Текст книги "Тайны памяти (с иллюстрациями)"

Труженик и тунеядец

Если бросить беглый взгляд на фотографию больших полушарий человеческого мозга, может показаться, что перед вами карта какой-то неведомой планеты, поверхность которой изборождена горными хребтами и глубокими извилистыми долинами. Неожиданным и, пожалуй, странным может показаться лишь то, что западное и восточное полушария как две капли воды похожи друг на друга.

Первыми сделали попытку выяснить функциональное значение отдельных извилин мозга два французских ученых, Галль и Шпурцгейм, снискав себе этой работой недобрую славу. Горе-ученые решили, что мозг состоит из набора приборчиков, занятых организацией различных чувств и интеллектуальных способностей, таких, как остроумие, щедрость, стяжательство, речь, любовь к детям, сексуальные эмоции и влечения. В этих домыслах не было бы большой беды, преподносись они в форме предположения. Френологи (так назвали этих ученых) выдавали подобную чушь за абсолютную истину, к которой они пришли… ощупывая череп и находя на нем шишки мудрости, разврата и т.д.

Мозг человека не тот объект, на котором допустимо экспериментирование. Как нередко бывает, на выручку исследователям пришла неистощимая на выдумки природа. То, чего не умеет или не смеет сделать человек, она подчас совершает играючи, ничуть не огорчаясь, если результат эксперимента окажется плачевным. В числе злых шуток природы самые обидные – болезни мозга. Хотя он помещен в надежный сейф – черепную коробку, полностью от повреждений она не защищает. Кроме того, немало заболеваний (опухоли, кровоизлияния, тромбоз мозговых сосудов) сопровождается механическим повреждением отдельных участков мозга.

Еще Гиппократ за четыре столетия до нашей эры знал об этих шалостях природы. От его пытливого взора не укрылось, что при обширных поражениях полушарий возникает паралич руки и ноги на противоположной стороне тела. Это до некоторой степени отвечало на вопрос, чем занимается мозг, но научные достижения древних тысячелетиями игнорировались. Их подтвердили только в эпоху Ренессанса.

М. Лакс, живший в XVII веке, прочел доклад в Монпелье о том, что потеря речи обычно сопровождается параличами правых конечностей, а следовательно, является результатом поражения левого полушария. Однако доклад напечатан не был и не стал известен специалистам. Только 25 лет спустя уникальными экспериментами природы сумел воспользоваться французский хирург и секретарь общества антропологов П. Брока. Он подметил, что повреждение третьей лобной извилины левого полушария сопровождается нарушением речи.

Наблюдения Брока дали толчок к целой серии исследований. У людей наблюдали словесную глухоту, двигательные нарушения речи, расстройства письма и чтения. При речевых нарушениях очаг заболевания гнездился в левом полушарии. Что делало правое, никому не было известно. Казалось, что области, разрушение которых слева приводило к серьезным заболеваниям, в правом полушарии бездельничали. Что бы это могло означать? Может быть, из двух половинок мозга одна, как муравей, неустанно трудится, а другая, как стрекоза, попросту тунеядец?

Клинические наблюдения выдали многие тайны мозга. У этого метода только один недостаток: когда врач имеет дело с больным, он не может знать достаточно точно, что произошло с мозгом, а когда мозг становится доступным для наблюдения, уже поздно выяснять, какие функции были нарушены.

Почти до последнего времени исследователи не могли проводить непосредственное экспериментальное изучение функций мозга. Лишь недавно оно стало возможным. Новый метод не принес пока ни неожиданных, ни даже просто новых открытий. Обо всем, что с его помощью удалось выяснить, врачи уже давно знали, но мне гораздо удобнее говорить о результате лабораторного опыта, чем вести повествование извилистыми тропинками клинических экспериментов природы, всегда имеющих печальный конец.

Лет сорок назад в психиатрии возник новый способ лечения, так называемая электросудорожная терапия. Сейчас не имеет смысла вспоминать, кто его предложил. К счастью, он себя оправдал. Немало больных этот способ если не вылечил, то, во всяком случае, вернул домой. Даже в наше гуманное и просвещенное время к электросудорожной терапии по-прежнему прибегают, когда другие методы не дают результатов, и, случается, судорожные припадки приносят пользу.

