Текст книги "Тайны памяти (с иллюстрациями)"

Социальная прибавка

Остия – морские ворота Древнего Рима. Много веков она верой и правдой служила римлянам. Сюда, в устье Тибра, приходили тяжело груженные корабли из всех портов Средиземного моря. Морским прибоем прошелестели над Остией столетия. Под натиском варваров пала Римская империя, а вместе с ней потеряла было значение и Остия. Пыль веков засыпала ее развалины.

В конце августа 1932 года на раскопки Остии со всего мира съехались крупнейшие биологи. В их числе были выдающиеся советские ученые: И.П. Павлов, А.П. Палладин, X.С. Коштоянц. Осмотрев раскопки, они расселись на скамьях древнего амфитеатра. К аудитории, чтобы открыть очередной XIV Международный конгресс физиологов, вышел не кто-нибудь, а глава итальянских фашистов – Муссолини. Павлов, как известно, терпеть не мог стороннего вмешательства в науку, а вмешательство политического деятеля такого толка, естественно, перенести равнодушно не сумел. Всегда принимавший живейшее участие во всех научных собраниях, в этот раз он забрался на самый верх амфитеатра и, обмахиваясь шляпой, с мрачным видом слушал незнакомую речь. Дуче выступал, конечно, по-итальянски. В этом Павлов усмотрел еще одну причину для возмущения. Итальянский не был официальным языком конгресса.

Двуногое существо, именуемое человеком, относительно недавно стало жить социальной жизнью. Однако за это короткое время социальная среда постоянно развивалась и в настоящее время ничуть не менее сложна, чем биологическая. Если бы мы задались целью определить, какие факторы – биологические или социальные – в большей степени определяют наше поведение, то убедились бы, насколько сильно биологическое начало подпало под контроль социального. Даже в самых сложно организованных семьях общественных животных ничего подобного не наблюдается. Животные не устраивают всемирных конгрессов, не занимаются раскопками древних городов, не встречаются с политическими деятелями.

Общественная среда, несомненно, оказала воздействие на формирование человеческого мозга. Ученые давно искали социальный отдел, ту область, которая выполняет самые высшие, чисто человеческие психические функции. Подозрение пало на лобные доли больших полушарий, так как они развиты достаточно сильно лишь у человека и обезьян.

Не все были с этим согласны. Раздражение электрическим током почти любого отдела мозга вызывает у человека какие-либо реакции или ощущения. Лобные доли оказались немыми. Возникло подозрение, что они не выполняют определенной функции. Нашлись ученые, рискнувшие заявить, что лобные доли человеку ни к чему, что они средоточие всех человеческих несчастий.

Откровенно говоря, некоторые основания для этого были. Я знал до войны красивую девушку из очень одаренной семьи известных музыкантов. Все-то ей в жизни удавалось. И в школе и в институте она круглая отличница. Был у нее жених, такой парень, что подруги по институту (а в медицинском вузе, где она училась, девушек было немало) умирали от зависти. Она отлично играла на скрипке, неплохо пела.

Но поговоришь с ней полчаса – и убеждаешься, что перед тобой самый несчастный человек на Земле. Каждый зачет ее смертельно пугал, хоть сомневаться в успехе не было никаких оснований. Любое нечаянно брошенное слово, случайный взгляд подруг или преподавателя заставлял мучительно размышлять, искать в нем особый, тайный смысл. Даже гроза в день открытия сезона в филармонии становилась трагедией.

Такая мрачная жизнь тянулась у нее до начала войны. В марте 1942 года молодую женщину тяжело ранило. Осколок снаряда прошел сквозь мозг. Раненую увезли на Большую землю, долго лечили. Война изменила всю жизнь. Муж в первые же дни войны был убит на фронте. Мать и маленький сын погибли в блокадном Ленинграде. Она стала тяжелым инвалидом. О продолжении учебы не могло быть и речи. Но теперь она не унывала. Не было длительных переживаний, неудачи и несчастья не вызывали продолжительных неприятных эмоций. Настроение было всегда повышенно веселое. Появилась любовь к плоским шуткам, примитивным анекдотам.

