Глава 1 ФАНТОМЫ МОЗГА Исторня человечества за последние 300 лет была il

Но теперь мы подошли к величайшей революции — пониманию человеческого мозга. Это, без сомнения, будет поворотным моментом в истории человеческого рода, который, в отличие от тех прежних революций в пауке, не касается внешнего мира — космологии, биологии или физики, а имеет отношение к нам самим, к тому органу, что позволил свершиться всем предыдущим открытиям. И мне хотелось бы заметить, что эти проникновения в работу человеческого мозга будут иметь огромное влияние не только на ученых, но и на все человечество. Они несомненно помогут нам перекинуть мост через ту огромную пропасть, по мнению Чарлза П. Сноу, разделяющую «две культуры»: с одной стороны — науку, с другой — искусство, философию и гуманитарные дисциплины. При таком колоссальном количестве исследований мозга все, что я могу сделать в данном случае, — представить вам лишь небольшой обзор и не пытаться объять необ'ьятное. Лекции охватывают широкий спектр тем, но две из них остаются сквозными. Первая обширная тема: неврологические синдромы, па которые в основном не обращают внимание, квалифицируя как странность или аномалию. Однако иногда при их изучении мы получаем новые представления о функциях нормального мозга —■ о том, как работает мозг. Вторая тема касается того факта, что многие функции головного мозга легче понять с точки зрения эволюции.

Надо сказать, что человеческий мозг является наиболее сложноорганизованной структурой в природе, и чтобы оценить это, вам достаточно посмотреть на его количественные показатели. Мозг состоит из сотен миллиардов нервных клеток или нейронов, которые формируют основную структуру и функциональные элементы нервной системы (см. рис. 1.1), Каждый нейрон совершает от I до 10 тысяч контактов, точки соединения которых называются синапсами. Именно здесь и происходит обмен информацией. Таким образом, можно подсчитать, что количество возможных перестановок и комбинаций мозговой активности или, иначе говоря, число состояний мозга превосходит количество элементарных частиц во вселенной. И хотя это общеизвестные факты, меия не перестает удивлять, что все богатство нашей психической жизни — наши настроения, эмоции, мысли, драгоценные жизни, религиозггые чувства и даже то, что каждый из нас считает своим собственным «Я», — все это просто активность маленьких желеобразных крупинок в наших головах, в нашем мозгу. И ничего другого. Такая ошеломляющая сложность — где же она берет начало?

-

Существует несколько разны к ci гособов изучения мозга, но мой подход — это изучение людей с некоторыми нарушениями или изменениями в небольших разделах мозга. Интересно, что люди, имеющие небольшие повреждения в специфических разделах мозга, не страдают ни тотальным снижением всех познавательных способностей, ни ухудшением памяти. Напротив, у них наблюдается чрезвычайно избирательное нарушение одной специфической функции а другие функции при этом остаются неповрежденными. Это дает основание полагать, что затронутая часть мозга каким-то образом участвует в работе ущербной функции. Приведу некоторые из моих любимых примеров.

Первый — это прозопагнозия или агнозия" на лица. Когда повреждена веретенообразная извилина височных долей обеих сторон мозга, пациент больше не может узнавать людей по лицам (см. рис. 1.3). Человек по-прежнему может читать книгу, то есть он не слепой, у него не наблюдается никакого психического расстройства, но он просто больше не способен узнавать людей, глядя им в лицо.

Прозопагнозня очень хорошо известна, но есть и другой достаточно редкий синдром — синдром Капгра. Не так давно я смотрел пациента, который, попав в автомобильную аварию и получив травму головы, был в коме. Он вышел из комы через пару недель и, когда я обследовал его, не показал никаких неврологических симптомов. Однако он демонстрировал одно

серьезное расстройство— глядя на свою мать, он говорил: «Доктор, эта женщина очень похожа на мою мать, но это не она — она обманщица». Что это означает? Примем во внимание, что во всем остальном этот пациент, назовем его Дейвид, совершенно здоров. Он интеллигентный, живой человек, легко поддерживает беседу (по крайней мере, по американским стандартам) и эмоционально сохранен.

