то есть оградить по возможности от всяких отвлекающих раздражителей, нарушения памяти не обнаружится.

Нарушается план последовательных операций. Больной не может даже по инструкции ни совершить сколь-нибудь сложные действия, ни прервать их. Легкая отвлекаемость и неспособность составлять план — одна из причин нелепых поступков. Вместо гуталина человек намазывает ботинки сливочным маслом, кладет в чай соль, вместо лапши опускает в кастрюльку мочалку.

Очень характерно стремление стереотипно, по многу раз совершать одни и те же действия. Собака с удаленными лобными долями, пристроившись сзади к ноге хозяина, будет часами бежать за ним. Больные обычно что-то монотонно теребят, перебирают пальцами, почесываются.

На этой почве возникают курьезы. Пациент в лечебной мастерской занят столярными работами. Закрепив в верстаке доску, он начинает строгать. Больным с поражением лобных долей не только трудно кончить беседу с другом, вернувшимся из похода, вкушать вкусную пищу и чесать, где чешется, как шутил Козьма Прутков, но и прекратить раз начатую работу. Доска под рубанком кончается, больной строгает верстак, не замечает этого и не может остановиться. Еще пример. Пациента просят написать цифру 5. Он пишет. Затем предлагают написать 123, он пишет 555, объединяя элементы текущей программы со стереотипным повторением предыдущей.

Мышление «лобных» больных алогично. Характерно случайное сцепление самопроизвольно появляющихся ассоциаций и неспособность схватить всю обстановку в целом. Человек выхватывает какой-то один ее элемент и на его основании действует. Больного просят рассказать о картине, на которой изображена торжественная церковная служба. Протоиерей в парадном облачении с кадилом в руке выходит из алтаря. Перед ним толпа молящихся, а слева у клироса коленопреклоненная старушка отбивает земные поклоны. Взор больного в первую очередь обращается на эту злополучную бабусю, и ответ готов: «Что-то ищет. Наверное, иголку потеряла». По поводу картины Верещагина «Апофеоз войны», на которой изображен курган из человеческих черепов и слетающееся воронье, один больной сказал: «Весна! Грачи прилетели!»

При пересказе также выхватывается какой-то один элемент, не всегда самый главный, до предела упрощается смысл повествования. Больному прочитан отрывок из школьных рассказов Л. Н. Толстого: «У одного хозяина курица несла золотые яйца. Он хотел сразу получить побольше золота и убил курицу. А у нее внутри ничего не оказалось. Она была как все куры». Прослушав сказку, больной так ее пересказал: «У одного хозяина была курица… Она гуляла… себе мясо нагуливала». Главный смысл сказки не понят и после повторного прочтения: «У одного хозяина была курица… Она жила-была, как все курицы, подбирала зернышки, трудилась… и благодаря этому жила». Здесь схвачен лишь смысл первого предложения сказки.

Классификации, например, картинок по какому-нибудь принципу мешают побочные ассоциации. Часто больной начинает выполнять задание правильно. Он складывает в одну кучу рисунки, на которых изображены деревья. Затем, наткнувшись на изображение зеленого автобуса, отвлекается на побочную ассоциацию — зеленый цвет — и присовокупляет его к деревьям. Далее туда же следует красный помидор, на том основании, что он круглый, как колеса автобуса. Основной принцип классификации безвозвратно утерян, и вернуться к нему вновь больной не может.

Функции лобных долей изучают главным образом на больных. У человека они выполняют неизмеримо более сложные функции, чем у животных. А разобраться в механизмах работы лобных долей — это значит по меньшей мере наполовину понять физиологические тайны человеческого мозга.

Неудивительно, что среди детей Посейдона — грозного бога морей, было немало чудовищ. Владыка морей частенько выбирал себе в жены таких безобразных созданий, как Медуза Горгона с вечно оскаленной пастью, высунутым языком и головой, украшенной вместо волос извивающимися змеями. Особенно часто от него почему-то рождались лошади (возможно, он претендовал на руководство не только морским, но и остальными видами транспорта). Среди них были и довольно жалкие клячи, и морские кони гиппокампы, и даже один авиажеребчик — Пегас, самый выдающийся из всей божественной лошадиной братии.

