Текст книги "Креативный мозг. Как рождаются идеи, меняющие мир"

Давайте опять возьмем на себя роль воображаемого конструктора. Для создания словаря (значение и использование слов) возможны две принципиально разные конструкции: (1) связать все вместе и поместить в одну определенную область мозга или (2) распределить все по всему мозгу. Точно так же как исследования агнозий говорят нам о том, как эволюция решила эту проблему восприятия, исследования нарушений речи, афазий, тоже проливают свет на то, как в коре головного мозга организован лексикон.

И снова выигрывает вторая конструкция. Словарь, представленный в коре головного мозга, рассеян, и рассеян параллельно отображению в коре физического мира. У взрослого носителя языка после повреждения различных областей левого полушария, далеко отстоящих друг от друга, нарушается способность понимать и правильно использовать объектные слова (существительные), слова действия (глаголы) и слова, обозначающие пространственные и другие отношения (предлоги). Повреждение задней части височной доли на границе с затылочной долей в левом полушарии нарушает употребление и понимание объектных слов (существительных). С другой стороны, повреждение области в левой задней лобной доле нарушает произношение и понимание слов-действий (глаголов). Оба типа повреждений могут проявляться в виде феномена, называемого парафазией, когда предназначенное слово заменяется либо некорректным словом, либо неологизмом, звучащим как слово, но словом не являющимся. (У неврологических пациентов неологизмы встречаются часто; многие слова, которые мы все нередко используем, например «креатив» и «инновация», изначально были неологизмами, которые потом утвердились в качестве полноправных слов.) Но те типы парафазии, вызванные упомянутыми ранее локальными повреждениями, отличаются и впечатляют: когда повреждение затрагивает область левой задней височной доли, пациент часто использует правильные слова-действия (глаголы), чтобы компенсировать утрату доступа к объектным словам (существительным). Он говорит «смотрители» вместо «очки» или «писалка» вместо «ручка». Когда повреждение затрагивает левые задние лобные области, происходит обратное. Когда пациента спрашивают, что он делает с очками, он может сказать «Я очки» вместо «Я смотрю»¹⁰.

Результаты исследований с использованием методов нейровизуализации согласуются с предыдущими клиническими наблюдениями. Алекс Мартин и его коллеги использовали метод позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) для одного изящного эксперимента. Здоровых в неврологическом плане людей просили посмотреть на изображения животных и инструментов и назвать их. И в том и в ином случае светились «речевые области» мозга, но наблюдалось также и различие: названия животных вызывали активизацию левой зрительной коры затылочной доли, где хранится информация об их зрительном представлении, а названия инструментов заставляли светиться левую премоторную кору, которая также участвует в фактическом исполнении действия¹¹. Результаты исследований с использованием метода ритмической транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС) подтверждают это: подавление передней части средней лобной извилины в левом полушарии (где находится контроль над действиями) нарушает использование глаголов (слов-действий, обозначающих то, что мы делаем с вещами), но не существительных¹².

Очень важно пояснить, что показывают последствия повреждений и исследования методами нейровизуализации, а что – нет. Они показывают, что одни области коры головного мозга играют особенно важную роль в отображении различных аспектов физического мира, а другие – в отображении различных частей словаря. Они не показывают, что отображение в коре головного мозга специфических типов объектов или словарных терминов (слов) ограничивается особыми, тесными, определенными участками коры. Как раз наоборот: эти отображения широко распределены в коре, и их точное топографическое расположение, возможно, характеризуется значительной вариативностью, отражающей индивидуальные различия в приобретенном опыте. Но одни области больше задействованы в этом распределении, чем другие.

Следующее наблюдение является критически важным для понимания того, как речь обосновалась в левом полушарии. Оказывается, те два распределенных отображения – физического мира и языкового описания – тесно связаны: существительные располагаются в областях, которые находятся рядом с визуальным отображением физического мира (интересно, что у приматов, как и у нас, зрительная модальность является доминантной); глаголы располагаются в областях, которые находятся рядом с двигательной корой, которая контролирует движения; а предлоги занимают области поблизости от отображения в коре свойств физического мира, которые мы узнаем через тактильные и проприорецептивные каналы (см. рис. 3.1).

