Текст книги "Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли"

6
Торможение. XIX век

Еще с 1670-х годов было известно, что искусственная стимуляция нерва может приводить к мышечному сокращению. Нервы, казалось, вызывали определенные события в теле. Но в середине XIX века стало очевидно, что столь же фундаментальное свойство некоторых нервов состоит в том, что они способны останавливать происходящее [1]. В 1845 году Эрнст и Эдуард Веберы, два брата из Лейпцига, исследовали, что случится, если блуждающий нерв стимулировать непрерывным электрическим током, генерируемым батареей. Парные блуждающие нервы идут от ствола мозга, проникая глубоко в грудную клетку и верхнюю часть брюшной полости. Они иннервируют работу основных внутренних органов, в том числе и работу сердца. К удивлению Веберов, непрерывная электрическая стимуляция блуждающего нерва привела к снижению частоты сердечных сокращений. Блуждающий нерв, по-видимому, подавлял работу сердца, и достаточная стимуляция могла даже заставить его остановиться совсем.

Веберы сразу же связали свое открытие с тем, каким образом ум может иногда прекращать движение или реакцию тела: «Опыт показывает, что воля ограничивает конвульсии, если они не происходят слишком сильно, и может препятствовать возникновению многих рефлекторных движений… и он же демонстрирует, что мозг способен притормаживать движения» [2].

Их выводы совпадали со взглядами Иоганна Мюллера и Маршалла Холла[105]105
  Маршалл Холл (1790–1857) – английский врач-физиолог, один из первых неврологов. Холл в 1850 году ввел в науку понятие «рефлекторная дуга», а также разработал новый метод для осуществления искусственного дыхания.


[Закрыть], которые недавно показали, что разрушение полушарий головного мозга приводило к неконтролируемым рефлекторным действиям. Правда, ученые разошлись во мнениях относительно основы этого эффекта и были вовлечены в неприличную ссору из-за того, кто первым сделал открытие. Результаты также соответствовали идеям немецкого физиолога Альфреда Фолькмана, обнаружившего в 1838 году, что если удалить лягушке голову, ее тело производит рефлекторные действия, которые не наблюдались у нетронутого животного. Фолькман объяснил это так: «Очевидно, что мозг содержит некую причину, препятствующую активации нервных принципов… Влияние ума, возможно, сдерживает нервную активность» [3].

Ряд исследований на других периферических нервах позволил изучить торможение основных физиологических процессов, и в 1863 году русский физиолог Иван Михайлович Сеченов[106]106
  Иван Михайлович Сеченов (1829–1905) – выдающийся русский ученый-естествоиспытатель, физиолог, педагог, просветитель. Создатель первой российской физиологической научной школы и естественно-научного материалистического направления в психологии. В 1866 году вышел основополагающий труд Сеченова «Рефлексы головного мозга», который выдержал 16 переизданий и был переведен на многие иностранные языки.


[Закрыть] обобщил эти сведения в рамках рефлекторной теории головного мозга. Сеченов ранее работал с некоторыми великими европейскими физиологами, такими как Дюбуа-Реймон, Герман Гельмгольц и Клод Бернар, и опирался на идеи Вебера и Фолькмана, утверждая, что в мозгу должно быть два взаимодополняющих центра: «Таким образом, оказывается, что механизм в головном мозгу, производящий невольные (отраженные) движения в сфере туловища и конечностей, имеет там же два придатка, из которых один угнетает движение, а другой, наоборот, усиливает их относительно силы раздражения»[107]107
  Здесь и далее цит по: Сеченов И. М. Рефлексы головного мозга. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 100 с.


[Закрыть] [4]. Это, по-видимому, объясняет большинство аспектов поведения: «Итак, рядом с тем, как человек путем часто повторяющихся ассоциированных рефлексов выучивается группировать свои движения, он приобретает (и тем же путем рефлексов) и способность задерживать их».

С 1670-х годов было известно, что искусственная стимуляция нерва может приводить к мышечному сокращению.

Данная идея позволила Сеченову разработать теорию о том, как работает мозг. Его отправной точкой был рефлекторный путь:

стимул → торможение или возбуждение → мышечная реакция

Исследователь утверждал, что эта простая цепочка реакций – все, что нужно для понимания даже самых сложных функций мозга. «Мысль, – отмечал Сеченов, – есть первые две трети психологического рефлекса». Другими словами, мысль соответствует внешнему стимулу, который ее вызвал, и адекватной центральной активности; будут ли активированы мысль и последняя треть рефлекса (мышечная реакция) – зависит от обстоятельств. Сеченов был не одинок в своем мнении. Для британского невролога Хьюлингса Джексона это было самоочевидно. В 1870 году он писал:

«Что же есть „идея”, например, мяча, как не процесс, аккумулирующий определенные впечатления от поверхности и конкретные мышечные адаптации? Что такое воспоминание, как не оживление процессов, которые в прошлом стали частью самого организма?» [5]

Простая цепочка реакций (стимул, торможение или возбуждение, мышечная реакция) – это все, что нужно для понимания функций мозга, по мнению ученого Сеченова.