В обязанности гиппокампов вменялось катать в колеснице по синю морю вооруженного трезубцем батюшку.

Пегас занимался извозом на стороне: доставлял Зевсу на Олимп выкованные Гефестом громы и молнии, возил на Парнас героев и поэтов. Последнее считалось его излюбленным занятием. Во всяком случае, современные поэты предъявляют на Пегаса свои права. Говорят, он помогает фантазии (читай — нашему разуму) высоко парить над миром.

Каждому бы по крылатой лошадке, но Зевс рассудил иначе. Когда древний анатом впервые вскрыл человеческий мозг, он обнаружил там гиппокампа. Ошибки быть не могло, европейские ученые отлично их знали. Гиппокампы — крохотные рыбешки с гривастой лошадиной головкой и, что уж совсем считается для рыбы неприличным, длинным, закрученным в колечко хвостиком, больше всего похожи на шахматных коней. Этого морского конька и напоминает древняя часть полушарий головного мозга.

С самого начала замысловатая форма и божественное происхождение (как-никак гиппокампы — сыновья морского владыки) вызывали самые разные предположения о его функциональном назначении. С тех пор исследований, направленных на выяснение функции гиппокампа, выполнено тысячи, а физиологи и теперь не могут сказать, какую же роль он выполняет.

Каждый эксперимент, который ставит физиолог, — это вопрос, обращенный к мозгу. Чтобы получить вполне вразумительный ответ, нужно уметь задавать вопросы. Мозг чаще всего отвечает односложно — да или нет. При таком ограниченном словарном запасе бессмысленно спрашивать, сколько будет дважды два. Следует спросить, будет ли дважды два равняться четырем. Если экспериментатор неправильно сформулировал вопрос и не дает мозгу возможности уклониться от ответа, полученные результаты способны вызвать путаницу.

Это очень хорошо понимали в Институте высшей нервной деятельности, когда планировали цикл экспериментов. Сотрудники института не сомневались, что разнобой в результатах объясняется неадекватностью вопросов, задаваемых гиппокампу. Могло оказаться, что он выполняет более сложную функцию, чем ему приписывают, и при обычных экспериментах не в состоянии проявить свои способности.

Взвесив все известное о гиппокампе, исследователи пришли к выводу, что единственно достоверно его участие в эмоциональных реакциях. Эмоциональные напряжения возникают, когда потребности велики, а вероятность их удовлетворния в данной ситуации низка. Мозговые центры, заведующие потребностями, известны. А не оценкой ли ситуации занимается гиппокамп?

Постановка необходимого опыта не представляла затруднений. Еще в лабораториях И. П. Павлова занимались изучением ситуационных условных рефлексов, или, как называли их сами экспериментаторы, условных переключений. Например, в одной камере собака получала пищу, в другой — удар тока. Один экспериментатор вырабатывал оборонительные, а другой — пищевые условные рефлексы. Собаки без большого труда осваивались с подобной ситуацией и правильно на нее реагировали.

Аналогичную задачу предложили крысам, предварительно разрушив у них гиппокамп: утром они должны были бегать за пищей к правой кормушке, вечером к левой. Известно, что с подобными заданиями крысы справляются с большим трудом. Исследователи ожидали, что после разрушения гиппокампа они совсем запутаются. Что можно ожидать от крысы, у которой поковырялись в мозгу?

Не тут-то было! Никогда результаты экспериментов не были столь неожиданными. Подумать только, оперированные крысы справлялись с задачей куда быстрее нормальных и почти не делали ошибок.

Нетрудно представить, насколько потрясены и обескуражены были исследователи. Они удалили одну из мозговых деталей, а животные явно поумнели. Как прикажете трактовать полученные результаты? Может быть, найден центр глупости?

Экспериментаторы ставили новые и новые опыты: утром крысы получали в камере ток, вечером пищу. Задача не вызвала никаких затруднений. Попробовали ее усложнить: выработали рефлекс на звонок. Утром он должен был сигнализировать о болевом раздражителе, вечером о пище. Опять тот же результат.

Снова усложнили условия опыта. Теперь крысе предъявлялось два раздражителя. Утром свет сигнализировал пищу, а звонок болевое воздействие, вечером, наоборот, о появлении пищи предупреждал звонок, а о болевом раздражителе — свет. Нормальные крысы с подобной задачей справиться не в состоянии. И для оперированных она была заметно труднее предыдущих, но в конечном итоге оказалась разрешимой.