Чтобы разобраться в этом нарушении, вы должны прежде всего понять, что зрение —- непростой процесс. Когда по утрам вы открываете глаза, все находится перед вами, и легко решить, что зрение является моментальным процессом, не требующим усилий. Но на самом деле все, что мы имеем внутри глазного яблока, — это крошечный искаженный и перевернутый образ мира. Изображение возбуж дает фоторецепторы сетчатки, а далее сообщение про ходит по зрительному нерву к задней части мозга, где его анализируют 30 различных зрительных зон. Только после этого вы действительно начинаете окончательно видеть то, на что смотрите. Это ваша мать? Это змея? Это свинья? И такой процесс идентификации происходит частично в небольшом разделе мозга, называемом веретенообразной извилиной, — области, которая оказывается поврежденной у пациентов, страдающих прозопеппозией. В итоге, когда образ распознан, сообщение передастся в структуру под названием миндалина, так сказать, «ворота» лим-бической системы — эмоциональный центр вашего мозга, позволяющий оценивать эмоциональную значимость того, что вы видите. Может быть, это хищник? Или это добыча, которую я могу поймать? А возможно, это потенциальный друг? Это начальник моего отдела, которого я должен опасаться, или посторонний, не имеющий ко мне касательства, или что-то крайне йтальное, вроде простой деревяшки? Что же это?

В случае с Дейвидом, поскольку его мозг сообщает ему, что эта женщина похожа на его мать, по-видимому, веретенообразная извилина и все Зрительные поля у него полностью в норме. Однако, грубо говоря, «провод», который идет от зрительных центров к мнндал1ше, то есть к эмоциональным центрам, оборван в результате аварии. Поэтому он смотрит на свою мать и думает: «Она выглядит как моя мать, но если это так, почему я ничего не чувствую к ней? Нет, она не может быть моей матерью, это какая-то незнакомка, которая притворяется ею». Учитывая данный специфический обрыв связи, это единственное толкование, которое доступно мозгу Дейвида.

Как можно проверить такук > причудливую идею? Мой студент Билл Херстейн вместе со мной в Ла-Хо-лья и Хэдн Эллис с Эндрю Янгом в Англии провели несколько очень простых экспериментов по измерению кожно-гальванической реакции ² (см. гл. 5)'. Мы достаточно достоверно обнаружили, как и предполагали теоретически, что в мозгу Дейвида была нарушена связь между зрением и эмоциями. Еще удивительнее было то, что когда Дейвид звонил своей матери по телефону, он сразу же узнавал ее голос. И здесь у него не было обмана чувств. Тем не менее, когда через час его мать заходила к нему в комнату, он снова говорил ей, что она обманщица и только похожа на нее. Причина такой аномалии объясняется разомкнутым каналом, который ведет от слуховой коры в верхнюю височную извилину к миндалине, и, возможно, этот путь не был поврежден в аварки. Следовательно, слуховое узнавание оставалось неповрежденным, в то время как зрительное распознавание исчезло. Это очень выразительный пример гого, чем мы занимаемся. Вот когнитивная неврология в действии. Мы берем причудливый, казалось бы, необъяснимый неврологический синдром — пациент заявляет, что его мать обманщица, — и затем приходим к простому объяснению, основываясь на известных нам нервных путях в мозгу.

Наш эмоциональный отзыв на зрительный образ является жизненно важным для выживания, но существование связей между зрительными центрами в мозгу и лимбической системой или эмоциональной сердцевиной мозга поднимает также и другие интереснейшие вопросы: что такое искусство; как мозг отзывается на прекрасное? Учитывая, что речь идет о связи между зрением и эмоциями, а искусство предполагает эстетическую эмоциональную реакцию на зрительные образы, такие связи определенно должны существовать, и это будет предметом следующей лекции.