Обращаясь к широкой публике, Сеченов отвечал в адрес звучавшей критики, что мышление воспринимается не как «две трети рефлекса», а скорее как внутренний процесс, полный произвольных действий и часто независимый от внешних факторов. Ответ ученого был точным, но суровым:

«В случае же, если внешнее влияние, то есть чувственное возбуждение, остается, как это чрезвычайно часто бывает, незамеченным, то, конечно, мысль принимается даже за первоначальную причину поступка. Прибавьте к этому очень резко выраженный характер субъективности в мысли, и вы поймете, как твердо должен верить человек в голос самосознания, когда оно говорит ему подобные вещи. Между тем это величайшая ложь. Первоначальная причина всякого поступка лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, потому что без него никакая мысль невозможна» [6].

Сеченов пытался дать физиологическое объяснение природы мышления, а также показать, как паттерны торможения и активации рефлексов могут порождать сложные формы поведения. Генри Модсли в 1867 году писал: «Одна из самых необходимых функций мозга заключается в том, чтобы оказывать тормозящее воздействие на нервные центры, лежащие под ним» [7].

Ферриер знал об идеях Сеченова и признавал, что торможение лежит в основе работы мозга. Торможение, утверждал Ферриер, является «существенным фактором внимания»: организм должен подавлять реакции на посторонние события, чтобы сосредоточиться на одном конкретном раздражителе. По этой причине, отмечал ученый, центры торможения в мозге «составляют природную основу всех высших интеллектуальных способностей», и «чем более развиты эти центры, тем значительнее интеллектуальная сила организма» [8]. Торможение, видимо, являлось ключевым фактором интеллекта. Несколько лет спустя один из первопроходцев в области психологии Уильям Джеймс[108]108
  Уильям Джеймс (1842–1910) – американский философ и психолог, один из основателей и ведущий представитель прагматизма и функционализма. Во многих учебных пособиях и научных работах называется «отцом современной психологии». Широкое распространение получила выдвинутая Джеймсом в 1884 году теория эмоций.


[Закрыть] (брат писателя Генри Джеймса) указывал, что «последние физиологические и патологические догадки пытаются “возвести на престол” торможение как вездесущее и необходимое условие упорядоченной деятельности» [9].

Торможение являлось ключевым фактором интеллекта.

Несмотря на активный интерес, оставалось совершенно непонятно, как в действительности работает торможение. Существовали различные теории, каждая из которых включала какую-то физическую метафору. Эрудит Викторианской эпохи Герберт Спенсер[109]109
  Герберт Спенсер (1820–1903) – английский философ и социолог, один из родоначальников эволюционизма, основатель «органической школы» в социологии; идеолог либерализма.


[Закрыть] утверждал, что существует ограниченное количество нервной силы и что, когда она истощается, рефлексы подавляются [10]. Немецкий физиолог Вильгельм Вундт[110]110
  Вильгельм Вундт (1832–1920) – немецкий врач, физиолог и экспериментальный психолог. Вундт пытался понять человеческий разум, опираясь на научный и физиологический методы, то есть разбивая человеческое сознание на составные элементы и изучая их по отдельности.


[Закрыть] предположил, что торможение и возбуждение происходят одновременно и что, следовательно, «процесс возбуждения при каждом движении целиком зависит от взаимодействия возбуждения и торможения» [11]. Уильям Мак-Дугалл[111]111
  Уильям Мак-Дугалл (1871–1938) – англо-американский психолог, один из основателей социально-психологических исследований. Мак-Дугалл ввел понятие «социальная психология», а также разработал собственную классификацию инстинктов. Он считал, что теоретической основой социальных наук должна быть «психология инстинктов». Это направление Мак-Дугалл назвал гормической психологией.


[Закрыть], английский психолог, выдвигал аналогичную концепцию. Он полагал, что в нервной системе существует баланс, при котором активность одной «нервной системы» подавляет активность другой. Так что «торможение всегда выступает отрицательным или дополнительным результатом процесса нарастания возбуждения в какой-нибудь части» [12]. Мак-Дугалл описал силу, заключенную в нерве, как «нейрин» и, рассуждая в терминах жидкостей, предположил, что торможение включает в себя «отток свободной нервной энергии от подавленной системы к тормозящей» [13]. Декарт одобрил бы эту идею.

