Человек без мозга

Человек без мозга

Профессор Джон Лорбер (John Lorber) взглянул на снимок мозга сидевшего перед ним студента. Этот студент изучал математику и имел показатель IQ, равный 126 (у среднего человека он равен 100). У Лорбера он оказался по направлению врача университетского общежития, заметившего, что голова у молодого человека несколько превышает нормальные размеры. Зная о научном интересе Лорбера к изучению гидроцефалии,[90] он подумал, что, возможно, этот студент представляет интерес для проведения углубленных исследований. Однако снимок показал, что у студента практически вообще не было мозга. По приблизительным оценкам, его мозг весил не более 150 граммов, в то время как нормальный мозг человека его возраста должен весить полтора килограмма. Этот случай, как и некоторые другие, заставил Лорбера и многих других ученых задаться вопросом о том, действительно ли человеку нужен мозг. Он породил сомнения в правильности нашего понимания работы человеческого мозга и неоднократно использовался в качестве аргумента в поддержку распространенного мнения о том, что мы используем наш мозг лишь на 10%.

Предыстория

Мозг является самым сложным элементом человеческого организма. В нем имеется сто миллиардов нейронов и от ста до десяти тысяч синапсов (соединений) для каждого из этих нейронов. Эти синапсы могут передавать около десяти импульсов в секунду, что в совокупности может составлять до десяти квадриллионов передач импульсов в секунду через все синапсы! Эти числа трудно себе представить, но кто-то подсчитал, что пачка из десяти миллиардов листов бумаги в высоту будет соответствовать расстоянию от Сан-Франциско до Лондона.[91] В среднем, вес мозга человека составляет около 2% от общего веса тела, но при этом потребляет около 25% энергии, вырабатываемой нашим организмом.

С учетом этих фактов и цифр представляется неудивительным, что мы по-прежнему еще очень мало знаем о работе человеческого мозга. Физиологи и психологи потратили годы на определение областей мозга, ответственных за выполнение разных функций. Этим вопросом пыталась заниматься и существовавшая в прошлом «наука» френология (см. гл. 10), возникшая на основе теорий венского врача Франца Йозефа Галля (Franz Joseph Gall). Галль верил в то, что форма мозга определялась развитием входящих в его состав органов, а поскольку череп принимает форму мозга, то череп должен указывать на психологические способности и личностные качества человека; например, выступ на лбу может свидетельствовать о наличии у человека такого качества, как доброта. Несмотря на то, что френология пользовалась большой популярностью в викторианскую эпоху (в 1830-х годах некоторые работодатели даже требовали «справку» от френолога для подтверждения профессиональной пригодности соискателя рабочего места!), в середине девятнадцатого века она оказалась практически полностью дискредитированной.[92]

Однако одно из основных положений френологии — а именно о «локализации функций в мозге» — не вызывает сомнений и в наши дни. Локализация функций просто означает, что разные части мозга выполняют разные функции (зрения, произвольного движения, речи и т. д.). Хотя все сказанное здесь о локализации функций в мозге может показаться очевидным, тем не менее, некоторые другие внутренние органы, такие как печень, не функционируют подобным образом, другими словами, все части печени выполняют одну и ту же задачу. Потребовались годы дальнейших клинических исследований для обнаружения доказательств того, что предположения френологов относительно локализации функций в мозге были хотя и не совсем точными, но все же справедливыми.

Ранние исследования

Одним из первых, кто обратился к более научным способам изучения мозга, был Карл Лешли (Karl Lashley) (1890-1958). Лешли надеялся обнаружить в мозге место нахождения следов памяти, или энграмм. Работая с крысами, он обучал их продвижению через лабиринт. Затем он постепенно удалял им часть коры головного мозга (до 50%) для выяснения достигаемых эффектов. Лешли обнаружил, что удаление значительной части коры головного мозга, по-видимому, не оказывает влияния на память крыс.[93] Лешли часто говорил в шутку, что трудно было найти не то место, где находится энграмма, а то место, где ее нет. В результате этой работы Лешли сформулировал два принципа. Согласно первому принципу, все области коры головного мозга имеют важное значение для научения и памяти и что одна область коры мозга может замещать другую (этот вывод он назвал принципом эквипотенциальности). Согласно второму принципу, запомненная информация для сложных заданий накапливается по всей коре головного мозга (принцип воздействия массы) и не сосредоточивается в какой-то конкретной области. По сути, прочность памяти зависит от имеющегося количества ткани коры головного мозга. Место повреждения было не столь важно, как количество поврежденной ткани.