Не следует ли из этого примера, что лобные доли излишни, что от них лучше избавиться, обратившись к хирургу (как некогда в Западной Европе модно было в порядке профилактики удалять аппендикс). Представьте себе, примерно такие выводы и были сделаны. В 1936 году португальский невропатолог Э. Мониш предложил при особо тяжелых случаях психических расстройств применять прифронтальную лейкотомию – перерезку белого вещества мозга. Лобные доли не удалялись, но, отделенные от мозга, не могли принять участия в его работе.

Метод по меньшей мере варварский, вполне достойный фашистских застенков. (Недаром этот раздел начался с упоминания о дуче!) Видный невропатолог А. Брюк не случайно назвал применение лейкотомии «тяжелейшей проблемой медицинской морали». Между тем операция часто вызывала облегчение, возвращала безнадежно больных в лоно семьи. Особенно сильное распространение она получила в США и до сих пор еще применяется кое-где с лечебными целями. Недавно было совершенно точно установлено, что аппендикс дан людям не в наказание «за грехи», а выполняет важную эндокринную функцию. Тем более не следует сомневаться в необходимости лобных долей мозга. Обозначение их как органа «культуры», органа «абстрактного мышления» до некоторой степени оправдано.

Поражение лобных долей не нарушает ни зрения, ни слуха, ни иных органов чувств, не вызывает параличей. Больные или угнетены и не проявляют никакой инициативы, или приподнято возбуждены и тогда совершают неконтролируемые, импульсные поступки: могут, не задумываясь, отдать первому встречному только что полученную зарплату, сделать в трамвае предложение случайной попутчице, невзначай наткнувшись на кассу Аэрофлота, купить билет до Владивостока. Они не способны критически относиться к собственным поступкам и не сознают нелепости своего поведения.

Раньше считали, что у «лобных» больных страдает память. Действительно, они все мгновенно забывают, но причина в другом. Они не способны долго удерживать на чем-нибудь внимание. Новые, непрерывно возникающие впечатления полностью затушевывают предыдущие. Если больного поместить в звукоизолированную камеру и, дав задание на запоминание, выключить свет, то есть оградить по возможности от всяких отвлекающих раздражителей, нарушения памяти не обнаружится.

Нарушается план последовательных операций. Больной не может даже по инструкции ни совершить сколь-нибудь сложные действия, ни прервать их. Легкая отвлекаемость и неспособность составлять план – одна из причин нелепых поступков. Вместо гуталина человек намазывает ботинки сливочным маслом, кладет в чай соль, вместо лапши опускает в кастрюльку мочалку.

Очень характерно стремление стереотипно, по многу раз совершать одни и те же действия. Собака с удаленными лобными долями, пристроившись сзади к ноге хозяина, будет часами бежать за ним. Больные обычно что-то монотонно теребят, перебирают пальцами, почесываются.

На этой почве возникают курьезы. Пациент в лечебной мастерской занят столярными работами. Закрепив в верстаке доску, он начинает строгать. Больным с поражением лобных долей не только трудно кончить 6eседу с другом, вернувшимся из похода, вкушать вкусную пищу и чесать, где чешется, как шутил Козьма Прутков, но и прекратить раз начатую работу. Доска под рубанком кончается, больной строгает верстак, не замечает этого и не может остановиться. Еще пример. Пациента просят написать цифру 5. Он пишет. Затем предлагают написать 123, он пишет 555, объединяя элементы текущей программы со стереотипным повторением предыдущей.

Мышление «лобных» больных алогично. Характерно случайное сцепление самопроизвольно появляющихся ассоциаций и неспособность схватить всю обстановку в целом. Человек выхватывает какой-то один ее элемент и на его основании действует. Больного просят рассказать о картине, на которой изображена торжественная церковная служба. Протоиерей в парадном облачении с кадилом в руке выходит из алтаря. Перед ним толпа молящихся, а слева у клироса коленопреклоненная старушка отбивает земные поклоны. Взор больного в первую очередь обращается на эту злополучную бабусю, и ответ готов: «Что-то ищет. Наверное, иголку потеряла». По поводу картины Верещагина «Апофеоз войны», на которой изображен куртан из человеческих черепов и слетающееся воронье, один больной сказал: «Весна! Грачи прилетели!»