Другие мыслители прибегали к более сложным гидравлическим метафорам, предполагая, что торможение, вероятно, возникает, когда действия двух частей системы согласованы друг с другом, подобно двум наборам встречающихся волн, которые взаимно отменяют или изменяют активность [14]. Дэвид Ферриер был более прямолинеен, когда признал, что «природа механизма торможения чрезвычайно неясна» [15]. Никакая существующая модель нервной деятельности, основанная на духах, жидкостях, раздражении, вибрации или электричестве, не могла ее объяснить.

* * *

Тем временем ученые начали исследовать, что отсутствие торможения говорит о работе мозга. В 1865 году Фрэнсис Энсти, молодой английский врач, предположил, что наркотики и анестетики вызывают «частичный и весьма своеобразный вид паралича мозга» и что в случаях употребления гашиша и алкоголя «явное возбуждение определенных способностей следует приписывать скорее устранению контролирующих влияний, чем положительному стимулированию самих способностей» [16]. Психоактивные вещества подавляют способность мозга к контролю, в том числе посредством торможения. Это можно было наблюдать каждый раз, когда в операционной применяли анестезию. Высшие психические функции отключаются первыми, приводя к полной потере контроля непосредственно перед тем, как пациент теряет сознание.

Контроль играет ключевую роль в понимании функций мозга.

Контроль в настоящее время играет ключевую роль в понимании функций мозга, но долгое время он не рассматривался в качестве способа познания мозговой деятельности [17]. Взгляд Энсти был лишь частью зарождающегося осознания, что одной из общих функций мозга является контроль над телом, причем идеи торможения и контроля тесно связаны. Благодаря этой фундаментальной мысли стало возможным иначе взглянуть на значение мозга в поддержании здоровья или развития болезни. Например, Хьюлингс Джексон утверждал, что эпилепсия может быть понята как потеря контроля в мозге из-за отсутствия торможения [18]. Для психолога Конви Ллойда Моргана торможение было существенной чертой того, как организм учился управлять своим поведением:

«То, что мы называем контролем над нашей деятельностью, достигается сознательным подкреплением успешных способов реагирования и подавлением неудачных. Успешный ответ повторяется из-за удовлетворения, которое он дает; неудачный ответ не приводит к удовлетворению и не повторяется» [19].

Ллойд Морган распространил данную точку зрения на связь контроля и сознания, что соответствовало идеям Сеченова, для которого важность контроля в высших организмах, таких как организм человека, была связана с повышением степени поведенческой гибкости: «Первичная задача, объект и цель сознания – это контроль. Сознание в простом автомате – бесполезный и ненужный эпифеномен[112]112
  Эпифеномен – побочное явление, сопутствующее другим явлениям, но не оказывающее на них никакого влияния.


[Закрыть]» [20].

Дистанцируясь от парадоксального предположения Хаксли о том, что люди являются сознательными автоматами, Морган излагал замысловатый эволюционный взгляд на контролирующую роль сознания, которое может функционировать только в организме, не состоящем из простых рефлексов.

Вскоре ученые заметили, что широкий спектр расстройств можно рассматривать с точки зрения потери контроля: сомнамбулизм, безумие, истерические сексуальные припадки (очевидно, только у женщин) и даже астму. Одним из мест, где в 1870–1880-х годах были совершены открытия, оказавшие значительное влияние на понимание того, как мозг управляет и умом, и телом, стала больница Сальпетриер в Париже, где работал невролог Жан Мартен Шарко. Он с коллегами обнаружил, что ряд расстройств, затрагивающих базовые поведенческие симптомы, обусловлен утратой способности мозга подавлять и контролировать импульсы. К ним относятся рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, болезнь двигательного нейрона[113]113
  Другие названия: мотонейронная болезнь или боковой (латеральный) амиотрофический склероз.


[Закрыть] и синдром Туретта (Жиль де ла Туретт тоже был одним из коллег Шарко).

Для лечения пациентов Шарко использовал различные методы, в том числе вариант электротерапии Гитцига и вибрационное кресло[114]114
  Вибрационную терапию Шарко использовал для лечения болезни Паркинсона. Он разработал вибрационное кресло после того, как заметил, что пациенты, страдающие от этого заболевания, чувствуют себя более комфортно и спокойнее спят после поездки в вагоне поезда или прогулки в карете. Он повторил этот опыт, заставляя пациентов ежедневно проходить 30-минутные сеансы в автоматизированном вибрационном кресле (fauteuil trépidant). Жиль де ла Туретт расширил наблюдения Шарко и разработал шлем, который передавал вибрации голове, исходя из того, что на пульсации непосредственно реагировал сам мозг.


