Запутанный мозг. Путеводитель по нейропсихологии

Ники Хейз, 2018

Мозг дает нам возможность видеть, слышать и ощущать окружающий мир; он придает смысл всем нашим действиям и позволяет совершать эти самые действия: целенаправленно двигаться, делать то, что мы желаем или считаем нужным. Но его способности куда обширнее: мозг может разными способами запоминать и хранить информацию, связанную с нашими умениями, знаниями и навыками так, что мы действуем абсолютно автоматически; он же позволяет нам устанавливать взаимоотношения с окружающими и даже привязываться к ним. Кроме того, благодаря особенному развитию и устройству мозга мы обладаем эмоциями: испытываем гнев, страх, счастье и отвращение, откликаемся на похвалу и ласку; мы бываем взволнованными и бдительными или спокойными и расслабленными, а можем просто спать. Все эти состояния сознания – часть работы нашего мозга. «Запутанный мозг» – настоящее руководство по нейропсихологии для начинающих; Ники Хейз структурированно и на примерах объясняет все аспекты работы мозга человека – от нервной системы, его структур, передачи информации до способности к обучению – и подходит к определению того, что же значит быть человеком.

Глава 1. Что такое мозг

Из этой главы вы узнаете:

♦ как развивался человеческий мозг;

♦ каковы основные элементы мозга;

♦ как работают таламус и лимбическая система;

♦ какова функция головного мозга.

* * *

Что делает человека особенным? На этот вопрос отвечают по-разному, причем каждый по-своему. Предположения выдвигаются самые разные: это и умение сочинять и рассказывать истории, и владение навыками работы в коллективе, и способность сохранять информацию, и умение смеяться, воображать, пользоваться языком, учиться и решать сложные задачи.

Выдвигалось даже предположение, что мы отличаемся тем, что практически ничем не отличаемся: у нас нет ни особенных рогов, ни зубов, ни других природных орудий защиты и нападения; даже способностью быстро бегать мы тоже не наделены. И хотя мы можем выполнять всевозможные физические движения и даже тяжелую физическую работу, всегда найдутся животные, которые могут делать это гораздо лучше нас. А поскольку мы не выделяемся чем-то особенным в отношении физических способностей, умений и признаков, нам ничего не остается, как самыми разными способами выполнять то, что мы умеем и на что способны.

Все сказанное выше в той или иной мере справедливо. Но все это упирается в некую основу, некую реалию, которая и дает нам возможность выполнять все это, и этой основой, этой реалией является по-особенному развитый мозг, который есть только у нас, людей, и который позволяет нам особым образом взаимодействовать с нашими мирами — физическими, социальными и воображаемыми. Мозг — это действительно нечто особенное, и именно он делает нас, людей, такими, какими мы являемся.

Мозг дает нам возможность видеть то, что нас окружает. Он наделяет смыслом все наши действия и дает нам возможность совершать эти самые действия: целенаправленно двигаться и делать то, что мы считаем нужным или желаемым. Он наделяет нас способностью слышать: улавливать и осмысленно интерпретировать вибрации воздуха, определять, откуда они исходят и какова их причина. Эту же функцию мозг выполняет и для других наших чувств, включая сенсорные рецепторы, которыми снабжено наше тело и которые сообщают нам, чем именно заняты наши мышцы, связки и сочленения. Мозг позволяет нам самоопределиться в этом материальном мире и установить с ним отношения: воспринимать информацию от него и реагировать в соответствии с ней.

Но в действительности наш мозг способен на гораздо большее. Он дает нам возможность запоминать происходящее, причем различными способами. Мозг не только сохраняет сознательные воспоминания вроде адреса и ПИН-кода, но и позволяет нам вспомнить то, что происходило в прошлом, и даже помнить (бо́льшую часть времени) о том, что нам надлежит сделать в будущем. Он хранит всю необходимую информацию, связанную с нашими умениями и навыками, так что мы совершаем действия или прибегаем к знаниям совершенно автоматически, ни на миг не задумываясь о том, с какими шагами это связано и в какой последовательности их совершать; и он же хранит все наработанные нами стереотипы, шаблоны мышления и значения, так что мы сразу же распознаем смысл или разумность всего нового, с чем сталкиваемся. Он даже наделяет нас умением воображать или представлять то, что случится в будущем, — или то, что вообще не случится.

Как существам социальным нам важно, чтобы мы умели распознавать других людей, их лица и внешний вид, отличать знакомых от незнакомых, своих от чужих, — и этим умением тоже нас наделяет мозг. Он же позволяет нам закреплять наши привязанности, устанавливать и развивать наши взаимоотношения с окружающими (а они суть основа жизни в социуме), а также общаться с другими людьми, пользуясь для этого словами, знаками или символами. На более абстрактном уровне мозг дает нам возможность управлять тремя жизненно важными навыками: чтением, письмом и счетом (арифметикой), — за каждый из которых отвечают особые участки мозга. Но быть человеком — это нечто большее, чем просто обладание психическими навыками такого рода; это подразумевает способность проявлять симпатию и сочувствие по отношению к другим, а ведь именно она и делает нас людьми. И в этом смысле мозг тоже снабжает нас всем необходимым, а именно механизмами самопознания, самоопределения и сочувствия.

