19. Sem-Jacobsen C. W., Torkildsen A., «Depth Re-cording and Electrical Stimulation in the Human Brain», in Electrical Studies on the Unanesthetized Brain, ed. by Romey and O’Doherty, Harper and Row, Publishers, Incorporated, New York, pp. 275—290 (1960).
20. Sherwood S. L., «Stereotaxic Recordings from the Fron-tal and Temporal Lobes of Psychotics and Epileptics», in Electrical Studies on the Unanesthetized Brain, ed. by Ra-mey and O’Doherty, Harper and Row, Publishers, Incorpo-rated. New York, pp. 374—401 (1960).
21 Sho 11 D. A., The Organization of the Cerebral Cortex, Methuen and Co., Ltd., London, chap. IV, «Further Aspects of Cortical Organization», 1956.
22. van Buren J. M., «Radiographic Localization of Depth Uecrodes in the Human Temporal Lobe», in Electrical Studies on the Unanesthetized Brain, ed. by Ramey and O’Do-hertv. Harper and Row, Publishers, Incorporated, New York, pp. 177—191 (1960).
23 Wells H. G., Huxley J. S., Wells G. P., The Sci-vnee of Life, Doubleday and Company, Inc., Garden City, \ Y., book eight chap. Ill, «The Evolution of Behavior in Vertebrates»; book eight, chap. V, «The Culminating Brain» 1938.
8 Личность и речь
Лобные доли
В поисках тех областей коры, которые могли бы участвовать в высших интеллектуальных процессах, мы не склонны уделять слишком много внимания тем кортикальным зонам, которые, как уже выяснено, служат конечными пунктами для периферических нервов и, следовательно, участвуют главным образом в приеме сенсорной информации или в передаче двигательных команд периферическим областям тела. Из нескольких сотен квадратных дюймов поверхности коры больших полушарий лишь около четверти используется в этих сенсо-моторных процессах (рис. 19). Сюда относятся зрительная зона коры, занимающая самую заднюю область головного мозга, сенсорная и двигательная зоны, спускающиеся вниз по его боковым поверхностям, и небольшой участок у верхнего края височной доли, служащий конечным пунктом для слуховых импульсов. Из остающихся трех четвертей поверхности коры почти половина приходится на лобные доли — луковицеобразные выросты, лежащие впереди слуховой сенсорной области и сенсо-моторных проекций тела. В ходе эволюционного развития головного мозга от низших животных к высшим ни один отдел не увеличился в такой степени, как лобные доли. Связанному с этим расширению полости черепа человек обязан своим высоким лбом, которым он так гордится. На протяжении столетий ученые, философы и поэты приписывали лобным долям главную роль в умственном превосходстве человека над другими животными. Поэтому и мы начнем свои поиски корковой локализации высших функций с рассмотрения данных, говорящих в пользу того, что они локализованы именно в этой области мозга. Как нередко бывает в истории науки, существенный прогресс начался тогда, когда случайно обнаружились факты, совершенно несовместимые с общепринятыми представлениями. Эти факты убедительно, хотя и неумышленно, продемонстрировал железнодорожный мастер по имени Финеас Гейдж.
Необычный случай с Финеасом Гейджем
В сентябре 1848 г. Финеас Гейдж, старший мастер бригады дорожников-строителей, получил сквозное ранение головы железной палкой и благодаря этому неожиданно достиг бессмертия. Это не значит, что он самым заурядным образом отправился прямо в рай, ибо он остался в живых. Но именно подробности его выздоровления и послужили основой для той немалой славы, которая выпала на его долю.
По-видимому, Гейдж заложил пороховой заряд в отверстие, пробитое в скале, подготовляя очередной взрыв. После этого его помощник должен был, как обычно, засыпать порох сверху песком. По какой-то причине это не было сделано, а Финеас Гейдж пренебрег проверкой выполнения этой операции. Вместо этого, полагая, что порох прикрыт песком, он опустил в отверстие тяжелую железную трамбовку, не придерживая ее. Результат был катастрофическим: железная палка, ударившись о скалу, высекла искру, воспламенила порох и устремилась к небесам. На своем пути эта палка, длиной больше метра и толщиной 3 сантиметра, насквозь пронзила головной мозг Гейджа, войдя через его левую щеку и выйдя около темени.
В течение часа Гейдж находился в оглушенном состоянии, после чего он смог с помощью сопровождавших его людей пойти к хирургу и по дороге спокойно и невозмутимо рассуждал о дырке в своей голове.