[Закрыть] (существовал переносной вариант в виде вибрационного шлема). Но новым в его подходе было применение гипноза, с помощью которого Шарко мог воспроизводить истерические симптомы, например лунатизм[115]115
  По современной классификации лунатизм (снохождение) относится к расстройствам парасомнического (связанного со сном) спектра. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], очевидно, вызывая потерю сознательного контроля. В 1880 году в журнале Scientific American появилось сообщение о том, как Шарко держал палец перед своей известной пациенткой, Мари «Бланш» Витман, и просил сосредоточить на нем внимание. Через десять секунд «ее голова под собственной тяжестью склонилась набок… тело пришло в состояние полного расслабления; если наблюдатель поднимал ей руку, она снова тяжело опускалась»[116]116
  Существует широко известная грандиозная картина 1887 года, написанная Андре Бруйе, под названием «Клинический урок в Сальпетриер» (Une leçon clinique à la Salpêtrière), которая отражает политику гендерного неравенства, лежащую в основе этих событий. На ней изображено, как Шарко перед двумя десятками мужчин-медиков в темных костюмах гипнотизирует Витман, чья белая блузка соскользнула с плеч. Фрейду принадлежала гравюра с работой Бруйе. Morlock, F. (2007) Visual Resources 23:129–46. – Прим. авт.


[Закрыть] [21]. Пока Мари Витман находилась под гипнозом, Шарко мог вызывать все виды галлюцинаций и симптомов, подобных тем, о которых сообщали его пациенты. Для врача значение гипноза состояло в том, что, воссоздавая симптомы, он мог получить представление о работе ума. Это произвело большое впечатление на австрийца, посетившего Сальпетриер, – Зигмунда Фрейда [22].

Шарко признавался, что не понимает, как именно работает гипноз, и что его не слишком волнует этот вопрос. «Сначала факты, потом теории», – сказал он. Но в 1881 году польский физиолог Рудольф Гейденгайн[117]117
  Рудольф Петер Генрих Гейденгайн (1834–1897) – немецкий физиолог, гистолог. Основные научные работы Гейденгайна посвящены общей физиологии и электрофизиологии.


[Закрыть] заявил, что «суть феномена гипноза заключается в подавлении активности ганглиозных клеток коры головного мозга», которое вызывалось просто «мягкой длительной стимуляцией сенсорных нервов лица, слухового или зрительного нерва» [23]. Прямых доказательств этому не было, особенно в отношении активности «ганглиозных клеток коры головного мозга». Гипотеза звучала очень научно, но по сути представляла собой лишь предположение. Однако вместе с русским коллегой Николаем Александровичем Бубновым[118]118
  Николай Александрович Бубнов (1851–1884) – русский врач, физиолог и клиницист, ученик И. М. Сеченова и С. П. Боткина. Вместе с И. П. Павловым работал в боткинской клинической лаборатории. Бубнов скончался в возрасте 33 лет. Преждевременная смерть ученого была воспринята современниками как крупнейшая потеря отечественной физиологии и медицины.


[Закрыть] Гейденгайн провел параллели между эффектами гипноза и морфия, которые, как утверждали исследователи, снижали способность человеческого организма обеспечивать «процессы торможения» [24]. Они выяснили, что стимуляция моторной коры больших полушарий может подавлять возбуждение в этих областях, и предположили, что нервные центры в мозге взаимодействуют между собой способом, напоминающим торможение, и порождают эффект контроля.

И Фрейд, и русский физиолог Иван Петрович Павлов[119]119
  Иван Петрович Павлов (1849–1936) – русский и советский ученый, физиолог, вивисектор, создатель науки о высшей нервной деятельности. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1904 года. Известен тем, что разделил всю совокупность физиологических рефлексов на условные и безусловные рефлексы, а также исследовал психофизиологию типов темперамента и свойства нервных систем, лежащие в основе поведенческих индивидуальных различий.


[Закрыть] позже использовали концепцию торможения в своих работах о поведении, но оба ученых не испытывали особого интереса к исследованию мозга. Как только Фрейд встал на путь, который должен был привести его к созданию противоречивой, но очень влиятельной психоаналитической системы, он постепенно потерял интерес к материалистической основе психологии. В 1893 году Фрейд дистанцировался от попытки Шарко связать истерию с анатомией мозга:

«Я, напротив, утверждаю, что поражение при истерических параличах должно быть совершенно независимо от анатомии нервной системы, так как при параличах и других формах своего проявления истерия действует так, будто анатомии не существует или будто истерия не подозревает о ее сущестовании» [25].

