[9]. Такое пространственное соотношение навело Бланке на мысль, что причины кроются в нарушениях обработки сенсомоторной информации и слаженной работы всех органов чувств. Определяя свое местоположение в пространстве, мы не задумываемся о том, что при этом задействуется множество процессов – зрение, слух, осязание, проприоцепция, движение и прочие, – которые при нормальной интеграции дают нам верное представление о том, где мы находимся. Если возникает сбой, наш мозг ошибается и дезинформирует нас. Олаф Бланке и его сотрудники обнаружили, что одно из подобных нарушений в обработке информации проявляется как ощущение присутствия чужака. Недавно с помощью роботизированной руки им удалось вызвать нарушение сенсорного восприятия и создать это ощущение у здоровых людей[10].
Совершая какие-либо движения, мы ждем последствий через определенное время и в определенном месте. Вы чешете спину – и ждете моментальной реакции на спине. Если пространственные и временные ощущения отвечают вашим ожиданиям, мозг интерпретирует их как самопроизвольные. При рассогласовании, если сигналы расходятся с самоощущением во времени и пространстве, вы приписываете эти действия постороннему агенту. Представьте себе, что вы стоите с завязанными глазами и вытянутыми вперед руками, ваш палец вставлен в паз «ведущего» робота, как в наперсток, а робот передает сигналы механической руке, расположенной у вас за спиной. Вы двигаете пальцем и тем самым приводите в движение механическую руку, которая постукивает вас по спине. Палец может ощущать сопротивление, иногда соответствующее силе толчка, а иногда едва заметное, явно не коррелирующее с вашими действиями. Если вы чувствуете касание рукой спины одновременно с производимым вами движением, то ваш мозг создает иллюзию: хотя ваши руки вытянуты перед вами, вам кажется, будто ваше туловище переместилось вперед и вы касаетесь пальцем своей спины. Но если ощущение касания несинхронно и на мгновение запаздывает, мозг рисует другую картину. Вы как бы перемещаетесь в обратном направлении, назад от вашего пальца, и вам кажется, будто вашей спины касается что-то другое. А если вы к тому же, управляя механической рукой, еще и не чувствуете сопротивления пальцу, такое расхождение ощущений во времени порождает чувство, будто кто-то, стоящий позади вас, касается вашей спины! С помощью точного управления физическими раздражителями Бланке показал, что сенсомоторные конфликты – то есть несовпадение сигналов с физическими реакциями во времени и пространстве – способны вызвать ощущение чужого присутствия у здоровых добровольцев. Конфликты такого рода были созданы в результате манипуляций с различными локальными нейронными сетями – модулями.
Если бы мозг работал, как «заколдованный ткацкий станок», удаление его части или стимулирование неправильной работы каких-нибудь нейронных цепей либо вывело бы из строя всю систему, либо привело бы к нарушениям во всех когнитивных проявлениях. В действительности масса людей с поврежденными или отсутствующими частями мозга живет более или менее нормально. Если страдают определенные области мозга, какие-то, хотя и не все, когнитивные функции почти всегда ухудшаются. Возьмем, к примеру, такую хорошо развитую когнитивную функцию, как язык и речь. У большинства людей речевой центр расположен в левом полушарии. В речевом центре мозга имеются две совершенно различные области – зона Брока и зона Вернике.
Зона Брока отвечает за формирование речи, в то время как зона Вернике связана с восприятием и пониманием устной и письменной речи, а также с построением понятных фраз и правильным порядком слов. Точнее, зона Брока отвечает за произношение слов, то есть координирует работу мускулатуры губ, рта и языка, чтобы слова звучали правильно, а зона Вернике – за выстраивание слов в нужном порядке еще до того, как мы произнесем осмысленную фразу. Речь людей с нарушениями в зоне Брока затруднена – они произносят слова в нужном порядке, но выговаривают их с трудом, как бы рывками (скажем, «модуль… ный… мозг»), иногда с грамматическими ошибками. Пациенты с расстройствами в зоне Брока чувствуют свои ошибки и могут растеряться. Люди с нарушениями в зоне Вернике, напротив, главным образом демонстрируют неспособность понимать слова. Они произносят их с правильными интонациями и грамматическими особенностями, но то, что они говорят, лишено смысла. Можно сделать вывод, что обе эти области выполняют свою специфическую работу, а та, где возник дефект, перестает справляться со своими обязанностями. Это однозначно указывает на высокоспецифичное модульное устройство мозга.
Почему в мозге развилась модульная структура? Однажды я услышал, как глава компании Coca-Cola объяснял принцип функционирования его корпорации. По мере разрастания штата руководители компании поняли, что производить всю продукцию на одном центральном предприятии и развозить ее по всему миру неумно, неэффективно и дорого. Не было никакого смысла тратить деньги на упаковку и доставку товара, на организацию совещаний в «штаб-квартире», командировочные для их участников и на все такое прочее. Следовало поделить мир на регионы, построить в каждом свой завод и продавать продукцию на местах. Централизованное планирование отменили и ввели местное управление. То же самое и с мозгом – дешевле и более эффективно.
