Модульный мозг

Концепция модульного мозга (идеи, что мозг состоит из отдельных компонентов со специфическими функциями) известна с начала XIX века. В 1810 году два френолога, Галл и Шпурцхейм, опубликовали книгу «Анатомия и физиология нервной системы». Они были первыми, кто описал функциональную роль коры головного мозга, мозолистого тела и перекреста спинального тракта. Система гипотез, созданная Галлом и Шпурцхеймом, стала называться френологией. Она основывалась на теории, что путем изучения формы и рельефа черепа можно узнать умственные способности и личностные черты человека. Идеи френологии давно опровергнуты, но основным вкладом Галла и Шпурцхейма осталось предположение о том, что специфические зоны мозга имеют конкретные функции. Эта идея о локализации функций в дальнейшем стала называться модульной моделью мозга.

Локализация функций

Во второй половине XIX века двое врачей, Брока и Вернике, идентифицировали зоны головного мозга, связанные с определенными языковыми функциями. Позже эти зоны были названы в честь открывших их людей. Зона Брока ответственна за воспроизведение речи, особенно — за выстраивание слов в правильной последовательности. Зона Вернике необходима для понимания речи (языка). Эти области головного мозга были открыты у людей, перенесших нарушение мозгового кровообращения (инсульт). У некоторых из больных наблюдались поведенческие нарушения, связанные с повреждением определенных участков головного мозга. Нарушение мозгового кровообращения возникает тогда, когда внезапно происходит закупорка или кровоизлияние кровеносного сосуда в головном мозге. Это приводит к прекращению поступления насыщенной кислородом крови к определенному участку головного мозга, вследствие чего нейроны гибнут из-за недостатка кислорода. Сопоставление отдельных психических нарушений со специфическими зонами головного мозга, затронутыми инсультом, продолжает оставаться первичным источником сведений о модульных функциях головного мозга.

Характер обработки мозгом зрительной информации предоставляет нам ряд показательных примеров его модульной природы. В особом состоянии, известном как корковая слепота, вызванном повреждением затылочной доли (стриальной коры), люди не способны видеть (рис. 3.4). Корковая слепота является даже более глубокой, чем вызванная повреждением глаз. Если кто-то потерял зрение в результате травмы глаз или зрительного нерва, то в памяти этого человека сохраняется все, что было ранее увидено, и он по-прежнему способен мысленно представлять зрительные образы. При корковой слепоте человек не только лишен зрения, но и теряет всю зрительную память и более не может представить что-то зрительно. Эти люди не имеют никаких понятий о свете, цвете, форме или видимом движении.

Рис. 3.4. Головной мозг человека (вид сбоку). Видны мозолистое тело, задний мозг (мозжечок и продолговатый мозг), лимбическая система и неокортекс

Зрительное восприятие само по себе может быть разбито на некоторое число подмодулей. Повреждение в головном мозге поля V4 приводит к потере цветового зрения. Такое состояние называется ахроматопсией. Страдающие им люди не могут вспомнить, как это было — видеть цвет или даже подумать о цвете. Поле V5 существенно для обработки движения. Люди с пораженным инсультом полем V5 видят мир в виде последовательности неподвижных кадров. Например, переходя улицу, они сильно рискуют, поскольку в их восприятии движущиеся машины видятся им как неподвижные объекты на значительном удалении, а затем как другой стоп-кадр неподвижного объекта уже на расстоянии вытянутой руки. Льющуюся в чашку воду они воспринимают скорее как объемную дугу, а не как движущуюся жидкость. Способность интегрировать различные стимулы в единую форму заключена еще в одном зрительном модуле головного мозга. Люди с нарушением, известным как зрительная агнозия, могут отчетливо видеть мелкие детали во всем, на что они смотрят, но не способны понять, что собой представляет весь объект. Герой книги невролога Оливера Сакса (Sacks, 1995) «Человек, который принял свою жену за шляпу» страдал именно таким недугом. Как следует из названия книги, этот человек был не способен отличить голову своей жены от лежащей на полке шляпы. Он же не сумел бы распознать простые объекты, вроде перчатки, однако мог детально описать особенности объекта весьма сложным и интеллектуальным способом. Это еще раз подчеркивает то, что за логическое мышление и восприятие ответственны разные участки головного мозга.

