Текст книги "Невероятная случайность бытия. Эволюция и рождение человека"

Древний и эмбриональный мозг

В окаменелостях, обнаруженных в провинции Юньнань, возраст которых оценивается в 530 миллионов лет, мы видим самые ранние признаки хордовых животных, самые ранние признаки настоящей головы и самые ранние признаки наличия головного мозга. Как любое уважающее себя хордовое животное, хайкоуэлла обладает полой нервной трубкой, а передний конец этой трубки слегка утолщен и подразделяется на три сегмента. Собственно, смотреть здесь почти не на что, но возможно, что этот слегка утолщенный конец нервной трубки хайкоуэллы и является ее головным мозгом. Удивительно, но и наш мозг – каким бы сложным и развитым он ни был – начинает развиваться точно с такой же утолщенной эмбриональной нервной трубки.

Ранее в этой книге мы оставили человека на стадии развивающегося эмбриона, имплантированного в стенку матки. Внутренняя клеточная масса морулы, похожей на тутовую ягоду, превращается в плоский двухслойный диск, зажатый между желточным мешком и новообразованной амниотической полостью. Верхний листок этого диска называют эпибластом, а нижний – гипобластом, или эндодермой.

На второй неделе внутриутробного развития эмбрион представляет собой двухслойный диск, зажатый между амниотической полостью и желточным мешком (образующимся из полости бластоцисты)

Теперь, в начале третьей недели внутриутробного эмбрионального развития, в зародыше начинают происходить весьма интересные события. Поставим внетелесный, мысленный эксперимент. Представьте себе, что эмбрион увеличился в несколько сотен раз, а вы плаваете в амниотической полости и смотрите на поверхность эпибласта, который, правда, больше похож на раздавленную грушу, нежели на диск правильной формы. (Помните, что странный плоский объект – это вы через две недели после зачатия.) Эта уплощенная грушевидная структура уже имеет передний конец (это ее расширенная часть) и задний конец, а также левую и правую стороны. Одновременно на поверхности эпибласта начинает происходить нечто странное: в середине его диска образуется бороздка, похожая на геологическую складку на поверхности земли. Размножающиеся клетки эпибласта смещаются к этой бороздке, а затем словно проваливаются в нее, как в пропасть. Попутно эти клетки оттесняют клетки гипобласта и на их месте образуют новый клеточный слой. Этот слой занимает промежуточное положение между исходными двумя – эпибластом и гипобластом.

Результатом всех этих перемещений, переселений и делений и становится превращение двух слоев зародыша в три: эктодерму, мезодерму и энтодерму. Теперь зародыш становится трехслойным, то есть состоит из трех зародышевых листков. Клетки каждого слоя имеют свою, предначертанную генетической программой судьбу. Энтодерма превратится в выстилку кишечника, легких и мочевого пузыря. Мезодерма превратится в кости, мышцы и кровеносные сосуды. Из эктодермы образуется внешний покров кожи и нервы. Здесь мы видим еще одну грань эмбрионального развития человека, которая связывает нас с нашими отдаленными родственниками, словно эхо нашей древней эволюционной истории. Вы помните эпидермальную нервную сеть кишечнодышащих?

Поверхность эпибласта, на которой видна первичная полоска (вверху) и поперечный разрез через первичную полоску (внизу), демонстрирующий клетки, мигрирующие внутрь зародышевого диска, где они формируют мезодерму и энтодерму

Этот процесс формирования трех слоев из двух называется «гаструляцией», потому что у более примитивно устроенных животных – например, у ланцетника – в ходе этого процесса образуется первичная кишка. Гаструляция – весьма важное событие, она закладывает фундамент для построения сложного человеческого организма. Гаструляция, кроме того, знаменует фундаментальное разделение животного царства, в ходе которого произошло выделение предковых форм, возникших в еще более глубокой древности, куда мы с вами пока не заглядывали, – около 600 миллионов лет назад. У одной группы животных произошла гаструляция, сопровождавшаяся образованием новых зародышевых листков, и в то же время возникло отверстие, которому будет суждено стать ртом. Эти животные получили название первичноротых (protostomata). Первичноротые – это огромная группа, к которой относятся членистоногие (крупный таксон, куда включены насекомые, ракообразные и паукообразные), моллюски и некоторые типы червей. В другой группе животных, вторичноротых (deuterostomata), рот развивается позже в виде самостоятельного отверстия. В сравнении с первичноротыми вторичноротые – сравнительно малочисленная группа, куда входят животные нашего типа – хордовые, вместе с кишечножаберными и иглокожими.

