Возможно, то, что мы наблюдаем при моделировании или в изолированных сетях нейронов, является системой, не функционирующей полноценно. Сравнение имитационных исследований с мозговой активностью поведения животных, как это было сделано для данио-рерио, будет необходимо, чтобы прояснить это [30].
Такая точка зрения также подрывает недавний энтузиазм по поводу органоидов мозга[382] – сгустков мозговой ткани, полученной из стволовых клеток, выращенных в пробирке. Исследователи обнаружили, что соответствующие типы клеток мозга – в том числе и микроглии – появляются последовательно и воспроизводимо внутри органоидов мозга. Нейроны в органоидах могут демонстрировать ритмическое поведение, точно такое же, как те примитивные компьютерные модели 1950-х годов, которые, как утверждают, даже напоминают поведение недоношенного ребенка. В других экспериментах один органоид реагировал на свет в области, где росла ткань сетчатки, в то время как другие даже соединялись с кусочками спинного мозга мыши и вызывали мышечные сокращения [31]. Как ни странно, органоиды никогда не вырастают больше нескольких миллиметров в поперечнике и не превышают около 3 миллионов клеток – крошечной доли человеческого мозга – потому что изолированы от мириад важных факторов, производимых организмом во взаимодействии с окружающей средой и влияющих на развитие мозга.
Эти капли размером с чечевицу способны дать нам важную информацию о том, как простые структуры мозга развиваются в здоровом и в болезненном состоянии и как эволюционировал мозг [32]. Но они уже были созданы, причем для некоторых экстраординарных случаев. Один умник стремится создать органоиды мозга, используя геном неандертальца, подключить их к «роботам, напоминающим крабов», а затем заставить их соревноваться с роботами, управляемыми органоидами человеческого мозга [33]. Такое зрелище ничего бы нам не сказало. Столкнувшись с подобной беспечностью, ученые и биоэтики высказались за этические рамки для использования органоидов, которые отсеяли бы пошлые или потенциально вредные эксперименты над этими новейшими научными игрушками [34]. Хотя существует лишь отдаленная возможность того, что органоид может стать сознательным, трудно сказать, можем ли мы точно судить об этом. Вспоминая, что было сделано с бедной Мэри Рафферти в 1874 году, я уверен, что осторожность должна преобладать над любопытством или развлечением.
О том, как важно помнить, что мозг находится в теле, может свидетельствовать характер его взаимодействия с микробиотой кишечника[383]. У стерильных мышей в кишечнике нет микробов, в результате чего у них наблюдаются изменения уровня серотонина в мозге и пониженная степень тревожности. Маловероятная причинно-следственная связь между кишечными бактериями и поведением была показана, когда введение нормальной микробиоты мышам обратило вспять оба этих эффекта.
На биохимию мозга могут влиять микробы, обитающие в кишечнике [35].
На биохимию мозга влияют микробы, которые находятся у нас в кишечнике.
Многие ученые принимают интегративный подход к пониманию мозга. Например, в своей работе 2018 года «Нейробиология эмоций» (The Neuroscience of Emotion) Ральф Адольфс и Дэвид Андерсон концентрируются на одной из сложнейших, но самых мощных областей психической жизни, которая едва была затронута на страницах настоящей книги, – эмоциях. Используя исследования представителей всего животного царства, включая осьминогов и мух, а также млекопитающих, Адольфс и Андерсон исследовали, как физиологические и психические состояния взаимодействуют даже в предположительно простых организмах. Какова бы ни была обоснованность их теории, урок состоит в том, что для полного понимания эмоций их необходимо изучать в контексте целого организма, взаимодействующего с внешним миром [36]. Аналогичную позицию отстаивает нейробиолог Алан Ясанов в книге «Биологический разум»[384], где критикует то, что называет «мозговой мистикой», – взгляд, который сводит человеческую психическую жизнь к деятельности нашего мозга, часто подразумевая, что наш разум – это «духи», плавающие в сложной массе нейронов [37]. Помещая мозг в анатомический, физиологический и эволюционный контекст, мы получаем более глубокое понимание того, как взаимодействуют различные части тела, порождая поведение и, в конечном счете, разум. Это даже распространяется на функционирование нейронов – в научном пособии «Принципы нейронного проектирования» Питер Стерлинг и Саймон Лафлин подчеркивают важность понимания основных правил построения мозга, вытекающих из физиологии и биоэнергетики, даже в самом простом мозге [38].
Область сердца связана с проявлением тревоги, гордости, страха и гнева.
Значение тела для ментального опыта также говорит о том, что старые представления, будто ум находится не в голове, а в другом месте, возможно, были не так уж далеки от реальности.
