Текст книги "Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов"

Пути базальных ганглиев

Моторные зоны коры – новенькие в доме, если говорить с эволюционной точки зрения. Глубоко в мозге есть более эволюционно древние зоны, которые составляют базальные ганглии.

Базальные ганглии – это набор маленьких ядер (группы клеток мозга), которые осуществляют серии информационных петель в мозге. Вы можете представить их работу в качестве ремня привода в машине. Клетки коры посылают сигналы вниз, в базальные ганглии. Базальные ганглии немного переговариваются между собой и отправляют решение назад в кору. Кора раздумывает об этой информации и начинает процесс заново. Все действо занимает несколько миллисекунд, и быстрые петли информации должны проходить по точному расписанию, чтобы срабатывать вовремя.

Так что же делают эти петли? Вообще-то очень много. Некоторые петли оценивают награду и значимость (что непосредственно важно для вас), например, когда вы переходите на новый уровень в компьютерной игре. Другие учат сложные правила и играют роль в разучивании мелодий в песнях или грамматики в языке. Третьи отвечают за инициацию и исполнение движений. Независимо от того, нужно ли предсказать вознаграждение, научиться новой игре или дотянуться до ружья, базальные ганглии работают как ворота и инициируют решение в мозге, основываясь на вопросе, который приходит от коры.

Давайте рассмотрим другой сценарий: вы – снайпер, которого выставили на ночное дежурство в лагере выживших в постапокалиптическом убежище. Глядя в прицел, вы замечаете темную фигуру, ковыляющую из леса. Вы знаете, что в лесу у вас бродит разведчик, так что осторожный внутренний голос подсказывает вам, что это может быть ваш покалеченный друг, которого пытали и который теперь отчаянно нуждается в помощи. А тревожный внутренний голос кричит, что это очередной ходячий мертвец, собирающийся напасть.

У вас две возможности: 1) спустить курок и снять потенциальную угрозу или 2) не спускать курок и, возможно, не убить друга. В науке это называется решение по принципу «годен / не годен».

Внутри вашего мозга лобная кора посылает оба решения в базальные ганглии. Первая остановка в этом процессе – ядра полосатого тела. Полосатое тело состоит из хвостатого и чечевицеобразного ядер и ограды (скорлупы). Их можно рассматривать вместе как первый вход на пути базальных ганглиев. Здесь, в полосатом теле, решение стрелять или не стрелять переводится на два конкурирующих пути. Если активируется прямой путь, он запустит каскад событий, который приведет к спуску курка. Поэтому иногда его называют «путь годности». Непрямой путь, напротив, пошлет набор подавляющих сигналов, которые оборвут спуск курка, не давая выстрелить.

Это значит, что решение действовать или не действовать – это состязание между путями: если побеждает «годен», вы стреляете, если «не годен» – нет. Кора снабжает информацией прямой и непрямой пути, постоянно и очень быстро обновляя два соревнующихся решения. Если фигура спотыкается и ревет, это свидетельство в пользу «пристрелить зомби», так что больше энергии получает прямой путь, склоняя решение в пользу «годен». Если фигура бормочет что-то похожее на призыв друга о помощи, это довод в пользу «не годен» – не стрелять в своего, и больше энергии передается в непрямой путь.

В итоге окончательное решение стрелять или не стрелять принимается этими двумя путями базальных ганглиев. Это маленькое состязание между решениями в петлях базальных ганглиев случается в меньших формах тысячи или, возможно, миллионы раз в день, обычно относительно решений двигаться, но они могут касаться и целого набора других решений.

Возможно, вам уже известно о базальных ганглиях в неврологическом контексте. При болезни Паркинсона возникает нехватка важного нейромедиатора дофамина, который играет центральную роль в здоровой работе базальных ганглиев. Без него вся система быстрой интеграции информации и циклического обновления перестает должным образом функционировать.