Опыты с крысами, у которых оставили малую часть коры мозга, но которые по-прежнему могли вспоминать путь движения по лабиринту, заставили многих ученых задуматься о том, играет ли кора мозга сколько-нибудь важную роль в научении. Результаты нескольких исследований, включая и исследование Лешли, были неверно интерпретированы, вследствие чего вскоре широко распространилось убеждение в том, что человек использует только 10% своего мозга.

В ходе других исследований и экспериментов было обнаружено, что действительно существуют очень специфические области мозга, отвечающие за разные функции (например, область Брока управляет речью). Методы исследований Лешли были недостаточно тонкими для обнаружения места нахождения памяти. Тем не менее он правильно указал, что научение в значительной мере подразумевает широкое параллельное взаимодействие нейронов, рассредоточенных по всему мозгу. Такой процесс дает представление о «воздействии массы» (мозг работает как единый организм), но было бы правильнее сравнивать мозг с симфоническим оркестром с несколькими самостоятельными группами инструментов (смычковых, ударных и пр.), вносящих свой вклад в общее звучание музыкального произведения.

Несмотря на растущее число эмпирических данных, свидетельствующих об обратном, публичные споры о роли коры головного мозга продолжаются. Например, часто сообщается о том, как Эйнштейн однажды в шутку заявил, что его интеллект усилился в результате освоения неизвестной ранее области головного мозга.

Человек без мозга

Джон Лорбер, педиатр и общепризнанный эксперт по проблемам, вызванным расщеплением позвоночника, оказался вовлечен в этот спор после обследования пациента, направленного к нему врачом общей практики из общежития Шеффилдского университета. Лорбер был хирургом, специализировавшимся на лечении гидроцефалии. Название этой болезни происходит от греческих слов «hydro» (вода) и «cephalus» (голова). У больных гидроцефалией накапливается ненормально большое количество спинномозговой жидкости (СМЖ) в полостях (ventricules — желудочках), имеющихся внутри головного мозга. Если СМЖ не абсорбируется достаточно быстро, то она создает избыточное давление в этих полостях и таким образом вызывает разрушение коры мозга изнутри. Лорбер оперировал больных гидроцефалией, вставляя им специальные клапаны, называемые «шунтами», для снижения внутреннего давления, создаваемого избыточной СМЖ. Его очень удивили несколько пациентов, которые демонстрировали лишь незначительно ослабленные или совершенно нормальные умственные способности, но у которых на снимках мозга были видны чрезмерно большие полости и практически нельзя было разглядеть коры головного мозга.

Его самым известным пациентом был студент-математик с коэффициентом IQ, равным 126, которому впоследствии удалось получить диплом с отличием. Лорбер утверждал, что кора его головного мозга, как было видно на снимке, имела толщину всего около одного миллиметра (вследствие заболевания гидроцефалией), в то время как обычно она составляет от четырех до пяти сантиметров. Позднее Лорбер опубликовал статью с провоцирующим заголовком «Действительно ли вам нужен мозг?»,[94] в которой ставил под сомнение необходимость некоторых областей коры головного мозга. В снятом впоследствии телевизионном документальном фильме он заявлял: «Я подозреваю, что все мы обладаем значительным резервом нейронов и мозговых клеток... которые нам не требуются и нами не используются».[95] Лорбер сообщил, что он документально зарегистрировал шестьсот таких случаев и распределил их по четырем группам: 1) нормальный мозг; 2) 50-70% черепа заполнено СМЖ; 3) 70-90% заполнено СМЖ; 4) 95% черепа заполнено СМЖ. К последней группе было отнесено всего около шестидесяти случаев, причем половина этих людей страдала серьезной умственной отсталостью. Другая половина, в которую входил и студент-математик, имела IQ выше ста. В прошлом у детей, костная ткань которых еще не отвердела, череп под влиянием внутреннего давления заметно увеличивался в размере. До того, как появились современные методы «шунтирования», подобные трансформации часто приводили к смертельному исходу. Итак, действительно ли эти случаи позволяют утверждать, что значительная часть коры головного мозга является избыточной, или же для них имеются другие объяснения?