Однажды я работал с пациентом, которому ампутировали руку выше левого локтя. Он сидел в моем кабинете с закрытыми глазами, пока я осторожно касался разных частей его тела и просил его говорить, каких именно. Все шло нормально, пока я не прикоснулся к его левой щеке, в этот момент он воскликнул: «О боже, вы дотронулись до большого пальца моей левой руки!» (иными словами, его фантомного пальца). Он был удивлен не меньше моего. Касание верхней губы вызвало ощущение в его фантомном указательном пальце, а подбородка — в его фантомном мизинце. Это была полная, систематическая карта его утраченной руки, нанесенная на лице (см. рис. 1.4).

Почему это происходит? Загадка фантомных конечностей, как и синдром Капгра, могли бы заинтриговать Шерлока Холмса. Что же, в конце концов, происходит? И снова ответ надо искать в анатомическом строении мозга. Тактильные сигналы от поверхности кожи левой стороны туловища проецируются в правом полушарии, на вертикальный участок корковой ткани, называемый постцентральной извилиной. На самом деле существует несколько таких карт, но для простоты мы предположим, что есть только одна, и назовем ее Sj — на постцентральной извилине. Это достоверное «представзггельство» всей поверхности тела — как если бы там находился маленький человечек, прислонившийся к этой поверхности мозга (см. рис. 1.5).

Мы называем его гомункулусом Пенфилда, и для большинства частей тела он неизменен — чему, собственно, и должна соответствовать карта. И все-таки здесь есть одна странность: проекция лица на карте поверхности мозга находится непосредственно сразу вслед за рукой, а не рядом с шеей, как можно было бы ожидать. Голова оказывается вывихнутой (почему это происходит — неясно, возможно, это как-то связано с филогенезом * или способом развития мозга на эмбриональной или младенческой стадии). Это дало мне ключ к тому, что произошло. Когда

Чтобы напрямую проверить наши гипотезы «преобразования карты» и «перекреста проводов», мы использовали технику магнитоэнцефалографни, или МЭГ. Она показывает, какая часть мозга активируется при тактильном раздражении различных частей тела. Достаточно достоверно мы обнаружили, что у Виктора (да и других шщиентов с ампутированными копечностямн) касание лица активирует не только область лица в мозгу, но также район руки в соответствии с картой Пенфилда (см. рис. 1.6). Это

сильно отличается от картины, которую можно видеть у здорового мозга, — в данном случае касание лица активирует только лицевую область коры.

Здесь в мозгу Виктора с очевидностью наблюдается определенный «перекрест проводов», и это важно, потому что позволяет нам соотносить эти изменения в анатомии мозга и в сенсорных картах мозга с феноменологией. Эта связь между физиологией и психологией является одной из важнейших задач когнитивной неврологии³

Это открытие, как и синдром Капгра, имеет более широкий смысл. Всем студентам-медикам непременно внушают, что связи в мозгу закладываются на эмбриональной стадии или в младенчестве, и как только они сформированы, ничто не может изменить их в зрелом возрасте. Именно поэтому, когда нервная система получает повреждение, например в результате инсульта, восстановления функции почти не бывает. И поэтому-то, в свою очередь, неврологические расстройства, к сожалению, так трудно лечить... по крайней мере, нас учили именно так. То, что я увидел, полностью противоречит этому подходу и предполагает обладание даже взрослым мозгом колоссальной пластичностью и податливостью, что можно продемонстрировать в пятиминутном эксперименте с пациентом, перенесшим ампутацию конечности.

Пока еще неясно, каким образом эту «пластичность» и карту тела можно «обуздать» в клинике, по я приведу другой пример чтобы показать, какое клиническое применение могут иметь некоторые из этих идей. Отдельные пациенты могут «двигать» своей фантомной рукой: по их словам, при расставании рука «делает прощальный взмах» или «жмет руку» при встрече⁴. Однако у многих других пациентов фантомная рука чувствует «парализованность», «онемение», «окаменение» или «не может сдвинуться ни на дюйм». Часто она испытывает болезненные непроизвольные сжимающие судороги или замирает в неудобной болезненной позе, которую пациент не может изменить. Мы обнаружили, что у некоторых из этих людей нарушения нервной системы наблюдались и до ампутации, например, рука была парализована или находилась в гипсе. В результате после ампутации пациент оказывается с «парализованной» фантомной рукой, как если бы паралич передавался фантому. Возможно, это произошло тогда, когда рука была целой, но парализованной, а мозг, подавая руке команду «двигайся», получал визуальный ответ: «нет, она не может сдвинуться». Каким-то образом эта обратная связь оказывается отпечатанной на схеме теменной доли или где-то еще в мозгу. (Это явление мы называем «заученный паралич».)

