BRAF. Придумали лекарство, которое подавляет активность соответствующего белка. Клетки меланомы с мутацией в гене BRAF под воздействием лекарства начинают погибать, однако после курса лечения опухоль разрастается снова, еще быстрее. Вскоре ученые выяснили, что белок BRAF вызывает пролиферацию клеток благодаря не одному линейному взаимодействию, а целой сети взаимодействий. Если подавляется его действие, перестраивается вся сеть – и причиной пролиферации становится уже другой белок, CRAF.
Узнав все это, онкобиологи поняли, что рак вызывается не одной-единственной мутацией. Опухоль образуется из-за изменений во всем сигнальном пути. Чтобы уничтожить раковые клетки, надо атаковать сеть во многих звеньях. С 2006 года уже общеизвестно, что в клеточной и молекулярной биологии приходится иметь дело с системами, в которых есть петли обратной связи, регулирование, компенсаторные сети и все типы действующих на расстоянии сил, влияющих на любую имеющую к ним отношение функцию. Сложное устройство клетки говорит нам о том, что сложное устройство мозга не менее трудно для понимания и в некоторых отношениях очень похоже.
Давайте снова вернемся к показательным результатам исследования полувековой давности – к случаю пациента У. Дж. Разъединение двух половин мозга доказало значимость специфических нервных путей, задействованных в самых разных операциях – от передачи базовых сенсорных и двигательных сигналов вплоть до сложного обмена информацией между двумя полушариями, например орфографической и фонологической. Но на другом уровне состояние У. Дж. мало чем отличалось от дооперационного. Он ходил, говорил и воспринимал мир как обычно, и широкая приветливая улыбка все так же озаряла его лицо. Еще у него образовались островки специфических функций – речью владело только левое полушарие, а пространственные задачи решало только правое.
За последующие пятьдесят лет исследований те первые представления об устройстве человеческого мозга углубились, их стали рассматривать в более широком контексте. Сейчас нам уже известно, что при локальной обработке информации мозг проявляет высокую специфичность. Мы знаем, что в мозге много разных модулей. Собственно, базовая стратегия мозга, не считая непосредственных механизмов когнитивного контроля, состоит в том, чтобы распределять любую новую нагрузку по модулям, которые могут работать более или менее автоматически.
Все это, конечно же, вновь возвращает нас к тому же вопросу: как во взаимодействии периферийных модулей рождается та изумительная психологическая цельность, которую все мы ощущаем? Что происходит – широкомасштабный и замысловатый обмен какими-то командами между модулями? Или это больше похоже на общество, где граждане (модули) общим голосованием создают демократию, которая возникает из результатов голосования и, в свою очередь, накладывает ограничения на действия голосующих? На ум приходит и другая метафора – оркестр.
Весной 2013 года меня попросили выступить с приветственной речью на ежегодной конференции Ассоциации психологических наук в Вашингтоне. Это мероприятие длится несколько дней, и его насыщенная программа включает немало докладов об экспериментах, в которых изучаются разные животные, проблемы поведения, мозга и общества. Четыре дня в потоке информации, в основном полезной. Я решил построить свою лекцию на метафоре оркестра, и тогда у меня в голове сложилась и накрепко засела одна фраза. Я обратился к аудитории со словами: “Работа мозга строится не столько на централизованном планировании, сколько на местных слухах”. При нынешней моде на микроблоги уже через несколько минут я оказался навеки связан этой фразой. Да уж, теперь надо было как-то объясняться. Я почувствовал себя примерно так же, как наш пациент Дж. У. с расщепленным мозгом. Моими поступками руководил обычно молчаливый процессор, который тихо просчитывал жизненные события, а тут вдруг решил выйти из тени перед большой аудиторией. Великолепно. Теперь мне надо было включить его в поток сознательной деятельности, а мой интерпретатор должен был все объяснить. Я постарался выступить как можно лучше и сказал примерно следующее.
Представьте себе, сколько в оркестре разных музыкальных инструментов, и чтобы получилась музыка, надо добиться слаженной игры. Музыканты владеют общим музыкальным языком и читают одинаковые нотные записи, но организовать их так, чтобы каждый вступал в нужный момент и с нужной силой, должен дирижер. На первый взгляд кажется, что музыканты никак не связаны друг с другом, но на самом деле их объединяет механизм обратной связи через дирижерский пульт – гигантский хаб координирует весь процесс. Если все делается грамотно, рождается музыка, услаждающая слух. Однажды я видел, как Скитч Хендерсон отобрал дирижерскую палочку у менее мастеровитого коллеги. Те же музыканты исполняли то же самое произведение под его руководством, но красота и радость прогнали из зала скуку. Музыканты находятся в жестких временны́х и пространственных рамках – каждый из них должен играть ту же мелодию в том же темпе на своем инструменте, извлекая из него звуки с помощью определенных частей тела. Причем игра в симфоническом оркестре требует слаженной работы всех музыкантов, даже если не видно признаков непосредственной связи между ними. Ключ к успеху, по-видимому, именно в согласованности действий всех локальных процессоров, каждый из которых выполняет свои функции на своем месте. Дирижер стоит за пультом, работая с оркестром, а как работает мозг?