Эти два отображения в коре головного мозга, отображения физического мира и речи, распределены и присоединены друг к другу, как пара близнецов, сросшихся бедрами. Такая структура организации восприятия и речи имеет слишком много смысла, чтобы быть простым совпадением. Намного более вероятно, что речь нашла себе место в левом полушарии, потому что обычное отображение физического мира уже обосновалось там. Во время эволюционного «поиска» полезных площадей коры головного мозга для нового когнитивного актива – речи – территория смежная и, возможно, даже перекрывающая, – наиболее разумным и экономичным размещением представляется та территория коры, где и располагается речь. В конце концов, словарь отображает мир в общих терминах, точно так же, как и распределенные закономерности, повреждение которых приводит к ассоциативным агнозиям.

Теперь мы подошли к вопросу из серии «курица или яйцо»: определяет ли распределение в коре распознавания закономерностей распределение словарного запаса или распределение в коре словарного запаса определяет распределение распознавания закономерностей? На самом деле последняя возможность принимается большинством специалистов в области когнитивных наук под названием «эффект снежного кома», в смысле влияния речи на восприятие. Считается, что категориальное восприятие разместилось в левом полушарии, потому что оно определяется речью и принадлежностью речи к левому полушарию¹³. Это вполне привлекательная точка зрения, и она имеет определенный смысл, поскольку существует укоренившееся понятие о речи как характерной функции левого полушария. Это мнение имеет одно достоинство и один недостаток. Его достоинство в том, что, в отличие от многих психологических теорий, его можно опровергнуть. Недостаток этого мнения в том, что оно, вероятно, неверно.

Давайте начнем с опровергаемой части и подумаем логически. Предположим, что распознавание образов поместилось в левое полушарие, потому что речь находится там. Это означает, что разделение труда между двумя полушариями, с которым мы уже сталкивались ранее – категориальное восприятие связано с левым полушарием, а восприятие уникальности с правым, – может наблюдаться только у человека, потому что только человек владеет речью. И наоборот, разве разделение труда между двумя полушариями не наблюдается и у других видов; это подразумевало бы, по крайней мере, что в процессе эволюции его возникновение предшествовало возникновению речи. В свою очередь, это подразумевает тот факт, что речь также обосновалась в левом полушарии вместе с распознаванием закономерностей либо по совпадению, либо, что более вероятно, вторично по отношению к нему. Более того, чем более разнообразные виды характеризуются таким разделением труда между полушариями – категории в левом, уникальность в правом – и чем дальше эти виды отстоят от нас в эволюционном плане, тем меньше аргументов в поддержку мнения о том, что какой-то мистический «протоязык» сыграл роль в формировании этого разделения.

Существует немало доказательств, что разделение труда, в соответствии с которым левое полушарие отвечает за распознавание общих закономерностей («категорий»), а правое – за распознавание уникальных признаков, широко распространено у различных видов, не только у приматов и не только у млекопитающих¹⁴. Например, возьмем голубей. Голуби, обученные узнавать изображение человека, обрабатывают такие стимулы в виде категорий, если смотрят на них правым глазом (и, соответственно, обрабатывают в левом полушарии, поскольку зрительные пути перекрещиваются), и на основе уникальных признаков, если смотрят левым глазом (и, соответственно, обрабатывают в правом полушарии)¹⁵. Голуби также лучше владеют правым, чем левым, глазом (левым полушарием лучше, чем правым) при изучении общих закономерностей; и они проявляют четкую латерализацию восходящей обработки информации (управляемую сенсорным входным сигналом) в правом полушарии и нисходящей (ранее сформированной на основе закономерностей) обработки информации в левом¹⁶.

