[96]. Имеются доказательства, что по мере укрупнения мозга коммуникация между полушариями отнимала больше времени, в результате в них началась усиленная специализация, которая позволяла принимать мгновенные решения[97].
Передача конкретных функций конкретным полушариям известна как специализация полушарий мозга, или латерализация функций: например, умение говорить связывают с левым полушарием. Латерализация определенных функций в некоторых случаях может быть выгодной – организм как бы обретает два мозга. Например, дельфины спят только одним полушарием, в то время как второе бодрствует, не позволяя млекопитающему утонуть, но оставляя способность дышать и безопасно ориентироваться в окружающей среде[98].
В свое время даже выдвигалась гипотеза, что гениальность Леонардо да Винчи проявилась благодаря глубокой латерализации его мозга и наличию более массивного мозолистого тела, что позволяло ему создавать уникальные сочетания из информации, содержавшейся в каждом полушарии. Конечно, во времена да Винчи были недоступны функциональные изображения мозга, поэтому мы не знаем специфических характеристик его мозга, но он был левшой, кроме того, по слухам, гений проявлял склонность к гомосексуальности – два фенотипа, которые ассоциируются с варьирующейся латерализацией. Таким образом, специализация и интеграция полушарий, возможно, способствовали бурному развитию творческих способностей Леонардо да Винчи и его передовых естественно-научных и социальных взглядов. Он также показывал в своих работах руки, хотя в то время традиционными считались изображения лишь груди и лица на портретах. Художник аргументировал это тем, что выразительная природа рук представляет собой врата в разум. Сегодня можно сказать, что уникальная латерализация и связь между полушариями у людей обусловливают богатство познавательных способностей и поведенческую гибкость. Так что идеи, высказанные о мозге да Винчи, пусть и не подтвержденные надлежащим образом, имеют право на существование[99].
Как можно понять из этого краткого турне по человеческому мозгу, есть довольно много кандидатов на роль «хозяина» нейронной поддержки когнитивных «богатств». И в этой книге я не смогу описать их все. Однако есть особый кандидат, который привлек мое внимание, – уникальный тип нервных клеток, известный как нейроны фон Экономо. Они называются также веретенообразными нейронами благодаря своей вытянутой структуре. Они крупнее других нейронов и могут повышать скорость связи между нейронами посредством отлаженных процессов, которые способствуют быстрому получению и передаче информации от значительного «лоскута» ткани коры. Даже если мозг функционирует правильно, на скорость передачи информации влияют многие переменные, одной из которых могут быть подобные специализированные нейроны. Эти нейроны расположены в островковой доле, а также в областях, которые регулируют эмоции и сложные реакции, по-видимому присущие только человеку, – смущение, чувство вины, ложь и негодование[100]. Кроме того, эти нейроны упоминают в связи с некоторыми состояниями, например аутизмом[101][102]. Однако сегодня мы знаем, что эти нейроны не характерны для приматов, так что пока нет достаточных доказательств, а значит, рано делать громкие заявления об их роли в когнитивных функциях человека и его психическом здоровье. И все же я обязательно продолжу следить за этими интересными клетками, поскольку даже не их присутствие, а паттерны распределения могут оказывать свое воздействие. Если эти клетки влияют на скорость нейронной обработки, то это может повышать скорость, с которой мозг вычисляет возможные варианты соперничающих реакций, что важно при социальной конкуренции. Вместе с Мэри Энн Раганти из Кентского государственного университета и Патриком Хофом из Синайской медицинской школы мы исследовали нейроны фон Экономо в мозге енотов (см. рис. 6). В островковой доле эти клетки присутствовали в значительном количестве. Хотя мы пока не знаем, к чему приведет это открытие, мы продолжаем изучать этих животных в их естественной среде обитания, чтобы больше узнать об их настоящих стратегиях реакции-результата.
Итак, одолев главу, насыщенную нейроанатомической и нейрофизиологической информацией, вы узнали о той неразберихе, которая окружает ученых, пытающихся выяснить, что делает человеческий мозг особенным.