Обычно люди связывают болезнь Паркинсона с судорожными, дрожащими или дергающимися движениями. Но это, как правило, не симптомы болезни Паркинсона, а побочный эффект от приема лекарств. При отказе от медикаментов у многих пациентов развивается тремор (постоянное ритмическое подергивание) конечностей, но самый заметный двигательный симптом – это замедление или застывание движений. В частности, пациенты начинают терять способность инициировать произвольные движения. Они словно застревают.

Любопытно, что у пациентов с болезнью Паркинсона застревают не все действия. Им особенно трудно совершать те виды движений, которые порождаются изнутри. Это значит, что им трудно начинать движение, когда не существует явной цели для того, чтобы двигаться. Например, если вы озвучиваете довольно размытую просьбу: «Пожалуйста, пройдите в зал», пациенту будет трудно начать двигаться в направлении зала. Но если вы попросите: «Пожалуйста, пройдите к этому дивану», пациенту будет гораздо проще начать двигаться к цели (в данном случае к дивану). То есть если вы дадите пациенту с болезнью Паркинсона то, ради чего ему нужно действовать, – объект, на котором он сможет сфокусироваться и который будет его вести, то у него будет меньше проблем с тем, чтобы начать движение. Но если ему приходится генерировать цель самостоятельно, то ему трудно планировать действия.

Почему это происходит? Предполагается, что базальные ганглии специализируются на планировании и координации внутренне порождаемых движений. Регулируя деятельность прямого и непрямого пути, базальные ганглии действуют как ворота, которые либо позволяют движению начаться, либо удерживают его от исполнения.

Поэтому, когда моторные зоны новой коры выступают со своим планом движения, они постоянно общаются с базальными ганглиями. Если нет явной цели, корковые зоны должны больше полагаться на пути базальных ганглиев. Эти пути находятся в постоянной готовности действовать. Они наращивают обороты до тех пор, пока не могут больше сдерживаться. Тогда – бум!.. – прямые пути выигрывают и позволяют потенциалам действия течь к мышцам. Однако так же, как плохой ремень привода в вашей машине может сбросить производительность двигателя, при болезни Паркинсона эти петли медленно теряют эффективность и нарушают способность плавно начинать и контролировать движения.

То есть это обнуляет временную последовательность во всех мозговых цепочках, и особенно в путях базальных ганглиев.

Мозжечковые пути

Пока мы обсудили, как кора планирует действия и как базальные ганглии запускают план движений. Но движение – это не только план, но и динамика. И когда вы размахиваете бензопилой, прорезая себе путь сквозь толпу живых мертвецов, вашему мозгу нужен способ удостовериться, что вы все делаете правильно. Машете ли вы пилой с должной силой и смещаете ли баланс тела так, чтобы избежать падения? Не слишком ли вы забираете влево или вправо?

Мозжечок расцветает в таких подсчетах.

Cerebellum (лат. «маленький мозг»), мозжечок – возможно, отдел мозга, более всего недооцененный нейроучеными и обычными людьми. Это маленькая область, похожая на кочан цветной капусты, которая расположена в задней части головы. Но не дайте размеру вас обмануть. В этом малыше содержится около половины всех нейронов мозга. Все верно… половины!

Еще анатомы Древней Александрии в Египте изучали этот странный бугорок в задней части мозга, и для понимания мозжечка мы можем обратиться к работам Галена, римского врача середины II века до н. э., который сделал первые анатомические описания мозжечков быков, ослов и людей. Исходя из сложности строения мозжечка, Гален заключил, что тот не является необходимым для мыслей высшего порядка, так как выглядит одинаково сложным у ослов и людей. И он решил, что это лишь продолжение ствола мозга.

Как и любая работа всех хороших ученых, гипотеза Галена об анатомии мозжечка была в конце концов высмеяна более молодыми и нахальными учениками, убежденными в собственном интеллектуальном превосходстве, ищущими ошибки в том, что может казаться несущественными деталями. В случае с Галеном наглым учеником оказался фламандский врач Андреас Везалий[21]21
  Андреас Везалий (1514–1564) – врач и анатом, основоположник научной анатомии. – Прим. пер.