Для Фрейда функция мозга не могла объяснить психологию. В 1915 году Фрейд признал наличие «неопровержимых доказательств того, что психическая деятельность связана с функцией мозга, как ни с каким другим органом». Но все-таки Фрейд настаивал на том, что его психоаналитическая теория «не имеет ничего общего с анатомией; она касается не анатомических структур, а областей в психическом аппарате, независимо от их возможного местоположения в теле» [26]. Как он объяснил в 1916 году: «Я не знаю ничего, что могло бы быть менее мне интересно для психологического понимания тревоги, чем знание нервного пути, по которому проходит возбуждение» [27].

Хотя в книге «Я и Оно», написанной в 1923 году, Фрейд мимоходом предположил, что существует «анатомическая аналогия» между предложенной им психологической моделью Эго и представлением тела в коре головного мозга, это, по мнению психоаналитика, не имело никакого значения для его теории. И наоборот, в рамках фрейдовской концепции ничего не говорилось о потенциальных поражениях мозга, соответствующих определенным психическим расстройствам.

Для Фрейда функция мозга не могла объяснить психологию.

Было одно маленькое исключение из этой общей тенденции. В 1895 году Фрейд неистово занялся написанием длинной рукописи, которая впоследствии стала известна как «Проект научной психологии». Фрейд не только не опубликовал эту работу, но и вскоре отрекся от нее, объяснив, что все это было «своего рода безумием» [28]. В своей странной работе Фрейд строил предположения, что мозг содержит три типа нервов и что некоторые из них действуют как соединительные трубки, причем каждый тип обладает различной степенью проницаемости, тем самым обеспечивая данным структурам возможность достичь главной, с точки зрения автора, цели – покоя. Основополагающей метафорой его умозрительной теоретической структуры была гидравлика – в работе неоднократно упоминается «поток» и даже «давление» в нервах. Какова бы ни была интеллектуальная связь между этим кратким теоретическим размышлением и полномасштабной психоаналитической концепцией Фрейда – последователи и противники расходятся во мнениях, – на самом деле он не мог сказать ничего нового или проницательного о том, как работает мозг.

Павлов первоначально интересовался физиологией пищеварения. И когда в 1890-х годах ученый расширил круг своей деятельности до изучения условных рефлексов (олицетворением которых стало слюноотделение собаки при звуке колокольчика[120]120
  Во вступительной фразе биографии Павлова, написанной Даниэлем Тодесом, говорится, что великий русский ученый «никогда не пытался вызвать слюноотделение у собак звуком колокольчика». Todes, D. P. (2014), Ivan Pavlov: A Russian Life in Science (oxford: oxford University Press). – Прим. авт.


[Закрыть]), он рассматривал торможение просто как явление, снижающее силу рефлекторной реакции. В конце концов Павлов попытался объединить изучение условных рефлексов с исследованиями функций мозга и даже с психиатрией, но не смог предложить никакого дальнейшего понимания того, как на самом деле работает мозг [29].

Эти две великие фигуры начала XX века оказали большое влияние на представления о поведении и психике, и их идеи повлияли на дальнейшее понимание мозга.

* * *

После торможения и контроля в 1860-х годах был открыт третий неожиданный аспект функционирования мозга. Его исследовал Герман фон Гельмгольц в «Руководстве по физиологической оптике», опубликованном в 1867 году. На протяжении веков многие философские дискуссии о разуме были сосредоточены на том, что происходит, когда мы воспринимаем объект. Здравый смысл подсказывал, что восприятие – это лишь последовательность физической стимуляции органов чувств. Мы видим то, что находится перед нами, как бы через окно. Но Гельмгольц понял, что все не так просто. На самом деле нервная система, и в особенности мозг, играет активную роль в построении процесса восприятия даже самых обыкновенных вещей. Мозг не только регистрирует объекты внешнего мира, он также выбирает, что и как именно представлять.

Даже самое элементарное восприятие предполагает, что мозг делает выводы о том, что происходит, а не просто наблюдает за окружением.

Отправной точкой воззрений Гельмгольца было существование иллюзий. Например, цветные узоры, которые можно увидеть при нажатии на глазные яблоки, или мучительное ощущение фантомной боли, когда человек продолжает чувствовать ампутированную конечность.

