Адам был не прав, но только потому, что не зашел достаточно далеко. В действительности, конечно, можно утверждать, что за последние пятьдесят лет в общем понимании работы мозга не появилось ни одной принципиально новой концепции. Но этот период ознаменовался огромными открытиями, удостоенными Нобелевской премии. Поразительный уровень совершенства современной техники подарил исследователям удивительную степень точности и контроля мозговой активности, обширное компьютерное моделирование фиксирует работу миллионов нейронов, и теперь мы ценим роль химии в функционировании нейронных сетей. Все это дает нам гораздо более богатое понимание процессов, протекающих в мозге, по сравнению с прошлыми поколениями. Однако мы все еще мыслим о мозге в той же парадигме, что и наши научные «предки».
Согласно точке зрения, установленной Крейком, Мак-Каллоком и другими, мозг содержит символические представления о внешнем мире и манипулирует ими, чтобы прогнозировать потенциальный ход событий и порождать определенное поведение. Он делает это с помощью своего рода вычислительного подхода, но не похож ни на одну машину, которую мы построили, потому что погружен в сложную систему химических реакций и его активность частично определяется собственными внутренними состояниями. Огромный прорыв в постижении работы мозга случился благодаря данному подходу, принятому в 1940-х – начале 1950-х годов.
Этот период был ознаменован не только созданием мощной основы для нового мышления о мозге, но и всплеском научного интереса, который привел к появлению особой дисциплины и термина – нейробиологии. Слово было создано в 1960-х годах[206], а к 1970-м постепенно захватило то, что когда-то было частью психологии, физиологии и неврологии. Так появилась уникальная область знания. Обычные параферналии[207] академических кругов: журналы, научные общества, учебные программы, премии, университетские кафедры, исследовательские программы и степени – все это было задействовано. Вскоре вокруг всего этого многообразия сложилась новая дисциплина. Кроме того, все больше и больше ученых принимали нейробиологический подход к изучению мозга.
В настоящее время во всем мире существуют десятки тысяч исследователей мозга, работающих с ошеломляющим диапазоном новых субдисциплин: когнитивные нейронауки, нейробиология, теоретические нейронауки, клиническая нейронаука и многое другое.
Каждая – со своими вопросами, методами и подходами [1].Ежегодно появляются тысячи научных статей, касающихся функций мозга. Масштабные правительственные и частные инициативы посвящаются пониманию мозга и его связи с проблемами психического здоровья. А нейробиология сыграла важную роль в развитии компьютерных технологий и некоторое время оказывала существенное влияние на гуманитарные науки.
Ежегодно появляются тысячи научных статей о функциях мозга.
Все последующие главы охватывают один период – примерно с 1950-х годов по сегодняшний день. Каждая из них рассматривает различные аспекты мозга (не обязательно человека или даже млекопитающего): память, нейронные цепи, компьютерные модели мозга, химию мозга, визуализацию мозга и, наконец, возобновление интереса к природе сознания. Такое распределение тем несколько искусственно и не вполне удовлетворительно: существуют общие идеи и методы, пронизывающие разные главы, а иногда одни и те же имена повторяются, когда исследователи переходят из одной области в другую. Есть также повторяющиеся темы, в частности, меняющееся понимание того, локализованы ли в мозге конкретные функции, и если да, то в какой степени и на каком уровне. Таким образом, нижеследующие главы не дают исчерпывающей картины, а представляют пестрое и немного разрозненное описание современных взглядов на работу мозга, демонстрирующее, как развивались знания в течение последних семидесяти лет.
Также я старался охватить изменения в том, кто занимался наукой. В предыдущих главах было очень мало женщин. С середины XX столетия все начинает меняться, особенно вы заметите это в отрывках, посвященных последним трем десятилетиям. Другие аспекты разнообразия в науке – в частности, то, где ей занимаются, какие социально-экономические и этнические группы принимают участие в исследованиях, – остаются почти такими же, как и в предыдущие века. Неясно, влияют ли эти структурные предубеждения на наше понимание того, что и как делает мозг, хотя неопределенность связана прежде всего с тем, что никто не изучал данный вопрос.