Различие между логическим мышлением и перцепцией отчетливо видно на примерах людей, страдающих нарушением сенсомоторной зоны головного мозга. У таких людей проявляется синдром контралатеральной потери чувствительности. В мозг этих людей не поступают сигналы от определенной части их тела. Например, если у этих людей поражено правое полушарие, то они могут ощущать свою левую руку онемевшей, хотя с ней все в порядке. Впрочем, такие люди чаще будут полностью игнорировать ту часть их тела, которая больше не представлена в сенсомоторной коре. К примеру, они могут продевать правую руку через рукав рубашки, а левый рукав оставлять ненадетым. Сакс (1995) описывает человека с таким нарушением, который в течение всей ночи был вынужден возвращаться в кровать каждый раз после того, как сваливался на пол. Когда его спрашивали о причинах этого, он утверждал, что пытался избавиться от чужой ноги, которая находилась на одной с ним кровати. Конечно, каждый раз, когда он пытался скинуть чужую ногу с кровати, остальная часть его тела следовала за ней, поскольку «чужая нога» является его собственной! Бесполезно пытаться с ним спорить, используя логические рассуждения. Даже если это абсолютно здравомыслящие и умные люди, они не могут уяснить тот простой факт, что конечность, которую они больше не чувствуют, является частью их собственного тела, и ничем другим быть не может.

Иллюстрацией модульного принципа организации является использование информации или знаний, хранящихся в головном мозге. Головной мозг, вероятно, группирует информацию интуитивно, не очевидным образом. У одних людей с повреждением головного мозга происходит потеря понятия инструментов, хотя сохраняется понятие животных, у других же наблюдается обратная картина. Были случаи, когда люди не могли идентифицировать музыкальные инструменты по их изображениям, но по-прежнему узнавали эти инструменты, когда слышали их звучание. Еще более удивительно то, что за такие абстрактные понятия, как размер, отвечают специфические участки головного мозга. Одна женщина перенесла нейрохирургическую операцию из-за тяжелой формы эпилепсии, и хирург дотрагивался с помощью электрода до участков коры больших полушарий ее головного мозга, с тем чтобы установить, какие именно зоны не должны быть повреждены. Когда электрод коснулся определенного участка, она потеряла способность давать суждения о размерах. Когда задавался вопрос типа, что больше, пчела или дом, она отвечала случайным образом.

Даже когда дело касается способностей, которые могут казаться едва ли не метафизическими по своей природе, например способности к преднамеренному или волевому действию, то оказывается, что и они управляются специфическими зонами головного мозга. Без нормального функционирования префронтальной коры больших полушарий люди не могут строить планы и осуществлять поведение, необходимое для их выполнения. Именно из-за последствий повреждения префронтальной доли в 50-е и начале 60-х годов XX века широко применялась хирургическая операция, получившая название префронтальной лоботомии. Изначально эта операция применялась для лечения психически больных, представлявших угрозу для себя и окружающих. Удаление или разрушение префронтальных долей у этих людей, бесспорно, действовало успокаивающе, вследствие чего операция получила широкое распространение по всему Западу. Префронтальная лоботомия не улучшала психологического состояния больных. Любой бред или психическое искажение реальности, которые испытывали люди до хирургического вмешательства, не покидали их и потом. Нарушалась именно их способность действовать в соответствии со своими бредовыми идеями и импульсами. Любопытно отметить тот факт, что разработчик префронтальной лоботомии Эгаз Мониц погиб от рук одного из своих пациентов, который ранее перенес подобную процедуру и явно сохранил достаточно воли и стремления, чтобы отомстить хирургу.

На самом деле утверждение о том, что лобная кора больших полушарий отвечает за способность, известную как воля, является заблуждением. Данная область головного мозга всецело вовлечена в сознание высшего порядка, по-видимому, уникальное для нашего вида. Сознание высшего порядка, или саморефлексивное сознание, является проекцией общего представления о себе на множество воображаемых ситуаций. Мы можем увидеть себя взаимодействующими с рядом возможных в будущем ситуаций, которые зависят от того, как мы поступим. Оценивая, при какой именно линии поведения для нас будет более благоприятный исход, мы приходим к определенному заключению, в соответствии с которым потом действуем. Люди, утратившие функциональную активность лобных долей, не могут более делать подобные детальные психические проекции, сравнивать, какие именно линии поведения лучше остальных, и направлять сигналы в моторную кору, в результате чего эти действия будут исполняться.

Итак, в западной науке долго бытовала идея о том, что в головном мозге существует командный центр, управляющий по иерархическому принципу организации всеми остальными зонами (например, сенсорными системами). Сегодня эта идея заменена моделью модульного мозга, в котором нет единственного центра, контролирующего активность всего остального мозга. Существует только сложная сеть модулей, каждый из которых выходит на авансцену во время своего активного функционирования. Идея об отсутствии какого-то одного центрального участка сознания и интеллекта не была с готовностью воспринята философами и учеными, несмотря на мощную эмпирическую поддержку. Психика не только оказалась результатом деятельности модульного мозга, но (как указывает целая серия научных исследований, начиная с 1970-х) существует возможность наличия более чем одной психики в одной голове.