Даже самое элементарное восприятие предполагает, что мозг делает выводы о том, что происходит.

Гельмгольц был уверен, что подобные эффекты привели Мюллера к убеждению, будто у каждого нерва есть собственный вид энергии, но в действительности они были лишь «иллюзией суждения о материале, представленном чувствам, которая привела к рождению ложной идеи». Гельмгольц осознавал, что в таких случаях стимуляция нервов воспринимается либо как обычная сенсорная модальность (в случае давления на глазные яблоки), либо как реальное ощущение присутствия уже удаленной конечности. Его объяснение состояло в том, что мозг не просто регистрирует стимул, а скорее «делает заключение» о природе получаемой стимуляции. Это было что-то вроде вывода, вытекающего из логического силлогизма: функция глаза – распознавать свет, глазное яблоко стимулируется, следовательно, стимул должен состоять из света. Иллюзию фантомной конечности можно объяснить точно так же. «Все раздражения кожных нервов, даже когда они затрагивают ствол или сам нервный центр, воспринимаются как происходящие на внешней поверхности кожного покрова», – предположил Гельмгольц [30].

Ученый применил данное понимание к нормальному восприятию и утверждал, что, когда мы что-то воспринимаем, нервная система занята тем, что он назвал «бессознательными выводами» о природе воспринимаемого объекта. Восприятие – не просто впечатления, вызванные окружающей средой, а скорее «бессознательно сформированные индуктивные[121]121
  Индукция – процесс логического вывода на основе перехода от частного положения к общему.


[Закрыть] выводы», писал он [31]. Объяснение Гельмгольца намекало на некий процесс в нервной системе, анализирующий ситуацию без участия разума. При достаточном повторении процесс становился совершенно бессознательным, утверждал ученый. Мы учимся воспринимать.

Другой «бессознательный вывод», описанный Гельмгольцем, заключался в том, как наш мозг выстраивает стереоскопическое, трехмерное представление о мире из немного различающихся изображений, воспринимаемых каждым глазом по отдельности (попробуйте попеременно открывать и закрывать каждый глаз, и увидите, как отличается картинка). Его коллега Вильгельм Вундт указывал, что где-то в зрительной системе мозга, прежде чем мы осознаем этот процесс, два изображения синтезируются в связный образ, благодаря чему мы сохраняем полноту восприятия. Впечатление о трехмерном мире создается мозгом из пары двухмерных образов без нашего ведома.

Мозг делает собственные выводы о мире прежде, чем мы поймем это.

Два других представителя немецкой школы физиологии, Эрнст Вебер и его ученик Густав Фехнер, выяснили, что способность находить различия между двумя стимулами изменяется с их амплитудой[122]122
  Этот закон получил название закона Вебера – Фехнера.


[Закрыть]. Например, чем тяжелее два объекта, тем существеннее должна быть разница между ними, чтобы мы смогли ее обнаружить. То же самое относится и к другим сенсорным модальностям, при этом наблюдается логарифмическая зависимость между интенсивностью раздражителя и величиной субъективного ощущения. Иначе говоря, мы очень хорошо улавливаем небольшие различия между низкоинтенсивными стимулами.

Мозг и сенсорные системы подчиняются определенным законам и делают собственные выводы о мире прежде, чем мы поймем это.

Гельмгольц бросил еще более дерзкий вызов тому, что мы думаем о восприятии. Ученый утверждал, что оно включает в себя что-то вроде фильтра. Поступающие раздражители мозг обрабатывает далеко не в равной степени. Во-первых, тело реагирует на окружающую среду и часто может соответствующим образом изменять восприятие, например вызывать расширение зрачков в темноте. Сам Гельмгольц писал: «Мы не пассивны по отношению к навязываемым нам впечатлениям – мы наблюдаем, то есть адаптируем работу органов к существующим условиям, что позволяет нам наиболее точно различать впечатления» [32].

Еще более тревожно может звучать новость, что в поле зрения любого человека есть слепое пятно, то есть область, которой мы буквально ничего не видим. Все потому, что на сетчатке есть особая зона, где зрительный нерв входит в глазное яблоко, и она не снабжена светочувствительными рецепторами. Слепое пятно находится немного правее или левее центра поля зрения в соответствующем глазу. Но мы не замечаем «лакуну» в собственном визуальном восприятии и даже не подозреваем о ее существовании, пока однажды специально не зададимся вопросом. Одна из причин данного феномена заключается в том, что глаза находятся в постоянном движении, пусть и незначительном, поэтому «выпадающий» из поля зрения кусочек непрерывно заполняется.

