Еще более тревожно может звучать новость, что в поле зрения любого человека есть слепое пятно, то есть область, которой мы буквально ничего не видим. Все потому, что на сетчатке есть особая зона, где зрительный нерв входит в глазное яблоко, и она не снабжена светочувствительными рецепторами. Слепое пятно находится немного правее или левее центра поля зрения в соответствующем глазу. Но мы не замечаем «лакуну» в собственном визуальном восприятии и даже не подозреваем о ее существовании, пока однажды специально не зададимся вопросом. Одна из причин данного феномена заключается в том, что глаза находятся в постоянном движении, пусть и незначительном, поэтому «выпадающий» из поля зрения кусочек непрерывно заполняется.
У любого человека есть область, которой мы буквально ничего не видим.
Еще один факт, особенно заинтересовавший Гельмгольца, раскрывает общий принцип того, как мозг обрабатывает стимулы. «Мы привыкли игнорировать все те части ощущений, которые не имеют решающего значения для внешних объектов», – писал исследователь [33]. Мозг просто игнорирует недостающий стимул и самостоятельно «дорисовывает» картинку, воссоздавая весьма размытое пространство, приблизительно основанное на окружающих формах и цветах, которое мы не замечаем. Гельмгольц предположил, что даже при работе с относительно простыми раздражителями мозг постоянно делает бессознательные выводы о природе объектов, которые воздействуют на нервную систему. Подразумевалось, что сложные структуры мозга каким-то образом способны выполнять логические операции не только без участия сознательной мысли, но и, по-видимому, делать это в качестве необходимого предварительного условия для ее появления [34]. Взгляд Гельмгольца на мозг как на активный орган и на восприятие как на несовершенный и избирательный процесс, формирующий картину мира, представлял собой крупный прорыв в понимании работы мозга, который до сих пор имеет определяющее значение. Это озарение было чистым продуктом научного открытия, без применения метафоры из сферы технологий.
Правда, в некотором отношении философия завоевала здесь первенство. Философы XVIII века, изучавшие восприятие, такие как Дэвид Юм[123] и Иммануил Кант[124], спорили о том, пришли ли идеи из мира (Юм) или в восприятии мы оперируем врожденными понятиями (Кант). Философы и историки размышляли о том, действительно ли Гельмгольц был кантианцем, но его взгляд на восприятие и функцию мозга соответствовал одному аспекту философии Канта, который находит отклик вплоть до наших дней [35]. Во втором издании «Критики чистого разума», опубликованном в 1787 году, Кант указывал, что некоторые особенности нашего восприятия даны априори, то есть не зависят от опыта[125]. Хотя Канта в первую очередь интересовали такие понятия, как пространство, время и мораль, он отметил ключевую особенность взаимодействия человека с окружающей средой. Наши органы чувств не являются открытыми «клапанами», механически пропускающими в мозг все раздражители без разбора. Напротив, мы лишь частично воспринимаем окружающий мир. Тривиальный пример: человек лишен возможности видеть в ультрафиолетовом спектре. Другие животные (насекомые и птицы) обладают такой способностью. Но стоит сказать, в человеческом мозге «предустановлены» и более сложные фильтры.
Мы лишь частично воспринимаем окружающий мир.
Многие ученые впоследствии ссылались на то, что в философской терминологии называют «кантовскими априорными синтетическими суждениями». Наша нервная система включает врожденную когнитивную и нейробиологическую структуру, которая фильтрует и обрабатывает «сырые» сенсорные данные, превращая их в целостную картину мира [36]. Для Гельмгольца мозг не просто регистрирует впечатления, он изменяет и интерпретирует их, строя бессознательные предположения [37].
Учитывая трудности понимания мозга в целом, многие физиологи предпочли исследовать новые идеи контроля и торможения, сосредоточившись на элементарных компонентах нервной системы. Такого подхода придерживался Чарльз Скотт Шеррингтон[126] из Ливерпульского университета, который хотел понять, как взаимодействуют нервы и мышцы, или рефлекторные дуги, в процессе порождения рефлекторного поведения [38]. Он рассматривал рефлекторную дугу как основную единицу нервной системы, а все сложные формы поведения представлялись ему комбинацией рефлексов. Комбинации могли объяснить, например, почему лягушка заметила движение мухи, прыгнула на нее, поймала и затем проглотила [39].
Согласно Шеррингтону, порог, необходимый для осуществления рефлекторного поведения, понижается активностью предшествовавшего ему рефлекторного действия. Таким образом, в общей цепи обеспечивается быстрый переход от одного рефлекса к другому и формируется единая согласованная сложная поведенческая реакция. Как и Стенсен 250 лет назад, он рассматривал животное как сложный механизм, который можно понять, исследуя его составные части. В «Интегративной деятельности нервной системы», знаковой монографии 1906 года (она переиздается до сих пор), обобщающей его идеи, он писал:
«Рассматривая животное как машину в действии, можно выделить из его общего поведения отдельные составляющие элементы, которые, соответственно, можно, хотя и искусственно, объяснить каждый в отдельности, а среди них и те рефлексы, которые мы пытались разбирать»[127] [40].