У некоторых видов млекопитающих (обезьян, собак, морских львов, мышей и песчанок) левое полушарие лучше распознает сигналы, направленные к другим представителям того же самого вида и распознающиеся всеми. Это процесс явно категориальный, хотя и невербальный. Напротив, у овец¹⁷ и макак-резусов правое полушарие лучше левого распознает вокализацию, характерную для отдельных экземпляров своего вида (конспецифичных). А наши лучшие друзья, собаки, в основном используют правое полушарие для распознавания уникальных особенностей человеческих лиц¹⁸. Подобным образом нарушение латерализации головного мозга у обезьян приводит к явлениям, очень похожим на агнозию у человека, описанную ранее в этой главе. Например, японские макаки и резусы лучше распознают видоспецифичную (конспецифичную) вокализацию правым ухом, и повреждение у обезьян левой, но не правой височной доли имеет особенно выраженное воздействие на эту способность¹⁹. Все эти наблюдения означают, что распознавание образов уже имеется и у других видов, наряду с разделением труда между распознаванием закономерностей категорий и узнаванием уникальных признаков. Возможность распознавания закономерностей и ее принадлежность левому полушарию является распространенной характеристикой организации головного мозга у многих и многих видов, предшествующей возникновению речи на много миллионов лет.

По всем этим причинам вполне возможно сделать вывод о том, что структура коры, связанной с распознаванием закономерностей, играет важную роль в формировании структуры коры, связанной с речью, особенно словарного запаса, и направляет речь в левое полушарие. Именно так мы и ответим на загадку «курица или яйцо» и соединим вместе две концепции – одну связанную с левым полушарием для распознавания закономерностей и другую – связанную с речью. Тем самым я предлагаю новое понимание того, как речь попала в левое полушарие: связь левого полушария с речью и предшествовала эволюционно, и, в более широком смысле, была вызвана связью левого полушария с перцептивным распознаванием обычных закономерностей. (Как видите, можно представлять новые идеи и не отвергать старые. Пример, подтверждающий тесные и взаимопроникающие отношения между старым и новым.)

Изучение специализации полушарий у других видов имеет давнюю историю, и известно, что восприятие имеет латерализацию уже у приматов и, следовательно, независимо от речи²⁰. Более современные исследования подтвердили базовое сходство в способах организации восприятия у различных видов приматов²¹. (Об этом подробнее в Главе 8.) Но тогда почему этих знаний недостаточно для выяснения вопроса специализации полушарий, вопроса, над которым ломают голову большинство современных нейробиологов и нейропсихологов? Является ли это укоренившимся предположением об эксклюзивности нашего вида, или мучительным результатом балканизации (фрагментации области знаний, которую мы обсуждали ранее), или того и другого?

«Изоморфные градиенты»

Хороший урок, который мы получили, изучая последствия повреждений мозга, заключается в том, что способ восприятия и лингвистические категории, представленные в коре, не являются модулями – они не представлены в виде набора «бабушкиных клеток» или даже «бабушкиных областей» – они сплошные и распределенные. Я пришел к этому выводу, будучи студентом Московского университета в 1960-х годах, возможно, потому, что это была реакция «белой вороны» на обучение модульному, локальному представлению о мозге. Чтобы уловить эту идею, я придумал концепцию «когнитивных градиентов», которые являются непрерывным отображением когнитивного пространства в пространстве неокортекса, и написал статью, с юношескими амбициями названную «Градиентный подход к функциональной организации неокортекса». В этой статье я зашел так далеко, что предложил «нейроанатомически-функциональный изоморфизм». Идея шла настолько вразрез с доминирующим в то время представлением о модулях, что было сложно добиться публикации статьи и ее отвергли несколько журналов, в которых, как я полагал, она произвела бы наибольший эффект. В конце концов статья была опубликована спустя двадцать лет в журнале (а потом превратилась в главу книги), и ее эффект был, естественно, довольно умеренным²².

