Текст книги "Гомо Сапиенс. Человек разумный"

Часть 2

Наш мозг никогда не перестает создавать новые связи и отсекать те, которые не используются. Такие связи будут непрерывно крепнуть в тех областях, в которых мы укрепляем их, – подобно мышцам, о которых мы упоминали на первых страницах книги, нейронные связи крепнут по мере использования и атрофируются от бездействия. Благодаря тренировке мы можем добиться таких рекордов, о которых прежде и подумать не смели.

Мария Конникова. «Супермозг: Думай, как Шерлок Холмс»

Все, что происходит в вашей жизни, – от коротких разговоров до культуры в широком смысле – формирует микроскопические особенности вашего мозга. С точки зрения неврологии тот человек, которым вы являетесь, определяется тем, где вы были. Мозг – неутомимый оборотень, постоянно переписывающий свои цепи, и, поскольку ваш опыт уникален. Уникальна и структура обширных нейронных сетей. А поскольку эти сети продолжают изменяться на протяжении всей жизни, ваша личность напоминает движущуюся мишень: она никогда не достигает конечной цели.

Дэвид Иглмен. «Мозг: Ваша личная история»

Наш мозг часто обманывает нас. Очень жаль вас разочаровывать, но это правда. Даже когда он выполняет важную и сложную работу, мы не осознаем большей части того, что происходит.

Конечно, наш мозг вовсе не собирается нам врать. Обычно он трудится изо всех сил, чтобы помочь нам выжить и достигнуть своих целей в таком непростом мире. Когда мы попадаем в критические ситуации или оказываемся в непредвиденных обстоятельствах, наш мозг обычно стремится выдать ответ «на скорую руку» – на поиск идеального решения нет времени. Ему приходится искать кратчайшие пути и частенько довольствоваться допущениями. Он создает обман для нашей же пользы (в большинстве случаев), но это также ведет к предсказуемым ошибкам.

Сандра Амодт, Сэм Вонг. «Тайны нашего мозга, или почему умных людей делают глупыми»

Мозг для человека – то же, что пианино для пианиста. Пианист должен настроить свое пианино так, чтобы показать на нем все свое умение. Аналогично и мы должны развивать свой мозг, дабы полностью использовать все возможности, скрытые в великом внутреннем источнике.

Кристиан Ларсон. «Наука развития состояния мозга»

Человеку наперед, с учетом его эволюционного развития дано в потенциале то, что он до сих пор не использует в должной мере. Он не использует все возможности своего головного мозга. Он не использует колоссальную информацию, имеющуюся в его ДНК. Он пользуется своим сознанием, не может его в себе идентифицировать, определить составляющие и увидеть их взаимосвязь. По большому счету, человек не знает себя, не умеет слышать, понимать свой внутренний мир. Так как же в таком, можно сказать, болезненном состоянии он сможет переродиться? Прежде всего, следует, увидев болезнь, исцелиться от нее. Болезнь – это отсутствие понимания человеком самого себя и – как следствие этого – самой Жизни, а также своей задачи, цели и смысла рождения на Земле.

Надежда Петровна Ярощик, Виктор Владимирович Ярцев. «Тайна мозга и сознание человека»

Сколь стремительным ни был бы наш прогресс, все же следует быть честными и признать, что мы открыли лишь малую часть того, что следует знать о человеческом мозге. Но даже то незначительное количество открытого нами может стать основой для истории, более захватывающей, чем любой рассказ о Шерлоке Холмсе. Я уверен, что по мере прогресса в следующие десятилетия нас ждут изменения наших представлений и технологические перевороты, которые будут столь же значительными для понимания мира, столь же потрясающими, одновременно смиряющими и возвышающими человеческий дух, как и концептуальные революции, перевернувшие классическую физику столетие назад. Мысль о том, что факт бывает более странным, чем вымысел, кажется особенно подходящей для науки о мозге. Надеюсь, что в этой книге я смогу передать хотя бы часть того удивления и трепета, который охватывал меня и моих коллег в течение тех лет, когда мы терпеливо слой за слоем приоткрывали тайну связи разума и мозга. Надеюсь, она сможет пробудить ваш интерес к этому органу, который нейрохирург-первопроходец Уайлдер Пенфилд называл «органом судьбы», а Вуди Аллен, в менее почтительном тоне, «вторым любимым органом» человека.