Загадка гиппокампа не давалась. Пришлось вновь порыться в литературе. Все исследования разделили на две группы. В одну объединили те, где разрушение гиппокампа приводило к ухудшению высшей нервной деятельности, в другую — где ухудшений не было. Закономерность существовала. Если животное по сигналу заставляли бегать к кормушке, здоровые крысы выполняли это задание лучше, чем оперированные. Когда кормушек было две и по одному сигналу нужно бежать к первой, а по другому — ко второй, оперированные крысы справлялись явно лучше здоровых.

Еще два эксперимента. Животных учили нажимать на рычаг, за что они получали пищу. Проголодается крыса, подбежит к рычагу, нажмет — и, пожалуйста, получает крохотный кусочек мяса. Съест, снова нажмет — еще порция… Несложная ситуация: жми, пока не насытишься. С ней и нормальные и оперированные крысы справляются легко. Совсем иначе вырабатывался навык, если пища давалась не за каждый нажим. Приходится нажать то пять раз, то пятнадцать, прежде чем появится награда. Явное усложнение ситуации, но оперированные крысы справлялись с заданием гораздо лучше здоровых.

Давайте посмотрим, в чем усложнения опыта. Нет ли в них чего-нибудь общего? Оказывается, есть. Когда крыса бегает к одной кормушке, вероятность получения ею корма составляет 100 процентов. А если корм дается то из одной, то из другой? Тогда вероятность получения корма из каждой кормушки снизится до 50 процентов. То же самое в опыте с рычагом. В первом случае у крысы стопроцентная гарантия, что она за каждый нажим получит корм. Во втором вероятность составляет всего 7–10 процентов.

Для образования условного рефлекса не обязательно подкреплять каждый условный раздражитель. Если животное голодно, пищу можно давать лишь на каждый второй сигнал. Если удар электрического тока очень силен, его можно давать лишь после каждого пятого сигнала. Условный рефлекс в обоих случаях выработается. Крысы, как и другие высшие животные, способны образовывать временные связи, если вероятность подкрепления значительно ниже 100 процентов. Здоровых животных это не очень затрудняло.

После удаления гиппокампа крысы решали задачу в шесть раз медленнее. Условный рефлекс у них вырабатывался труднее, зато, освоив ситуацию, они вели себя как хорошо отлаженный автомат.

Итак, деятельность гиппокампа, видимо, связана с оценкой вероятностных процессов. Распределение обязанностей в мозгу можно представить следующим образом. Гипоталамус (есть и такой отдел мозга) оценивает потребности, а кора больших полушарий — ситуацию, информируя гиппокамп о вероятности удовлетворения потребности. Сопоставляя величину потребности с вероятностью ее удовлетворения, как бы суммируя эти два показателя, гиппокамп решает: быть или не быть условному рефлексу.

Видимо, для осуществления реакции необходимо, чтобы сумма существенно превышала максимальную величину любого из этих показателей. Когда нет потребности, условный рефлекс не возникнет, даже если мясо гарантировано. Рефлекс не образуется и у очень голодного животного, пока вероятность получения пищи равна нулю.

Вот почему для выработки наиболее простых условных рефлексов гиппокамп необходим лишь на самых ранних стадиях. Зато когда крыса производит выбор кормушек, гиппокамп вмешивается постоянно, хотя его деятельность и не всегда полезна животному.

При двух кормушках средняя вероятность получения пищи из каждой мала, всего 50 процентов, но ее оценка по ходу опыта может серьезно измениться. Если три раза подряд дали корм из левой кормушки, крыса оценивает вероятность получения пищи в четвертый раз из нее же гораздо выше, чем из правой. И поэтому руководствуется уже не только сигналом, указывающим, куда бежать, а главным образом кажущейся вероятностью, что из левой кормушки корм дается чаще, и бежит, глупенькая, налево, сообразно сложившемуся у нее в данный момент представлению.