[Закрыть], который был очень расстроен галеновскими описаниями размеров мозжечка. Ладно, будем честными, технически Везалий не был учеником Галена – он жил на полтора тысячелетия позже, однако все мы – ученики тех великих ученых, которые жили прежде нас.

В ответ на труд Галена Везалий писал: «Наивысшая часть мозжечка доходит лишь до середины [затылка], хотя некоторые [т. е. Гален], сбитые с толку быками и ослами либо мечтами, писали, что мозжечок начинается с задней части отверстия…»

Перевод: у людей и животных мозжечок выглядит очень по-разному, так что, возможно, и функции его несколько разнятся!

Если бы в то время было принято делать обзоры исследований перед публикациями в журналах, Везалий оказался бы настоящим обозревателем-всезнайкой, то есть погибелью для любого автора.

Вплоть до XIX века мы знали только, что есть такая структура странной формы в задней части мозга, но мы не понимали, что она делает. Конечно, как и многие гипотезы ранних ученых, первые теории функции мозжечка были слегка странными. К примеру, после того как в начале XIX века Вольта[22]22
  Алессандро Вольта (1745–1827) – итальянский физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве. – Прим. пер.


[Закрыть] открыл, что можно получить электричество из двух металлических пластин, ученые считали, что чередующиеся белая и серая поверхность мозжечка представляет собой нечто вроде «вольтова столба», который вырабатывает электричество для мозга. Назовем это «теорией батарейки».

Конечно, это была не самая (оглядываясь назад) абсурдная гипотеза о функции мозжечка. Френологи середины XIX века считали мозжечок основой сексуального аппетита. Собственно, предложенным лечением осужденных сексуальных «девиантов», проявлявших нимфоманию или привычную мастурбацию, было прикладывание льда к затылку над мозжечком. Эта гипотеза сексуального органа была в итоге подвергнута проверке французским врачом Мари-Жан-Пьером Флурансом (1794–1867). Флуранс удалил мозжечок у особо ярого петуха, чтобы проверить, как изменится его поведение. Ученый заметил, что петух все равно проявлял сильный сексуальный аппетит, издавая типичный свист, когда мимо проходила курица, но стал столь неуклюж, что не мог завершить дело (поведение, которое можно наблюдать во многих университетских барах в субботу вечером благодаря сильному влиянию алкоголя на функции мозжечка). Это наблюдение доказало, что похоть не заложена в мозжечке, а вот моторная координация, скорее всего, происходит там.

Перенесемся в наши дни, когда мы знаем, что мозжечок – важный эксперт по контролю качества моторной системы. Давайте вернемся к ситуации, в которой вы тянетесь за бензопилой, столкнувшись с зомби. Представьте, что, когда тянетесь за ней первый раз, вы слегка промахиваетесь и не достаете до ручки. Мозжечок берет весь сенсорный опыт от ваших руки и глаз, каким-то образом складывает всю эту информацию и говорит: «Эй, ты промахнулся!» Потом он смотрит на моторную команду, которую вы хотели исполнить (схватить эту чертову бензопилу), и определяет, что требуется изменить, чтобы вы добрались до пилы при следующей попытке.

Так как мозжечок следит за всем вашим сенсорным опытом и всеми моторными планами, которые вы исполняете, он также удостоверяется, что вы чувствуете то, что ожидаете. Собственно, ваш мозжечок – это причина, по которой вы не можете пощекотать сами себя. Когда вы пытаетесь пощекотать себя, мозжечок знает, что делает ваша рука, и регистрирует, что вы должны что-то почувствовать. В результате то, что вы воспринимаете, не столь сильное. Но когда вас щекочет кто-то еще, мозжечок не может вывести внутреннее ожидание, или по крайней мере не такое точное, и в результате вам безумно щекотно.