Вилейанур Рамачандран. «Мозг рассказывает. Что делает нас людьми»

Могущество нашего мозга, его потенциальные возможности очень велики, до сих пор мало используются и, вероятно, даже не полностью разгаданы нами. Вероятно, 99 % способностей человека растрачиваются попусту; даже сегодня люди, считающие себя культурными и образованными, работают всю жизнь, постигая на мгновение те могущественные, но глубоко скрытые возможности, которыми располагает их разум.

Американский ученый и фантаст Артур Кларк

Глава 2. И нейрон с нейроном говорит

Человеческий мозг можно описать как единственный компьютер общего назначения, который работает на глюкозе и собран совершенно неквалифицированным персоналом! К несчастью, этот замечательный аппарат также является единственным компьютером, который поставляют без руководства пользователя. Мы вынуждены им пользоваться и одновременно выяснять, по каким принципам он работает.

В 1946 г. В журнале «Scientific Monthly» была опубликована статья Р.У. Герарда о мозге и воображении, где автор отметил, что наше понимание устройства мозга и его работы так мало, что череп вполне может быть набит ватой.

Сейчас мы чуть больше знаем о мозге – благодаря современным исследованиям, а также сравнению с кибернетическими системами, такими как самонаводящиеся ракеты, роботы и компьютеры. Но каждое новое удивительное открытие только подчеркивает, сколько мы на самом деле еще не знаем об этом исключительно сложном органе.

Мозг исследовали разнообразными способами: изучали его анатомию, психологию, этиологию, биохимию, нейрофизиологию и биофизику. Работу мозга измеряют все более точными приборами, ученые «наблюдали» процесс мышления, причем, разумеется, не понимали ни содержание мыслей, ни их природы.

Так как работа мозга по большей части покрыта завесой тайны, то мы вынуждены говорить о ней, прибегая к сравнениям и аналогиям. Декарт, философ и математик XVII в., сравнивал функционирование мозга с гидравлически управляемыми статуями во дворце Сен-Жермен, когда писал о «резонирующей душе» в машине. К началу XX в. Излюбленным предметом сравнения стал огромный телефонный коммутатор. И никого, конечно же, не удивит, что к концу XX в. его сменил мощный компьютер. В начале 80-х гг. ученые сравнивали мозг с массой взаимосвязанных компьютеров, у каждого из которых была своя узкоспециальная функция: зрение, слух, язык, краткосрочная память и т. д.

Гарри Алдер. «Менеджер правого полушария. Как добиться успеха, используя творческую правую половину вашего мозга»

После того как астрономы нанесут на карты мириады галактик с такой точностью, с какой мы этого пожелаем, мы все еще будем продолжать изучать наш неизмеримо более сложный мозг, который их сосчитал.

Президент Интернационального Совета Миссий Дэвид Платт

В ближайшие годы мы узнаем о человеческом мозге больше, чем могут описать сегодняшние теории и гипотезы. А пока мы окружены тайнами: о многих мы уже знаем, а о многих даже не догадываемся. Перед нами раскинулась неизвестная страна. Для любой науки очень важно проводить эксперименты и осмысливать их результаты. Природа укажем нам, какие подходы ведут в тупик, а какие помогут продвинуться по пути познания нашего разума.

Ясно одно: наш биологический вид стоит на пороге чего-то нового, и мы до конца не осознаем, что это. Нам выпало жить в беспрецедентный момент человеческой истории, когда наука о мозге соединяется с технологией. То, что случится на этом перекрестке, должно изменить нас.

На протяжении многих тысяч поколений жизненный цикл человека не менялся: мы рождались, управляли своим хрупким телом, наслаждались узким спектром сенсорной реальности, а затем умирали.

Наука может дать нам инструменты для выхода за пределы этой эволюционной истории. Теперь, когда у нас появилась возможность понять, как мы устроены, наш мозг не обязан оставаться таким, каким мы его получили от предков. Мы можем обитать в другой сенсорной реальности, иметь другие тела. Не исключено, что в конечном счете нам удастся окончательно избавиться от своего физического облика.

Именно сегодня человечество открывает средства для изменения своей судьбы.

Какими мы станем, зависит от нас.

Дэвид Иглмен. «Мозг: Ваша личная история»

«Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института» – так в 1925 году в романе «Гиперболоид инженера Гарина» писал Алексей Николаевич Толстой (1883–1945).

Мечта писателя пока не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом не ясны и теперь. По-прежнему полтора килограмма розовато-серого драгоценного вещества (тут заключена вся наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом – короче, все, что составляет наше сознание) предстают перед учеными загадочной страной, бросающей вызов нашей пытливости, нашему настойчивому и нескромному желанию дойти в познании до последних рубежей.