У любого человека есть область, которой мы буквально ничего не видим.

Еще один факт, особенно заинтересовавший Гельмгольца, раскрывает общий принцип того, как мозг обрабатывает стимулы. «Мы привыкли игнорировать все те части ощущений, которые не имеют решающего значения для внешних объектов», – писал исследователь [33]. Мозг просто игнорирует недостающий стимул и самостоятельно «дорисовывает» картинку, воссоздавая весьма размытое пространство, приблизительно основанное на окружающих формах и цветах, которое мы не замечаем. Гельмгольц предположил, что даже при работе с относительно простыми раздражителями мозг постоянно делает бессознательные выводы о природе объектов, которые воздействуют на нервную систему. Подразумевалось, что сложные структуры мозга каким-то образом способны выполнять логические операции не только без участия сознательной мысли, но и, по-видимому, делать это в качестве необходимого предварительного условия для ее появления [34]. Взгляд Гельмгольца на мозг как на активный орган и на восприятие как на несовершенный и избирательный процесс, формирующий картину мира, представлял собой крупный прорыв в понимании работы мозга, который до сих пор имеет определяющее значение. Это озарение было чистым продуктом научного открытия, без применения метафоры из сферы технологий.

Правда, в некотором отношении философия завоевала здесь первенство. Философы XVIII века, изучавшие восприятие, такие как Дэвид Юм[123]123
  Дэвид Юм (1711–1776) – шотландский философ, один из крупнейших деятелей Просвещения. Основной задачей философии Юм считал всестороннее изучение человека с позиции эмпиризма. Он видел в философии руководство для практической деятельности. Юм развил учение об опыте как потоке впечатлений. Проблему отношения бытия и духа считал неразрешимой.


[Закрыть] и Иммануил Кант[124]124
  Иммануил Кант (1724–1804) – выдающийся философ, родоначальник немецкого классического идеализма, оказавший сильнейшее влияние на развитие западноевропейской философской мысли. «Критика чистого разума» считается одной из наиболее фундаментальных работ в истории философии и главным сочинением мыслителя. Ключевой вопрос «Критики» – рассмотрение познавательной возможности разума, в отрыве от знаний, получаемых эмпирическим (опытным) путем. По ходу исследования философ освещает вопросы пространства и времени, возможности доказательства существования Бога посредством разума и др.


[Закрыть], спорили о том, пришли ли идеи из мира (Юм) или в восприятии мы оперируем врожденными понятиями (Кант). Философы и историки размышляли о том, действительно ли Гельмгольц был кантианцем, но его взгляд на восприятие и функцию мозга соответствовал одному аспекту философии Канта, который находит отклик вплоть до наших дней [35]. Во втором издании «Критики чистого разума», опубликованном в 1787 году, Кант указывал, что некоторые особенности нашего восприятия даны априори, то есть не зависят от опыта[125]125
  Кант именует эти особенности «априорными знаниями» или «априорными суждениями» (зависит от перевода).


[Закрыть]. Хотя Канта в первую очередь интересовали такие понятия, как пространство, время и мораль, он отметил ключевую особенность взаимодействия человека с окружающей средой. Наши органы чувств не являются открытыми «клапанами», механически пропускающими в мозг все раздражители без разбора. Напротив, мы лишь частично воспринимаем окружающий мир. Тривиальный пример: человек лишен возможности видеть в ультрафиолетовом спектре. Другие животные (насекомые и птицы) обладают такой способностью. Но стоит сказать, в человеческом мозге «предустановлены» и более сложные фильтры.

Мы лишь частично воспринимаем окружающий мир.

Многие ученые впоследствии ссылались на то, что в философской терминологии называют «кантовскими априорными синтетическими суждениями». Наша нервная система включает врожденную когнитивную и нейробиологическую структуру, которая фильтрует и обрабатывает «сырые» сенсорные данные, превращая их в целостную картину мира [36]. Для Гельмгольца мозг не просто регистрирует впечатления, он изменяет и интерпретирует их, строя бессознательные предположения [37].

* * *

Учитывая трудности понимания мозга в целом, многие физиологи предпочли исследовать новые идеи контроля и торможения, сосредоточившись на элементарных компонентах нервной системы. Такого подхода придерживался Чарльз Скотт Шеррингтон[126]126
  Чарльз Скотт Шеррингтон (1857–1952) – английский физиолог и нейробиолог. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1932 года «за открытия, касающиеся функций нейронов». Шеррингтон ввел в нейрофизиологию понятие синаптической связи и сам в 1897 году впервые употребил термин «синапс».