Кроме того, у нас есть эмоции, а они возможны только благодаря особому развитию и устройству нашего мозга. Мы испытываем чувства гнева, страха, счастья и отвращения, мы ощущаем удовольствие и боль и откликаемся на похвалу и ласку. Бывают такие ситуации, когда мы настороже и бдительны, а бывают такие, когда мы возбуждены и взволнованы; бывают ситуации, когда мы спокойны, расслаблены или находимся в состоянии задумчивости, а бывают и такие, когда мы просто погружены в сон. Эти состояния сознания — часть работы нашего мозга. А кроме того, как люди, живущие современной жизнью, мы ежедневно в самых разных ситуациях принимаем решения. И принимать их на самых различных уровнях, от решения выпить чашечку кофе до приобретения дома, помогает наш человеческий мозг. Мозг — поразительная структура, и в этой книге мы рассмотрим все указанные аспекты его деятельности.

Как появился мозг

Почему наш мозг так сложен? Каким образом он достиг такой степени сложности? Если мы обратимся к истории эволюции, то обнаружим, что у первых животных вообще не было мозга: это были простейшие одноклеточные организмы, чем-то напоминающие современную амебу; они плавали в жидкой среде и поглощали частички пищи, которые вместе с водой просачивались сквозь их прозрачную оболочку. По мере развития более сложных животных организмов одним из наиболее важных их преимуществ стало то, что они научились определять близлежащие источники пищи. У них начали развиваться специализированные клетки, которые способны выявлять химические изменения в окружающей среде, вызванные находящейся неподалеку пищей, тогда как другие клетки специализировались на том, чтобы направлять тело к этой пище. Кроме того, у них развивалась центральная связующая система, благодаря которой информацию, воспринимаемую ими из окружающей среды, они использовали для того, чтобы подстраивать под нее свои действия и, соответственно, направлять к ней свои движения. Эта центральная связующая система действовала как координатор между поступающей информацией и конечным действием.

И это было начало всего. Первая нервная система была устроена очень просто: она представляла собой ступенеобразную сеть из волокон, пронизывающих тело и соединенных с простыми трубками, которые мы называем нервными трубками. Нечто подобное есть у современных плоских червей, или планарий. Это, так сказать, основа основ, базовая нервная система, но мы уверены в ее эффективности, поскольку планарии здравствуют и по сей день. По мере того как организмы животных становились все сложней, усложнялась и структура нервной системы. Передний конец нервной трубки начал увеличиваться: это был своего рода координационный центр, принимавший информацию от датчиков-извещателей, распознававших источник пищи, света или какую-то другую информацию вроде вибраций, говоривших о том, что поблизости находится нечто большое. Эти датчики в конце концов стали органами чувств, а увеличившийся конец нервной трубки стал мозгом. Другая же часть трубки, шедшей вдоль тела, преобразовалась в позвоночник, а клетки, передававшие информацию к нему и от него, стали соматическими нервами. Но, каким бы сложным ни было это устройство, в основе своей оно оставалось (и остается сейчас) всего лишь трубкой. Просто сегодня на своем конце она имеет гораздо больше шишковидных наростов, чем у той же планарии.

К моменту появления динозавров устройство животных стало куда более сложным. Образовавшийся из утолщения на переднем конце нервной трубки мозг хоть был и не очень большой, но уже имел различные части, что давало ему возможность координировать различные механизмы тела, необходимые для поддержания жизнедеятельности, — потоотделение, пищеварение и сердцебиение. Этот мозг принимал информацию от органов чувств, ставших гораздо более сложными: они были не просто снабжены отдельными органами и нервами, но и неделимо связаны со специализированными участками мозга. Движение и равновесие тоже стали жизненно важными функциями, и развитие значительной части мозга было направлено на то, чтобы управлять ими. Тогда же начал развиваться некий прообраз памяти, пусть и не такой сложной, как та, которой мы пользуемся сегодня. Мозг у динозавра был крошечным по сравнению с нашим мозгом, мозгом современного человека, но, как свидетельствуют палеонтологи, даже такой мозг справлялся со своими задачами довольно-таки хорошо. Динозавры царствовали на суше многие миллионы лет, а их потомки — птицы — соседствуют с нами до сих пор.