Но что было ценным, это моя ранняя интуитивная догадка о градиентном характере функциональной организации коры головного мозга и «функционально-нейроанатомическом изоморфизме». Я основывался на изучении последствий повреждений мозга с минимальным использованием технологий, что по самой своей природе было лишено когнитивной точности. Понадобилось еще двадцать лет, чтобы это подтвердить и детально разработать с помощью метода обработки функциональной нейровизуализации, называемого «анализом сходства репрезентаций». Это стало завершением важной работы команды нейробиологов из института нейробиологии Хелен Уиллс, Университета Калифорнии, Беркли, под руководством Александра Хута²³.

Используя метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), исследователи записывали активность мозга у здоровых испытуемых, которые смотрели кино. Почему кино? Потому что кино показывает большое разнообразие объектов и видов деятельности, характерных для повседневной жизни человека. На основании этих записей были выделены закономерности активации коры, соответствующие 1705 конкретным объектам и категориям действий, и связь между закономерностями активации коры сравнивалась со связью между соответствующими семантическими категориями. Для обработки данных использовалась WordNet, англоязычная база данных, которую придумал Джордж Армитэдж Миллер, один из самых выдающихся американских психологов и отец-основатель когнитивной психологии как дисциплины²⁴. И что же они обнаружили? Репрезентация семантических категорий в головном мозге плавно (без четко очерченных границ) распределена в пространстве коры. Такая репрезентация фактически подтвердила изоморфные взаимоотношения семантического пространства и пространства коры, сходные у всех пяти испытуемых, которые участвовали в исследовании. В последующем эксперименте, также с использованием фМРТ, нейробиологи из Беркли нарисовали карту коры семантической системы, основываясь на закономерностях активации коры у субъектов, которые слушали длинные повествовательные истории. И снова была обнаружена градиентная закономерность семантических категорий, отображенных в коре головного мозга²⁵.

Хорошая сторона деменции?

Во всех смыслах деменция – неприятная вещь, и она проявляется во многих формах. Большинство представителей широкой общественности слышали о болезни Альцгеймера и сопутствующем ей ухудшении памяти. Но болезнь Альцгеймера – это далеко не единственная форма деменции, и память не является единственной когнитивной функцией, которая может быть затронута. Лобно-височная деменция (ЛВД, ранее известная как болезнь Пика) поражает лобные доли (особенно орбитальные отделы лобной доли) и височную долю (особенно переднюю часть). В зависимости от того, какая из этих двух областей поражается в большей степени, в результате наблюдается расстройство суждения, у человека ослабевает самоконтроль и для него больше не существует социальных запретов; или нарушается речь; или и то и другое. ЛВД обычно поражает пациентов в более раннем возрасте, чем болезнь Альцгеймера, и часто характеризуется более быстрым прогрессированием, а если затронуты лобные доли – «анозогнозией», когда пациент не осознает своих нарушений. Когда бы вы ни услышали, что человек в возрасте начинает проявлять импульсивность, совершает бессмысленные действия, ведет себя неуместно и вообще нехарактерно для самого себя, необходимо рассмотреть вероятность возникновения ЛВД. В моей предыдущей книге, «Управляющий мозг», я рассказывал о хирурге, который, грамотно проводя сложную операцию, вырезал свои инициалы на животе пациента. Впоследствии он объяснил, что эта хирургическая операция представляла собой такой «шедевр», что он не мог не подписать его. Когда хирурга, естественно, обвинили в преступлении, его адвокат успешно доказал, что подзащитный страдает болезнью Пика. А некоторое время назад одна пациентка, у которой я в конце концов установил ЛВД, настаивала на том, чтобы исполнить в моем кабинете танец с дипломником-практикантом (намного моложе ее по возрасту).

