Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга

Джозеф Леду, 2019

«Если мы действительно хотим понять человеческую природу, нам придется разобраться в истории эволюции», – считает один из ведущих мировых нейробиологов Джозеф Леду Как на нашей планете появилась жизнь? Как возникло половое размножение? Как из одноклеточных организмов появились многоклеточные? Как эволюционировали нервные системы? Что нам известно о сознании и мозге? Джозеф Леду пошагово рассматривает каждый из пунктов, доказывая, что самые ранние одноклеточные организмы демонстрировали поведение, направленное на выживание, наряду со способностями к обучению и запоминанию, и видит в этих механизмах ключ к пониманию поведения человеческого. Попутно Леду демонстрирует, как эволюция нервной системы сделала возможным появление существ со сложной ментальной жизнью, обладающих тем, что мы называем сознанием, однако при этом слабо понимаем; исследует происхождение и значение эмоций, а также объясняет, почему наш сознающий разум может быть единственным в своем роде. В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

Пролог

Зачем же?

Когда я рассказал приятельнице о том, что пишу книгу об истории жизни, она спросила: «Зачем ты взялся за эту тему?» Она знала, что бо́льшую часть своей научной карьеры я посвятил изучению цепей в мозге, лежащих в основе поведенческих реакций крыс на опасность, и поиску ответа на вопрос о том, как эта информация помогает нам понять хотя бы отдельные аспекты человеческих эмоций, особенно таких, как страх и тревога.

Отчасти ответом на вопрос моей приятельницы может служить утверждение, что если мы действительно хотим понять человеческую природу, нам придется разобраться в истории эволюции. Как однажды заметил биолог Феодосий Добржанский, в биологии вообще все бессмысленно, кроме эволюции. Это утверждение справедливо и в отношении поведения.

Мысль о том, что поведение и эволюция взаимосвязаны, не нова: ее высказывал еще Дарвин, а также основоположники этологии — Николас Тинберген и Конрад Лоренц. А вот доминировавшие в физиологии первой половины XX века бихевиористы на эволюцию обращали мало внимания. Для современных психологов и нейробиологов это утверждение — ключевой фактор.

Обычно попытки понять эволюцию поведения (особенно если их предпринимают нейробиологи) сводятся к отношениям между тесно связанными группами — такими, как люди и другие млекопитающие, — и на то, безусловно, есть причины. Так, например, если мозг контролирует поведение, исследование развития мозга у представителей таких групп позволяет объяснить эволюцию их (а также нашего) поведенческого спектра. Однако существуют причины заглянуть еще глубже. Исследования, в ходе которых сравнивают млекопитающих (зачастую грызунов) и беспозвоночных (таких, как мухи и черви), доказывают наличие такой связи и помогают понять, как у нас работает память. В этой книге я решил пойти еще дальше, то есть забраться очень глубоко, до момента возникновения жизни, и даже углубиться в предшествовавший ему период — так называемое добиологическое химическое состояние Земли, благодаря которому появилась биология как таковая и все живое.

Эволюция мозга и поведения меня так или иначе интересовала всегда, но заняться этой темой серьезно не получалось до 2009 года — мне тогда дали академический отпуск, который я провел в Кембридже, где подружился с нейробиологом Сетом Грантом. Мы с Сетом познакомились еще в Колумбийском университете, где после защиты докторской он работал в лаборатории нобелевского лауреата Эрика Кандела. Там Грант начал исследовать эволюцию генов, участвующих в синаптической пластичности. Эта работа была призвана объяснить принципы биологических механизмов обучения и запоминания; ее Грант продолжил в Кембридже.

Сет обнаружил параллели в связанных с пластичностью генах грызунов и морских слизней и предположил, что и те и другие унаследовали способность к обучению от общего предка, жившего миллионы лет назад. Но что еще интереснее, некоторые из этих генов есть даже у одноклеточных простейших, и это очень важно: получается, у животных и современных одноклеточных был общий простейший предок, обитавший миллиарды лет назад. Значит, и в нашей нервной системе есть ответственные за обучение гены, которые могли достаться нам от таких микробных предков.

Если вы понимаете, что такое простейшие, возможно, эти выводы заставят вас призадуматься. Большинство из тех, кто вообще размышляет о поведении или изучает его, считают его продуктом нервной системы, но простейшие — это одноклеточные организмы, у которых нет нервной системы, потому что для нее нужны специальные клетки — нервные, — а у них всего одна многофункциональная клетка. Несмотря на это, простейшие демонстрируют совершенно разнообразное поведение: уплывают от вредных химикатов и стремятся к полезным, используют полученный в прошлом опыт, чтобы реагировать на то, что с ними происходит в настоящем, подразумевая наличие способности к обучению и запоминанию. Логично предположить, что для поведения, обучения и запоминания нервная система на самом деле не нужна.

Для меня этот вывод стал настоящим откровением, и я провел небольшое исследование, чтобы выяснить, что нам известно о поведенческих возможностях одноклеточных организмов. Выяснилось, что они не только умеют избегать опасности и стремиться к питательным веществам, но также способны приближаться к химическим веществам и солнечному свету или отдаляться от них, чтобы регулировать баланс жидкостей и температуры внутри клетки относительно окружающей среды. Простейшие даже демонстрируют брачное поведение — секс — с целью воспроизводства себе подобных.