Судороги вызывают, раздражая мозг электрическим током. Электроды укрепляют с обеих сторон головы и пропускают ток от уха к уху. При этом электричество раздражает оба полушария мозга, а иногда и другие отделы. Несколько лет назад в Англии и США стали применять раздражения одного полушария, накладывая электроды справа на лобные и затылочные участки головы. Выбор правого полушария объясняется тем, что припадки в этом случае мягче, не вызывают у больных особо тягостных воспоминаний и мало затрагивают речь.

Раздражение электрическим током настолько дезорганизует работу мозга, что его обычная деятельность прекращается. Внешне это выглядит как выпадение функций полушарий, поскольку исчезают реакции, связанные с раздражаемым отделом. Записи электрических реакций мозга убеждают, что после раздражения надолго изменяется их ритмика. Именно в это время обнаруживаются наиболее глубокие нарушения деятельности мозга. Уже беглого взгляда бывает достаточно, чтобы определить, какое полушарие мозга раздражилось.

После левостороннего судорожного припадка надолго расстроена речь и сознание. Лишь понемногу функции восстанавливаются. Сначала больные начинают откликаться на свое имя, потом понемногу восстанавливается способность понимать обращенную к ним речь, выполнять простые инструкции, называть сначала наиболее обычные, а затем редко встречающиеся предметы. Возвращается способность ориентироваться во времени и пространстве.

После правостороннего припадка, если подобные симптомы и обнаруживаются, то проходят достаточно быстро. Вместо выпадения речи появляется болтливость, потребность имитировать различные звуки. Создается впечатление, что в обычной жизни правое полушарие слегка притормаживает левое, сдерживает его, не давая разойтись.

Очень интересны результаты по изучению восприятия речи. После левостороннего раздражения мозга больные хуже понимают очень тихую речь, после правостороннего – лучше. Видимо, и в этом отношении левое полушарие, освободившись из-под контроля правого, работает надежнее. На фоне шума речь воспринимается иначе. После левостороннего припадка больной плохо ее разбирает, но шум не вызывает дальнейшего ухудшения разборчивости. При правосторонних припадках шум сильно затрудняет понимание речи.

Может быть, правое полушарие помогает мозгу разбираться, какие звуки являются речевыми, а какие посторонними? Не оно ли умеет по тембру узнавать голоса знакомых людей? Каждый, вероятно, замечал, что, беседуя с соседом напротив за шумным праздничным столом или вслушиваясь в речь докладчика на многолюдном митинге, мы воспринимаем только его слова, не замечая или, вернее, не воспринимая речь ближайших наших соседей. Не правое ли полушарие обеспечивает нам такую возможность?

Опознание голосов животных и птиц, музыкальный слух и музыкальные способности – дело правого полушария. Больные с повреждением левого полушария, вызвавшим глубокие нарушения речи вплоть до полной немоты, тем не менее сохраняли способность воспроизводить известные им мелодии, даже напевать простые песенки. Известны случаи, когда из-за левостороннего повреждения мозга выдающиеся композиторы теряли речь, но сохраняли способность сочинять музыку. Напротив, очень незначительные повреждения определенных областей правого полушария, не вызывая нарушения речи, приводили к потере музыкальных способностей: нарушалось пение, игра, на музыкальных инструментах, исчезал дар композиции.

После электросудорожного припадка нарушается память. Слова, которые испытуемому давали прочитать после левостороннего припадка, он скоро забывал, зато хорошо запоминал картинки, на которых были изображены сложные геометрические фигуры. Напротив, после правостороннего припадка такие фигуры запоминались плохо, а слова хорошо. Видимо, при левосторонних припадках сохраняются зрительные образы предметов, а при правосторонних – запоминаются названия.

Судорожный припадок на много часов, а то и дней меняет эмоциональную окраску поведения. После левостороннего припадка первое, что слышит врач, – вздохи и стоны больного. Пациенты угнетены, необщительны. Все вызывает у них неудовольствие, раздражительность, негативную реакцию. Такое поведение после тяжелейшего припадка кажется вполне естественным, но при правостороннем раздражении картина совершенно иная. Еще только кончились судороги, еще испытуемый не в состоянии говорить, а врач уже видит на его лице улыбку. Настроение значительно улучшается. Все воспринимается с удовольствием, так сказать, в розовых тонах. Сильнейшая депрессия после припадка может смениться почти маниакальным состоянием. Вот почему в США лечат правосторонними припадками. Отличное настроение, наступающее сразу же после припадка, весьма впечатляющий симптом хорошего терапевтического эффекта, особенно для несведущих в медицине родственников больного.