Но иногда ЛВД имеет определенные положительные стороны. Сообщалось о том, что, несмотря на общий опустошительный эффект этого вида деменции, пациенты время от времени демонстрируют художественные способности, которые отсутствовали у них до болезни. Брюс Миллер и его коллеги изучали пятерых пациентов, которые на ранних стадиях ЛВД стали художниками. У четверых из пяти речевые и социальные навыки были серьезно нарушены, но зрительно-пространственные способности сохранялись. Методы нейропатологии или ОЭКТ (однофотонной эмиссионной компьютерной томографии) позволили подтвердить, что болезнь пощадила дорсолатеральную часть префронтальной коры, но повредила переднюю височную долю, вероятно, сильнее в левом полушарии²⁶.

Каков же механизм этого горького дара закатных дней жизни? Ответ могут дать эксперименты австралийского нейробиолога Аллана Снайдера. Аллан предположил, что обычно полезная роль закономерностей, населяющих левое полушарие, имеет свою цену. Да, закономерности позволяют нам воспринимать мир в понятиях категорий, со всеми адаптационными преимуществами, которые ранее обсуждались в этой главе, но они также вынуждают нас воспринимать мир определенным предвзятым образом. Этот феномен, родственный гештальт-явлениям, впервые был описан в начале двадцатого столетия немецкими психологами (Курт Коффка, Вольфганг Кёлер, Макс Вертгеймер и Курт Левин). Благодаря ему мы вынуждены воспринимать внешний мир, каким мы ожидаем его увидеть, а не каков он на самом деле. «Освобождение» восприятия от влияния, которое оказывают ранее сформированные закономерности, может привести к более точному восприятию, чувствительному к нюансам, и открыть новые возможности. Аллан намеревался показать это, применяя низкочастотную транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) к левым височным областям коры здоровых испытуемых и тем самым временно подавлять части мозга, где обычно обитают закономерности. Кроме того, поскольку связь между двумя полушариями заключается во взаимном подавлении и осуществляется в основном через мозолистое тело и комиссуры, угнетение левого полушария, вероятно, усилит активацию правого. В результате у них резко обострилось восприятие и их рисунки стали более точными в деталях. На основании этих данных Аллан заявил, что в каждом из нас запрятан художественный «гений» и что он «обитает» в правом полушарии и его можно «освободить», если устранить ограничивающее влияние левого полушария²⁷.

Однако мы не должны сосредотачиваться на гениях. Вместо этого мы изучим, как эти потрясающие данные помогут нам понять «креативность» на закате жизни, проявляющуюся у некоторых пациентов с ЛВД. Существуют данные о том, что атрофия мозга при ЛВД является асимметричной: структуры орбитальной части лобной доли и височной доли левого полушария повреждаются больше, чем правого. Причины этой асимметрии неясны, но они могут отражать аберрацию асимметричной экспрессии генов в неокортексе²⁸. Если это так, то развитие творческих способностей, вызванное Алланам Снайдером у здоровых в неврологическом плане людей путем временного подавления определенных участков левого полушария при помощи ТМС, может происходить подобным образом и у пациентов с ЛВД, когда распознавание образов угнетается при атрофии мозга – но необратимо и по неприемлемо высокой цене.

Сообщалось о подобных эффектах у трех пациентов с «семантической деменцией», заболеванием, при котором поражается речь и тесно связанным с лобно-височной деменцией. На определенной стадии болезни пациент начинает проявлять совершенно новые чудеса вербального творчества: пишет стихи, придумывает инновационные словесные игры и даже пишет путеводитель по стилям жизни. Во всех трех случаях атрофия коры была особенно заметна в медиальных височных структурах доминантного в отношении речи (обычно левого) полушария²⁹.

Очевидно, любая креативность, возникающая у пациентов с ЛВД в результате заболевания, рано или поздно исчезнет и наступит катастрофический результат развития болезни. Но сомнительный «бонус» лобно-височной деменции может стать своеобразным окном, которое покажет роль правого полушария в творческом процессе, если только его «освободить» от консервативного влияния левого полушария. Более подробную информацию об этом можно найти в Главах 6 и 7.