Как можно проверить эту весьма умозрительную версию? Возможно, если пациент получит зрительную обратную связь о том, что фантом подчиняется командам мозга, «заученный паралич» будет забыт? На столе в вертикальном положении перед пациентом мы закрепили зеркало, чтобы правые углы были направлены к его груди. Далее мы попросили его расположить свою парализованную фантомную руку слева от зеркала, а правой здоровой рукой повторить эту же позу по правую сторону зеркала. Затем мы предложили ему смотреть на правую поверхность зеркала, чтобы он мог видеть отражение своей полноценной руки, которое оптически накладывалось на восприятие положения фантомной руки (см. рис. 1.7). После этого мы вопросили пациента попробовать проделать симметричные движения обеими руками, как будто он дирижирует оркестром, глядя в зеркало. Представьте его и наше изумление, когда неожиданно он не только увидел двигающуюся фантомную руку, но и почувствовал ее движения. Я повторял этот опыт с несколькими пациентами, и похоже, что визуальная обратная связь оживляет фантом — он

начинает двигаться, как никогда раньше. Часто это происходит впервые за многие годы

Многие пациенты обнаруживали, что это внезапное ощущение произвольного контроля и движения в фантомной руке освобождает их ог судороги или неудобной позы, которые вызывают сильную боль в фантомной конечности⁵.

Освобождение от фантомных болей с использованием зеркала — действительно поразительное явлеиио* но можно ли проделать подобный трюк в отношении реальной боли в невредимой руке или ноге? Даже несмотря па то что мы воспринимаем боль такой, какая она есть, существует по меньшей мере два разных ее вида, которые исходят от различных функций. Острая боль является результатом рефлекторного удаления, например, oi огня и, возможно, также учит избегать таких опасных, вызывающих боль объектов, как колющие предметы. Хроническая боль, такая как при переломах или гангрене, — явление совершенно другого порядка: это рефлекторное стремление обездвижить руку, чтобы, предоставив ей покой и оберегая ее от лишних повреждений, позволить полностью восстановиться. Обычно боль является чрезвычайно полезным адаптивным механизмом — это дар, а не проклятие. Но иногда этот механизм приводит к нежелательным последствиям. Мы часто видим пациентов в состоянии, называемом «хроническая боль 1-го типа», которое включает странный синдром «рефлекторной симпатической дистрофии», или РСД. РСД начинается с незначительной травмы — ушиба, укуса насекомого или перелома кончика пальца — и приводит к муч1ггельной боли во всей руке, делая се полностью неподвижной, воспаленной и опухшей. Последствия совершенно непропорциональны причине, вызвавшей этот синдром, который может длиться бесконечно.