Функциональная неравноценность больших полушарий – одно из самых загадочных явлений в деятельности человеческого мозга. Наш специфически человеческий парадокс. Пока никому не удалось убедительно объяснить, почему мозг на протяжении своей весьма продолжительной эволюции оставался строго симметричным как в своем строении, так и в отношении выполняемых функций и только на фазе человека отказался от этого принципа.

Может быть, развитие речи у наших предков обезьянолюдей происходило очень быстро, а эволюция головы, черепа и заключенного в нем мозга отставала. Тогда легко допустить, что у созидательницы-природы не хватало свободного материала, мозгового вещества полушарий, чтобы, как обычно, дублировать функцию, расположив ее центры в обеих половинах мозга. Я не уверен, что это объяснение самое правильное, но, на мой взгляд, оно ничуть не хуже остальных.

В мозгу животных все функции дублированы, но полушария не вполне равноправны. Одно из них бывает более активным, ведущим. Поэтому конечности соответствующей половины тела используются чаще, а полушарие оказывается более тренированным, способным выполнять более тонкие функции.

Опытный исследователь всегда сумеет определить ведущее полушарие. Крысы, впервые запущенные в новый, незнакомый для них лабиринт, будут двигаться вдоль одной из стенок и сворачивать в коридоры той же стороны. Собака пользуется одной из лап чаще, чем другой. Ею она будет доставать из-под дивана закатившуюся туда кость или выполнять иную, мало свойственную ей функцию.

Несимметричное развитие мозга, несимметричное распределение его функций у животных встречаются очень редко. Впрочем, может быть, мы просто об этом мало знаем. Почти единственным исключением являются дельфины. Одно полушарие мозга у них почему-то больше другого.

У многих певчих птиц не равноценны подъязычные нервы, иннервирующие голосовой аппарат, а значит, неодинаково функциональное значение правой и левой половин мозга. Если у пожилого зяблика с вполне сформировавшейся песней перерезать левую ветвь, произойдет почти полное разрушение песни. После перерезки правой из песни выпадет лишь несколько компонентов. Асимметрия функций в мозгу птиц поддается переделке. Перерезка левого подъязычного нерва у молодого, еще не научившегося петь зяблика не отразится на его пении.

Среди человекообразных обезьян одинаково часты правши и левши. Наша праворукость, видимо, закрепилась в стадах обезьянолюдей в связи с использованием орудий труда. В коллективах, где все члены имели более развитой определенную конечность, легче выполнялась совместная работа. Они оказались более конкурентоспособны. Таким путем в конце концов и закрепилась праворукость, то есть преимущественное функциональное развитие левого полушария мозга. Неудивительно, что человеческий мозг поручил осуществление двигательных реакций, связанных с речью, левому полушарию, пока эта функция за ним прочно не закрепилась.

У левшей – есть и такая прослойка жителей нашей планеты – все наоборот. Речевым является правое полушарие, а его функции взяло на себя левое. Сложнее обстоит дело у амбидекстров – людей, не имеющих ярко выраженного доминирования одного полушария над другим. Раньше предполагалось, что в их мозгу все функции одинаково представлены в обоих полушариях, Исследование показало, что и у них дублирование функций отсутствует. Просто речевые центры мозга иначе сгруппированы и более равномерно распределены между мозговыми полушариями.

Травка, Фунтик, Рубикон и другие

Неудачный эксперимент нередко оборачивается для экспериментатора огромной удачей.

Еще начинающим исследователем я изучал судьбы информации, приходящей в мозг собаки сразу по нескольким каналам: через слух, зрение, кожные рецепторы, обоняние и так далее. У некоторых животных в ходе опытов были удалены различные анализаторные зоны мозга. Больше всего меня поразило тогда, как быстро исчезали последствия операций. Всего через каких-нибудь пять-восемь дней после удаления обширных областей мозга собаки вели себя совершенно нормально. Сторонний наблюдатель никогда не подумал бы, что совсем недавно я основательно поковырялся в собачьем мозгу. Только две собаки не укладывались в это правило.