Крысе без гиппокампа труднее разобраться в ситуации с двумя кормушками, но, коль скоро рефлекс образовался, он идет автоматически, без дополнительных раздумий. Крыса ни о чем не задумывается, не взвешивает ситуацию. Ее поведение не гибко, но раз основные условия опыта не меняются, оказывается вполне разумным. Гиппокамп, стараясь сделать поведение еще более целесообразным, вносит путаницу.

Я думаю, этого вполне достаточно, чтобы читатель не вообразил, будто без гиппокампа можно обойтись. Его участие очень важно при крайне неопределенных ситуациях. Оперированные животные теряют способность осуществлять реакции, вероятность которых мала. Это серьезный дефект работы мозга, лишающий его способности к творческой деятельности.

А что делает гиппокамп у человека? Нужен ли он людям?

Весьма! Особенно для творческой деятельности. Он позволяет нашему мозгу, осмысливающему особенно трудную ситуацию, черпать из кладовых памяти и составлять из хранимых там элементов маловероятные на первый взгляд комбинации. Особо развитый гиппокамп необходим людям таких профессий, которые постоянно имеют дело с подбором случайных явлений. Например, творцам джазовой музыки. Недаром у некоторых представителей этой профессии в США очень популярны фармакологические препараты, способные вызвать у здоровых людей галлюцинации. Во время галлюцинаций возможно сочетание самых невероятных событий, в том числе самые неожиданные комбинации звуков, и это, несомненно, облегчает джазовикам творческий процесс.

Музыкальная композиция — весьма грубый пример, но он показывает главную сущность того, что вносит в работу мозга гиппокамп. Люди, у которых поврежден гиппокамп, не теряют интеллекта. Они могут оставаться очень хорошими, исполнительными работниками, если приходится иметь дело с постоянными, жестко заданными ситуациями. Зато для творческой деятельности такие субъекты непригодны.

Тюрингский лес — красивейшее место Германии. В живописной долине у подножия горы Инзельсберг лежит старинная заброшенная деревенька Винтерштейн. Впрочем, «заброшенная» не совсем верно. Двадцатый век, как и повсюду в Европе, протоптал по ее кривым, утопающим в зелени улочкам туристские тропы. Это для современных землепроходцев на перекрестках улиц установлены указатели с надписью «Zum Hundengrab» — «К собачьей могиле».

Здесь на окраине деревушки в старом запущенном парке у подножия каменистого холма, на котором находятся руины фамильного замка графов фон Вангенхейм, стоит покосившаяся каменная плита с барельефом собаки. Надпись на плите гласит: «В 1650 году 19 марта здесь погребена собака по имени Штутцель с тем, чтобы ее не сожрало воронье. Она была верна своему господину и госпоже и доказала это на деле». Собака погибла на боевом посту. Она были убита во время одного из любимых «развлечений» немецких баронов, небольшой междоусобной войны. Штутцель добросовестно выполнял роль связного между замком своего хозяина и окруженным врагами Готским замком Грименштейн.

На памятнике есть и четверостишие, начинающееся словами: «Вот где зарыта собака…» С легкой руки графа Вангенхейма эта поговорка пятую сотню лет гуляет по континенту. Ее произносят, когда хотят сказать, что в этом-то и заключается суть.

Здесь речь пойдет о том, почему, кроме больших, есть еще и малые полушария головного мозга, или мозжечок.

Большие и малые полушария очень похожи друг на друга. Поверхность мозжечка также испещрена складками и глубокими извилистыми бороздами. Разрезанный пополам, он напоминает тугой кочан капусты. В центре — белая кочерыжка, от которой в обе стороны отходят листья. Их белая сердцевина, как корой, покрыта слоем серого вещества. Это и есть его кора. Мозжечок раз в 10 меньше больших полушарий, но благодаря глубине и извилистости борозд его поверхность, а значит и площадь коры, очень велика. Она всего в 2,5 раза меньше, чем у больших полушарий.

Мозжечок еще во многих отношениях загадочное образование. Он есть у всех позвоночных животных, что, несомненно, свидетельствует о его исключительной важности. Однако если взглянуть на развитие мозжечка, так сказать, в историческом плане, то тут же столкнешься с одной из его загадок. У очень древних и примитивных существ — миксин и миног — мозжечок уже отчетливо выражен. Позже, на следующей стадии эволюции животных, у акул и настоящих рыб он получает впечатляющее развитие. Казалось бы, дорога дальнейшего прогресса должна быть прямою и ясною.