В конце концов он оправился от инфекции, развившейся в ране, и прожил еще 12 лет. Гейдж кончил свою жизнь в Сан-Франциско, где он умер при обстоятельствах, потребовавших вскрытия тела. Несомненно, что только благодаря этому случайному обстоятельству ученые-медики смогли проверить эту историю путем прямого исследования поврежденного мозга. Выяснилось, что не только левая лобная доля подверглась тяжелому повреждению, но травма распространялась и на правую лобную долю. Как череп, так и железная палка ныне экспонируются в Гарвардском университете.
Как ни поразителен был счастливый исход столь внушительной травмы, не менее поразительными оказались ее последствия. Поражало в них именно отсутствие резких изменений психики. Гейдж по-прежнему оставался дееспособной личностью: у него не обнаруживалось никакой потери памяти и он был в состоянии заниматься своим делом. Снижение умственных способностей у Гейджа казалось несоразмерно малым для человека с таким обширным повреждением той самой части мозга, которую издавна считали субстратом высших интеллектуальных процессов.
Некоторые изменения у Гейджа произошли, по они носили совсем не тот характер, какого следовало бы ожидать исходя из существовавших теорий. По-видимому, затронуты были главным образом особенности его личности, а не умственные способности. До несчастного случая он был тактичным и уравновешенным человеком, хорошим работником; теперь он стал невыдержанным и непочтительным, часто позволял себе грубую брань и мало считался с другими людьми. Он сделался упрямым, но переменчивым и нерешительным. Из-за этих новых черт характера ему уже нельзя было доверить руководство бригадой. Да он и не проявлял склонности к какому бы то ни было труду — вместо этого он предпочел странствовать, зарабатывая на жизнь тем, что показывал себя и свою трамбовку.
Другие данные о последствиях повреждения лобных долей
Случай с Финеасом Гейджем, ярко продемонстрировавший относительно малую чувствительность нашего мозга к обширному повреждению той его части, которой раньше придавали первостепенное значение, возбудил у патологов конца XIX века интерес к новым клиническим данным о последствиях крупных травм мозга. К разрозненным сведениям, которые удалось собрать, добавился огромный материал по повреждениям головного мозга, полученный во время первой мировой войны. Источником дополнительных сведений послужило изучение симптомов, наблюдающихся при опухолях мозга. Хотя среди тысяч исследованных случаев не было и двух совершенно одинаковых по характеру мозговой травмы или по наблюдавшимся изменениям психики, разнообразные наблюдения достаточно согласовались между собой, чтобы можно было сделать ряд определенных выводов. Прежде всего эти данные ясно показывают, что лобные доли не ответственны за управление какой-либо жизненно важной функцией организма. Повреждение этой области не влияет на дыхание, работу сердца, кровяное давление, терморегуляцию, функции внутренних органов или на какой-либо из нескольких тысяч автоматических рефлексов, столь существенных для здоровья. Нет никаких данных о прямом участии лобных долей в регуляции соматических процессов, за исключением, может быть, управления сфинктерами.
Что касается интеллектуальной деятельности, собранные данные истолковать труднее. Несомненно, повреждение лобных долей обычно не приводит к резким изменениям умственных способностей. Воспоминания о прошлом и сложные навыки не утрачиваются. В разнообразных тестах для оценки умственных и профессиональных способностей больные с повреждением лобных долей часто дают более низкие показатели, чем до травмы, но в отдельных случаях — более высокие. Только в тестах, определяющих способность одновременно оперировать многими понятиями и составлять суждения об абстрактных ситуациях, обнаруживается высокая корреляция между степенью повреждения и снижением показателя[4].
Большинство неврологов считают, что наиболее заметными следствиями повреждения лобных долей являются изменения личности. В свете данных, накопившихся за 100 лет, случай с Финеасом Гейджем выглядит довольно типичным. Человек, который был честолюбивым, хорошо приспособленным, целеустремленным и тактичным, после травмы лобных долей обнаруживает отсутствие внутренних стимулов, безразличие к чувствам других людей, снижение инициативы и организаторских способностей, бестактность и нередко общее тупоумие. Часто наблюдается эйфория. Иногда больной становится чересчур подвижным и говорливым при полном отсутствии творческого мышления, которое могло бы придать такого рода повышенной активности какую-то ценность. Нередки проявления ребячливости, наивности и эмоциональной несдержанности в форме взрывов смеха, вспышек раздражения или ярости.