У хордовых, в том числе и у нас с вами, гаструляция – это момент, когда появляются наши определяющие признаки. По мере формирования среднего слоя (мезодермы) часть его утолщается и формирует стержень, тянущийся вдоль продольной оси эмбриона. Этот стержень и есть хорда (от греческого слова, означающего «струна»). Наличие хорды необходимо для образования еще одного признака хордовых – нервной трубки. Дело выглядит так, словно хорда приказывает лежащей над ней эктодерме изменить свойства. Собственно, так и происходит в действительности, только хорда передает свой приказ не словами, а определенными химическими соединениями. В ДНК содержатся инструкции построения эмбриона, и происходит это следующим образом: когда в клетках включаются определенные гены, эти клетки начинают продуцировать сигнальные белки, которые и сообщают другим клеткам, что им надлежит делать дальше.

В данном случае после того, как химические сигналы, порожденные в клетках хорды, начинают воздействовать на эктодерму, последняя начинает утолщаться. Очень скоро над поверхностью эктодермы, в области хорды, начинает горделиво возвышаться гребень. Затем на поверхности гребня, по его средней линии, возникает впадина, а затем продолговатая бороздка, обрамленная с боков двумя валиками. Эти валики начинают загибаться внутрь и в конце концов встречаются на средней линии тела эмбриона. Бороздка замыкается и превращается в трубку.

Поперечный разрез человеческого эмбриона в конце третьей недели внутриутробного развития. Эмбрион все еще представляет собой плоский диск, но нервная трубка уже сформирована, а мезодерма по обе стороны от нервной трубки уже образует утолщения, называемые сомитами. Уже сформированы кровеносные сосуды – по одной аорте с каждой стороны тела. Целом – это предшественник полостей тела ребенка: выстланных мезодермальными клетками мешков, одевающих легкие, сердце и кишечник

В 1960-х годах эмбриологи уже предсказывали, что образование таких структур, как нервная трубка, – а на самом деле и все эмбриональное развитие, – должно зависеть от существования сигнальных белков. Но только в 1990-х были открыты как молекулы этих белков, так и кодирующие их гены. В норме клетки верхней (дорсальной) части нервной трубки становятся чувствительными (сенсорными) нейронами, а клетки нижней (вентральной) части становятся двигательными нейронами (мотонейронами). Такое строение характерно и для зрелого спинного мозга, в котором чувствительные нейроны (передающие информацию в мозг) группируются в задней его части, а двигательные нейроны (передающие сигналы к мышцам) группируются ближе к передней части спинного мозга. Опыты на куриных эмбрионах показали, что если удалить хорду, то вентральные двигательные нейроны не развиваются. Ученые предположили, что хорда вырабатывает химический сигнал, который по-разному действует на клетки по ходу концентрационного градиента. В конечном счете были обнаружены сигнальные белки и кодирующий их ген. Белок этот получил название SHH (Sonic Hedgehog) – «еж Соник», в честь чудесного синего героя популярной компьютерной игры.

Несмотря на то что человек обладает хордой очень недолго в процессе эмбрионального развития, а затем на ее месте образуется куда более солидная структура – позвоночник (о котором речь пойдет несколько позже), она играет очень важную роль, ибо без нее у нас не развились бы ни спинной, ни головной мозг. Вспомним о лесах, которые возводят при строительстве здания. После окончания стройки леса убирают, но они очень важны, так как без них невозможно обойтись при возведении и отделке стен. Подобным же образом хорда очень важна для развития нервной трубки.

Замыкание трубки происходит неравномерно по ее длине. Сначала бороздка замыкается в трубку в середине зародышевого диска – этот регион соответствует будущей шее эмбриона. Затем щель трубки, как застежка-молния, начинает закрываться в обоих направлениях. На четвертой неделе внутриутробного развития происходит полное замыкание нервной трубки. Она становится слепой. Эта продолговатая полость является основой формирования центральной нервной системы – головного и спинного мозга.