При пересказе также выхватывается какой-то один элемент, не всегда самый главный, до предела упрощается смысл повествования. Больному прочитан отрывок из школьных рассказов Л.Н. Толстого: «У одного хозяина курица несла золотые яйца. Он хотел сразу получить побольше золота и убил курицу. А у нее внутри ничего не оказалось. Она была как все куры». Прослушав сказку, больной так ее пересказал: «У одного хозяина была курица… Она гуляла… себе мясо нагуливала». Главный смысл сказки не понят и после повторного прочтения: «У одного хозяина была курица… Она жила-была, как все курицы, подбирала зернышки, трудилась… и благодаря этому жила». Здесь схвачен лишь смысл первого предложения сказки.

Классификации, например, картинок по какому-нибудь принципу мешают побочные ассоциации. Часто больной начинает выполнять задание правильно. Он складывает в одну кучу рисунки, на которых изображены деревья. Затем, наткнувшись на изображение зеленого автобуса, отвлекается на побочную ассоциацию – зеленый цвет – и присовокупляет его к деревьям. Далее туда же следует красный помидор, на том основании, что он круглый, как колеса автобуса. Основной принцип классификации безвозвратно утерян, и вернуться к нему вновь больной не может.

Функции лобных долей изучают главным образом на больных. У человека они выполняют неизмеримо более сложные функции, чем у животных. А разобраться в механизмах работы лобных долей – это значит по меньшей мере наполовину понять физиологические тайны человеческого мозга.

Лошадка, на которой ездит наш мозг

Неудивительно, что среди детей Посейдона – грозного бога морей, было немало чудовищ. Владыка морей частенько выбирал себе в жены таких безобразных созданий, как Медуза Горгона с вечно оскаленной пастью, высунутым языком и головой, украшенной вместо волос извивающимися змеями. Особенно часто от него почему-то рождались лошади (возможно, он претендовал на руководство не только морским, но и остальными видами транспорта). Среди них были и довольно жалкие клячи, и морские кони гиппокампы, и даже один авиажеребчик – Пегас, самый выдающийся из всей божественной лошадиной братии.

В обязанности гиппокампов вменялось катать в колеснице по синю морю вооруженного трезубцем батюшку.

Пегас занимался извозом на стороне: доставлял Зевсу на Олимп выкованные Гефестом громы и молнии, возил на Парнас героев и поэтов. Последнее считалось его излюбленным занятием. Во всяком случае, современные поэты предъявляют на Пегаса свои права. Говорят, он помогает фантазии (читай – нашему разуму) высоко парить над миром.

Каждому бы по крылатой лошадке, но Зевс рассудил иначе. Когда древний анатом впервые вскрыл человеческий мозг, он обнаружил там гиппокампа. Ошибки быть не могло, европейские ученые отлично их знали. Гиппокампы – крохотные рыбешки с гривастой лошадиной головкой и, что уж совсем считается для рыбы неприличным, длинным, закрученным в колечко хвостиком, больше всего похожи на шахматных коней. Этого морского конька и напоминает древняя часть полушарий головного мозга.

С самого начала замысловатая форма и божественное происхождение (как-никак гиппокампы – сыновья морского владыки) вызывали самые разные предположения о его функциональном назначении. С тех пор исследований, направленных на выяснение функции гиппокампа, выполнено тысячи, а физиологи и теперь не могут сказать, какую же роль он выполняет.

Каждый эксперимент, который ставит физиолог, – это вопрос, обращенный к мозгу. Чтобы получить вполне вразумительный ответ, нужно уметь задавать вопросы. Мозг чаще всего отвечает односложно – да или нет. При таком ограниченном словарном запасе бессмысленно спрашивать, сколько будет дважды два. Следует спросить, будет ли дважды два равняться четырем. Если экспериментатор неправильно сформулировал вопрос и не дает мозгу возможности уклониться от ответа, полученные результаты способны вызвать путаницу.

