Текст книги "Гомо Сапиенс. Человек разумный"

В 1939 году исследователи из Чикагского университета Х. Клёвер и П. Бюси обнаружили, что обезьяны после разрушения у них определенных областей мозга ведут себя как эмоциональные идиоты: едят гайки и болты с неменьшим удовольствием, чем изюм. При возникновении угрозы эти обезьяны не могут определить, следует ли им отвечать радостью или страхом. Было ясно, что разрушенный участок мозга – его так называемая старая кора – принимает участие в эмоциональном поведении животных…

В наши дни мы уже привыкли к мысли, что химические цеха мозга вырабатывают особые биологически активные вещества, стимулирующие или же угнетающие его деятельность. Не они ли управляют эмоциями, обусловливая и все проявления эмоциональной памяти? В поисках ответа ученые взялись за работу и обнаружили моноаминергические (сокращенно МА) системы мозга. Это структуры, с функционированием которых в центральной нервной системе связан синтез таких важных биогенных аминов, как дофамин, серотонин, гистамин и другие. Эти биологически активные вещества относятся к моноаминам: содержат в своей молекуле одну аминогруппу, что и определяет их название.

Первые основополагающие исследования МА-систем мозга были проведены (60-е XIX века) шведами Дальштремом и Фуксом. Они подробно описали местонахождение в головном мозге животных (крыс, мышей, морских свинок, кроликов и кошек) скоплений нервных клеток, «ядер», содержащих МА-нейроны и предложили их классификацию.

Эти нервные клетки, расположенные в основном в среднем и продолговатом мозге, отчетливо различаются на тонких микросрезах мозга животных. При обработке в парах формальдегида эти клетки начинают флюоресцировать яркими красками.

Хотя все биогенные амины обладают высокой биологической активностью и участвуют в передаче возбуждения от одних нейронов к другим, для нашего рассказа особенно важны норадреналин (он характеризуется зеленой флюоресценцией) и серотонин (желтая флюоресценция).

От центров, где синтезируются эти нейромедиаторы, во все концы (мне показали в лаборатории Громовой схему структур головного мозга крысы), словно сеть трубопроводов, тянутся длинные отростки нейронов – аксоны, несущие в кору, в передний мозг нейрогормоны.

Серотонин и норадреналин играют большую роль в механизме эмоций. Разрушение центров, вырабатывающих серотонин, превращает животных в агрессоров. На ваших глазах крысы, до тех пор равнодушно переносящие присутствие мышей, становятся их убийцами.

В ходе многочисленных исследований у ученых возникла гипотеза, что серотонин и норадреналин и являются тем мостиком, который соединяет эмоции с обучением и памятью. Но как это доказать? Ведь тот же серотонин выполняет в организме многие функции: обеспечивает терморегуляцию, связан с деятельностью сердечно-сосудистой системы, некоторых желез внутренней секреции, с медленноволновой фазой сна, он же обусловливает зимнюю спячку зверей – медведей, сусликов. Необходимо было очень четко сформулировать вопросы и получить на них в экспериментах не менее четкие ответы. Это и сделали ученики и коллеги Е.А. Громовой.

Я любил приезжать в Пущино, этот небольшой городок науки, расположенный на крутом и высоком берегу реки Оки. За рекой, с пригорка, видна уходящая за горизонт громадная территория заповедника, там, в зеленых чащобах, живут зубры, лоси и множество всякого другого зверья. Леса обступили и городок, начинаясь прямо на его окраине.

В Пущине сошлись щедрость среднерусской природы и тонкость, основательность научной мысли, силу которой питают многочисленные биологические эксперименты, проводящиеся в здешних институтах. Пущино – город, поистине пришедший из будущего. Таких научных центров становится в России все больше и больше.

Чаще всего мне доводилось бывать в Институте биофизики. В ту поездку мне хотелось собственными глазами посмотреть эксперименты, которые проливали свет на природу эмоциональной памяти.

…Небольшая комната, сплошь уставленная обычными конторскими столами. На них тут и там разбросаны какие-то, как показалось, незамысловатые приборы. Если б не белые халаты людей, можно было бы подумать, что ты в канцелярии. Вот только смущают клетки с белыми крысами, блестящие глазки которых удивленно разглядывают тебя.

«Познакомьтесь – это тоже наши “сотрудницы”. Им отведена главная роль в предстоящем эксперименте», – говорит Татьяна Павловна Семёнова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории нейромедиаторных систем. Она показала мне специально сконструированную ею, удобную для изучения эмоциональной памяти крыс камеру.