Это значит, что вы можете благодарить свой мозжечок за то, что вы не пугаетесь, когда чешете свою спину (ожидаемый сенсорный опыт), но оправданно отпрыгиваете, когда рука зомби касается вашего плеча (определенно неожиданный стимул).

Когда мозжечок повреждается или работает неправильно, эта способность отслеживать свои чувства и моторные сигналы приводит к потере общей координации. Например, пациенты со спинально-церебеллярной атаксией имеют генетическое нарушение, которое вызывает дегенерацию мозжечка и других клеток ствола мозга. По мере того как болезнь прогрессирует, у этих пациентов начинают проявляться трудности баланса и координации, вплоть до смазанной речи (дизартрии), потому что мышцы, которые контролируют рот и язык, не работают должным образом. Повреждение мозга влияет даже на взгляд. У пациентов с нарушением функции мозжечка наблюдаются проблемы ровного движения глаз, когда они переводят взор с одной точки на другую. Это называется нистагмом.

По сути, мозжечок – это отдел контроля качества для моторных систем мозга. Хотя вообще-то не только моторных систем. Оказывается, тот факт, что он отслеживает на входе сенсорную информацию, делает его очень полезным для многого: языка, восприятия времени, обработки эмоций и даже принятия решений. В этом смысле мозжечок вполне заслуживает своего звания «маленького мозга».

Теперь, когда мы установили цепочки, которые контролируют наши движения, вернемся к ордам ходячих мертвецов. Хотя движения зомби медлительные, напряженные и нескоординированные, зомби кажутся способными их планировать. То есть если зомби хочет напасть на вас, скорее всего он выберет верное направление. Когда он получит вас в свои лапы, ему будет нетрудно вас удержать. То есть корковые моторные системы не повреждены. Тогда что не так? Настоящие возможные кандидаты для моторной дисфункции зомби – базальные ганглии и мозжечок.

Учитывая это ограничение, подумаем, что происходит, когда нарушена функция у базальных ганглиев, и сравним это с нарушениями мозжечка. В обоих случаях люди испытывают трудности при ходьбе и координации движений, но совершенно по-разному. Например, при болезни Паркинсона люди начинают сутулиться и ходят мелкими шаркающими шагами. Им также трудно порождать действия без очевидной цели (они склонны замирать). Напротив, у людей со спинально-церебеллярной атаксией развивается деревянная, широкая походка и большие, ковыляющие шаги. И в отличие от людей с болезнью Паркинсона у этих пациентов нет проблем с инициацией движений.

Как мы можем использовать эту информацию, чтобы диагностировать мозг зомби? Мы знаем, что ходячие мертвецы, которых показывают в фильмах, имеют как раз деревянную широкую походку с большими ковыляющими шагами. Они движутся медленно (по большей части), и им не хватает гладких, скоординированных движений. Собственно, зомби почти все время движутся, у них нет проблем с началом движения (скажем, чтобы достичь следующей жертвы), и они не застывают во время движения. Также они не шаркают и не сутулятся.

По этим причинам мы утверждаем, что кластер симптомов, наблюдающихся у зомби, – широкая поза, ковыляющая походка, отсутствие замирания, легкость в общем планировании и исполнении действий – отражает дегенерацию мозжечка. То есть дисфункция мозжечка приводит ко многим моторным симптомам при инфекции зомби, однако пути корковых моторных зон и базальных ганглиев остаются относительно целыми.

Примерно здесь настоящий тонкий фанат фильмов о зомби спросит: «А как же "быстрые зомби"?» Для тех, кто смотрел «Войну миров Z», «28 дней спустя» или ремейк 2004 г. фильма «Рассвет мертвецов», «быстрые зомби» представляются без какой-либо моторной дисфункции. Они могут двигаться быстро и не имеют проблем с координацией движений. Учитывая ужасающе скоординированные движения «быстрых зомби», нам кажется, что их мозжечки не повреждены. Любые трудности, которые испытывают «быстрые зомби» при движении, скорее всего связаны не с повреждением мозга, а с тем, что у них гниют руки и ноги.