Если валики нервной бороздки не срастаются в трубку, то в результате возникает «дефект нервной трубки». В Британии такими дефектами страдают восемь из десяти тысяч родившихся младенцев. Диапазон и последствия таких поражений очень велики. Если трубка не срастается в передней части, то не образуется головной мозг, и у плода возникает состояние, называемое анэнцефалией (в переводе с греческого «анэнцефал» значит «безголовый»). Такие дети умирают вскоре после рождения. Эти серьезные дефекты, как правило, обнаруживаются в пренатальном периоде на ультразвуковом исследовании. Если же нервная трубка не замыкается в других участках, то возникает состояние, называемое расщеплением позвоночника. Это может оказаться серьезным дефектом, сопровождающимся параличом нижних конечностей, но, в случаях небольших поражений, может протекать и бессимптомно.

На четвертой неделе внутриутробного развития нервная трубка замыкается на головном и хвостовом конце, и эмбрион перестает походить на плоский диск: боковые стороны диска загибаются внутрь и срастаются по средней линии. Теперь наружная поверхность эмбриона представлена исключительно эктодермой

На четвертой неделе внутриутробного развития новообразованная нервная трубка, слегка расширенная на переднем конце, разительно напоминает нервную трубку примитивного хордового животного, такого, как ныне живущие ланцетники или древние вымершие хайкоуэллы. Человеческому мозгу предстоит еще долгий путь дальнейшего развития, а мозг ланцетника у взрослого животного представляет собой именно легкое расширение на переднем конце нервной трубки и едва ли превосходит сложностью спинной мозг. У позвоночных, включая и нас, более сложный мозг начинает формироваться уже в эмбриональном периоде; передний конец слепо заканчивающейся нервной трубки расширяется, образуя три соединенных между собой пузыря, из которых развиваются передний мозг, средний мозг и задний мозг соответственно. Развитие заднего мозга контролируется генами семейства Hox, определяющими план строения тела у многоклеточных. Эти гены имеют очень древнее происхождение – варианты этого гена присутствуют у плодовой мушки, а наш общий с ней предок жил около 800 миллионов лет назад. Области переднего и среднего мозга формируются под влиянием более молодых генов, которые возникли после эволюционного расхождения первично– и вторичноротых, но перед возникновением хордовых животных.

По мере того как передний мозг продолжает расширяться, он подразделяется на две доли, из которых в дальнейшем образуются два полушария, или, проще говоря, «большой мозг». Непосредственно позади этих долей находится пара пузырьков, которым суждено превратиться в глаза, растущие из боковых участков переднего мозга. У многих позвоночных ранние структуры головного мозга, обнаруживаемые во внутриутробном периоде, легко распознаются и во взрослом мозге. На первый взгляд может показаться, что это не касается человеческого мозга, но такое впечатление складывается только из-за того, что у нас непомерно раздуваются полушария большого мозга, которые просто погребают под собой весь остальной мозг, но если заглянуть под полушария или вскрыть их, то можно легко разглядеть структуры, возникшие из эмбриональных пузырей. Развивающийся эмбриональный мозг человека очень похож на мозг акулы, но это лишь кажущееся сходство. Человеческий мозг устроен намного сложнее, чем мозг рыбы. Мы относимся к той линии животных, у которых произошел качественный рост полушарий мозга. У млекопитающих относительные размеры полушарий больше, чем у пресмыкающихся. Плацентарные млекопитающие (к которым относимся и мы с вами, вместе с большинством млекопитающих) имеют бо́льшие по размеру полушария, чем такие млекопитающие, как, например, утконос. У приматов полушария больше, чем у всех остальных млекопитающих, а у человека это увеличение достигло крайней степени.