[Закрыть] из Ливерпульского университета, который хотел понять, как взаимодействуют нервы и мышцы, или рефлекторные дуги, в процессе порождения рефлекторного поведения [38]. Он рассматривал рефлекторную дугу как основную единицу нервной системы, а все сложные формы поведения представлялись ему комбинацией рефлексов. Комбинации могли объяснить, например, почему лягушка заметила движение мухи, прыгнула на нее, поймала и затем проглотила [39].

Согласно Шеррингтону, порог, необходимый для осуществления рефлекторного поведения, понижается активностью предшествовавшего ему рефлекторного действия. Таким образом, в общей цепи обеспечивается быстрый переход от одного рефлекса к другому и формируется единая согласованная сложная поведенческая реакция. Как и Стенсен 250 лет назад, он рассматривал животное как сложный механизм, который можно понять, исследуя его составные части. В «Интегративной деятельности нервной системы», знаковой монографии 1906 года (она переиздается до сих пор), обобщающей его идеи, он писал:

«Рассматривая животное как машину в действии, можно выделить из его общего поведения отдельные составляющие элементы, которые, соответственно, можно, хотя и искусственно, объяснить каждый в отдельности, а среди них и те рефлексы, которые мы пытались разбирать»[127]127
  Здесь и далее цит. по: Шеррингтон Ч. Интегративная деятельность нервной системы. Л.: Наука, 1969. 391 с.


[Закрыть] [40].

Шеррингтон предоставил подробный отчет о рефлексах у собак, в частности рассказал о рефлексе почесывания, который активируется, если стимулировать кожу на боку животного, вдоль рефлекторной дуги, и приводит к ритмичному почесывающему движению задней ногой (проведите такой опыт, почесав бок дружелюбной собаки – на кошках это работает не так хорошо). Шеррингтон показал, как каждый чувствительный нерв связан с определенным участком кожи (рецептивным полем), стимуляция которого заставляет реагировать нерв. Активация любого из этих нервов приводила к одному и тому же поведению – почесыванию – мышечному ответу, который ученый назвал «общим конечным путем»[128]128
  В литературе принцип общего конечного пути также иногда именуется «воронкой Шеррингтона».


[Закрыть] рефлекторных дуг почесывания [41].

Здесь тоже действовало торможение – после того, как собака почесалась, рефлекс на некоторое время подавлялся, по-видимому, каким-то мозговым процессом, который можно было преодолеть с помощью таких препаратов, как стрихнин[129]129
  Крайне токсичное вещество, алкалоид, добываемый из семян чилибухи и некоторых других растений.


[Закрыть]. Шеррингтон был убежден, что значение торможения может ощущаться на высших уровнях функционирования мозга: «Торможение – явление центральное» [42].

Начав с изучения сравнительной анатомии животных, Шеррингтон полагал, что мозг на самом деле представляет собой просто еще один пучок нервов. Задача, по его словам, заключалась в том, чтобы объяснить «возможность преобладающей роли какого-либо сегмента над остальными» [43]. С точки зрения физиолога, мозг развился как «орган координации, в котором из одновременно прибегающих и разнообразных возбудительных процессов формируются упорядоченные акты, реакции, направленные на удовлетворение потребностей организма». С позиций эволюционной теории функция полушарий головного мозга, в частности у человека, состояла в обеспечении контроля над телом и его взаимодействием с окружающей средой, позволяя организму порождать широкий спектр адаптивных реакций. Понять, как это произошло, было задачей грядущего столетия. Шеррингтон сказал: «Главные усилия биологии должны быть безоговорочно направлены именно на изучение головного мозга, его физиологических и психологических атрибутов».

* * *

Хотя никто не утверждал, что может правильно объяснить деятельность мозга, каждый, кто писал об этом предмете, неизбежно раскрывал суть своих идей через слова, которые использовал, метафоры, которые применял, и рисунки, которые создавал. В 1880 году британский невролог Генри Чарльтон Бастиан обобщил современные знания о структуре и функциях мозга в книге «Мозг как орган разума» [44]. Слова, употребленные ученым в этой работе, обнаруживают смешение старого и нового. Исходной единицей его гипотезы были «впечатления», переносимые нервами, – старая метафора, предполагавшая наличие физического отпечатка сенсорного стимула на нерве. Эти впечатления «передавались» по «маршруту входящих волокон» к «центру» в мозге, где они «регистрировались». Затем, несмотря на «структурные связи», эти впечатления оказывались в «исходящих потоках», роль которых состояла в том, чтобы «привести в действие автоматический аппарат движения», как выражался Ферриер.