Обычно первое знакомство с чужими странами мы начинаем, держа в руке географическую карту. «Карта» мозга отчетливо делится на два полушария, словно это земной шар. И тут исследователи наоткрывали немало Америк, тесня «белые пятна» неизведанного. На дошедших до нас византийских, арабских, средневековых картах узорные линии делили мозг – его кору – лишь на три части: в первой располагались фантазия и воображение, во второй – мысли, рассуждения, в третьей – память.

Первые исследователи мозга давали бороздам и извилинам латинские названия, которые звучат сейчас довольно странно: «морской конек», «лира Давида», «турецкое седло», «борозда птичьей шпоры», «сильвиев водопровод», «варолиев мост». Остались на карте и следы имен первооткрывателей – Ролландова борозда, зона Лиссауэра, клетки Беца, ядро Бехтерева…

Колумбы мозга только намечали контуры разведанных «материков», прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейропатологов и нейрофизиологов.

Мозг – это себялюбивый вампир: каждую минуту он поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, мозг требует питания в первую очередь, ибо перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. Через восемь минут наступает смерть.

По какой-то причине мозг нуждается в более интенсивном кровоснабжении во время сна, а не во время бодрствования. Все больше находит поддержку предположение о том, что в психической активности мозга перерывов нет: этот орган трудится круглосуточно!

Еще любопытная деталь: для мозга более естественны попеременно сменяющие друг друга трех-четырехчасовые периоды сна и бодрствования, как у грудных детей. Однако человек постепенно научился тратить на сон не половину, а только треть своей жизни.

По форме головной мозг напоминает гриб. Его «ножка» – самая древняя часть – мозговой ствол (его называют также «мозг рептилий»). С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся – очень отдаленные предки человека.

Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами: глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритмы сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.

Над «мозгом рептилий» расположен промежуточный мозг, известный также под названием «старый мозг млекопитающих». Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Здесь находятся центры обоняния, вкуса и эмоций. Эмоции – страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации – были следующей (после инстинктов) важной ступенью в эволюции нервной системы животных, оружием, доставшимся в наследство человеку.

И наконец, третья («шляпка гриба»), самая молодая часть мозга (появилась примерно 20 миллионов лет назад) – большой мозг. Средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.

Три мозга в одном! Огромное богатство, которым мы еще плохо владеем. Инстинкты, эмоции, мышление не всегда находятся в ладу друг с другом, плохо «стыкуются», вступают во взаимное противоречие. Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?

Тема мозга неисчерпаема. Так, оказывается, выражение «шевелить мозгами» имеет и тривиальный смысл. Японские нейрофизиологи, введя прямо в мозг тончайшие световоды, воочию увидели: нервные клетки действительно «шевелятся» – совершают движение наподобие амеб. И чем напряженнее работа мысли человека, тем это движение живее…

В организме человека мозг является настоящим «государством в государстве». Биохимики полагают, что обмен веществ здесь раз в десять интенсивнее, чем в любой другой ткани. Мозг питается кровью особого состава, у него свои выделения и свои яды, и он может испытывать недостаток необходимых лишь ему веществ.

Размеры и сложность строения мозга делают человека одним из самых долговечных существ среди млекопитающих. Хотя, как полагают некоторые, мозг непрерывно и безвозвратно теряет нервные клетки, он обладает достаточными резервами. Дело в том, что среди прочих клеток нейроны являются настоящими долгожителями. И если обращаться с ними умело, «жечь» с умом и максимальной пользой, то их хватит надолго.

Ученые полагают: «период полураспада» мозга превышает продолжительность «жизни» всего организма человека. Мозг – самая долгоживущая его часть. Если бы можно было обеспечить мозгу необходимое питание и доступ кислорода (то есть достаточный прилив крови), он, видимо, работал бы безостановочно сотни лет!

Именно мозг выделил человека из животного мира, и крайне интересен вопрос о темпах трансформации этого органа мышления.

В ходе эволюции от австралопитека до человека разумного головной мозг увеличился в три раза. Ни один из человеческих органов не увеличивался в объеме до такой степени.

Ну а что будет дальше?

Здесь мнения исследователей разделились. Одна их часть полагает, что эволюционный процесс для мозга вообще прекратился. Другая же верит: эдак через 500 тысяч лет появится человек, который будет так же отличаться от нас, как мы отличаемся от синантропа (примитивного человека, жившего на земле примерно 600 тысяч лет назад).