Сложилось общепринятое мнение, что животные с более крупным мозгом, чем можно было бы ожидать при их размерах тела, обладают более развитыми умственными и другими когнитивными способностями. Считалось, что мозг человека велик для его тела, чем и объясняются наш высокий интеллект и разнообразие талантов. Однако в этой теории не все гладко. В действительности мозг неандертальцев гораздо больше нашего, но это не помогло им в конкуренции с Homo sapiens, когда тот появился. Что касается моего собственного исследования, то тут возникает другой непростой вопрос: после операции по расщеплению мозга оставшееся в одиночестве левое полушарие (половина мозга) почти не уступает по интеллектуальным способностям целому, неповрежденному мозгу. Больше – не обязательно лучше. Так в чем же дело?
Сюзана Эркулану-Хаузел с сотрудниками сравнила количество нейронов и других клеток в мозге разных видов, применив новую методику их подсчета в человеческом мозге. Как выяснилось, слухи о нашем большом мозге сильно преувеличены! Человеческий мозг вовсе не гипертрофированный – что касается размеров, он представляет собой пропорционально увеличенный мозг приматов. Несмотря на то, что мозг человека гораздо крупнее и содержит гораздо больше нейронов, у шимпанзе и людей одинаковое соотношение количества нейронов и размеров мозга[11]. Было сделано еще одно поразительное открытие – оказалось, что соотношение глиальных клеток и нейронов 10:1 (которое часто называлось, хотя и не подтверждалось никакими источниками) не имеет ничего общего с действительностью. На самом деле глиальных клеток в человеческом мозге не больше половины общего их количества, ровно столько же, сколько у приматов. Эркулану-Хаузел рассеяла и другое заблуждение, предположив, что наше ошибочное мнение об использовании мозга всего лишь на 10 %[8] основано на завышенной оценке соотношения глиальных клеток и нейронов как 10:1[12]!
Впрочем, человеческий мозг имеет два преимущества перед мозгом других млекопитающих. Во-первых, он устроен очень экономично и компактно, по правилам подобия, справедливым и для других приматов, и во-вторых, из всех экономично устроенных мозгов приматов наш самый крупный, а следовательно, в нем больше всего нейронов. Но, когда вы сравниваете другие виды с приматами, нельзя автоматически судить о количестве нейронов по величине мозга. Возьмем, например, грызунов: если сравнивать мышей и крыс, мозг последних крупнее – но не только потому, что в нем больше нейронов. У крыс при увеличении числа нейронов увеличивается и размер нейрона. Стало быть, один нейрон крысы занимает больше объема, чем нейрон мыши – разница примерно такая же, как между спагетти и тоненькой вермишелью. А у приматов, если сравнивать обезьян и людей, с увеличением числа нейронов размер нейрона не меняется. Поэтому в более крупном мозге примата на единицу объема приходится в целом больше нейронов, чем в относительно более крупном мозге грызуна. Если взять мозг крысы и увеличить его до размеров человеческого, крыса будет иметь 1/7 общего количества нейронов, которые имеются у человека – по той простой причине, что каждый нейрон крысы займет больше места. Увеличение размера мозга – дело хитрое, и, по-видимому, для разных отрядов (приматы, грызуны и прочие) действуют разные правила пропорционального роста.
Тут мы снова возвращаемся к модулям. Если бы в человеческом мозге при увеличении числа нейронов каждый из них соединялся бы с соседними, мы имели бы экспоненциальный рост количества аксонов (элементов нейрона, обеспечивающих передачу сигналов). Наш мозг был бы гигантским – 20 км в диаметре[13], – и ему требовалось бы столько энергии, сколько мы не смогли бы ему дать, даже если бы нас кормили как на убой[14]. Фактически на наш мозг приходится около двух процентов всего веса тела, и при этом он забирает 20 % всей энергии. Эта мощная электрическая система работает в непрерывном режиме, как кондиционеры в Фениксе в июле, поэтому и потребляет так много энергии. Возникла бы и другая проблема – длина аксонов была бы такой, что скорость обработки информации резко упала бы.
Нейробиолог Георг Стридтер изучает причины и характер различий, сформировавшихся у разных видов в ходе эволюции мозга. Он полагает, что размеры мозга увеличиваются с соблюдением определенных законов, регулирующих внутренние связи[15]. Прежде всего, по мере увеличения мозга количество связей, соединяющих один нейрон с другими, в среднем не меняется. Напротив, в абсолютном отношении число нейронных связей сохраняется, благодаря чему – в плане энергозатрат и пространства – рост мозга становится более управляемым. Однако это означает, что с увеличением размеров мозга связанность частей структуры в целом сокращается. Сокращение св