Шеррингтон предоставил подробный отчет о рефлексах у собак, в частности рассказал о рефлексе почесывания, который активируется, если стимулировать кожу на боку животного, вдоль рефлекторной дуги, и приводит к ритмичному почесывающему движению задней ногой (проведите такой опыт, почесав бок дружелюбной собаки – на кошках это работает не так хорошо). Шеррингтон показал, как каждый чувствительный нерв связан с определенным участком кожи (рецептивным полем), стимуляция которого заставляет реагировать нерв. Активация любого из этих нервов приводила к одному и тому же поведению – почесыванию – мышечному ответу, который ученый назвал «общим конечным путем»[128] рефлекторных дуг почесывания [41].
Здесь тоже действовало торможение – после того, как собака почесалась, рефлекс на некоторое время подавлялся, по-видимому, каким-то мозговым процессом, который можно было преодолеть с помощью таких препаратов, как стрихнин[129]. Шеррингтон был убежден, что значение торможения может ощущаться на высших уровнях функционирования мозга: «Торможение – явление центральное» [42].
Начав с изучения сравнительной анатомии животных, Шеррингтон полагал, что мозг на самом деле представляет собой просто еще один пучок нервов. Задача, по его словам, заключалась в том, чтобы объяснить «возможность преобладающей роли какого-либо сегмента над остальными» [43]. С точки зрения физиолога, мозг развился как «орган координации, в котором из одновременно прибегающих и разнообразных возбудительных процессов формируются упорядоченные акты, реакции, направленные на удовлетворение потребностей организма». С позиций эволюционной теории функция полушарий головного мозга, в частности у человека, состояла в обеспечении контроля над телом и его взаимодействием с окружающей средой, позволяя организму порождать широкий спектр адаптивных реакций. Понять, как это произошло, было задачей грядущего столетия. Шеррингтон сказал: «Главные усилия биологии должны быть безоговорочно направлены именно на изучение головного мозга, его физиологических и психологических атрибутов».
Хотя никто не утверждал, что может правильно объяснить деятельность мозга, каждый, кто писал об этом предмете, неизбежно раскрывал суть своих идей через слова, которые использовал, метафоры, которые применял, и рисунки, которые создавал. В 1880 году британский невролог Генри Чарльтон Бастиан обобщил современные знания о структуре и функциях мозга в книге «Мозг как орган разума» [44]. Слова, употребленные ученым в этой работе, обнаруживают смешение старого и нового. Исходной единицей его гипотезы были «впечатления», переносимые нервами, – старая метафора, предполагавшая наличие физического отпечатка сенсорного стимула на нерве. Эти впечатления «передавались» по «маршруту входящих волокон» к «центру» в мозге, где они «регистрировались». Затем, несмотря на «структурные связи», эти впечатления оказывались в «исходящих потоках», роль которых состояла в том, чтобы «привести в действие автоматический аппарат движения», как выражался Ферриер.
Представления Бастиана вряд ли могут быть рассмотрены как объяснительная модель или гипотеза о принципах функционирования мозга, но термины, которые использовал исследователь в своей работе, были связаны с давлением или водой (нет никаких указаний на то, что он имел в виду электрический ток). Расплывчатый термин «центр», широко употреблявшийся во второй половине XIX века, не имел никакой реальной соотнесенности и обозначал место, где нервы были сосредоточены в особенно больших количествах, и, возможно, употреблялся с оттенком локализации функции. Но идея регистрации впечатлений подразумевала какую-то физическую запись, в то время как образ, который Бастиан перенял у Ферриера, был чисто механическим и ассоциировался с паровой или какой-либо иной машиной, приходящей в движение после отпускания рычага управления.
Взгляды Шеррингтона, трудившегося четверть века спустя, не слишком продвинулись вперед. Несмотря на описание функции нерва в терминах электрической деятельности – как и другие, он говорил о «проводимости», – Шеррингтон для многих объяснений в основном использовал физические метафоры. Проводимость рефлекторной дуги, предположил он, «может быть описана как инерция и момент», таким образом, действие рефлекторной дуги было похоже скорее на натяжение эластичной ленты, а не на жесткий стержень [45]. Шеррингтон считал, что животное – это машина, которую можно понять, исследуя ее составляющие, и неизбежно применял старую механическую аналогию к мозгу. Как и все научные метафоры, его взгляд был ограничен технологиями того времени. Живя в век паровых машин, Шеррингтон обнаружил, что ему трудно смотреть дальше поршней и цилиндров, даже если они сделаны из мышц и хрящей, а не из железа и стали.