Противоречивые свидетельства

Прежде всего следует отметить, что во многих этих случаях могли искажаться факты по поводу уменьшения размера мозга. Лорбер использовал метод компьютерной осевой томографии (computeised axial tomography — CAT) для изучения внутренней структуры мозга. Этот метод, предусматривающий передачу рентгеновского снимка на компьютер, позволяет получить изображение поперечного сечения внутренних органов и строения тела. Считается, что кора мозга толщиной около миллиметра не будет отчетливо видна на таком снимке, а это значит, что в действительности она могла быть немного толще. Лорбер признавал, что анализ снимков осевой томографии является трудной задачей, но оставался убежденным в том, что его интерпретация снимков была правильной. Более современные методы сканирования мозга показывают, что кора головного мозга не «утрачивается» или разрушается, а сжимается и начинает занимать меньший объем. Скорее, это демонстрирует замечательную способность мозга приспосабливаться к обстоятельствам. Этот вывод подтверждается также исследованиями последствий разрушения нейронов у детей. Документально зарегистрировано, что дети могут легче адаптироваться к серьезным травмам головы, чем взрослые, благодаря пластичности и адаптивности своего мозга. Известны случаи, когда детям, которым хирургически приходилось удалять одно из полушарий мозга, после определенного периода адаптации восстанавливали большинство своих прежних способностей, включая и речевые. Это позволяет предположить, что оставшиеся области мозга брали на себя выполнение функций удаленного полушария. Такая процедура «уплотнения» функций, возможно, наблюдалась и в случае студента-математика, о котором сообщал Лорбер.

Остаются также вопросы по поводу отсутствия снижения умственных способностей у некоторых пациентов Лорбера, главным образом у студента-математика. Некоторые последствия гидроцефалии являются довольно тонкими, и поэтому их трудно обнаружить с помощью стандартных когнитивных тестов, подобных тесту на IQ.

Насколько необходим мозг?

Несмотря на утверждения Лорбера, роль коры головного мозга, по-видимому, все же является очень важной. Существуют тщательно описанные случаи людей, у которых возникали серьезные когнитивные проблемы после самых «безобидных» неврологических повреждений. Если бы значительная часть нашего серого вещества была бы избыточной, то люди могли бы легко восстанавливаться после мозговых травм. К тому же, представляется маловероятным, что в результате естественного отбора появился бы орган, который потребляет так много энергии и так мало чего дает взамен. Другие издержки наличия большого мозга связаны с рисками, возникающими для матери и ребенка во время родов. Наличие меньшего по размерам, но более эффективного мозга, способного выполнять те же когнитивные функции, наверняка, было бы более выгодным для человека, и именно такой мозг, скорее всего, появился бы в результате естественного отбора. То, что мы имеем большой мозг, указывает на то, что он обеспечивает нам в процессе отбора какое-то важное преимущество. Наличие избыточного количества мозга можно только приветствовать, если оно не создает дополнительных издержек, но здесь издержки обладания большим мозгом явно перевешивают выгоды, обеспечиваемые маленьким, но более эффективным мозгом.

Современные методы сканирования мозга позволяют также увидеть, в какой мере мозг используется при осуществлении разных действий. Показано, что значительная часть нашего мозга оказывается задействованной при выполнении практически всех функций организма. Даже во время сна, который кажется наиболее пассивным состоянием, мозг проявляет удивительную активность, особенно когда мы видим сны. Причем активность такова, что эта фаза сна часто называется «активным сном».

Незадолго до своей смерти в 1996 году Лорбер, имевший репутацию заядлого спорщика, признал, что, возможно, он сгущал краски, интерпретируя полученные им результаты, но при этом заявил, что был вынужден это делать, чтобы заставить людей прислушаться к своим словам. Он был уверен, что слишком часто результаты, не соответствующие доминирующим воззрениям, отбрасываются как «аномальные». Лорбер продолжал утверждать, что у мозга должны быть избыточные или резервные возможности, подобно тому, как такие возможности имеются у почек или печени. Имеются и другие результаты экспериментов на крысах, говорящие в поддержку идей Лорбера. Крысы, которым за один раз удаляли значительную часть коры головного мозга, по-видимому, страдали серьезным дисфункциями, но крысы, которым удаляли то же количество коры мозга постененно, справлялись с последствиями этих операций вполне успешно и демонстрировали мало признаков снижения своих способностей. Последний эксперимент, по-видимому, отражает последовательные эффекты развития гидроцефалии, наблюдавшиеся у некоторых пациентов Лорбера. До сегодняшнего дня идея резервных способностей мозга продолжает вызывать споры, но, по-видимому, перераспределение функций все же возможно, особенно в развивающемся мозге ребенка.

С учетом имеющихся данных представляется очевидным, что кора головного мозга действительно необходима и что утверждение об использовании нами своего мозга всего на 10% является не чем иным, как мифом. Можно с уверенностью утверждать, что мы в любое время полностью используем наш мозг. Особый случай, исследованием которого занимался Лорбер, позволяет лучше ознакомиться с работой мозга, но вместо того, чтобы доказывать избыточность мозга, он скорее свидетельствует о его удивительной адаптивности и сложности — сложности, которую мы начинаем осознавать только сейчас.