Первый ряд оркестра: кора головного мозга

Звуки и исполнители

Чтобы оценить роль дирижера, надо осознать сложность оркестра. Оркестр мозга состоит из большого числа исполнителей — умений, способностей и знаний, которые образуют наш внутренний мир. И неокортекс безусловно включает в себя наиболее совершенных музыкантов мозгового оркестра.

Ученых давно интриговала сложность и функциональное разнообразие мозга, в особенности его наиболее развитой части, коры. Большинство из нас видело в университетских учебниках или в антикварных магазинах старые френологические карты. Сегодня они в основном отвергнуты как изощренное шарлатанство. Однако они отражают состояние знания об организации мозга в начале девятнадцатого века, когда отец френологии, Франц Йозеф Галль, опубликовал свою работу, оказавшую большое влияние¹. Френологи рассматривали шишки на поверхности черепа и соотносили их с индивидуальными умственными способностями и чертами личности. На основе этих соотношений они конструировали сложные карты, помещая специфические умственные атрибуты в специфические части мозга.

С точки зрения современной науки, эти френологические карты были фальстартом. Подобно отношению алхимии к химии, френология относится скорее к предыстории нейронауки, чем к ее ранней истории. Однако это была первая в истории попытка рассматривать кору как собрание различных частей, как оркестр, а не как отдельный инструмент, и первая попытка определить исполнителей. Фальстарт, связанный с френологией, высветил фундаментальную проблему, присущую каждой области исследования, — проблему соотношения между обыденным языком описания и научным языком анализа.

Мы все располагаем определенными когнитивными умениями (читать, писать, считать), чертами (мужество, мудрость, безрассудство) и установками (привязанность, презрение, нерешительность). На первый взгляд, значение этих слов очевидно, и можно ожидать, что каждое из упомянутых свойств психики должно занимать определенное место в мозге. Это было преобладающим убеждением на протяжении 150 лет, как иллюстрирует френологическая карта на рисунке 5.1.

Рис. 5.1. Френологическая карта в духе Галля. (Из: Luria A. R. Higher Cortical Functions in Man. New York: Basic Books, 1966; рус. изд.: Лурия А. P. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. 2-е изд. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. С. 10.)

С тех пор ученые поняли, что то, как в обыденном человеческом языке обозначаются психологические черты и формы поведения, не вполне согласуется с тем, как они представлены в мозге. Сегодня мы все еще думаем о коре как состоящей из многих функционально различных частей. Но научный язык, который мы используем для описания этих различных функций, существенно изменился. Сравните две карты на рисунках 5.1 и 5.2. Первая карта была создана Галлем в начале девятнадцатого столетия. Вторая карта была создана выдающимся неврологом Клейстом в начале двадцатого столетия². Хотя очевидно, что вторая карта не вполне отражает сегодняшнее состояние науки, она намного ближе к принципам нейронной организации, как мы понимаем их сегодня.

Рис. 5.2. Корковая локализация функций по Клейсту. (Из: Luria A. R.Higher Cortical Functions in Man. New York: Basic Books, 1966; рус. изд.: Лурия А. Р. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. 2-е изд. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. С. 15.)

Эти две карты отражают изменение нашего понимания мозга. Различие между ними отражает не просто рост знания. Оно отражает парадигматический сдвиг, для завершения которого потребовалось приблизительно одно столетие. В каждой области познания существует фундаментальное различие между языком здравого смысла и научным языком, используемым для описания его предметной области. Повседневный язык описывает мир в терминах столов, стульев, камней, рек, цветов и деревьев. Ранние религиозные системы, древние предшественники науки, пытались объяснять мир, постулируя отдельное божество для каждого такого повседневного объекта.

Напротив, научный язык описывает мир в терминах единиц, которые не обязательно отражают то, что доступно простому наблюдению. Язык физики описывает мир в терминах атомов и субатомных частиц; научный язык химии — в терминах молекул. Наука о мозге находится сегодня на той же стадии, на которой находилась неорганическая химия ко времени Менделеева — на стадии поиска своих организующих принципов и разработки собственного научного языка. Эта область пребывает в постоянном процессе движения. Переход от карты Галля к карте Клейста отражает этот процесс. Такие френологические признаки как жадность, почитание, самоуважение, могут иметь непосредственный обыденный смысл, но они не соответствуют отдельным структурам мозга.

Но какие признаки соответствуют определенным структурам мозга? Представьте себе, что вы слушаете сложную музыку, производимую рядом неизвестных и невидимых музыкальных инструментов, и пытаетесь установить, что это за инструменты, сколько их, и что добавляет каждый из них к общему впечатлению слушателя. Вы услышите громкие звуки и тихие звуки, мягкие звуки и пронзительные звуки, но как эти повседневные описания соответствуют фактическому составу оркестра? Эта проблема, с которой сталкивались поколения исследователей мозга, располагая лишь весьма ограниченными и неточными инструментами, — некоторое подобие того, как слепые брамины из известной притчи пытались определить природу слона. Подлинный «оркестр» когнитивной деятельности зачастую трудно понять в терминах здравого смысла. Действительно, какое отношение имеют такие вещи как «тактильное восприятие» на карте Клейста к нашим повседневным чувствам, мыслям и действиям?

Положим, что существует отношение между структурой и функцией; наш поиск несколько облегчается отдельными ярко выраженными свойствами морфологии мозга. Кора состоит из двух полушарий, и каждое полушарие состоит из четырех долей: затылочной, теменной, височной и лобной. Традиционно затылочная доля связывалась со зрительной информацией, височная доля — со звуковой информацией, а теменная доля — с тактильной информацией. Левое полушарие связывалось с языком, а правое полушарие — с пространственным анализом. Однако в последние десятилетия эти глубоко укоренившиеся убеждения были поставлены под сомнение новыми сведениями и теориями.