Внутри – две полочки: слева и справа. Крыса, которую вводят в камеру, должна постепенно уразуметь и запомнить, что экспериментатор кладет пищу то направо, то налево, поэтому бесполезно второй раз подряд идти к той же полочке.

Пока все обычно: вырабатывается вполне определенный условный рефлекс, сопровождающийся положительными эмоциями – пища.

При желании можно организовать и отрицательные эмоции. Сквозь металлические стержни пола камеры пропускается слабый электрический ток. Спасаясь от него, крыса, если она успешно прошла «курс наук», вскакивает на те же полочки.

Курс натаскивания крысы подошел к концу: она затвердила урок. Умело и быстро находит пищу, избегает удара током. И в опытах, как выразился бы физиолог, с положительным подкреплением (пища), и в экспериментах с отрицательным (ток) животное демонстрирует превосходную память. И вроде бы между этими экспериментами нет никакой разницы. Однако это не так.

Оказывается, если «выключить» в мозгу крысы центры, вырабатывающие либо серотонин, либо норадреналин (в мозг животных вводятся вещества, практически полностью блокирующие синтез нужного амина), то способность животных к обучению резко меняется.

Происходит удивительное. Если исключен серотонин, то у крыс совсем не вырабатывается рефлекс на пищу (хотя отрицательные стимулы действуют по-прежнему). Когда же выключить норадреналин, то крысы никак не могли научиться избегать ударов током.

Так было установлено: обучение и память у животных тесно связаны с уровнем в клетках мозга серотонина и норадреналина. Оказывается, «добрый» серотонин улучшает память на положительные эмоции, а «сердитый» норадреналин – на отрицательные. Эти нейромедиаторы и связывают эмоции с памятью.

Замечательное достижение советских ученых позволило иными глазами взглянуть на старую тяжбу Блонского с Фрейдом. В какой-то мере эта дискуссия становится бессмысленной. Ибо именно в аминах спрятаны корни «злопамятливости» или, наоборот, способности хранить в памяти преимущественно эмоционально положительные впечатления, составляющие сущность альтруизма.

Естественно, «злопыхатели» вряд ли будут держать в памяти добрые дела и поступки, а «альтруисты», скорее всего, должны быстро забывать злое и недоброе.

В известной сатире Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера» Гулливеру (при посещении Академии в Лагадо) показали удивительный способ обучения: школьникам скармливали специально изготовленные тетради с конспектами! Гулливеру объяснили: метод неэффективен только потому, что мальчишки ухитряются выплевывать «препараты».

В каждой шутке – доля истины. Человека не оставляет мысль найти действенные средства улучшения памяти: ведь жизнь предъявляет к ней все более повышенные требования. Полагают, что уже в недалеком будущем каждому придется в течение жизни 4–5 раз менять профессию: столь стремительно будут трансформироваться производственные процессы.

Так что учиться придется всю жизнь!

Если теперь обратиться к науке, то и здесь уже недостаточно держать в голове только то, что непосредственно связано с твоей узкой (а лавина данных все растет) специальностью. Новейшая наука требует широкой ориентации в других, казалось бы, далеких областях знания.

Итак, учеба настойчивая, целеустремленная. Но как учить? Школьная практика последних десятилетий в основном построена с учетом логики освоения материала. Больше думать, размышлять, меньше заучивать! Однако правилен ли этот путь? Ведь, возможно, заучивание, которое являлось необходимым элементом другого варианта обучения, было фактически и тренировкой памяти, постоянным упражнением, прежде всего, для ее важнейшего механизма – считывания: извлечения сведений из колодцев памяти.

Теперь о зубрежке. Последние десятилетия в педагогике ведутся активные дискуссии: стоит ли зубрить? Многие преподаватели разрешают студентам свободно пользоваться на экзаменах справочной литературой. Считается даже вредным забивать голову всяким «хламом»: скажем, ненужными, «подсобными» формулами, которые, считается, с легкостью можно найти в специальных таблицах и справочниках.

И все-таки зубрить надо! Ученые все больше склоняются к тому, что в известных пределах (не так, конечно, как в давние времена, когда заставляли заучивать от доски до доски чуть ли всю толстенную Библию) элементарная зубрежка крайне необходима. И противопоставлять логику мышления тренировке памяти современная наука о мозге не рекомендует.