Чтобы понять, как это происходит, нужно рассмотреть вопрос в эволюционном ключе Вспомним, что исходной причиной хронической боли является временная неподвижность, которая обеспечивает покой и восстановление: мозг посылает команду руке, возникает сильная боль, останавливающая ее дальнейшие движения. Это обычный способ адаптации, но я полагаю, что иногда этот механизм дает сбой, который и приводит к тому, что я называю «заученной болью»: сама попытка пошевелить рукой — сам по себе сигнал команды — становится патологически связанной с мучительной болью. В результате даже по прошествии долгого времени после события пациент по-прежнему испытывает псевдопаралич, вызванный «заученной болью». В 1995 году я предложил попробовать облегчить этот тип патологиче ской хронической боли 1-го типа с помощью зеркальной зрительпой обратной связи Представьте себе, что пациент видит отражение своей нормальной руки, которая оптически накладывается на патологически болезненную руку. Если нормальная рука двигается (а больная делает попытки ей соответствовать), пациент видит, как больная рука внезапно возрождается к жизни и становится свободной в движении! Это могло бы помочь пациентам с РСД «отменить» сформировавшуюся в мозгу ложную связь между движением руки и болью, а следовательно, устранить боль и вернуть руке подвижность. В 1995 году это была не более чем притянутая за уши идея, но недавно Маккабе и другие попытались применить «зеркальный метод» на девяти пациентах в клинических опытах с двумя группами пациентов: плацебо* и контрольной. В результате опытов с зеркалом у многих пациентов боль полностью прошла, а подвижность восстановилась. При этом в контрольной группе, где использовали плексиглас, эффект не >!аблюдался. Эти результаты были настолько поразительными, что я бы сомневался в них, не будь соавтором этой работы Патрик Уолл — один из признанных в мире экспертов по боли и плацебо⁶.

«Перекрест проводов» в мозгу, который иногда возникает в результате ампутации, также происходит вследствие генной мутации... Вместо того чтобы оставаться изолированными, мозговые структуры случайно «пересекаются», что приводит к удивительному явлению — синестезии, впервые описанной Фрэнсисом Голтоном в XIX веке. Синестезия, которая, по-видимому, передается по наследству, проявляется в смешении ощущений. Например, слуховые ощущения, особенно музыкальные ноты, могут вызывать определенные цветовые ощущения: «до» — ярко-красная, «фа» — синяя и т. д. Зрительное вос-

Плацебо — бези|>едное лекарство прописываемое для успо коения больного (от церк. — первое ттнопение заупокойной службы 1'Я буду угоден») приятие цифр иногда вызывает тот же эффект: пятерка всегда представляется красной, шестерка — зеленой, семерка — всегда индиго, а восьмерка — всегда желтая... Синестезия — на удивление довольно распространенное явление и встречается у людей в одном из 200 случаев. Что же вызывает такое смешение сигналов? Мой студент Эд Хаббард и я рассматривали атласы мозга, и в частности веретенообразную извилину, где анализируется цветовая информация. Мы увидели, что ряд областей мозга, которые представляют зрительные графемы цифр, также захватывает области в веретенообразной извилине. Похоже, что, как и в случае с ампутацией, вызывающей «перекрест проводов» между лицом и рукой, вследствие генетически полученной аномалии синестезия возникает в веретенообразной извилине в результате пересечений областей восприятия цифр и цвета.

Несмотря на то что синестезия была описана Гол-тоном более 100 лет назад, этот феномен никогда не оказывался в цеЕггре внимашгя неврологии. Как правило, считалось, что люди, испытывающие подобные ощущения, просто сошли с ума или пытаются обратить на себя внимание, а может быть, это каким-то образом связано с их детскими воспоминаниями: магнитики на холодильнике или букварь, где цифра пять была красного цвета, шесть —- голубая, семь — зеленая... Однако если в этом дело, то как же подобное может передаваться по наследству? Мои коллеги и я захотели доказать, что синестезия является насто-ящим сенсорным феноменом, а не плодом воображения или воспоминаний. Мы соорудили простой компьютерный экран, по которому были разбросаны черные пятерки на белом фоне,

Двойки, вкрапленные в матрицу, состоящую из пятерок, образуют скрытую фигуру (см. рис. 1.8). Поскольку картинка производится на компьютере.


двойки представляют собой зеркальное отражение пятерок. Большинство людей в этом случае видят лишь случайные цифры, но люди с синестезией видят пятерки зелеными, а двойки красными, что создает видимое очертание красного треугольника среди зеленого леса пятерок (схематично показано на рис. 4.1). Тот факт, что люди с синестезией могут легче, чем нормальные люди, увидеть эти очертания, доказывает, что они не психически больные, а просто переживают настоящий сенсорный феномен. Это также исключает предположения о воспоминаниях или наличие феномена высокоразвитых познавательных способностей. Наша группа в Ла-Холье, а в Лондоне Джеффри Грей, Майк Морган и другие провели эксперименты, чтобы проверить идею «перекреста проводов» в мозгу. Наши опыты показали, что при демонстрации черпо-белого изображения у этих людей активируется веретенообразная извилина в области восприятия цвета. (У обычных людей эта область активируется только при демонстрации цветного изображения.)