Результаты удаления лобных долей у шимпанзе
Неожиданные явления, обнаруживаемые при повреждениях лобных долей у человека, не могли не послужить стимулом для проведения экспериментов на животных с целью проверки прежних гипотез и выдвижения новых. В середине 30-х годов были начаты многочисленные исследования с избирательным удалением отдельных частей лобных долей у высших животных и регистрацией последующих изменений в их поведении. В экспериментах на шимпанзе скоро стало очевидным, что удаление одной из лобных долей не оказывает заметного действия. Но при удалении обеих лобных долей у шимпанзе наблюдалось снижение способности к выполнению сложных заданий, например к решению задач, требующих трех различных последовательных действий. В этом важном отношении результаты согласовались с наблюдениями над больными с лобной травмой: у последних была нарушена способность одновременно удерживать в уме несколько различных понятий.
В этих исследованиях был получен важный побочный результат. Одна молодая самка шимпанзе стала очень сильно расстраиваться, когда совершала ошибку. У нее начинались приступы безудержной ярости, во время которых она дико металась в клетке. В конце концов эти приступы сделались настолько частыми, что продолжение опытов стало невозможным. Тогда ее оперировали и удалили у нее обе лобные доли. Оправившись от операции, она снова сделалась дружелюбной, прилежной и внимательной. Она быстро направлялась в экспериментальную клетку и сразу пыталась выполнить то, что от нее ожидали. Теперь совершенно невозможно было вызвать у нее даже намек на прежние невротические реакции, хотя она делала гораздо больше ошибок, чем до удаления лобной области. Ее успехи в опытах с проблемными ящиками никогда не приближались к уровню, достигнутому до операции. И тем не менее ее поведение оставалось образцом спокойствия и беспечности. Она совершала множество ошибок, но это ничуть не смущало ее.
Использование полученных результатов в лечении психозов: фронтальная лоботомия
Исследования на шимпанзе были проведены К. Якобсеном в 1933—1936 гг. и впервые доложены на Международной неврологической конференции в Лондоне в 1935 г. На этом то собрании Эгасу Моницу из Лиссабона и пришла в голову мысль применить подобную операцию в клинике. К концу января 1936 г. в Лиссабонской психиатрической больнице было произведено 20 таких операций.
Описывая эти 20 случаев, Мониц сообщил об излечении у семи больных, улучшении у восьми и отсутствии изменений у пяти больных. Вполне вероятно, что он оценил свои результаты слишком оптимистично, но его достижения были достаточно внушительными, чтобы побудить многих других исследовать терапевтические возможности операций на лобных долях психических больных.
В своих первых операциях Мониц не удалял лобные доли полностью, а только вырезал несколько участков, главным образом из белого вещества этих долей на обеих сторонах. Его целью было пересечь волокна, связывающие лобную кору с более глубокими структурами мозга. Со временем различные исследователи ввели в технику операции ряд видоизменений и усовершенствований, но основной принцип оставался прежним — пересекались пучки аксонов, направляющихся из лобных долей к центральным областям мозга (главным образом таламусу), что вело к разрыву связей между лобной корой и остальным мозгом. Данные, полученные как на людях, так и на животных, указывают на то, что такое разъединение, называемое фронтальной лоботомией или фронтальной лейкотомией, столь же эффективно, как и удаление лобных долей, но сопряжено с меньшим риском серьезных осложнений в связи с повреждением кровеносных сосудов и последующим кровотечением.
Результаты этих операций, как и большинства других воздействий на головной мозг, не были вполне единообразными. Тем не менее наблюдалась некоторая общая тенденция: после операций, проводимых, как правило, при крайне тяжелых психозах, больные обычно были менее одержимы навязчивыми идеями, менее ипохондричны, менее самокритичны, менее сдержанны, но более послушны. Интроверсия (уход в себя), озабоченность и нервное напряжение обычно уменьшались и чаще всего этот эффект был стойким. Вместе с тем операция приводила еще и к общей тупости, безынициативности, дезориентации и апатии, а также к медлительности, склонности бесконечно откладывать выполнение своих намерений, психомоторной заторможенности, лени и отсутствию интереса к жизни. Тем не менее ввиду плачевного исходного состояния больных, у которых производили фронтальную лоботомию, операция, по-видимому, чаще приносила им пользу, чем вред.