То же самое можно сказать и о мозге других представителей животного царства вроде рыб, амфибий и пресмыкающихся: он развивался и усложнялся. Адаптация к различным экосистемам и источникам питания привела к развитию самых разных видов живых тварей. Одни экосистемы побуждали их развивать чувство обоняния, доведя его до высот совершенства и утонченности, поэтому часть мозга, заведовавшая обонянием, соответственно увеличилась. Другие экосистемы требовали острого зрения, а стало быть, увеличилась та часть мозга, которая отвечала за зрение. Некоторые животные выработали предельную чувствительность к вибрациям воздуха, а это, в свою очередь, привело к увеличению центра мозга, отвечавшего за слух, — и т. д. в том же духе. По мере развития животных, адаптировавшихся к окружающей среде, развивался и их мозг — с тем, чтобы координировать эту адаптацию.

Во времена динозавров возник другой вид животных — млекопитающие. У них стала развиваться другая особая часть мозга, которая контролировала и регулировала температуру тела. В результате млекопитающие могли вести активный образ жизни по ночам, избегая тем самым встреч с пресмыкающимися хищниками, зависевшими от солнечного света и получавшими от него тепло и энергию. Развитие млекопитающих пошло иными путями: они начали вскармливать молоком своих детенышей и обеспечивать их пищей после рождения, что давало возможность молодняку в безопасности изучать и исследовать окружающий их физический мир. Небольшая часть мозга млекопитающих специализировалась на адаптации и обучении, благодаря чему они могли быстро приспосабливаться к непредсказуемым или изменившимся условиям окружающей среды. Все это привело к тому, что, когда мир изменился и динозавры вымерли, млекопитающие сумели выжить и воспользовались теми экологическими ресурсами, которые динозаврам были уже ни к чему.

Мозг млекопитающих, как и мозг других животных, тоже адаптировался к требованиям среды. Животные, служившие добычей для хищников, стали необычайно восприимчивы к сенсорной информации, выработав острые рефлексы, позволявшие им быстро реагировать на внешнюю угрозу. Но и хищные животные тоже развивались сходным образом, поскольку инстинкт выживания требовал, чтобы они ни в чем, в том числе и в быстроте реакций, не уступали жертвам и могли схватить их. Одни животные были травоядными и жили только за счет растений, тогда как другие были всеядными и потребляли любую пищу, какую только им удавалось найти. И — что самое важное — некоторые из них жили социальными группами и сообща пользовались природными ресурсами.

Поскольку социальная жизнь стала важным фактором выживания, требовавшим постоянного взаимодействия и сотрудничества, это привело к тому, что млекопитающие стали жить в постоянно меняющейся среде, поэтому наиболее развитыми у них оказались те части мозга, которые позволяли им приспосабливаться к изменениям, общаться между собой и передавать важную информацию. Поэтому именно животным, жившим социальными группами, удалось развить многоцелевой мозг, наделявший их способностью адаптироваться к различным условиям, взаимодействовать с различными особями, отслеживать новые возможности и решать проблемы. И в одной из групп млекопитающих эти способности возымели столь большую роль, что она в конце концов возобладала над всеми другими.

Когда мы смотрим на головной мозг современного человека, то главным образом видим две его половины: ту часть, которую мы используем для обдумывания, размышлений, учебы, общения, принятия решений, воображения, да и всего того, что делает нас людьми, и другую, вмещающую более древние участки мозга, но и более обширную, подчиняющую себе почти весь мозг. А поскольку именно эта часть, эта внешняя оболочка, или кора головного мозга, делает бо́льшую часть работы, то мозг изобилует складками и морщинами, позволяя уместить в небольшое по объему пространство черепа значительную поверхность. Человеческий мозг — одна из самых поразительных вещей, известных нам сегодня, и поверьте: пока мы не оставим попыток в полной мере понять, почему он так устроен и как он действует, безработица не грозит нашим ученым — ни нынешним, ни грядущим их поколениям.

Головной мозг

В этой книге мы рассмотрим, что именно известно современным ученым о работе головного мозга и его различных функциях. Но прежде чем начать, давайте взглянем на различные части мозга: даже путем простого осмотра можно многому научиться и понять, как шло развитие каждой его части. Давайте для начала рассмотрим самые основные нервные функции, которые необходимы развивающемуся животному: способность двигаться и умение избегать боли. Это возвращает нас к древней нервной трубке. В нашей центральной нервной системе есть эквивалент такой трубки, хотя он, разумеется, имеет неизмеримо более сложную структуру. Это позвоночник — трубка с нервными волокнами, которая тянется вдоль всей спины, соединяя нервные волокна нашего тела с мозгом. Если мы рассмотрим позвоночник в поперечном сечении, то увидим, что он действительно напоминает трубу: он тоже имеет полость. Полость эта заполнена питательной жидкостью — так называемым серым веществом, состоящим по большей части из тел нервных клеток. В свою очередь, серое вещество окружено белым веществом — нервными волокнами, переносящими информацию от мозга и к мозгу. Поэтому позвоночный столб — основной путепровод для информации, которой обмениваются между собой тело и мозг. Вот почему люди, у которых поврежден позвоночник, часто оказываются парализованными: их мозг пытается привести мышцы в движение, но приказы, посылаемые мозгом, до мышц не доходят.