Рис. 6.Нейроны фон Экономо у енота. Изучая енотов в Майами, мы были немало удивлены сложностью и гибкостью их поведения даже в процессе перехода от ночной активности к дневной. На фотографии вы можете увидеть одного представителя этой популяции. Мы испытали глубокое волнение, когда обнаружили нейроны фон Экономо (в центре) в островковой доле (внизу), хотя функция этих вытянутых клеток все еще не до конца понятна. Фотографии любезно предоставлены Тимом Ландисом и Молли Кент © Lambert Neuroscience Laboratory, University of Richmond
Человеческий мозг по своей структуре очень похож на мозг других млекопитающих, однако в некоторых отношениях, которые сложно описать, он все же отличается. Этот факт побуждает меня вспомнить о рецепте маковой запеканки из цыпленка. Возможно, вы и сами готовили это блюдо. Мой брат, похоже унаследовавший кулинарный ген нашей семьи, любит готовить для друзей и родных самые сложные и экзотические блюда, рецепты которых ему удается отыскать. Хотя я и сама люблю готовить, когда у меня есть время, моя кулинарная смелость не простирается так далеко. Зная это, мой брат, когда я только вышла замуж, прислал мне рецепт запеканки из цыпленка, сопроводив его запиской: «Даже ты сможешь это приготовить». И добавил, что это блюдо невозможно испортить. Что ж, брат оказался прав: мне достаточно было смешать основные ингредиенты, причем в любом порядке и без жестких ограничений по количеству. Вареный цыпленок, протертый куриный суп-пюре, сметана, соль и перец, смешанные с крекерами и маковыми зернами, завершает картину сливочное масло, которым полагалось смазать верх блюда. Запекать при температуре примерно 180 градусов около получаса – и аппетитная запеканка из цыпленка готова! Мои дети ее обожали. Другие запеканки готовятся похожим образом: смешиваешь нужные продукты, слегка взбиваешь и получаешь настоящее лакомство.
Другое дело – суфле. Не буду говорить, что я пыталась его приготовить. Меня пугала одна мысль об этом. Казалось бы, обычные ингредиенты – яйца, масло и сахар, но кажется, что не хватает алхимического компонента, от которого и будет зависеть подъем и оседание смеси, а этим-то компонентом просто невозможно овладеть. Я шучу, конечно, но очевидно, что время, количество ингредиентов, обработка и условия приготовления чувствительны к малейшим изменениям – и это решающий фактор. Мозг в целом, особенно человеческий мозг со всеми его функциональными «примочками», можно сравнить с суфле, а не с запеканкой. При приготовлении суфле нельзя забыть о каком-то ингредиенте и забросить его в миску позже. У человеческого мозга также существуют критически важные окна[103], которые подвергаются воздействию определенных жизненных ингредиентов, таких как родительская любовь, радующий глаз пейзаж или суровая окружающая среда, – о таких составляющих нельзя забыть и добавить их позже. Определенные эволюционные события объединяются, чтобы поднять когнитивные богатства человека до уровня, превосходящего все ожидания, притом что такие же ингредиенты находятся и в мозге других видов – нейроны, глия и т. д. Подобно крошечным пузырькам горячего воздуха, содержащимся в идеально перемешанной нежной смеси и обеспечивающим подъем суфле, структура коры головного мозга, скорость обработки информации и подходящие условия окружающей среды кажутся тщательно перемешанными согласно идеальному эволюционному рецепту когнитивных богатств, свойственных только человеку[104]. Качество суфле зависит от множества факторов – и мозг зависит от своей хрупкой кортикальной структуры, которая может привести к его «опаданию» в виде поврежденной ткани и нарушенных функций. В определенном смысле и суфле, и человеческий мозг никогда не остаются «законченными», они постоянно меняются в ответ на вызовы окружающей среды. В следующей главе мы рассмотрим важность управления сложными нейронными цепями для расчета оптимальных вероятностей.
4Построение мозговой цепочки контингенций
Когда я впервые прочитала вдохновляющую историю Джонсона Спенсера «Где мой сыр?» – книгу, вошедшую в список бестселлеров 1998 года, я, безусловно, была заинтригована, но даже не представляла, что через десять лет буду в собственной лаборатории оценивать схожие «уроки жизни», наблюдая за поведением мышей и крыс[105]. Для тех, кто не читал эту книгу, скажу, что ее герои – две мышки, Снифф и Скарри, и два крохотных человечка, Хем и Хо. Вы, вероятно, догадываетесь, какая пара обладает меньшей решимостью и адаптивными реакциями на неопределенные ситуации. По сюжету обе пары живут в одном лабиринте, но каждый день ходят разными путями, чтобы отыскать свою любимую еду – сыр. И они действительно находят сыр в так называемой Сырной станции С. Обе пары чертовски радуются, обнаружив такой богатый источник лакомства, но на свою удачу реагируют по-разному. Снифф и Скарри продолжают исследовать лабиринт и отмечают, что с каждым днем количество сыра уменьшается, а вот Хем и Хо бегут прямиком на Сырную станцию С и не чувствуют необходимости изучать окружающую обстановку. По сути, чрезмерная уверенность человечков в стабильном статусе Сырной станции ослепляет их, не позволяя увидеть изменения вокруг. И когда запасы сыра истощаются, это не удивляет Сниффа и Скарри, которые уже догадывались о таком исходе, но становится настоящим шоком для Хема и Хо.