По сути, эта разница в поведении позволяет нам создать неврологическую классификацию разных подтипов расстройства, которая может дать нам важные подсказки в этиологии эпидемии зомби.

• Подтип I (медленно двигающийся подтип): первый наблюдающийся вариант болезни.

• Подтип II (быстро двигающийся подтип): отличается от подтипа I здоровой моторной координацией и отсутствием нарушений внимания (см. главу 7).

Эй, ребята… Порой болезнь мутирует. Почему бы этому не случиться в зомбизме?

Замечание: откровенно говоря, когда у нас была возможность спросить Джорджа Ромеро, почему нежить в его фильмах движется так, как в фильме о живых мертвецах, он ответил: «Они же мертвые. Они одеревенелые. Так вы будете ходить, когда умрете». Не вполне тот ответ, который нравится нашим нейронаучным инстинктам, но хорошая альтернативная гипотеза для проверки в следующем зомби-апокалипсисе.

Источники и дополнительное чтение

Alexander G.E., Crutcher M.D. Functional architecture of basal ganglia circuits: Neural substrates of parallel processing // Trends in Neurosciences, 1990, 13 (7), 266–271.

Clarke E. The human brain and spinal cord: A historical study, illustrated by writings from antiquity to the 20th century. – Norman Publishing, 1996.

Geyer S., Matelli M., Luppino G., Zilles K. Functional neuroatanomy of the primate isocortical motor system // Anatomy and Embryology, 2000, 202 (6), 443–474.

Glickstein M., Strata P., Voogd J. Cerebellum: History // Neuroscience, 2009, 162 (3), 549–559.

Graybiel A.M. The basal ganglia: Learning new trick and loving it // Current Opinion in Neurobiology, 2005, 15 (6), 638–644.

Kandel E.R., Schwartz J.H., Jessel T.M. Principles of neural science. – New York: McGraw-Hill, Health Professions Division, 2000.

Llinas R.R. I of the vortex: From neurons to self. – Cambridge, MA: MIT Press, 2001.

McGuire L.M.M., Sabes P.N. Sensory transformations and the use of multiple reference frames for reach planning // Nature Neuroscience, 2009, 12 (8), 1056–1061.

Praamstra P., et al. Reliance on external cues for movement initiation in Parkinson's disease: Evidence from movement-related potentials // Brain, 1998, 121 (1), 167–177.

Vulliemoz S., Raineteau O., Jabaudon D. Reaching beyond the midline: Why are human brains cross wired? // Lancet Neurology, 2005, 4, 87–99.

Wolpert D.M., Miall R.C., Kawato M. Internal models in the cerebellum // Trends in Cognitive Sciences, 1998, 2 (9), 338–347.

4. Голодному, злому и глупому нет места в загробной жизни

Люди страшатся смерти, как малые дети потемок; и как у детей этот врожденный страх усиливается сказками, так же точно и страх смерти.

Фрэнсис Бэкон. Опыты, или Наставления нравственные и политические

Вы слышите только низкий рык по ту сторону дверцы шкафа. Вы не можете думать ни о чем, кроме как о полусгнившей челюсти, разрывающей вашу глотку. Каждый ваш мускул напряжен до боли. Ваше сердце трепещет. Вы потеете. Все ваши инстинкты велят вам бежать. Существо, которое вас выслеживает, безжалостно. Вы думали, что оторвались от него, когда вбежали в этот дом и спрятались в шкафу в спальне. Но теперь, пока вы сидите, раненный, посреди чужой одежды и старых чемоданов, вы понимаете, что полумертвый хищник превзошел вас.