Финские исследователи попросили испытуемых, которые были представителями разных культур и носителями разных языков, описать телесные ощущения, связанные с эмоциями, и физическое расположение различных чувств [39]. Возможно, неудивительно, что туловище, а точнее область сердца, казалось, было связано с проявлением многих эмоций, в частности с тревогой, гордостью, страхом и гневом, в то время как все когнитивные феномены – мышление, рассуждение, воспоминание и так далее – были сосредоточены в голове. Я предполагаю, что расположение мысли в центре мозга является следствием современных знаний, в то время как локализация определенных эмоций в отдельных частях тела может быть прямым продуктом нашей биологии.
На мой взгляд, лучше всего продвинуться в объяснении функций мозга можно будет, вкладывая ресурсы в отдельные выполнимые проекты, способные обеспечить понимание, которое впоследствии может быть встроено в более глобальный подход. Мне кажется, что подход Крика к изучению сознания применим к мозгу в целом. Как показывают некоторые разделы теоретической физики, амбициозные идеи, оторванные от эмпирической реальности, способны вызывать огромное воодушевление и занимать целые научные карьеры, но при этом не обязательно приводить к прогрессу. Развивая аналитические методы и теоретические основы для изучения того, что думает муха, мы возведем фундамент для понимания более сложного мозга. Попытки постигнуть простой мозг животных будут занимать нас по крайней мере до конца столетия. Если вы считаете, что любое исследование мозга должно включать позвоночное, чтобы быть действительно интересным, мозг крошечной личинки данио-рерио состоит всего из 100 000 нейронов и легко попадает в категорию малого мозга.
Технологии визуализации человеческого мозга, наряду с будущими, более точными, общемозговыми измерениями нейронной активности и взаимосвязей, действительно могут дать некоторое представление, но кажется более вероятным, что концептуальные достижения придут из более простых систем. Это не означает, что абсолютно все исследования мозга и его функций должны быть редукционистскими, скорее, там, где есть сходство или даже идентичность в структуре и функциях у разных видов, легче разрабатывать методологические и аналитические методы на более простых системах. Таков был подход, используемый для масштабного проекта «Геном человека», который начался с получения и анализа геномов простых организмов – бактерий, червей и мух, – прежде чем применить полученные уроки к людям. Это была гораздо более простая проблема, как в технологическом, так и в концептуальном плане, чем понимание мозга любого животного.
Мышление, рассуждение, воспоминания сосредоточены в голове.
Малый мозг также позволяет понять, что строение мозга – это функция двух видов истории. Существует индивидуальная история животного (отногенез), внутренние и внешние стимулы, которые воздействовали на него во время эмбрионального развития и детства и которые продолжают изменять его деятельность, и существует эволюционная история вида (филогенез). Эффекты развития помогают объяснить различия между отдельными особями, в то время как сравнительные межвидовые исследования дают представление о некоторых фундаментальных вопросах. Например, существует много родственных видов мух-дрозофил, демонстрирующих специфические особенности сенсорных структур и поведения, которые зависят от экологической ниши[385]. Эти различия отразятся на структуре и функциях мозга, как и предсказывал Дарвин. Сравнение таких видов дает возможность исследовать значение как индивидуальной, так и эволюционной истории в понимании функции мозга [40]. А также позволит ответить на мучительный вопрос о том, каждый ли мозг гомологичен, то есть был ли общий мозг у нас, мух и осьминогов. Если это так, то общие гены, структуры и процессы, участвующие в функционировании мозга, можно было бы обнаружить во всем животном мире. Если нет, то мы ожидали бы найти важные различия между мозгом разных животных линий, когда исследуем их более внимательно.
Сосредоточение внимания на мозге насекомых, червей, личинок данио-рерио и других организмов не означает, что мы не можем изучать сложные формы поведения. В 2007 году, когда были объявлены результаты первого геномного исследования большого числа родственных видов (одиннадцати видов дрозофил), мой друг, американская исследовательница-нейробиолог Лесли Воссхолл, опубликовала в журнале Nature статью под провокационным названием «В разуме мухи». Она предсказала, что мы стоим на пороге совершенно новой области исследований, основанной на сравнительной геномике:
«В настоящее время представляется возможным приблизиться к более сложным формам поведения и даже эмоциям, нейробиологическая основа которых недостаточно хорошо изучена на генетическом или функциональном уровне у любого животного: социальность, здравый смысл, альтруизм, эмпатия, фрустрация, мотивация, ненависть, ревность, давление сверстников и т. д. Единственными априорными ограничениями для изучения любой из этих черт является вера в то, способны ли мухи проявлять подобные эмоции, а также разработка правдоподобной поведенческой парадигмы для их измерения»