Развитие головного мозга эмбриона в конце четвертой недели внутриутробного развития (вверху) и на шестой неделе (внизу), когда передний мозг развивается в два полушария и зрительный бугор (таламус), а задний мозг образует мост и продолговатый мозг

У рыб ствол мозга (средний и задний мозг) является самой крупной частью головного мозга. Передний мозг мал, при том что в нем сильнее других развиты обонятельные области. Мозг немного увеличивается у амфибий – в сравнении с рыбами: им приходится обрабатывать больше поступающей извне сенсорной информации, а также управлять более сложной мускулатурой конечностей. Полушария становятся еще больше у рептилий и птиц. Они начинают сильно выступать в стороны и покрывают расположенный под ними зрительный бугор (таламус). Большой мозг млекопитающих – в особенности плацентарных млекопитающих – становится умопомрачительно крупным. В дополнение к увеличению размеров в мозге млекопитающих происходит еще одно важное изменение: рост нового слоя мозговой ткани – «новой коры», или неокортекса. У млекопитающих неокортекс вырастает таким большим, что покрывает собой все более древние отделы головного мозга. Приходится приложить усилия, чтобы обнаружить древнюю кору, но найти ее можно, потому что она на самом деле никуда не делась. Древняя кора осталась, хотя новые отделы мозга оттеснили ее к его нижней поверхности, к внутреннему краю височной доли. Это обонятельная кора, которая обрабатывает самое древнее чувство – ощущение запаха, а также гиппокамп, который отвечает за формирование памяти.

В неокортексе млекопитающих находятся тела нейронов, вытесненных в наружный отдел мозга. Неокортекс играет троякую роль: он получает и осмысливает сенсорную информацию, поступающую от органов и тканей тела; он посылает двигательные импульсы мышцам; а также упорядочивает сенсорную информацию и направляет ее в память. При рассматривании под микроскопом видно, что новая кора состоит из шести слоев. У большинства млекопитающих новая кора отличается складчатостью. Эти складки увеличивают объем коры, которая может уместиться в ограниченном пространстве черепной коробки. Попробуйте представить себе лист бумаги, свернутый в шар, равный по объему коре мозга. Площадь такого листка будет довольно значительной – около 2400 см², что приблизительно равно площади четырех листов формата А4. В человеческом мозге насчитывают около 86 миллиардов нейронов, из них 13 миллиардов находятся в мозговой коре. Мозг у человека не самый большой в животном царстве, так как у слонов и китов он существенно больше, чем у нас, но наш мозг очень велик в сравнении с весом тела.

Изображения головного мозга разных видов животных (без соблюдения масштаба), на которых показаны относительные размеры полушарий головного мозга; при взгляде сверху на мозг человека (как показано на рисунке) можно видеть только непомерно разросшиеся полушария большого мозга

Картирование человеческого мозга

У меня есть две уникальные вещи, которыми я очень дорожу. Мне крупно посчастливилось – их сделали для меня специалисты Би-би-си во время съемок фильмов об анатомии человека и ее эволюции. Одна вещица – это реконструкция моего собственного черепа, а вторая – реконструкция моего головного мозга. Обе модели созданы на основании данных магнитно-резонансной томографии (МРТ) и изготовлены по компьютерным изображениям посредством 3D-печати.

Меня обычно вдохновляет лицезрение моих личных анатомических структур. В процессе съемок или преподавания, а не в медицинских целях мне, вероятно, пришлось видеть свои внутренние органы чаще, чем многим другим людям. При ультразвуковом исследовании я наблюдала, как мое сердце, сокращаясь, перекачивает кровь; с помощью видеокамеры, вмонтированной в пластиковую пилюлю, я изнутри наблюдала работу собственных кишок, а благодаря МРТ я наблюдала свою матку и яичники, голову и гортань. Но, когда этими сканами воспользовались для того, чтобы реконструировать мой череп, я пришла в необычайное волнение. Доставая белый, как алебастр, череп из коробки, я смотрю на саму себя. Я привыкла к созерцанию реальных черепов, но эта модель по-настоящему тревожит и волнует меня. Подобно тому как костницы (оссуарии) XV века создавались для того, чтобы напоминать о бренности бытия, а не для прославления смерти, или как фигурки, используемые в мексиканском культе дня мертвецов, модель моего черепа стала для меня напоминанием о смерти – моим личным и очень сильным memento mori. Меньше чем через сто лет, когда черви выполнят свою кропотливую работу, я буду выглядеть именно так.

Другую трехмерную модель – мой мозг – я нахожу менее чарующей, но тем не менее в высшей степени интригующей. Сейчас, когда я пишу эти строки, модель моего мозга стоит передо мной на письменном столе. Как странно думать, что все мысли, которые возникают как нервные импульсы, перескакивающие с нейрона на нейрон через бесчисленные синапсы, происходят в реальном двойнике этой модели, уютно расположившемся внутри моего черепа.