Клиническая проверка того факта (первоначально установленного на шимпанзе), что удаление лобных долей или перерезка их связей с остальным мозгом ослабляет чувства напряженности и досады при неудачах, довольно скоро привела к мысли, что фронтальная лоботомия могла бы также быть полезной при неизлечимых болях. И действительно, оказалось, что во множестве случаев в результате функциональной изоляции лобных долей боль в значительной степени ослаблялась.
Утверждали, однако, что обширные наблюдения над людьми, пострадавшими от различных травм лобных долей, не позволяют установить прямой связи между этим отделом мозга и соматическими процессами, протекающими в организме. Исчезновение боли после функциональной изоляции лобных долей, по-видимому, противоречит этим наблюдениям. Объяснение этому кажущемуся противоречию было найдено несколько лет тому назад при интересных обстоятельствах. Один врач, беседуя с больной после операции, задал ей обычный в таких случаях вопрос, чувствует ли она облегчение боли. Он был уверен, что получит утвердительный ответ, так как больная явно выглядела после операции более спокойной и довольной. Поэтому врач был немало удивлен, услышав от больной, что боль не только не исчезла, но даже нс уменьшилась! При дальнейших расспросах выяснился важный факт что операция привела не к ослаблению самой боли, а к такому изменению в психическом состоянии больной, в результате которого боль перестала беспокоить ее, хотя сама по себе не прекратилась. Расспросы других больных показали, что этот результат типичен. Фронтальная лоботомия не устраняет неизлечимую боль, а только изменяет отношение к ней больного таким образом, что он перестает обращать на нее особое внимание — так же как он может не обращать внимание на что-нибудь другое. По-видимому, это нечто совершенно иное, нежели истинное, по всей видимости, устранение боли, которое, как мы уже знаем, достигается иногда электрическим раздражением через электроды, вживленные в ствол мозга (гл. 7).
Функция лобных долей
Какие заключения можем мы теперь сделать относительно роли лобных долей в повседневной деятельности мозга? Разумеется, нас вряд ли удивит открытие, что лобные доли не принимают прямого участия в регулировании соматических процессов; в конце концов такие функции могут выполнять многие отделы центральной нервной системы. Но мы все же не были готовы к тому, что трудно найти хоть какую-нибудь специфическую функцию — соматическую, эмоциональную или интеллектуальную, — которую можно было бы с достаточным основанием приписать такой обширной части мозговой коры, как ее лобные доли. Если удалена прецентральная область коры, теряется способность к точным движениям. Если разрушена затылочная область, человек перестает видеть. Но если отсутствуют лобные доли, ни одна специфическая функция не исчезает. Возможны, правда, частичные нарушения в обширной области психики, но, хотя многие функции нарушаются, ни одна из них не утрачивается полностью.
Нарушения, чаще всего возникающие в результате повреждения или функциональной изоляции лобных долей, несомненно, представляют собой изменения в области мотивации. Задерживающие факторы, связанные у нормального человека с желанием не обидеть других, исчезают. Эмоциональный стимул, заставляющий нас организовать свои мысли и действия для достижения какой-либо цели, ослабевает. Короче говоря, фактические данные позволяют предполагать, что повреждение лобных долей обычно нарушает способность связывать эмоции с интеллектом таким образом, чтобы создавались нормальные побуждающие и сдерживающие мотивы.
Слабое место такого представления об основной функции лобных долей состоит в том, что ввиду большой массы их нейронного материала от них естественно было бы ожидать способности к выполнению значительно более важной задачи: ведь в иных случаях природа чрезвычайно эффективно использует небольшие количества мозговой ткани для реализации сложных управляющих функций. Правда, есть данные о том, что лобные доли участвуют в сложных умственных процессах, например, когда необходимо «держать в уме» несколько мыслей одновременно или когда требуется абстрактная логика. Если бы можно было с несомненностью показать, что такого рода мыслительные процессы никогда не могут успешно осуществляться у человека, у которого лобные доли отсутствуют или функционально изолированы, то большинство из нас, вероятно, признало бы столь обширные размеры этой части коры вполне оправданными. Ибо, хотя мы еще не очень хорошо представляем себе, что происходит при сложном мышлении, количество обрабатываемой при этом информации кажется нам весьма внушительным, и мы, вероятно, согласились бы, что значительный объем лобных долей соразмерен с величиной выполняемой ими задачи. К сожалению, фактические данные не вполне ясны. Трудность состоит отчасти в том, что не так легко разработать достаточно адекватные тесты для оценки и умственных способностей. И у нормальных люден способности к решению сложных умственных задач настолько различны, что мы не можем просто использовать неоперированных субъектов в качестве контроля для сравнения с «фронтальными» больными. Другой очевидный подход — сравнение способностей одного и того же человека до и после операции на лобных долях — мог бы дать значимые результаты лишь в том случае, если бы можно было оперировать нормальных, здоровых людей, но этого, конечно, никогда не делают. Предоперационные тесты, когда их вообще можно провести, приходится проводить на душевнобольных, иногда с безнадежно расстроенной психикой. В результате этих практических трудностей нелегко прийти к определенным выводам о том, как именно влияет фронтальная лоботомия на способность решать сложные умственные задачи. Все, что мы можем сейчас сказать с достаточной уверенностью, — это то, что повреждение или функциональная изоляция лобных долей часто, по-видимому, снижает эту способность.