Планируя эксперимент, я наметил сделать две контрольные операции: удалить лобные и теменные области коры больших полушарий. Эти зоны мозга не связаны с непосредственным анализом каких-либо раздражителей. Я полагал, что их удаление не вызовет особо серьезных последствий, и наметил для этого самых симпатичных собак. У Травки удалил лобные доли, у Фунтика – теменные.

С Травкой ничего особенного не произошло. Стала еще более ласковой, менее резвой. Удивляло лишь непреодолимое желание бежать за любым двигающимся предметом. Слегка пригнув нос к земле, с глазами, не выражающими никаких эмоций, Травка часами могла следовать за человеком, идущим по кругу или выписывающим замысловатые вензеля.

Гораздо большее впечатление произвел на меня Фунтик. У него было удалено значительно меньше мозгового вещества, чем у каждой из остальных собак, но он оказался тяжелым инвалидом. Первое впечатление было, что собака просто ничего не видит. Он натыкался и на крупные и на мелкие предметы.

Спуститься или подняться по лестнице Фунтик не мог. Если его вели вниз, не замечал первой ступеньки, сваливался с нее, затем со второй, третьей, пугался, и никакие уговоры не могли заставить его идти дальше. Фунтику так же трудно было подниматься наверх. Так как сразу же после операции у него появилась манера двигаться по комнате, опустив нос к самому полу, как бы обнюхивая или даже ощупывая носом дорогу, он просто натыкался мордой на ступеньку. Поставить на нее лапу он не догадывался.

Иногда с Фунтиком случались забавные истории. Попав случайно головой под стул, он надежно застревал в лесу из четырех ножек. Приходилось помогать. Преодолеть низенький барьер пес не мог. Не догадывался через него перешагнуть.

Все же настоящим слепцом назвать его было нельзя. Через пару недель, когда Фунтик несколько освоился со своим положением, я стал замечать, что он может издалека направиться к белой (или вообще светлой) двери. Отличить дверь комнаты от белого шкафа он, конечно, не мог. Мало того, обладая способностью увидеть дверь издалека, он часто промахивался и натыкался на косяк. Мелкие препятствия, вроде ножки стола или стула, также не оставались незамеченными, и все же он на них натыкался. Значит, видел, но не понимал того, о чем сообщали мозгу его глаза.

Объяснить поведение собаки только нарушением зрительной функции нельзя. Я многократно убеждался, что здоровые собаки максимум за полчаса обучаются ходить по лестнице с завязанными глазами, приноравливаясь к высоте и ширине ее ступенек. Для Фунтика лестница более трех месяцев была «непреодолимым барьером». Здоровые собаки с завязанными глазами легко справлялись с пустяковыми препятствиями. С помощью остальных органов чувств они активно исследовали сложившуюся ситуацию и легко ориентировались в пространстве. Совершенно очевидно, что одним нарушением зрения поведение моей собаки никак объяснить нельзя.

Чем дольше я наблюдал за Фунтиком, тем мне яснее становилось, что у него нарушено взаимодействие анализаторных систем. Это чувствовалось во всем. Координация движений у Фунтика нарушена не была. По гладкому полу он ходил довольно уверенно, пока голова оставалось неподвижной. Стоило собаке повернуть голову или нагнуть ее, Фунтик тотчас же терял равновесие. Орган равновесия работал исправно, но делать поправку, учитывающую положение головы, пес разучился. Его мозг не мог объединить информацию вестибулярного аппарата и мышц шеи.

На основании простых наблюдений делать окончательные выводы нельзя. Я стал изучать, как анализирует Фунтик сложные комплексные раздражители, а вскоре завел для этого и других собак.

Первым меня заинтересовал вопрос, могут ли у собак с повреждением теменных отделов больших полушарий образовываться временные связи между двумя раздражителями, адресующимися к разным анализаторам. Например, между светом и звонком или между кожным раздражением и запахом мяты. Образовать их мне не удалось. Это подтверждало, что анализаторные области мозга разучились работать совместно.