Трехмерная модель моего мозга – очень хорошая реконструкция. На наружной ее поверхности я прекрасно вижу извилины и борозды – складки и углубления между ними, – которые делают мозг похожим на грецкий орех. Я отчетливо вижу центральную борозду, которая проходит в поперечном направлении по обеим сторонам мозга, от самого низа до самого верха, до щели, которая разделяет полушария большого мозга. Извилина серого вещества, расположенная кпереди от этой борозды, называется прецентральной извилиной, которая содержит тела двигательных нейронов, посылающих аксоны в ствол мозга и спинной мозг, где эти аксоны образуют синапсы со вторичными двигательными нейронами (мотонейронами), которые своими длинными волокнами дотягиваются до скелетных мышц моего тела, вплоть до мышц, управляющих движениями пальцев ног. За центральной бороздой находится постцентральная извилина; она получает входящие сенсорные сигналы от всей поверхности тела. Расположение нейронов в этих извилинах далеко не случайно относительно тех частей тела, которыми они управляют или от которых получают информацию. Связи этих нейронов с остальными частями тела можно картировать на поверхности коры, и часто эти карты рисуют в виде человечков, «гомункулусов» (мы снова встретились с этим словом, хотя на этот раз оно отображает реальные соотношения, а не маленького человечка, свернувшегося внутри сперматозоида).

Центральная борозда отделяет друг от друга две доли каждого полушария – лобную и теменную. На каждой стороне мозга есть еще по две доли – височная доля (представляющая собой клин, расположенный под теменной и лобной долями, под защитой височной кости) и затылочная доля сзади, расположенная под одноименной костью свода черепа.

Просто невероятной кажется сама мысль о том, что реальная версия этого органа, комок живой нервной ткани внутри моего черепа, стоит за всем, что я знаю, что делаю именно сейчас. Подумайте и вы о том, что делаете сейчас, в данный момент: участки лобной коры, управляющие движениями пальцев, активизируются, когда вы переворачиваете страницы или прокручиваете вниз текст на экране компьютера. Помимо того что лобная кора управляет произвольными движениями, она участвует также в концентрации внимания, запоминании, распознавании образов и формировании эмоций. Теменные доли заняты обработкой стимулов, включая и зрительные – в режиме реального времени, воспринимая то, что находится на странице или на экране. Височные доли играют важнейшую роль в речевой функции, позволяя распознавать слова – как произнесенные, так и написанные. Затылочные доли воспринимают информацию от рецепторов сетчатки и строят изображение: вы, наверное, думаете, что видите глазами, но на самом деле в глазах происходит лишь преобразование света в электрические сигналы; эти сигналы обретают смысл и значение, только достигнув затылочной коры, где эти стимулы, собственно, и превращаются в картины и образы.

Эти гомункулусы показывают, как человеческое тело представлено в постцентральной извилине (первичная сенсорная кора) и в прецентральной извилине (первичная двигательная кора): представительства богато иннервированных областей тела выглядят на карте крупнее, чем представительства других, менее интенсивно иннервированных областей

Кроме этого, имеет место разделение функций между правым и левым полушариями головного мозга. Перекрещивание нервных путей в спинном мозге приводит к тому, что правая половина головного мозга контролирует движения левой половины тела и наоборот. Что касается других функций, то они распределены по полушариям асимметрично: «творческая» правая сторона (у большинства людей) отвечает за пространственное восприятие, восприятие живописных произведений и музыки. Левая половина мозга отвечает за более «рациональные» действия – за владение языком и за логическое мышление. Надо, однако, заметить, что обе половины головного мозга непрерывно обмениваются информацией между собой в обоих направлениях. Действительно, сигналы из одних участков коры непрерывно поступают в другие участки, причем эти сигналы не обязательно пересекают срединную щель. В то время как кора является частью серого вещества мозга, выполненного из тел нервных клеток, сигналы передаются по белому веществу, которое представляет собой совокупность «кабелей», связывающих между собой разные участки мозга, то есть нервные клетки. Эти кабели представляют собой длинные отростки нервных клеток, называемые аксонами. Каждый аксон покрыт слоем изоляционного материала, в точности так же, как обычные электрические провода, если не считать того, что в мозге изоляция сделана не из пластика, а из жироподобного вещества – миелина. Пучки миелинизированных нервных волокон, образующие связи между областями коры, между двумя полушариями мозга и между корой и глубинными скоплениями серого вещества, составляют массу белого вещества головного мозга. В мозге новорожденного младенца миелина еще очень мало. Рост мозга в детстве, увеличение его массы обусловлены миелинизацией нервных волокон, а не возникновением новых нервных клеток.