Это очень хорошо понимали в Институте высшей нервной деятельности, когда планировали цикл экспериментов. Сотрудники института не сомневались, что разнобой в результатах объясняется неадекватностью вопросов, задаваемых гиппокампу. Могло оказаться, что он выполняет более сложную функцию, чем ему приписывают, и при обычных экспериментах не в состоянии проявить свои способности.

Взвесив все известное о гиппокампе, исследователи пришли к выводу, что единственно достоверно его участие в эмоциональных реакциях. Эмоциональные напряжения возникают, когда потребности велики, а вероятность их удовлетворения в данной ситуации низка. Мозговые центры, заведующие потребностями, известны. А не оценкой ли ситуации занимается гиппокамп?

Постановка необходимого опыта не представляла затруднений. Еще в лабораториях И.П. Павлова занимались изучением ситуационных условных рефлексов, или, как называли их сами экспериментаторы, условных переключений. Например, в одной камере собака получала пищу, в другой – удар тока. Один экспериментатор вырабатывал оборонительные, а другой – пищевые условные рефлексы. Собаки без большого труда осваивались с подобной ситуацией и правильно на нее реагировали.

Аналогичную задачу предложили крысам, предварительно разрушив у них гиппокамп: утром они должны были бегать за пищей к правой кормушке, вечером к левой. Известно, что с подобными заданиями крысы справляются с большим трудом. Исследователи ожидали, что после разрушения гиппокампа они совсем запутаются. Что можно ожидать от крысы, у которой поковырялись в мозгу?

Не тут-то было! Никогда результаты экспериментов не были столь неожиданными. Подумать только, оперированные крысы справлялись с задачей куда быстрее нормальных и почти не делали ошибок.

Нетрудно представить, насколько потрясены и обескуражены были исследователи. Они удалили одну из мозговых деталей, а животные явно поумнели. Как прикажете трактовать полученные результаты? Может быть, найден центр глупости?

Экспериментаторы ставили новые и новые опыты: утром крысы получали в камере ток, вечером пищу. Задача не вызвала никаких затруднений. Попробовали ее усложнить: выработали рефлекс на звонок. Утром он должен был сигнализировать о болевом раздражителе, вечером о пище. Опять тот же результат.

Снова усложнили условия опыта. Теперь крысе предъявлялось два раздражителя. Утром свет сигнализировал пищу, а звонок болевое воздействие, вечером, наоборот, о появлении пищи предупреждал звонок, а о болевом раздражителе – свет. Нормальные крысы с подобной задачей справиться не в состоянии. И для оперированных она была заметно труднее предыдущих, но в конечном итоге оказалась разрешимой.

Загадка гиппокампа не давалась. Пришлось вновь порыться в литературе. Все исследования разделили на две группы. В одну объединили те, где разрушение гиппокампа приводило к ухудшению высшей нервной деятельности, в другую – где ухудшений не было. Закономерность существовала. Если животное по сигналу заставляли бегать к кормушке, здоровые крысы выполняли это задание лучше, чем оперированные. Когда кормушек было две и по одному сигналу нужно бежать к первой, а по другому – ко второй, оперированные крысы справлялись явно лучше здоровых.

Еще два эксперимента. Животных учили нажимать на рычаг, за что они получали пищу. Проголодается крыса, подбежит к рычагу, нажмет – и, пожалуйста, получает крохотный кусочек мяса. Съест, снова нажмет – еще порция… Несложная ситуация: жми, пока не насытишься. С ней и нормальные и оперированные крысы справляются легко. Совсем иначе вырабатывался навык, если пища давалась не за каждый нажим. Приходится нажать то пять раз, то пятнадцать, прежде чем появится награда. Явное усложнение ситуации, но оперированные крысы справлялись с заданием гораздо лучше здоровых.

Давайте посмотрим, в чем усложнения опыта. Нет ли в них чего-нибудь общего? Оказывается, есть. Когда крыса бегает к одной кормушке, вероятность получения ею корма составляет 100 процентов. А если корм дается то из одной, то из другой? Тогда вероятность получения корма из каждой кормушки снизится до 50 процентов. То же самое в опыте с рычагом. В первом случае у крысы стопроцентная гарантия, что она, за каждый нажим получит корм. Во втором вероятность составляет всего 7–10 процентов.