Простейшие — относительно новые одноклеточные организмы: они появились примерно два миллиарда лет назад и, по всей вероятности, развились из других известных нам одноклеточных существ — бактерий, старейших живых организмов, которые появились примерно 3,5 миллиарда лет назад. Бактерии демонстрируют многие виды поведения, наблюдаемые у простейших, но у них поведение появилось раньше. Бактерии приближаются к полезным веществам, существующим в их мире, и отдаляются от вредных; кроме того, они даже способны запоминать, что в их мире полезно, а что вредно. Правда, брачного поведения у них нет, поскольку они размножаются делением. Секс — предмет поведенческой гордости произошедших от бактерий эукариотов, включающих в себя и простейших, и животных.

Когда животные замирают или спасаются, чтобы защититься, питаются и пьют, чтобы зарядиться энергией и поддержать жидкостный баланс, демонстрируют брачное поведение, чтобы спариться, ученые и обыватели часто описывают такую их деятельность как выражение подспудных психологических состояний — такого осознаваемого опыта, как страх, голод, жажда и сексуальное удовлетворение. Поступая так, мы успешно проецируем наш собственный опыт на другие организмы, но древность этих поведенческих схем и тот факт, что они появились задолго до нервной системы, возможно, заставляют нас задуматься, прежде чем делать такие субъективные выводы.

В этой книге я высказываю мнение о том, что у схем поведения, способствующего выживанию, существуют глубокие корни, сформировавшиеся в момент появления всего живого. Позже у животных появились нейроны и схемы, благодаря чему их поведение стало целенаправленным и эффективным. Независимо от того, состоят живые организмы всего из одной клетки или из миллиардов клеток, стремясь к выживанию и благополучию, все они повторяют одни и те же схемы деятельности.

Когда эти схемы направленного на выживание поведения воспроизводят люди, они осознанно испытывают чувства, поэтому нам кажется, что эти чувства и поведение неизбежно связаны между собой и что чувства порождают поведение. Поскольку близкие к нам животные (например, другие млекопитающие) ведут себя так же, как и мы, в ситуациях, когда стоит вопрос об их выживании, и схемы, контролирующие такое поведение, у нас с ними одинаковые, мы предполагаем, что их поведение тоже управляется чувствами.

Но я представлю доказательства, опровергающие эту логику. Существуют достоверные свидетельства того, что поведение людей и животных, отвечающее за выживание, управляется одними и теми же системами мозга, однако в действительности это совсем не те системы, которые отвечают за осознанные чувства, возникающие у нас, когда мы демонстрируем такое поведение. Поведение и чувства возникают одновременно, но не потому, что чувства управляют поведением, а потому, что их системы реагируют на одни и те же стимулы.

Таким образом, у поведения, направленного на выживание, очень древние корни, единые для всех, но те переживания, которые люди называют осознанными чувствами, — то есть эмоции, — я считаю, появились гораздо позже и, возможно, в результате эволюционных изменений, произошедших только с людьми несколько миллионов лет назад. Как следствие, у нас появились язык, культура и сознательное восприятие нашего вида. Многим эта мысль наверняка покажется противоречивой, поскольку выходит, что у животных нет осознанного восприятия, но я надеюсь на то, что даже те, кто скептически относится к такому взгляду на сознание, смогут меня выслушать.

На самом деле я вовсе не отрицаю наличия у животных осознанных впечатлений. Я лишь утверждаю, что те впечатления, которые получают животные, скорее всего, существенно отличаются от наших, поскольку у каждого вида мозг устроен по-своему. Учитывая, что человек обладает нейронными контурами с такими уникальными свойствами, которые не встречаются ни у каких других животных, даже у приматов, и эти контуры являются потенциально важными для тех видов осознанных впечатлений, которые у нас формируются, следует с осторожностью переносить свойственные человеку осознанные впечатления на других существ. Когда я говорю, что у животных нет таких впечатлений, как у нас, я не утверждаю, что у них вообще нет никаких впечатлений. Например, они не страдают так, как мы, но это не значит, что они не страдают вовсе. Хотя с научной точки зрения определить наличие сознания у других животных чрезвычайно трудно, в конце книги я поразмышляю о том, какие осознанные впечатления могут сформироваться у нечеловекообразных приматов и млекопитающих не-приматов, учитывая строение мозга, свойственное каждой из этих групп.

Если признать, что нейронные контуры, контролирующие ведущее к выживанию поведение, отличаются от тех, которые формируют наши эмоции и другие осознанные впечатления, мы сможем переосмыслить связь с истоками жизни на Земле. Мы похожи на вид, от которого произошли, как и все другие виды живых существ, но, с другой стороны, мы по определению отличны от него. Для того чтобы в полной мере осознать эти различия, нужно стремиться с максимальной точностью определять их так же, как и сходства, и делать выводы, опираясь на знания, а не на интуицию.

Хотя о древней биологии выживания я размышлял с 2009 года, первая публикация на эту тему у меня появилась лишь в 2012 году — статья под заголовком «Переосмысливая эмоциональный мозг». С тех пор я разрабатываю свою мысль в других статьях и лекциях. «История мозга» обобщает и расширяет возникшие у меня идеи, позже сформировавшие всеобъемлющее понимание того, кто мы такие. В этой книге я рассмотрю жизнь от самых ее истоков — первобытных микробов — до возникновения у нас способности осознанно воспринимать свое существование, мыслить, помнить и чувствовать.