Я снова бросаю взгляд на трехмерную модель моего мозга, на его заднюю часть, и вижу мозжечок, расположенный под затылочными долями. Именно здесь, в мозжечке, сенсорная информация от разных участков тела сливается с направленными мышцам командами из полушарий головного мозга. Взаимодействие сенсорной информации и двигательных команд в мозжечке позволяет осуществлять тонкую координацию движений и поддерживать равновесие. Вот почему люди, страдающие заболеваниями и повреждениями мозжечка, теряют способность к плавным и согласованным движениям. Тем не менее функциональная визуализация головного мозга, выполненная на фоне тех или иных видов деятельности, позволяет утверждать, что мозжечок выполняет не только чисто двигательные, но и когнитивные функции. Если же я переверну трехмерную модель моего мозга, то увижу структуры его ствола: средний мозг, мост и продолговатый мозг. Я даже могу рассмотреть то место, где находится моя древняя (в эволюционном плане) обонятельная кора и где расположен гиппокамп.

Наши современные знания о том, что и в каких участках мозга происходит во время его активности – то есть о том, какие «модули» мозга отвечают за те или иные функции, – были получены в результате появления новых технологий, таких, например, как аппараты для функциональной магнитно-резонансной томографии головного мозга (фМРТ), позволяющие изучать процессы, происходящие в живом мозге в режиме реального времени. Однако первые сведения о том, что различные участки головного мозга отвечают за разные функции, были получены задолго до изобретения магнитно-резонансных и компьютерных томографов; эти данные были результатом наблюдений за больными, страдавшими какими-либо локальными поражениями мозга – при травмах и инсультах. Самым известным из этих документированных случаев является случай американского железнодорожного рабочего Финеаса Гейджа. 13 сентября 1848 года 25-летний Гейдж был травмирован в результате взрыва, выбросившего из шурфа металлический стержень диаметром 3 см и длиной около метра. Этот стержень пробил череп Гейджа. Свершилось настоящее чудо, ибо Гейдж выжил и был обследован врачом по имени Джон Харлоу. История болезни Финеаса Гейджа, которую вел Харлоу, была опубликована им в 1868 году в журнале Publications of the Massachusetts Medical Society.

Харлоу описал, каким именно образом железный стержень пробил голову Гейджа: «Ранящий снаряд ударил своим заостренным концом в левую сторону лица, непосредственно кпереди от угла нижней челюсти, прошел косо вверх и назад и вышел наружу по срединной линии через задний отдел лобной кости вблизи венечного шва».

Далее Харлоу пишет о том, что Гейдж очень быстро пришел в сознание и был способен говорить уже через считаные минуты после получения травмы, о том, что, после того как Гейджа привезли на телеге в гостиницу, он самостоятельно спустился на землю, а затем поднялся по лестнице на второй этаж. Харлоу произвел ревизию ран: отверстие в щеке, где железный стержень вошел в голову, и большое продолговатое отверстие размерами 5 × 9 см, расположенное на своде черепа. Харлоу прощупал раны. В отверстие на своде черепа он смог целиком ввести правый указательный палец, а в отверстие в щеке – целиком левый указательный палец, но прикоснуться пальцами друг к другу Харлоу не смог. После осмотра Харлоу выполнил хирургическую обработку ран.

Харлоу наблюдал Гейджа на протяжении нескольких следующих месяцев. В ноябре того же 1848 года он отмечает, что «пациент быстро идет на поправку» и находится в хорошей физической форме. Гейдж наверняка очень хотел вернуться на работу, но железнодорожная компания отказала ему.