Помимо накопления знаний, это нужно и просто для здоровья мозга; заучивание материала для него – хорошая гимнастика. Состояние памяти человека, ее активность сейчас напрямую связываются и с долголетием.

Чем лучше, тренированнее память, тем, считается, дольше человек может прожить. Сохранение воспоминаний, владение ими в полной мере, полагают некоторые авторитеты, есть самый действенный «витамин» против старости.

Стало быть, заучивание наизусть – вещь полезная. Но как оптимально организовать этот процесс?

Ведь что такое зубрежка? Это многократное повторение, «вдалбливание» каких-то фактов, истин, пока они окончательно не утвердятся в памяти. Но, выходит (вспомним про эмоциональную память и нейрогормоны), того же можно фактически добиться и химическим путем. Химическая «зубрежка»? А отчего бы и нет!

Тут только надо помнить: эмоция эмоции рознь.

Успех обучения зависит от знака эмоции (известная дилемма: пряник – розга); кого-то надо погладить по головке, а кого-то публично отчитать! Вот так изучение особенностей эмоциональной памяти становится полезным для практики.

Повышение содержания серотонина или, соответственно, норадреналина в мозге при обучении сопровождается, как показали сотрудники Громовой, циклическими изменениями возбудимости мозга. Периодическая циркуляция сигналов по одним и тем же нейронным системам, участвующим в восприятии данного раздражения, и становится эквивалентом зубрежки. Только зубрежка – дело долгое, а память, подкрепленная эмоциями, срабатывает практически мгновенно!

В ноябре 1976 года в Ленинграде состоялся большой съезд ученых. В стенах Института экспериментальной медицины Академии медицинских наук СССР (это в нашей стране было ведущее по исследованиям мозга учреждение, его директор – академик Наталья Петровна Бехтерева, 1924–2008) собрались физиологи, биохимики, иммунологи, генетики, биофизики, молекулярные биологи, кибернетики, клиницисты, врачи. Вот какой букет исследователей получился! Почему? Да потому что должна была обсуждаться очень важная проблема. Симпозиум назывался «Механизмы управления памятью».

Управлять памятью? Удивительная вещь! Ведь кажется, что память – это нечто неизменное, то, что либо имеется, либо отсутствует. Что это какое-то прирожденное качество, которое вряд ли поддается переделкам. Конечно, можно тренировать память, скажем, уча наизусть стихи. Но в известных пределах, тех, что дарованы тебе природой.

Все это так лишь отчасти. Доклады участников симпозиума показали: успехи наук, познание химической основы памяти позволяют надеяться на многое, о чем вчера и не мечталось. А о необходимости научиться управлять памятью говорила Н.П. Бехтерева. Она отметила среди прочего, что дети планеты сталкиваются с каждым годом со все большими и большими потоками информации. Соответственно, и требования к памяти растут.

Да и о пожилых людях – а в мире наметилось (продолжительность жизни растет) явное постарение населения – следует позаботиться. У стариков очень хрупкий механизм считывания из памяти, и надо сделать так, чтобы он не был поврежден.

Еще, отмечала Бехтерева, научиться управлять памятью нужно и в интересах больных. Многие хронические болезни мозга связаны с фиксацией в памяти того или иного болезненного состояния. Надо научиться разрушать эти злостные очаги в мозгу.

До сих пор, говоря о памяти, мы в основном имели в виду запечатление в мозгу событий внешнего мира и умение их извлекать. Но разве дело ограничивается только этим?

Конечно, нет. Есть специалисты, которые считают: наша память основана вовсе не на запоминании, а на… забывании!

Главное в памяти – вот новое мнение – не запоминать нужное, а забыть ненужное.

Мы обязательно утонули бы в море сведений, если бы наш мозг постоянно не подавлял, не вычеркивал из своих «приходных тетрадей» все побочное, временно необходимое, тривиальное.

Записывать все события, регистрировать их абсолютно точно способен и магнитофон. Но освободить магнитную пленку от малозначительной, попутной, несущественной информации сам магнитофон не может. Мозг тем и отличается от магнитофона, что умеет решать эту проблему. И если это свойство имеет такое значение, то сама технология фиксации памяти в мозгу начинает представляться скорее как работа «резинки», а не «карандаша».

«Резинка», как она действует? Пока это тайна.