В следующем эксперименте изучалась способность оперированных собак отличать один сложный раздражитель от другого. Задолго до проведения операции у всех подопытных животных был выработан условный рефлекс на трехчленный комплекс раздражителей: свет, звонок и касалку. Раздражители действовали один за другим, и только после кожного давался корм. От этого комплекса собаки должны были научиться отличать другой, составленный из тех же компонентов, но действовавших в обратном порядке. Задача для собак непростая, но они с нею справились.

Особенно трудно давалось полное равнодушие к раздражителям, за которыми не следовал корм. Где-то в глубине собачьего мозга (чуть не сказал – души) постоянно теплилось сомнение: «Точно ли мне сейчас не дадут поесть? Ведь это все те же касалка, звонок, свет, после которых я всего три минуты назад получила отличную порцию мясосухарного порошка».

Я ожидал, что, если собаки с неповрежденным мозгом различают комплексы с трудом, то уж после операции они с этой деликатной задачей не справятся. Ничуть не бывало. После операции «сомнения» у собак возникали значительно реже и стали менее мучительны.

Когда период удивления и растерянности у меня прошел, я решил перехитрить своих подопечных.

Для Рубикона и других собак я удлинил комплекс, присоединив в конце еще один, четвертый, компонент – гудок, а затем заставил различать два сходных комплекса, где местами менялись только средние компоненты (свет – звонок – касалка – гудок, свет – касалка – звонок – гудок). Я-то знал, что эта задача на пределе собачьих возможностей. Не тут-то было, не без колебаний и сомнения, но и эту задачу собаки четко решали. Пришлось затеять новое исследование.

При выработке рефлекса на комплекс его компоненты объединяются временными связями. Поэтому у моих собак второй и третий компоненты комплекса, звонок и касалка, данные по отдельности, утратили способность вызывать условный рефлекс. Лишь на свет, самый первый компонент, слюнки по-прежнему текли.

Иначе дело обстояло у оперированных животных. У них не только первый, но и второй компонент вызывал рефлекс. Свет в размере 8 капель, звонок – 4, а весь комплекс: свет – звонок – касалка – 12. Третий компонент вызывал сильное торможение, способное подавать рефлекс на свет и звонок. В тормозном комплексе он оказывался на первом месте и должен был бороться с возбуждением, вызванным остальными компонентами. Теперь можно было формировать любые комплексы, заранее зная, какой величины будет рефлекс. При этом приходилось складывать эффект у двух первых компонентов и вычитать количество слюны, которое вытормаживал третий.

Свет + звонок = 8 + 4 = 12 капель.

Свет + свет = 8 + 8 = 16 капель.

Свет + звонок + свет = 8 + 4 + 8 = 20 капель.

Звонок + звонок + звонок = 4 + 4 +4 = 12 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.

Касалка + свет + свет = 8 + 8 – 12 = 4 капли.

Касалка + звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 – 12 = 0 капель.

Теменная кора оказалась у собак тем местом, где происходит интеграция показателей различных анализаторов. Без этого отдела мозга невозможно образование временных связей между компонентами комплекса. У нормальных собак он анализирует всю приходящую информацию и, если получит соответствующий сигнал, дает команду пищевому центру осуществить рефлекс.

В отсутствие теменных областей пищевому центру приходится самому «решать», на какие раздражители следует гнать слюну. «Запомнить» сложные комплексы он не в состоянии. Вместо того чтобы реагировать на целый комплекс, он вынужден работать как счетовод.

Теменная область, лежащая в центральной части больших полушарий мозга между основными анализаторными областями, берет на себя обработку комплексов и тем освобождает остальные отделы мозга от ненужного формирования тысяч и тысяч временных связей.

Академик И.С. Бериташвили одним из первых догадался, что у анализаторов должен быть помощник. Почти сорок лет назад, изучая у собак образование условных рефлексов на комплексы, он предположил, что временные связи не протягиваются от одного анализатора к другому, а идут к какому-то стороннему пункту, где и встречается вся информация о каждом компоненте комплекса.

Нужно прямо сказать, у него было мало оснований сделать подобное предположение. Скорее это гениальное предвидение.

По Бериташвили, начальный отрезок условного рефлекса на комплекс должен представлять собой пирамидку, по граням которой тянутся нити временных связей от его компонентов, чтобы на вершине связаться в один общий узел. Изучение теменных областей мозга показало, что именно здесь завязываются подобные узелки.