Харлоу писал, что до получения травмы Гейдж обладал «уравновешенным характером, а все знакомые считали его сообразительным и работящим парнем, очень энергичным и целеустремленным». Руководители считали Гейджа одним из лучших бригадиров – но травма изменила личность Гейджа. Теперь он стал «импульсивным, грубым, временами допускал сквернословие… проявлял нетерпение… невероятное упрямство и при этом стал капризным и нерешительным… Характер и ум его разительно изменились, причем настолько, что его друзья и знакомые в один голос говорили, что он “перестал быть Гейджем”».

Следующие четыре года Финеас Гейдж провел в скитаниях по штату Нью-Йорк и Новой Англии, некоторое время провел в цирке Барнума, демонстрируя во время представлений ранивший его стержень для трамбовки пороха и рассказывая свою печальную историю. После этого Гейдж некоторое время жил в Чили, а потом вернулся в Сан-Франциско, где жили его мать и сестра. Все это время Гейдж часто менял работу, будучи не в состоянии подолгу удерживаться на одном месте. В 1861 году, через двенадцать лет после травмы, у Гейджа начались припадки, и в мае того же года, на фоне сильных судорог он скончался.

Вскрытие произведено не было, но мать Гейджа разрешила доктору Харлоу вскрыть могилу и изъять из нее череп – «в интересах науки». На черепе была ясно видна траектория стержня, пробившего голову Гейджа: снаряд прошел сквозь левую верхнюю челюсть, через задний отдел левой глазницы и вышел наружу через лобную кость в ее задней части. Несомненно, что стержень прошел через левую сторону лобной доли, и Харлоу был уверен, что была повреждена также левая височная доля и вскрыт боковой желудочек – наполненная жидкостью полость внутри височной доли.

Более чем через 150 лет после того, как Финеас Гейдж пережил тяжелое ранение головы, группа анатомов и рентгенологов медицинского факультета Гарвардского университета провела еще одно исследование черепа Гейджа. На этот раз была выполнена компьютерная томография. Этот скан использовали для воссоздания трехмерной реконструкции черепа, что позволило смоделировать траекторию ранящего снаряда – железного стержня диаметром 3 см. Стало ясно, что височная доля не пострадала, так как стержень пробил только левую лобную долю. Согласно траектории, стержень не задел также двигательную область лобной доли, что объясняет, почему у Гейджа не развился паралич. Стержень прошел близко от внутренней сонной артерии у основания черепа и от верхнего сагиттального синуса (вены, заключенной между листками твердой мозговой оболочки) в вершине свода черепа. Если бы стержень задел хотя бы один из этих крупных кровеносных сосудов, то возникло бы массивное внутричерепное кровотечение, которое, скорее всего, оказалось бы смертельным.

* * *

Мы прошли долгий путь с тех пор, как Финеас Гейдж и его лом открыли врачам, что лобная доля мозга имеет какое-то отношение к мышлению, процессу принятия решений и социально адаптированному поведению. Намного более свежие исследования функции мозга показали, что эти «высшие» когнитивные функции локализованы в передней части лобной доли – в так называемой префронтальной коре, непосредственно кпереди от двигательной коры. В середине позапрошлого века ученые не обратили должного внимания на травму Гейджа и не извлекли из нее полезных уроков, не сделали вывода о том, что для разных областей мозга характерна функциональная специализация и они отвечают за разные функции. Сейчас представляется просто невероятным, что никто не обратил внимания на данные доктора Харлоу, теперь, в свете наших современных знаний, такое отношение представляется нам противоречащим здравому смыслу.

До начала XIX века мозг считали гомогенным шариком, функции которого, по мнению ученых, мало отличались от функции, скажем, печени. Френологи первыми предположили, что разные участки мозга отвечают за разные когнитивные функции, но их учение о шишках черепа было вопиюще лженаучным.

Первые признанные научным сообществом свидетельства функциональной специализации мозга были опубликованы французским врачом, анатомом и антропологом Полем Брока. Исследуя мозг пациентов, страдавших поражениями мозга и расстройствами речи, Брока обнаружил и описал область в лобной доле, которая, судя по всему, отвечала за продукцию речи. В 1861 году он опубликовал результаты своих наблюдений в статье, озаглавленной «О принципе мозговых локализаций» (Sur le principe des localisations cérébrales). По знаменательному совпадению, статья была напечатана в год смерти Финеаса Гейджа.