Рисунок 1.1. Позвоночник в поперечном сечении

Однако не всякое движение управляется мозгом. Позвоночник тоже играет здесь определенную роль: он, например, контролирует некоторые наши рефлексы, в частности быстрое сокращение мышц, происходящее в ответ на боль. Это наиболее ярко выражено в тех случаях, когда вы непроизвольно отдергиваете руку от горячей поверхности. Вы это делаете мгновенно, не задумываясь, поскольку сообщение о том, что поверхность горячая и вызывает боль, посылается от органов чувств прямо по позвоночнику. Мгновенно проносясь по этому проводнику, оно передается нервным клеткам, и уже они дают команду отдернуть руку. Так что указанному сообщению или сигналу совсем необязательно проделывать весь путь от рецепторов к мозгу. Это называется рефлексом, а поскольку рефлекс — основной механизм выживания, он контролируется древнейшей частью нервной системы. Происходит следующее: сообщение — боль, неожиданное давление или что-либо еще — воспринимается сенсорными нервными клетками, которые передают эту информацию нервным клеткам позвоночника. Отсюда сообщение незамедлительно передается двигательным, или моторным, нервным клеткам; те же связаны с мышцами и мгновенно дают им команду сократиться. Именно поэтому вы отдергиваете руку, вскидываете вверх ногу или реагируете так, как диктует непроизвольный рефлекс.

Верхняя часть позвоночника утолщается и переходит в собственно мозг, становится его частью. Утолщенная часть называется костным мозгом, и если мы примем во внимание, что именно эта часть нервной системы подверглась развитию сразу вслед за позвоночником, мы без труда поймем, что она тоже неразрывно связана с базисными функциями. Костный мозг — это та часть головного мозга, которая регулирует основные функции тела, такие как дыхание, глотание, пищеварение и сердцебиение — функции, наиболее существенные для всех животных, не считая самых простейших. Таким образом, головной мозг — это система, наделяющая животное способностью двигаться, реагировать на боль, есть, дышать и распределять питательные вещества по всему телу. Но если животное стремится выжить в этом невероятно сложном мире, ему необходимо быть настороже, быть готовым к бегству, если что-то угрожает его жизни. Продвинувшись чуть вверх от костного мозга, мы обнаружим, что ствол мозга становится еще толще, превращаясь в то, что в нейрохирургии называется средним мозгом. Средний мозг состоит из нескольких различных частей. Одна из них — это ретикулярная активирующая система, которая регулирует различные состояния организма: сон, бодрствование и внимание. У людей и других высших млекопитающих ретикулярная активирующая система способна «переключаться» на более обширные зоны коры головного мозга, так что мы оказываемся бдительны и внимательны ко всему, что происходит вокруг нас. У этой системы несколько сенсорных путей передачи информации и множество связей с другими областями мозга. Если мы как следует поразмыслим о ее эволюционном происхождении и о том, сколь насущна для животных бдительность для выживания в этом опасном мире, мы поймем, почему эта часть мозга подверглась развитию в первую очередь.

Средний мозг также включает в себя верхние и нижние двухолмия — овальные структуры, отвечающие за самые базисные сенсорные процессы: верхние двухолмия — за зрение и осязание, а нижние — главным образом за слух. Они не связаны напрямую с высшими уровнями мозга, зато имеют прямую связь с нашим вниманием и нашей двигательной системой, сразу же оповещая нас об опасности, например в случае внезапной вспышки или взрыва. Понятно, что эти системы чрезвычайно полезны для животных в процессе выживания, ведь по мере развития мозга усложняется также и их манера движения. Еще одна часть среднего мозга — варолиев мост — служит главным маршрутом, по которому осуществляется связь между телом и мозжечком. Варолиев мост не только координирует центр, отвечающий за плавность движений, но и способствует процессам сна, сопровождаемого сновидением, причем это относится как к животным, так и к людям. Есть также мнение, что он специально сформировался в процессе эволюции, с тем чтобы помочь животным в образовании нейронных проводящих путей, необходимых для поддержания плавного движения. Когда мы видим, например, спящую собаку, которой снится сон, нам ясно, что она во сне бежит за чем-то или охотится на кого-то, и это, возможно, напрямую связано с отработкой физических навыков. В главе 6 мы еще вернемся к вопросу о том, как мысленная отработка движений способствует развитию и закреплению навыков и умений.

Рисунок 1.2. Структура головного мозга

Варолиев мост связан с мозжечком — морщинистым выпуклым телом, выступающим в задней части головного мозга. Его иногда называют «малым мозгом», поскольку он способен осуществлять куда более сложные функции, чем просто поддержание в готовности двигательной системы животного. Как видим, он играет важную роль и в развитии навыков и умений. Когда мы впервые осваиваем новый навык, наши движения поначалу слишком резки, порывисты и неуклюжи, поскольку мы сознательно задумываемся над тем, как осуществить то или иное движение. Но по мере того, как мы нарабатываем эти движения, контроль над последовательностью действий переходит к мозжечку, и движения становятся плавными и автоматическими, так что нам больше нет нужды задумываться над ними. Мозжечок не планирует самостоятельных движений (это делает головной мозг), но он дает гарантию того, что все наши действия скоординированы, хорошо рассчитаны и точны.