Но, верно, без эмоций, без каких-то синтезируемых мозгом химических веществ дело не обходится. И возможно, дальнейшее изучение эмоциональной памяти поможет понять, как работают не только «карандаши» памяти (есть среди них, видимо, и цветные!), но и ее «резинки» (тут тоже вряд ли действует какой-то один механизм).

Можно было бы долго перечислять те области, где исследования эмоциональной памяти могут принести пользу. Да и как же иначе, ведь речь идет о мозге и памяти!

Тут очень важно отметить сформулированную учеными из Пущино положение о том, что для успешного процесса обучения необходим оптимальный уровень эмоционального напряжения. Тут вредны или же неэффективны как слишком сильные, так и очень слабые эмоции. Зато золотая середина (оптимум) благотворна для памяти.

Сотрудники Громовой провели наблюдения на 23 спортсменах высшей спортивной квалификации – стрелках из лука. У них обследовалась зрительная и слуховая память во время тренировочных сборов, отдыха и в период ответственных международных соревнований.

Среди психофизиологических тестов особого внимания заслуживает оригинальный метод изучения объема зрительной памяти у людей, разработанный бывшим сотрудником лаборатории нейромедиаторных систем М.Б. Зыковым. Метод заключается в том, что испытуемому предъявляется для запоминания карта, состоящая из 16 квадратиков: 8 из них черные, 8 – светлые. Путем различного расположения этих квадратов образуются геометрические рисунки различной информационной сложности.

Испытуемому дается определенное время для запоминания, а затем на пустом бланке, состоящем из 16 светлых квадратиков, предлагается воспроизвести рисунок. Оценка памяти производится с учетом информационной сложности каждого рисунка по стандартной таблице.

А вот результаты подобных обследований. Наивысшие показатели памяти у спортсменов были во время международных состязаний! Параллельно обследовалось содержание норадреналина в крови спортсменов. Оно было во время соревнований значительно повышено, что и подтвердило: спортсмены были не только в отличной спортивной форме, но и эмоциональное напряжение их было также оптимальным.

Изучение эмоциональной памяти, несомненно, полезно и для понимания природы творчества. Ведь Память, или Мнемозина, как известно, была матерью девяти муз (отцом которых был сам Зевс!). В греческой мифологии трагедия, комедия, лирическая и эпическая поэзия, история, священные песни, музыка и танец считались порождениями Памяти.

И эти тонкие вопросы (союз Искусств и Памяти) не обошли исследователи из Отдела проблем памяти. Они установили, что при эмоционально положительных состояниях, когда содержание серотонина в мозге повышено, общий уровень возбуждения центральной нервной системы низок. И, напротив, при эмоциях отрицательных (много адреналина) он высок.

Предварительные ощущения тут таковы. Видимо, положительные эмоции (преобладание в мозгу серотонина) благотворны для творчества: пластичность мозга повышена, система становится гибкой, легко перестраиваемой, открытой для новых впечатлений. Не тут ли разгадка того, что положительные эмоциогенные зоны представлены в нашем мозгу значительно более широко, чем отрицательные?

Отрицательные же эмоции (и их действующее начало – норадреналин) делают нервную систему более жесткой, но зато способной к решительным действиям (ведь, скажем, крыса под током должна быстро найти спасительную полку!).

Художники и деятели. В жизни современного человека эти две грани часто образуют хитрый узор: человек должен поочередно становиться то творцом, то решительным и деятельным работником. Кто знает, возможно, придет день, когда в аптеках – конечно, строго индивидуально, по рецептам врачей, а то и психологов, после тщательного биохимического обследования – появятся таблетки памяти, пилюли творчества, снадобья активности!

Сейчас это звучит фантастикой, но завтра может стать обыденностью. Порукой тому стали интересные работы ученых Пущинского научного центра.

Глава 4. Мозг левый, мозг правый

Сложное устройство мозга – еще не самое удивительное в нем. Быстродействие мозга превосходит всякое воображение. Если сравнить мозг с Cray, самым мощным компьютером в мире, получится следующее: семитонному Cray, быстродействие которого составляет 400 миллионов операций в секунду, потребовалось бы 100 лет, чтобы сделать все, что человеческий мозг успевает за минуту. Это следует запомнить каждому менеджеру, сетующему на «бедный ограниченный мозг». Нам не нужно больше «силы» мозга, нам нужно уметь распоряжаться той, что есть, ведь ее предостаточно. А чтобы это суметь, необходимо знать, какими возможностями обладает непривлекательный кусок серого вещества размером с грейпфрут. Нужно научиться доверять ему. Необходимо запомнить, что мозг обладает всеми возможностями, чтобы выполнить любые задачи, которые мы перед ним поставим.