Крайнего мнения в этом вопросе придерживался польский антрополог А. Верцинский. Он утверждал (статья «Фатальная парабола» появилась в польском журнале «Вокруг света»), что урбанизация, быстрый рост городского населения Земли должен в скором будущем резко (по параболе) изменить весь облик современного человека. Возникнет раса существ «марсианского вида» с огромной, куполообразной формы головой – раса гениев и безумцев.

Такие прогнозы не новы. Еще в начале прошлого века известный английский биолог Джон Холдейн (1892–1964) писал: «Он (гомо футурус) будет иметь более крупную голову, чем мы, его движения будут более ловкими, но не сильными. Он станет развиваться медленно, продолжая учиться до зрелого возраста, который будет наступать только в 40 лет; его жизнь удлинится на несколько столетий…».

Конечно, заглядывать далеко вперед – занятие рискованное. Проще анализировать события недавние. А они таковы: мозг человека, видимо, все же увеличивается. К такому заключению пришли английские нейрофизиологи. Они просмотрели обширные статистические данные и доказали, что в период с 1860 по 1940 год средний вес мозга у мужчин увеличился с 1372 до 1424 граммов, а у женщин – с 1242 до 1265 граммов. Все это говорит в пользу быстрой (в исторических масштабах) эволюции.

400 – каждую секунду, 24 тысячи – каждую минуту, и так на протяжении 9 месяцев, пока зародыш созревает в теле матери. С такой громадной скоростью идет образование нервных клеток – нейронов – в голове будущего человека. Так набегает то внушительное – 10 миллиардов нейронов – число, которое обусловливает все возможности нашего мозга.

Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый – скопления нейронов, и белый – ассоциации их отростков (аксонов и дендритов).

Слой серо-белого вещества, покрывающий (толщина – несколько миллиметров) полушария большого мозга, – это и есть та «сцена», на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса «жизнь».

А еще можно говорить о нейронных «галактиках», о «звездных мирах» мозга, ибо количество нейронов практически столь же бессчетно, как и число звезд на небе.

Но задумаемся: 10 миллиардов нейронов – это много или мало? Отчего именно это число способно вместить в себя весь окружающий нас мир?

Ну, 10 миллиардов, скажет математик, – это число маленькое. В шеренге настоящих арифметических великанов: триллион – 1 000 000 000 000, квадралион – 1 000 000 000 000 000, квинтиллион – 1 000 000 000 000 000 000, секстиллион, септиллион, октиллион, нониллион, дециллион – миллиарды явно стушевываются, кажутся пигмеями.

Детская забава – отвечать на вопрос: «А кто самый?..» Мы, взрослые, редко забавляемся подобными играми, однако сейчас для них самое время. Тем более что даже серьезные математики, размышляя на подобную же тему, изобрели самое, по их мнению, большое число: 10100, единица со ста нулями. И даже придумали для него особое название – «Гугол».

Это число никак не называлось, пока один известный математик не спросил как-то у своего девятилетнего племянника, как бы его назвать. «Гугол», – ответил мальчик. Так это число и стало именоваться в математических книгах.

Гугол – несомненно громадина. Но почему она самая-самая? Да потому что, как ни раскидывай, какую процедуру перебора предметов, мгновений (с момента затвердения Земли прошло всего 1023 секунды) ни выдумывай, превзойти Гугол невозможно. Скажем, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше, чем 1088. То есть все равно много меньше Гугола!

Что же, Гугол – последний предел в мире чисел? Испещренный цифрами «потолок», до которого невозможно дотронуться рукой? Оказывается, нет. Мощи Гугола бросают вызов сети… нейронов.

Табло из 20 х 20 лампочек можно переключать 2400 способами, что примерно соответствует числу 10120 – величине, явно превосходящей гугол. И можно вообразить, какие числовые циклопы возникнут из сети говорящих «да» или «нет» 10 миллиардов нейронов нашего мозга!

Английский кибернетик Уильям Росс Эшби (1903–1972) в свое время предлагал такую классификацию чисел. Число от 1 до 1010 (число нейронов в голове) он назвал «практическими». От 1010 до 10100 (Гугол) – «астрономическими». Все остальные Эшби относил к разряду чисел «комбинаторных».

Примеры комбинаторных чисел? 10140 – число всех вариантов в шахматной партии. Число, которое делает нереальным отыскание общей «формулы» шахматной игры. 103000 – число состояний всех реле на очень скромных размеров телефонной станции, имеющей всего 10 тысяч переключателей…

Вот так в рассуждениях о возможностях интеллекта мы быстро оказались по ту сторону Гугола. Убедились, что 10 миллиардов нейронов – это сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.