Как и сам головной мозг, мозжечок тоже делится на две половины, а его поверхность покрыта глубокими морщинами и складками, очень напоминающими мехи аккордеона. Из этого следует, в частности, что внешние слои столь же важны для функционирования мозжечка, как и внутренние (впадины и складки увеличивают общую площадь поверхности). Складки свидетельствуют о том, что поверхности мозжечка отводится бóльшая часть его структуры, а другая, меньшая, включает в себя нервные волокна, которые находятся непосредственно под складками, и небольшую заполненную жидкостью полость, называемую желудочком, расположенную в месте, где мозжечок смыкается с варолиевым мостом. Мозжечок, помимо всего прочего, осуществляет контроль над равновесием — функцией, которой ведает небольшая шишка, расположенная как раз между двумя половинами. Большинство лекарств, назначаемых врачом с целью восстановления двигательных функций, если они были нарушены той или иной болезнью, воздействуют именно на эту область мозга. У людей мозжечок также включает в себя несколько нервных путей, которые задействованы в таких процессах, как привлечение внимания, усвоение языка, а также реакции на страх и удовольствие. Как видите, мозжечок — очень важная часть мозга у всех высокоорганизованных животных. Эти структуры в совокупности поддерживают все наиболее важные процессы, протекающие в организме, поэтому понятно, почему именно они развивались в первую очередь.

Таламус и лимбическая система

Затем в мозге начали развиваться еще более сложные структуры. Если у более простых животных наличествовали лишь органы чувств того или иного рода, реагировавшие на свет, вибрации или изменения в химическом составе жидкости, за счет которой они жили, то у некоторых более сложных представителей животного мира начали развиваться, соответственно, и более сложная система восприятия, и более сложные структуры мозга. Например, в промежуточном мозге, т. е. в пространстве выше среднего мозга, но ниже головного, находится большая область компактных клеток, известная как таламус. Он тоже делится на две части и играет роль своеобразной релейной станции для приема и усиления сенсорной информации и двигательных сигналов, идущих к мышцам.

Таламус, принимая информацию от чувствительных нервов, от глаз и ушей, совершает определенную дешифровку этих сигналов, затем передает эту информацию в головной мозг, а уже от головного мозга он принимает команды о тех или иных исходящих движениях и передает их мышцам тела. Как и некоторые другие подкорковые структуры, он в известной мере участвует также в процессах сна и бодрствования: эти состояния не контролируются исключительно какой-то одной зоной головного мозга, а находятся в ведении многих областей.

Вокруг таламуса расположено множество других более мелких структур, известных под общим названием «лимбическая система». Маленький «довесок» непосредственно под таламусом, называемый гипоталамусом, играет особенно важную роль в жизни млекопитающих, поскольку он регулирует температуру тела. Именно способность поддерживать внутреннюю температуру тела на постоянном уровне позволяет нам быть активными по ночам или на холоде. Видимо, есть некий резон в том факте, что небольшие по размеру млекопитающие живут в подземных норах; во всяком случае, это может служить объяснением того, почему они смогли пережить тот глобальный массовый катаклизм, который смел с лица Земли динозавров.

Гипоталамус не только регулирует температуру тела, но и выполняет множество других функций; в частности, он поддерживает в теле гомеостаз, т. е. следит за тем, чтобы все процессы в теле совершались при постоянных и оптимальных условиях. Например, если уровень жидкости в теле опускается ниже оптимального (а оптимальный уровень жидкости — залог нашего выживания), гипоталамус вызывает чувство жажды, под действием которого вы пьете воду или другую жидкость; а если уровень глюкозы в крови опускается ниже определенной точки, он вызывает чувство голода, побуждающее вас искать пищу, чтобы насытиться. Если вам становится слишком холодно, он вызывает дрожь, под действием которой мышцы выделяют немного тепла, а если вам слишком жарко, он вызывает отделение пота, при испарении которого тело охлаждается. Следовательно, гипоталамус действует как внутренний регулятор, поддерживающий в оптимальном режиме основные механизмы тела, дабы они работали должным образом. В силу того что гипоталамус находится непосредственно под таламусом (греческое слово hypo означает «под»), он оказывается связанным со всеми древними участками мозга, которым он может в случае необходимости посылать соответствующие сигналы.