Специалисту по вычислительным машинам должна прийти в голову интересная аналогия. В некоторых очень сложных вычислительных машинах несколько подсистем бывают гибко связаны между собой при помощи некоего подобия «телефонного коммутатора», так что они могут автоматически комбинироваться различными способами в наилучшем соответствии с требованиями задач разного типа. В некоторые периоды времени различные подсистемы могут не иметь связи друг с другом, и тогда каждая из них решает отдельную задачу. В других случаях машина может автоматически реорганизоваться таким образом, что две или три подсистемы будут работать совместно, чтобы обеспечить больший объем вычислений, необходимый при решении той или иной задачи. Устройство этого типа может включать резервную подсистему, которая обычно не используется, а приводится в действие лишь тогда, когда перед машиной поставлена задача необычной сложности — например задача, при решении которой приходится иметь дело со многими понятиями одновременно, или задача, требующая высокой степени абстрагирования. Возможная аналогия очевидна. Не содержат ли лобные доли какую-то «резервную» подсистему, которую вычислительные цепи головного мозга могут вовлекать в работу, когда приходится иметь дело с задачей высокой логической сложности?
Такая аналогия, конечно, не прибавляет ничего существенного к указаниям, полученным при исследовании мозга, но специалисту по вычислительным машинам, быть может, будет несколько легче освоиться с представлением о лобных долях, если он будет в состоянии вообразить себе возможную схему их использования, сходную с тем, что ему знакомо. Такое представление о резервной подсистеме позволяет сделать интересное предсказание. В то время как многие взрослые в общем мало занимаются трудной умственной работой и поэтому вряд ли перегружают свои лобные доли, этого, вероятно, нельзя сказать о детях. В нашей жизни самая трудная умственная деятельность обычно бывает связана с обучением чему-нибудь новому, а больше всего мы учимся в детстве. Усваиваемые детьми представления, если их проанализировать, часто оказываются весьма сложными и требующими высокого уровня абстрагирования, хотя в последующей жизни благодаря длительному знакомству с ними они могут казаться простыми. Таким образом, если наша мысль о лобных долях верна, мы могли бы ожидать, что у ребенка повреждение этой части мозга приведет к более глубоким и заметным последствиям, чем у взрослого. В распоряжении исследователей сравнительно мало случаев повреждения головного мозга у детей, но эти ограниченные данные в известной степени подтверждают нашу гипотезу. Дети, имевшие несчастье перенести серьезную травму лобных долей, часто, по видимому, теряют способность к дальнейшему обучению и остаются умственно отсталыми на всю жизнь.
То, что мы узнали о функциях лобных долей, можно резюмировать следующим образом. Лобные доли не играют никакой роли в регуляции соматических процессов в организме. Их постоянная функция — это скорее всего какого-то рода посредничество между нашими эмоциональными стремлениями и интеллектуальной деятельностью; возможно, что этим обусловлено установление мотивационных связей, побуждающих нас к организации мыслей и действий для достижения наших целей, а также удерживающих нас от поступков, которые противоречили бы нашим интересам высшего порядка. Может быть, лобные доли выполняют и «эпизодическую» роль — когда остальной мозг привлекает их к участию в особо трудных видах умственной деятельности. Поэтому повреждение лобных областей должно вести к наиболее серьезным последствиям у тех, кто больше всего бывает занят сложной и абстрактной мыслительной работой, — у детей, которым приходится постоянно усваивать новые представления, и у сравнительно небольшого числа взрослых, которые сохраняют способность к обучению, конструктивно мыслят и занимаются творческой деятельностью.