После славных побед науки над мертвым миром пришел черед разработки и живого мира, а в нем и венца живой природы – деятельности мозга. Задача на этом последнем пункте так невыразимо велика и сложна, что требуются все ресурсы мысли: абсолютная свобода, полная отрешенность шаблонов, какое только возможно разнообразие точек зрения и способов действия и т. д., чтобы обеспечить успех. Все работники мысли, с какой стороны они не подходили к предмету, все увидят нечто на свою долю, а доли всех рано или поздно сложатся в разрешение величайшей задачи человеческой мысли.

Из нобелевской лекции академика Ивана Петровича Павлова, 1918 год

Подобно снежинкам и человеческим лицам в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный (в диаметре тоньше волоса) «атом» мозга являет собой сложнейшую химическую фабрику. В теле нейрона (объем всего лишь 0,001 кубического миллиметра, вес – 0,00083 миллиграмма) содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, обеспечивающих протекание множества биохимических реакций.

Еще факты из жизни нейрона. В нервной клетке имеется около 20 миллионов молекул рибонуклеиновой кислоты (сокращенно РНК). Каждая, повинуясь генетическим инструкциям молекул наследственности – молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), – готова начать вырабатывать любой из 100 000 нужных клетке белков.

Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Некоторые нейроны имеют до десятков тысяч таких контактов (синапсов, если по-научному, или «застежек» в буквальном переводе на русский). Так что в общем дружном хоре каждый нейрон может вести свою мелодию, отличную от других и высотой звука, и тембром.

Впрочем, нейроны мало похожи на хористов, они «переговариваются» друг с другом, подобно муравьям, с помощью различных химических кодов. Их основу составляют вещества, называемые медиаторами. Сейчас медиаторов известно около 40, но число это может сильно возрасти.

Комбинации химических приливов и отливов, идущих по проводящим путям мозга, несут не только информацию. Ученые полагают, что эти химические волны ответственны и за вечно меняющийся калейдоскоп эмоций, всего того, что мы условно называем настроением.

Нейрон способен «говорить» с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также небольшим генератором (суммарная мощность около 25 ватт), который вырабатывает электрические (точнее, электрохимической природы, как в карманной батарейке) импульсы.

Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, то, возможно, удалось бы выправлять и различные психические расстройства. И это одна из причин, почему ученые разрабатывают все новые методы получения различных характеристик мозговой деятельности.

Сегодня мозг исследуют с помощью электронных микроскопов и меченых атомов. «Отпечатки пальцев мозга» можно получать с помощью электроэнцефалографии. Важное значение имеет и методика вживления электродов в мозг на длительное время (ее в 1924 году предложил швейцарский ученый В. Гесс). Так действительно удается услышать «голос» каждого отдельного нейрона.

А совсем недавно родилось еще одно направление исследований – термоэнцефалоскопия. В 1983 году впервые в мире советские ученые получили тепловые карты живого работающего мозга. Можно наблюдать, как меняется энергетика мозга, как в работу включаются те или иные его участки по мере того, как мозг решает разные задачи. Идет эксперимент, и на экране сменяют друг друга цветные изображения полушарий мозга – цвет отражает определенную степень разогретости различных зон, а значит, большую или меньшую их активность.

Прислушиваясь к «щебетанию» нейронов, прорываясь сквозь треск, щелканье, пищание, шипение их голосов, ломая голову над частоколом световых ликов, возникающих на зеленоватых экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало электрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стараются уловить все своеобразие и неповторимость пульсирующих, трепещущих, подвластных еще непонятым, не открытым законам нейронных сетей.

И нейрон с нейроном говорит… Денно и нощно не смолкают, не прерываются эти беседы. Их ритмы, темп, характер подчинены жизненным задачам человека, особенностям его физического и духовного развития и состояния. Здесь-то и берут начало истоки, роднички того, что называется сознанием.

«…Это подобно Млечному Пути, вышедшему в круг танцующего космоса. Мгновенно он почти весь превращается в сказочный станок, в котором миллионы светящихся челноков ткут мимолетный, всегда полный смысла, но всегда непостоянный узор, все время изменяющаяся гармония дивных узоров». Так поэтически писал о работе мозга английский физиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине, исследователь функций нейронов, известный и как поэт Чарльз Скотт Шеррингтон (1857–1952). Он представлял себе сознание «волшебным ткачом» и многие десятилетия пытался разгадать тайный смысл такого «ткачества».

Как действует мозг в целом? Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера и полные ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.