Рисунок 1.3. Элементы лимбической системы

Эти сигналы посылаются отчасти через нервные клетки и обширную сеть их связей, а отчасти — за счет выделения гормонов. Гормоны — это химические вещества, назначение которых заключается в том, чтобы стимулировать протекание физиологических процессов в организме или воздействовать на железы внутренней секреции, побуждая их, в свою очередь, выделять соответствующие гормоны. Они, в частности, важны и необходимы для поддержания таких состояний организма, как рост, беременность, возбуждение или тревога. В совокупности железы внутренней секреции образуют эндокринную систему, а гипоталамус — это основная сеть, через которую мозг связан с эндокринной системой.

У лимбической системы есть и множество других частей, одна из них — это гиппокамп (в переводе с греческого — «морской конек»; название обусловлено внешним сходством этого органа с данным морским животным), небольшая изогнутая структура, расположенная под головным мозгом. Гиппокамп просто необходим для нашей памяти. В частности, он помогает нам собирать и сохранять разрозненные воспоминания, увязывая их в долговременную памятную картину. Люди с поврежденным гиппокампом (а к этому часто ведет длительное употребление алкоголя при минимуме еды) страдают слабой памятью: они не способны сохранять свежие воспоминания. Этот синдром, нередко приводящий к трагическим последствиям, известен в медицине как синдром Корсакова.

Случай из практики: синдром Корсакова

Случай, описанный неврологом Оливером Саксом, интересен тем, что у его пациента, 60-летнего мужчины, синдром Корсакова проявился, когда ему было 30. Повреждение гиппокампа привело к тому, что тот утратил способность сохранять свежие воспоминания, а имел лишь те, которые «унаследовал» из поры юности. Это означало, что каждый день, когда он глядел на себя в зеркало, мужчина испытывал неприятное потрясение, ибо в старике, которым он стал, не признавал самого себя и не помнил ничего из того, что с ним случилось в недавнем прошлом.

Гиппокамп имеет дело и с другими формами памяти, например с пространственной, т. е. с ориентацией на месте, когда мы помним не только то, где сами находимся, но и где расположены другие известные нам объекты и ориентиры. Например, лондонские таксисты знают наизусть и держат в памяти буквально весь город: это нужно для того, чтобы сдать экзамен на знание города, дающий право на водительскую лицензию. Гиппокамп у них сильно увеличен в размере, что является результатом более расширенной пространственной памяти. Поэтому все, что мы делаем в жизни, может либо ослаблять деятельность нашего мозга, либо улучшать ее. Все зависит исключительно от нашего выбора (как действует память и какие участки мозга управляют функцией памяти, мы более подробно рассмотрим в главе 7).

Если подойти к этому с точки зрения эволюции, становится вполне очевидно, что способность ориентироваться на местности и создавать мысленные карты может существенно помочь животным в борьбе за выживание. Исследования показывают, например, что мыши, которым была дана возможность изучить не имевший запасных выходов лабиринт, буквально замирали на месте, когда неожиданно в том или ином месте наталкивались на кошку; в то же время мыши, лишенные такой возможности, при встрече с кошкой бросались прочь в поисках выхода. Первые мыши, исследовав лабиринт и хорошенько его запомнив, понимали, что выхода нет, поэтому при встрече с кошкой замирали на месте, чтобы не привлекать к себе внимания, ибо в данном случае это наилучший выход. К сожалению, мы не знаем, дозволялось ли кошке ловить мышей в ходе эксперимента и какова была конечная судьба последних. Однако в то время, когда проводились эти опыты (1960-е годы), этике отношений с животными вообще не уделялось никакого внимания, поэтому экспериментаторам, в принципе, было все равно, выживут мыши или нет. В наше время подобные исследования, к счастью, не проводятся. Но это нисколько не меняет сути дела, а суть эта в том, что знание собственного места нахождения, безусловно, сильно помогает в борьбе за выживание.

Другая важная часть лимбической системы — это миндалевидная железа, или просто миндалина, хотя чаще всего ее называют миндалевидным телом. Миндалина — эмоциональный центр мозга; она состоит из двух миндалевидных структур, расположенных в глубине правой и левой височных долей, в непосредственной близости от гиппокампа. Миндалина помогает мозгу определять опасность и реагировать на нее, а также активизирует другие наши эмоции — как положительные, так и отрицательные. В частности, ее роль сводится к тому, чтобы, работая совместно с гиппокампом, консолидировать воспоминания, особенно эмоциональные. Доказано, что мы лучше запоминаем события, если им предшествует сильное эмоциональное переживание, а это частично обусловлено именно активностью миндалины (к ней мы будем возвращаться в этой книге еще неоднократно, в различных ее главах, уделив ей особое внимание в главе 8).