Тварь всего в нескольких метрах от вас, а вы бы предпочли, чтобы расстояние исчислялось километрами. Вы загнаны в угол, и единственное оружие, которое вы можете найти в этом шкафу, – туфля со шпилькой. Вы в панике. Прежде чем вы успеваете подумать, вы распахиваете дверь и вылетаете наружу, крича и сжимая каблук, целя его в голову зомби…

Почему мы боимся ходячих мертвецов? Они представляют собой первобытную угрозу: они злы, жестоки и ненасытны к человеческой плоти. Ужасает ли вас мысль о прогулке по темному, туманному кладбищу ночью? Почему? Из-за неизвестной опасности, таящейся за пределами видимости, за ближайшим склепом? Вы можете умом понимать, что вероятность быть схваченным высунутой из могилы костлявой рукой крайне мала (буквально равна 0 %), но вашим чувствам нет дела до всех этих расчетов.

После стольких веков технологий, рассудка и просвещения мы все еще боимся иррационального. Наши чувства всегда конфликтуют с разумом. Как бы ни был иррационален ваш страх, с точки зрения эволюции он имеет особый смысл: он сводит к минимуму вероятность, что вы поместите себя в потенциально опасную – и ограничивающую размножение – ситуацию. Скажем проще: мы оправданно избегаем того, что представляет угрозу для выживания рода. Человечество, возможно, наверху пищевой цепочки, но оно оказалось там не через ввязывание в драки, которые не могло выиграть.

Здоровый страх угрозы может сохранить вам жизнь. Если вы потеряете бдительность, эта небрежность укусит вас за зад (буквально, в случае с зомби). Это снова и снова проигрывалось в фильмах про зомби: в «Рассвете мертвецов» (1978) каждый одинокий зомби считался безобидным и все к ним привыкли; в «28 дней спустя» (2002) зомби держали под замком, пока он не вышел из-под контроля; в «Войне миров Z» (2013) Иерусалим был безопасным городом, пока не перестал быть таковым. Если бы у всех присутствовал здоровый страх живых мертвецов, выжило бы больше людей.

Как вид мы физически не самые сильные, быстрые или жестокие, мы выжили благодаря нашей способности планировать наперед. Планирование, творчество и изобретательность – отличающие признаки человечества. Но у нас бывают не только мудрые мысли и здравые планы. Настоящий страх может сделать нас непоследовательными, неуверенными и слабовольными. Зомби представляют собой этот страх: они агрессивны, готовы съесть нас и не остановятся подумать, как это затронет наши чувства. По сути, страх – последняя эмоция, которую можно приписать ходячему мертвецу. Можно размахивать бензопилой или самурайским мечом, иметь довольно взрывчатки, чтобы стереть с земли маленький город, и все же мертвецы не дрогнут. Они продолжат наступать, пока не умрем мы или они.

И вот что любопытно. Несмотря на разницу между тем, что мы чувствуем к зомби и что они чувствуют к нам, и в нас и в них первобытное поведение – страх, злость и голод – регулируется одним набором структур в глубине мозга, называемым лимбической системой (с оговоркой от Коттера и Майера (1992), что лимбическая система, будучи полезным термином, возможно, не лучший способ описания мозга). Лимбическая система – очень старый (в эволюционном смысле) набор структур мозга, который можно найти в разных формах у большинства наших животных собратьев. Конкретный набор областей мозга, которые составляют лимбическую систему, часто различается в зависимости от того, с какими учеными вы общаетесь, но обычно в него включают гиппокамп, миндалину, сосцевидные тельца, гипоталамус, таламус и переднюю поясную кору[23]23
  Стоит заметить, что само понятие лимбической системы весьма противоречиво и скорее включает описание областей мозга, которые легко объясняют обыденное поведение, а не анатомически связанную сеть структур мозга. Что мы можем сказать… в науке все спорно!


[Закрыть].

Давайте внимательно рассмотрим лимбическую систему.