Все у амфибий претерпело развитие и усовершенствование. Появились лапы с пальцами и перепонками. Возникли легкие. Усовершенствовалось сердце. Огромный скачок сделали амфибии в своем развитии, и только мозжечок почему-то претерпел регресс. Из крупного, хорошо развитого органа, каким он был у рыб, превратился мозжечок в тоненькую полоску, в фитюльку. Дальше у рептилий и птиц он опять пошел в гору и продолжал развиваться вплоть до человека так же энергично, как передний мозг.

Физиология мозжечка — крепкий орешек. Крупнейший вклад в его изучение внес академик Л. А. Орбели. Он разработал сложнейшую операцию по его удалению. Вблизи мозжечка расположены крупные кровеносные сосуды и жизненно важные центры. Одно неверное движение — и животное погибнет на операционном столе.

Еще сложнее последующий уход. Как только собака начнет освобождаться от наркоза, могут возникнуть судороги. Малейший звук, свет, сотрясение пола от проехавшего где-то грузовика вызовут припадок. Его возникновение чревато большой опасностью. Стоит возобновиться кровотечению, и смерть от кровоизлияния неизбежна. Поэтому в лабораториях Орбели оперированных собак первое время выдерживали в «люльках» — глубоких, широко растянутых мешках. В помещении сохранялся полумрак. Дежурный старался не делать лишних движений.

Безмозжечковые собаки на всю жизнь оставались инвалидами, особенно тяжелыми в первые недели. Вначале они не могли ни стоять, ни самостоятельно есть. В лучшем случае лакали жидкую пищу, если им поддерживали голову. Даже лежать в обычной позе животные не в состоянии. Обычно собаки лежат на боку. Любое внешнее раздражение, попытка подняться вызывают своеобразный припадок: передние лапы выпрямляются, шея втягивается в плечи, голова запрокидывается назад. В этой напряженной позе животное остается часами.

Позже животные начинают вставать и ходить, если можно назвать ходьбой эти первые попытки. Собаку сильно покачивает. Чтобы устоять на ногах, она широко раскидывает лапы. И все же, не удержавшись, падает. Каждый звук, шорох, поворот головы усиливают качание. И встать и лечь собаке одинаково трудно. Сначала при попытках лечь она теряет равновесие и падает на бок. Позже животные изобретают особый способ ложиться, все шире и шире расставляя конечности. Лапы расползаются, и она довольно плавно шлепается на живот.

Передвигаться собака не в состояний. Стоит оторвать лапу от пола — и животное, потеряв равновесие, падает. При каждом шаге конечности высоко вскидываются и сильно стукаются об пол. Движения неритмичны. Покачавшись в нерешительности, собака вдруг точно с разбегу делает 2–3 быстрых шага, внезапно, как бы споткнувшись, замедляет движение и снова убыстряет темп, беспрерывно покачиваясь и балансируя на неповинующихся ногах. Много месяцев спустя походка остается все такой же неверной. На снегу вместо ровной цепочки следов получается какая-то невообразимая мешанина, точно собака пьяна.

Долгое время животное не в состоянии ни лизнуть хозяину руку, ни брать пищу. При попытке подобрать с пола кусочек мяса возникает цепь трагических осложнений. Опуская голову, собака обязательно промахнется и, не сумев вовремя приостановить движение, непременно ударится об пол носом, отдернет голову, снова промахнется, и так много, много раз. Издали может показаться, что собака, как курица, склевывает что-то с пола. Только после многократных попыток совершенно случайно ей удается подхватить кусок.

Безмозжечковые собаки вынуждены быть очень изобретательными. Чтобы не падать, они выучиваются ходить вдоль стенок, используя их как опору. Чтобы не разбивать нос, едят лежа. Кладет голову на пол, поворачивает ее набок, осторожно пододвигает к лакомству и подбирает пищу.