К числу частей лимбической системы относятся и базальные ядра (ганглии) — так называется группа клеток, расположенных в глубине белого вещества лобных долей мозга. Эти клетки помогают организовывать движения (путем выбора конкретных действий) в зоне мозга, называемой путамен, и подавлять или сдерживать эти действия до тех пор, пока мы не убедимся, что они наилучшим образом подходят для данной ситуации. Базальные ядра включают в себя так называемые хвостатые ядра, участвующие в планировании движений, координации нарабатываемых привычек и действий, основанных на правилах, а также область, известную в анатомии как бледный шар (globus pallidus), предназначенную для регулировки всего свода движений, чтобы они были скоординированными и плавными. Как вы понимаете, базальные ядра неразрывно связаны с головным мозгом, поэтому повреждение любой из этих областей может привести к разного рода серьезным проблемам с двигательным аппаратом.

Поясная кора — это большая зона мозга, расположенная над мозолистым телом. Она служит продолжением головного мозга, но часто рассматривается как составной элемент лимбической системы, частично из-за того, что она связана с этой системой и тесно взаимодействует с другими ее частями, такими как гипоталамус и миндалина. Она отвечает за эмоции, память и процесс обучения; среди других ее функций можно назвать, например, координацию: поясная кора воссоздает ассоциации тех или иных запахов и образов с приятными или неприятными воспоминаниями. Также она участвует в регулировании агрессивных поступков и активации нейронных проводящих путей, стимулируемых нашими эмоциональными реакциями на боль.

Таким образом, лимбическая система активно задействована в таких процессах жизнедеятельности, как эмоции, память и движения, — все они необычайно важны для высокоорганизованных животных вроде млекопитающих и необходимы для выживания в этом сложном мире. Другие животные — пресмыкающиеся, рыбы и земноводные — тоже обладают этими структурами, но какую именно роль они играют в их организме, мы до конца еще не выяснили. Что же касается млекопитающих, их эмоций и механизмов обучения, то о них нам известно гораздо больше, отчасти потому, что это знание помогает нам понять, как устроена и как развивалась наша собственная нервная система.

Запомните: складки и впадины

Информация обрабатывается во внешнем слое головного мозга — коре больших полушарий. У некоторых животных, в частности у птиц и пресмыкающихся, эта внешняя поверхность относительно гладкая, да и размер самого мозга не особенно велик. У млекопитающих он гораздо больше и снабжен расщелинами, ложбинами и впадинами, что существенно увеличивает площадь его поверхности. Большие полушария мозга (большой мозг) отлично развиты у собак и кошек: они составляют бо́льшую часть всего головного мозга и имеют несколько глубоких складок. У обезьян полушария еще больше, чем у кошек (относительно всего мозга); складок и впадин там тоже значительно больше. У человекообразных обезьян их еще больше. Что до людей, то у них большой мозг довлеет над всем прочим мозговым веществом, а его поверхность буквально испещрена извилинами, причем некоторые его части невозможно разглядеть со стороны, поскольку они расположены прямо под ней и теряются в ее складках. Это прекрасно сочетается с нашими представлениями о том, что люди — гораздо более разумные существа, чем другие животные, если не считать китов и дельфинов, поверхность мозга которых испещрена еще бо́льшим количеством складок и впадин, чем у людей. Как это расценивать? Значит ли это, что они разумнее нас? Никто этого не знает, за исключением, возможно, самих китообразных, но они пока ничего не говорят по этому поводу.

Большой мозг

Наконец, поднимаясь снизу вверх от нижнего края мозга к верхнему (или двигаясь вдоль линии эволюционной прогрессии), мы добираемся до большого мозга. У всех млекопитающих, особенно у людей, это самая большая из всех структур (и у китообразных тоже, хотя мы до сих пор не знаем, зачем китам и дельфинам такой массивный мозг и как они его используют). У людей, безусловно, это самая важная часть от всего объема мозга, и бо́льшая часть книги посвящена различным аспектам его функционирования.

Ну а теперь давайте рассмотрим его базисную структуру: оно стоит того, ибо мы научимся ориентироваться среди его различных зон, областей и секций.

Рисунок 1.4. Полушария головного мозга

Та часть головного мозга, которую мы называем большим мозгом, — очень важный атрибут нас самих, ибо именно он делает нас людьми. Именно эта часть мозга отвечает за такие функции, как мышление, восприятие, речь, воображение и планирование, принятие решений, социализация и все прочие аспекты когнитивного и социального познания, которыми мы пользуемся чисто автоматически, даже не сознавая этого. Неудивительно, что именно эта структура преобладает над всеми другими и затмевает их, хотя и не отделена от остальных структур поверхность большого мозга сформирована из того же серого вещества и состоит из клеточных тел — нейронов и прочих клеток, которые эти структуры питают и поддерживают. Но под слоем серого вещества находится компактная масса белого вещества, состоящего из длинных волокон, или аксонов, связывающих нейроны с другими частями как большого мозга, так и головного мозга в целом. Наш мозг пронизан сетью нервных волокон, соединяющих между собой различные его части, и эта книга рассказывает о том, что именно удалось обнаружить нейрофизиологам, нейропсихологам и прочим специалистам в области изучения работы мозга с точки зрения организации этой сети и ее функциональной деятельности.