Когда речь идет о сравнительно недавнем периоде, история пронизана текущими тенденциями и интересами, и в результате в главах встречаются концепции и идеи, которые могут раздражать некоторых читателей. Мой коллега из Центра истории науки, техники и медицины Манчестерского университета, покойный Джефф Хьюз, отмечал, что писать историю современной науки невероятно трудно. Ученые и историки часто сталкиваются с противоречивыми целями [2]. В данном случае подобные проблемы могут проступать особенно ярко, учитывая, что я являюсь одновременно и наблюдателем, и в некоторой (очень незначительной) степени участником отдельных событий. Эксперты, несомненно, будут разочарованы тем, что конкретная область, эксперимент или исследователь либо не упоминаются, либо обсуждаются слишком кратко. Например, исследование сна, невизуальное восприятие, гормоны, эмоции, развитие мозга и то, как гены влияют на мозг, – все это рассматривается не очень подробно. Я приношу свои извинения ученым из перечисленных и других областей, но невозможно отдать должное всему спектру работ, выполняемых в сфере изучения мозга, и часто между различными субдисциплинами существует мало согласия относительно того, куда мы идем.
Парадоксально, но, несмотря на огромный прогресс, до сих пор не ясно, есть ли у нас теоретические инструменты, необходимые для решения проблем понимания мозга в XXI веке.
Но чтобы узнать, куда мы движемся и что нас ждет в будущем, прежде всего нужно понять, где мы находимся сейчас и как мы сюда попали.
10Память. 1950-е годы – настоящее время
Начиная с 1930-х годов монреальский нейрохирург Уайлдер Пенфилд провел сотни операций на головном мозге с целью облегчить хроническую, изнуряющую форму височной эпилепсии[208] [1]. Чтобы определить, какую часть мозга необходимо удалить, он мягко стимулировал находящихся в сознании пациентов электрическим током, подаваемым с помощью тонких электродов. Если стимуляция определенного участка мозга приводила к признакам неизбежного припадка, Пенфилд понимал, что данный «кусочек» был кандидатом на удаление. Эта процедура обнаружила нечто довольно жуткое: иногда стимуляция заставляла пациента заново, в точности до деталей, переживать определенные события. Переживания были яркими и подробными, как сон наяву. Часто пациенты слышали звуки: играло пианино, кто-то пел известную песню или звучал телефонный разговор между двумя членами семьи. В одном случае, когда электрод был оставлен на месте и ток продолжал подаваться, музыка продолжала звучать в голове пациентки, и она подпевала. В другом случае при стимуляции определенной области пациент слышал оркестр, исполняющий популярную в то время песню «Маршируем вместе». Иногда больной видел человека и собаку, идущих по дороге мимо его дома, или мешанину огней и цветов, а еще один пережил момент, когда мать пациента говорила его младшему брату, что у того задом наперед надето пальто.
Странные ощущения возникали, только если стимулировалась соответствующая область. Когда электрод убирали или пациенту сообщали, что начали стимуляцию, но ее на самом деле не было, ничего не происходило. Как выразился Пенфилд, «воспоминания, явно происходящие из жизненного опыта пациента, иногда могут быть навязаны ему стимулирующим электродом» [2]. Эти онейроидные[209] переживания были удивительно постоянными для конкретного индивидуума – повторная стимуляция в одном и том же месте вызывала у больного точно такие же ощущения. Для Пенфилда эти явление свидетельствовало о точной локализации памяти в мозге. Пациентов же подобное часто тревожило.
Драматические открытия Пенфилда возвестили о возобновлении долгих споров о локализации функций мозга, которые уходили корнями еще в античность и продолжаются по сей день. В середине XX века один из доминирующих взглядов в изучении нейронных основ памяти высказал Карл Лешли[210], чьи эксперименты на животных, казалось, продемонстрировали, что трудности в обучении, вызванные хирургическими операциями, были пропорциональны степени повреждения коры головного мозга. Он объяснил выявленный эффект двояко: во-первых, клетки имели равные возможности; во-вторых, мозг целиком участвовал в процессе создания и хранения воспоминаний – ученый называл это «массовым действием». Для Лешли, как и для Флуранса в XIX веке, деятельность мозга могла пониматься только как целостное явление.
После открытия Пенфилда возобновились споры о локализации функций мозга, которые уходили корнями еще в Античность.
В 1950 году Лешли выступил в Кембридже с докладом под названием «В поисках энграммы»[211], в котором подводил итоги работы по изучению памяти [3]. На пике своего влияния (он заболел в 1954 году и умер четыре года спустя в возрасте шестидесяти восьми лет) ученый утверждал, что память распределена по всему мозгу. Вспомнив о своих длиною в жизнь поисках энграммы, он предположил, что они были напрасны, и криво усмехнулся:
«Эта серия экспериментов дает надежную информацию о том, что и где не является памятью. Не удалось обнаружить ничего, непосредственно свидетельствующего о реальной природе энграммы. Порой, рассматривая доказательства локализации следа памяти, я чувствую, как сам собой напрашивается вывод, что обучение просто невозможно… Тем не менее, несмотря на такие контраргументы, обучение все же происходит»