Для образования условного рефлекса не обязательно подкреплять каждый условный раздражитель. Если животное голодно, пищу можно давать лишь на каждый второй сигнал. Если удар электрического тока очень силен, его можно давать лишь после каждого пятого сигнала. Условный рефлекс в обоих случаях выработается. Крысы, как и другие высшие животные, способны образовывать временные связи, если вероятность подкрепления значительно ниже 100 процентов. Здоровых животных это не очень затрудняло.

После удаления гиппокампа крысы решали задачу в шесть раз медленнее. Условный рефлекс у них вырабатывался труднее, зато, освоив ситуацию, они вели себя как хорошо отлаженный автомат.

Итак, деятельность гиппокампа, видимо, связана с оценкой вероятностных процессов. Распределение обязанностей в мозгу можно представить следующим образом. Гипоталамус (есть и такой отдел мозга) оценивает потребности, а кора больших полушарий – ситуацию, информируя гиппокамп о вероятности удовлетворения потребности. Сопоставляя величину потребности с вероятностью ее удовлетворения, как бы суммируя эти два показателя, гиппокамп решает: быть или не быть условному рефлексу.

Видимо, для осуществления реакции необходимо, чтобы сумма существенно превышала максимальную величину любого из этих показателей. Когда нет потребности, условный рефлекс не возникнет, даже если мясо гарантировано. Рефлекс не образуется и у очень голодного животного, пока вероятность получения пищи равна нулю.

Вот почему для выработки наиболее простых условных рефлексов гиппокамп необходим лишь на самых ранних стадиях. Зато когда крыса производит выбор кормушек, гиппокамп вмешивается постоянно, хотя его деятельность и не всегда полезна животному.

При двух кормушках средняя вероятность получения пищи из каждой мала, всего 50 процентов, но ее оценка по ходу опыта может серьезно измениться. Если три раза подряд дали корм из левой кормушки, крыса оценивает вероятность получения пищи в четвертый раз из нее же гораздо выше, чем из правой. И поэтому руководствуется уже не только сигналом, указывающим, куда бежать, а главным образом кажущейся вероятностью, что из левой кормушки корм дается чаще, и бежит, глупенькая, налево, сообразно сложившемуся у нее в данный момент представлению.

Крысе без гиппокампа труднее разобраться в ситуации с двумя кормушками, но, коль скоро рефлекс образовался, он идет автоматически, без дополнительных раздумий. Крыса ни о чем не задумывается, не взвешивает ситуацию. Ее поведение не гибко, но раз основные условия опыта не меняются, оказывается вполне разумным. Гиппокамп, стараясь сделать поведение еще более целесообразным, вносит путаницу.

Я думаю, этого вполне достаточно, чтобы читатель не вообразил, будто без гиппокампа можно обойтись. Его участие очень важно при крайне неопределенных ситуациях. Оперированные животные теряют способность осуществлять реакции, вероятность которых мала. Это серьезный дефект работы мозга, лишающий его способности к творческой деятельности.

А что делает гиппокамп у человека? Нужен ли он людям?

Весьма! Особенно для творческой деятельности. Он позволяет нашему мозгу, осмысливающему особенно трудную ситуацию, черпать из кладовых памяти и составлять из хранимых там элементов маловероятные на первый взгляд комбинации. Особо развитый гиппокамп необходим людям таких профессий, которые постоянно имеют дело с подбором случайных явлений. Например, творцам джазовой музыки. Недаром у некоторых представителей этой профессии в США очень популярны фармакологические препараты, способные вызвать у здоровых людей галлюцинации. Во время галлюцинаций возможно сочетание самых невероятных событий, в том числе самые неожиданные комбинации звуков, и это, несомненно, облегчает джазовикам творческий процесс.

Музыкальная композиция – весьма грубый пример, но он показывает главную сущность того, что вносит в работу мозга гиппокамп. Люди, у которых поврежден гиппокамп, не теряют интеллекта. Они могут оставаться очень хорошими, исполнительными работниками, если приходится иметь дело с постоянными, жестко заданными ситуациями. Зато для творческой деятельности такие субъекты непригодны.