Большой мозг делится на две половины — почти так же, как огромный грецкий орех. Эти половины, соответственно левая и правая, называются мозговыми полушариями. Будучи в целом разделенными, они имеют перемычку — толстую связку, называемую мозолистым телом. Мозолистое тело — это масса нервных волокон, передающая послания с одной стороны мозга на другую с целью координации наших действий и познаний. Это крайне важно, поскольку две половинки мозга хотя и действуют заодно, но выполняют немного разные функции. Если говорить в целом, то левое полушарие контролирует правую сторону тела, тогда как правое — левую его сторону. Есть и другие различия между ними (хотя их не так много, как принято считать), но их мы рассмотрим в следующей главе.

Структурно, т. е. по физическому строению, эти два полушария мозга совершенно идентичны, поэтому названия различных зон и участков левого полушария абсолютно те же, что у правого. Поверхность мозга, как мы уже знаем, покрыта глубокими впадинами и ложбинами с бугристыми округлыми зонами между ними. Эти ложбины и выпуклости имеют свои наименования: ложбину принято именовать бороздой (sulcus), а выпуклость между ложбинами — извилиной (gyrus). Большая глубокая ложбина, разделяющая две полвины головного мозга, называется медиальной бороздой. И хотя медиальная борозда отделяет левое полушарие мозга от правого, она, однако, не разделяет их полностью: как говорилось выше, они соединены между собой мозолистым телом, но эта перемычка расположена так глубоко, что увидеть ее сверху просто невозможно.

В каждом полушарии имеются две особенно длинные и глубокие борозды. Они делят полушарие на четыре доли. Латеральная (боковая) борозда, также называемая сильвиевой щелью, тянется вдоль каждой из сторон мозга. Область, находящаяся непосредственно под ней, называется височной долей. У нее множество функций (о них мы тоже расскажем в этой книге), но самая основная и четко различимая — восприятие и обработка воспринятых звуков. Другая главная борозда — центральная; она так и называется центральной бороздой, поскольку пересекает верхнюю часть мозга, отделяя переднюю (фронтальную) часть мозга, называемую лобной долей, от задней его части, называемой теменной долей. Лобная доля отвечает за такие функции, как принятие решений, планирование и движение, тогда как теменная доля ведает различными видами сенсорной информации. Четвертая доля мозга, затылочная, не имеет борозды, в отличие от трех других; эта область, как следует из названия, располагается в затылочной части мозга и управляет такой функцией, как зрение.

Однако наиболее интересные части большого мозга скрыты непосредственно под долями, где они и таятся, компактно свернутые. Например, под большим мозгом, являясь в то же время его частью, находится тонкий, но очень широкий слой клеток, которые связывают воедино многие различные области коры головного мозга и соединяют их с многочисленными структурами лимбической системы. Этот слой называется клауструмом (от лат. claustrum — «ограда»), и многие исследователи считают, что он крайне важен для нашего сознания и всего переживаемого нами в виде связного сознания (мы вернемся к нему в главе 13 и рассмотрим более подробно).

Рисунок 1.5. Кортикальные доли и борозды

Кроме клауструма есть еще островок (insula) — складчатая зона коры головного мозга, находящаяся внутри латеральной борозды. Она тоже отвечает за сознание, в частности за социальные восприятия, такие как эмпатия, сочувствие, сострадание, самосознание и эмоциональные переживания. Более того, островок неразрывно связан с нашими контролирующими системами — системой движения и системой познания, т. е. с мышлением и памятью.

Таким образом, мозг — очень сложная структура, и изучение того, как он работает и как связаны между собой его различные подразделения, является одним из самых интересных аспектов современной науки. Поскольку в области нейробиологии постоянно совершаются новые открытия, в этой книге невозможно осветить их все, однако, как я надеюсь, они приведены здесь в достаточном количестве, чтобы дать вам представление о том, что где находится и как мозг делает нас теми людьми, которыми мы являемся.

Фокусные точки

1. Мозг начинается как продолжение простой позвонковой трубки, связывающей воедино примитивную нервную систему. По мере развития и эволюции животных он все более и более усложнялся.

2. Части мозга, непосредственно связанные с позвоночником, обеспечивают наиболее важные для поддержания жизни процессы: дыхание, сердцебиение, пищеварение и бдительность.

3. Более обширные подкорковые структуры — это таламус и мозжечок. Таламус координирует сенсорную информацию, а мозжечок — движение.

4. Лимбическая система — это совокупность небольших структур, в которую входят миндалевидная железа (миндалина), гиппокамп и базальные ядра, отвечающие за наши эмоции, память и обучение.

5. Большой мозг — самая крупная часть головного мозга человека; он делится на две половины, превалирующие над всеми другими частями мозга, а его поверхность покрыта многочисленными морщинами и складками, что существенно увеличивает ее площадь.

Следующий этап

В следующей главе мы более подробно рассмотрим, как функционируют различные части мозга и что дает нам его изучение и сканирование.