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

Природа не терпит пустоты, как говорят физики; но они могли бы и дополнить свою аксиому, прибавив, что она не терпит также и симметрии…

Два глаза, даже на самом красивом лице, всегда чуть-чуть различны, нос никогда не находится в точности над серединой рта; дольки апельсина, листья на дереве, лепестки цветка никогда не бывают совершенно одинаковыми. Кажется даже, что все прекрасное черпает свое очарование именно из этих различий…

Французский художник Пьер Огюст Ренуар (1841–1919)

В 1836 году в Монпелье (Франция) на заседании местного медицинского общества выступил мало кому известный сельский врач Марк Дакс (1771–1837). То, что он говорил, было, в общем, известно. Еще древние греки сообщали о случаях внезапной утраты отдельными людьми способности связно говорить. Но Дакс утверждал большее: полагал, что эта потеря речи – афазия – развивается только при поражениях левого полушария мозга. Таким образом, резюмировал он, речью ведает исключительно левое полушарие.

Это заявление, однако, большого успеха не имело. И вскоре было забыто. Сам Дакс через год умер, не подозревая, что им фактически открыта новая эра в изучении мозга и что через полтора столетия споры о неравноценности полушарий мозга разгорятся с невиданной силой.

Считается, что природа и неживая (вспомним про изящество кристаллических решеток), и живая (геометрия пчелиных сот, веер лепестков ромашки) обожает симметрию. Кажется симметричным и план строения человеческого тела. Однако на деле мы асимметричны.

Правая рука обычно массивнее, длиннее, ловчее, точнее в движениях, чем левая (зато левая рука всегда, но особенно весной и осенью, немного теплее, чем правая). И правая половина грудной клетки шире левой. У каждого из нас есть ведущий глаз, ведущая нога. Ассимметричен – хоть голова-то у нас и одна! – даже наш мозг.

Защищенный броней черепа, несколькими оболочками и амортизирующим слоем жидкости, головной мозг – этот покрытый складками сгусток розовато-серого вещества размером с небольшую дыню – состоит из двух на вид внешне вполне симметричных половин. Увы, при более внимательном рассмотрении выясняется: симметрия мозга «подпорчена». Правое полушарие немного превосходит левое по массе (граммов на пять), по количеству поперечных извилин (две-три против одной), зато серого вещества больше в левом полушарии. Оно же отличается от правого большей частотой и меньшей амплитудой альфа-ритма (основной ритм на электроэнцефалограмме). А еще более глубокое проникновение в суть деятельности мозга быстро делает взгляды о симметрии, казалось бы, просто неверными.

Здесь нам опять придется вспомнить некоторые факты истории науки. Перенесемся в Париж середины XIX века, в больницу, где работает врач-анатом Брока. Он занят сейчас удивительным больным, который лишился дара речи и, что бы его ни спросили, в ответ произносит только странные слова: тан-тан-тан. За это больные и потом врачи прозвали его господин Тан-Тан.

Внезапно господин Тан-Тан умирает. Брока вскрывает его мозг и видит: в задней части нижней лобной извилины левого полушария большое размягчение. Это следы кровоизлияния, разрушившего эту часть мозга. «Не тут ли расположен центр речи? – осеняет Брока догадка. – Но нет, повременим, не будем спешить с выводами, поищем новых доказательств».

И врачу повезло: у него теперь новый пациент – господин Лелонг, старик 84 лет от роду. Старец многое понимает, но сам в состоянии произносить лишь какие-то нечленораздельные звуки.

Лелонг скончался. Брока торопится обследовать его мозг. и удача! Как и у господина Тан-Тана, у Лелонга размягчение мозга оказывается расположенным в том же самом месте. Открытие сделано. Одна из областей мозга получает название «центр Брока». Не тут ли, в самом деле, локализована у человека речь?

Не только Брока, и другие медики подмечали аналогичные факты. Различные поражения левого полушария мозга часто приводили к расстройствам речи, в то время как при схожих поражениях правой половины мозга речь никак не страдала. Все эти наблюдения подытожил, систематизировал английский невролог Джон Джексон (1835–1911). В 1861 году он сформулировал концепцию о ведущей роли левого полушария в осуществлении речевых функций.