Безмозжечковые собаки выглядят истощенными. Особенно заметна их утомляемость. Преданнейший пес на зов хозяина бежит с 2–3 остановками. Сделав 15–20 шагов, плюхается на пол, чтобы передохнуть. Долго стоять, лаять, даже есть оперированные животные не могут. У собак изменяется поведение. Малейшее прикосновение, особенно неожиданное, вызывает резкое отдергивание, встряхивание всем телом; иногда животное ошалело отскакивает. Шерсть всегда стоит немного дыбом, как будто собака чего-то боится. Изменяются кровяное давление и химизм крови, расстраивается работа желудочно-кишечного тракта.

Главный симптом безмозжечковых животных — нарушение координации движений. До работ Орбели считали, что мозжечок — высший мозговой центр равновесия. Теперь ясно, что к нему он имеет отношение ничуть не большее, чем к работе остальных органов чувств. Одно из доказательств — умение оперированных животных плавать. Нарушение равновесия проявлялось бы и на земле, и в воде.

Приписывали мозжечку и роль усилительного устройства для поддержания мышечного тонуса на нужном уровне. На самом деле у безмозжечковых животных тонус мышц чаще повышен. Тщательно проведенные наблюдения позволили Л. А. Орбели сделать вывод, что суть в ненормальном распределении тонуса.

Мозжечок не является ни верховным командным центром, ни единственным координатором двигательных реакций. Генеральный штаб, где принимают решения о двигательных реакциях, — кора больших полушарий. Главный исполнитель ее распоряжений — спинной мозг. Он способен организовать достаточно хорошо координированные движения, но ни начать их сам, по собственной инициативе, ни прекратить без помощи больших полушарий и мозжечка не может. Так зачем же мозжечок?

Предполагают, что он делает расчеты для внесения поправок на сопротивление среды, на перемещение центра тяжести и т. д.

Поддержание определенной позы и сохранение равновесия требуют очень точного распределения тонуса различных групп мышц. Собака, спокойно и непринужденно стоящая, отнюдь не табуретка, хотя имеет тоже четыре ноги. Чтобы лапы приобрели устойчивость, необходимо координировать деятельность мышц. Должны учитываться вес тела и положение центра тяжести. Малейшее движение головы или хвоста, дыхательные движения, сокращения сердца, перераспределяющие кровь в сосудистом русле, кишечная перистальтика, передвигающая пищевую массу по пищеварительному тракту, приводят к смещению центра тяжести, вызывая срочную необходимость изменить мышечный тонус значительной группы мышц. Буквально ежесекундно нужно производить перекоординацию. Задача стократ усложняется во время движения, при более значительных изменениях в положении центра тяжести.

Функция мозжечка не ограничивается организацией двигательных актов. Видимо, он координирует условные рефлексы, работу органов чувств. Отсюда ненормальные реакции на прикосновения к коже, на звуковые и зрительные раздражители. Мозжечок держит под контролем рефлекторный аппарат внутренних органов и управление обменными процессами. Поэтому у оперированных животных возникают многочисленные отклонения в работе сердечно-сосудистой, пищеварительной, дыхательной систем организма.

Все перечисленное дало основание считать его высшим адаптационно-трофическим (трофический — питательный) центром организма. Полагают, что он руководит обменными процессами мозговой ткани и тем самым влияет на работу высших отделов мозга. Во всяком случае, после разрушения мозжечка высшая нервная деятельность у животных изменяется.

Получили объяснение истощенность и утомляемость безмозжечковых животных. Обменные реакции без надлежащего контроля усиливаются. Значительно возрастает расход мышечной энергии. Каждое движение приходится многократно повторять. Сразу оно не получается. В результате очень много лишних движений. Затем нужно исправлять их последствия. Огромный непроизводительный расход энергии.

Чтобы выполнить возложенную на него работу, мозжечок должен быть хорошо информирован. Часть сведений он получает из первых рук, непосредственно от коры больших полушарий.

Мозжечок работает весьма интенсивно. Поток электрических импульсов несет во все концы тела команды об усилении или торможении деятельности его органов. Особенно развиты тормозные механизмы мозжечка. Поэтому он никогда не бывает сам источником судорожных припадков. Напротив, удаление мозжечка способствует их развитию. С преобладанием тормозных механизмов связаны особенности оперативной памяти. Каждая реакция мозжечка — ответ на конкретную ситуацию данного момента. Что было только что, его уже не интересует.

Вот, собственно, смысл функционирования мозжечка, как он представляется в настоящее время.