Вместе с тем аналогия с оркестром согласуется с удобной линейной моделью, с тезисом о наличии командного пункта, откуда направляется работа всех прочих элементов. Чего-то очень важного в этой метафоре не хватает. Но потом я посмотрел видео с Леонардом Бернстайном – он величественно стоял перед оркестром, словно и не дирижируя вовсе. Его руки не двигались, музыканты делали свое дело, а он просто подбадривал их мимикой. Локальные процессоры – модули – включались и давали о себе знать ровно тогда и так, когда и как требовалось. Бернстайн не руководил игрой оркестра, а наслаждался ею. Что за чертовщина? Он вообще ничем не управлял. Оркестр играл совершенно самостоятельно! Но что-то же должно было происходить – так что именно? Выглядело все так, будто и впрямь действовало что-то вроде “местных слухов” – частных переговоров. Музыканты работали по отдельности, как детали часового механизма, осуществлялись только локальные взаимодействия, выполнялись локальные команды.
После моего выступления состоялся ужин, и за коктейлями Тед Абель, удивительно талантливый ученый, который занимается молекулярной нейробиологией, поведал мне, что он еще и кларнетист и играл во многих оркестрах. “Знаете, хотя дирижер и стоит прямо перед вами, самое главное – какие подсказки дают друг другу сами музыканты. Если взять кларнет, то легкие повороты головы и туловища вправо и влево во время игры подсказывают вашим коллегам, куда вы клоните. Будто вы что-то кому-то шепнули на ухо”, – сказал он.
Эта метафора заставляет задуматься о том, что прежняя теория последовательной передачи информации в мозге, возможно, изначально неверна. Может ли быть, что мозг действительно организован подобно старинной почтовой службе, когда корреспонденцию доставляли на почтовых лошадях с одной станции на другую и так до пункта назначения? Не думаю. Да, связи играют важную роль, и на этом держится вся история расщепления мозга. Да, специализированные зоны мозга выполняют свои особые функции, и на этом основаны современные исследования по нейровизуализации. Да, индивидуальные различия в способностях людей отражают различия в строении и функционировании мозга, а также в опыте. Но как все это работает? Какова архитектура системы, позволяющая производить все те удивительные действия, которые ежесекундно производит человеческий организм?
В более широком смысле для исследований мозга и разума я поставил бы этот вопрос во главу угла. Но как минимум одна проблема осложняет поиски ответа на вопрос о том, как модульная структура мозга порождает психологическую цельность, – сейчас у подрастающего поколения нейробиологов, как правило, нет необходимой практики, чтобы изучать подобную архитектуру. Нужны новые специалисты с новыми знаниями и навыками главным образом из инженерных областей науки. По счастью, находятся и другие люди с похожей точкой зрения на эту проблему, поэтому спустя два с половиной года, казалось бы, нескончаемого и бессмысленного бумаготворчества нам с коллегами удалось открыть в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре новую аспирантскую программу, цель которой – обогатить исследования в нейронауках подходами из области систем управления и динамических систем.
Николас Мейер, известный писатель, режиссер и сценарист нескольких эпизодов “Звездного пути”, недавно заметил, что Шекспир нигде в своих пьесах не давал сценических ремарок. Да и Иоганн Себастьян Бах тоже не оставлял указаний музыкантам. Оба величайших творца были глубоко убеждены в справедливости принципа “меньше значит больше”. Считалось, что зрители и слушатели сами должны вложить смысл в произведение искусства сообразно своему образу мыслей. Они должны переложить его на свою собственную историю и принять участие в творческом процессе. Мейер посетовал, что из современной жизни это почти ушло. Все теперь хотят, чтобы им всё разжевали и не надо было бы голову ломать.
Хотелось бы добавить в заключение, что Дарвин подарил миру еще одну изумительную пьесу – теорию эволюции. Почти двести лет ученые штудируют его шедевр и регулярно выдвигают новые гипотезы об истинном смысле его концепции естественного отбора. В отличие от Шекспира и Баха и как ученый, Дарвин объяснил бы нам, как работает естественный отбор, если бы знал сам. Но как драматург он не стал направлять нас по пути, проторенному им самим. Он оставил вопрос открытым, чтобы научное сообщество будущего искало ответы. Изучая небольшие внешние и функциональные отличия, имеющиеся в любой группе животных, он обрисовал проблему очень умно. Особей, обладавших неким отличительным свойством, которое обеспечивало им выживаемость и репродуктивное преимущество, постепенно становилось больше, чем тех, у кого этого свойства не было, и признак в конце концов становился доминантным.