Фантомные конечности, синестезия и синдром Капгра можно хотя бы отчасти объяснить нервной циркуляцией. Но однажды я столкнулся с человеком с еще более причудливым синдромом, так называемой болевой асимболией* К моему изумлению, в ответ на болевую стимуляцию этот пациент не стонал, а начинал смеяться. Это была воплощенная в жизнь метафора — человек смеется в лицо боли. Почему так бывает? Прежде всего, мы должны ответить на еще более общий вопрос: почему люди смеются? Без сомнения, смех — это «универсальное» свойство всех человеческих существ. Каждое общество, каждая цияилизация, каждая культура имеют свои формы смеха и юмора. Но почему смех эволюционтгровал в процессе естественного отбора? Каким биологи ческим задачам он служит?

В основе всех шуток лежит ожидание внезапного поворота, который неизбежно влечет за собой совср шенно иное толкование всех предыдущих фактов, что является кульминационным моментом. Очевидно, что поворота per se** недостаточно для того чтобы

Асимболия (или асимволия) — расстройство способности понимать значение условных знаков и правильно ими поль-

Рег se [лат.) — сам по себе
было смешно, иначе всякое великое научное открытие, вызывающее «изменение парадигмы», должны были бы приветствовать бурным весельем даже те, чьи теории они опровергли. (Однако ни один ученый не станет радоваться, если это происходит с ним. Можете мне поверить, я это испытал!) Только лишь иного толкования мало. Новая модель должна быть нелогичной, лишенной тривиальности. Например, солидный господин, направляясь к своей машине, поскальзывается на банановой кожуре и падает. Если он в кровь разбивает голову, вы вряд ли будете смеяться. Скорее, вы броситесь к телефону вызывать «скорую помощь». Но если он сотрет липкую кожуру с лица, озираясь вокруг, а затем встанет на ноги, вы начнете смеяться. Причина, по-моему, в том, что в данном случае человеку не причинен реальный ущерб. Я уверен, что смех является естественным сигналом того, что тревога была ложной. Почему это полезно с эволюционной точки зрения? Я полагаю, что ритмичное стаккато смеха эволюционировало, для того чтобы информировать наших родственников, имеющи к общие с нами гены: не растрачивайте свои драгоценные ресурсы на эту ситуацию — это ложная тревога. Смех — это сигнал «О'кей».

Но какое все это имеет отношение к моему пациенту с асимболией? Попробую объяснить. Ко1да мы обследовали его мозг, используя компьютерную томографию, то обнаружили повреждение непосредственно возле области, называемой инсулярной* корой, по сторонам мозга. Инсулярная кора получает сигналы боли от внутренних органов и кожи. Это те районы, где ощущается грубая боль, по у боли существует много слоев — это не единое явление. Из инсулярной коры сообщение поступает к миндалине (о которой мы говорили раньше в связи с синдро-

Вышеупомянутый синдром предполагает, что, изучая неврологические аномалии, мы очень много можем узнать о работе нормального мозга⁷. В книге «Фантомы мозга» я писал:

«Есть что-то определенно странное в безволосом современном примате, который эволюционировал в биологический вид и оказался способным оглянуться назад, ч гобы поразмышлять о своем происхождении. Не менее странно, что его мозгу недостаточно узнавать, как работает мозг других, он также задает вопросы о себе: «Кто я? В чем смысл моего существования? Почему я смеюсь? Почему я мечтаю? Почему я восхищаюсь искусством, музыкой и поэзией? Состоит ли мой разум лишь из активных нейронов моего мозга? И если так, то каковы пределы свободы воли?» Когда мозг бьется над тем, чтобы понять себя, эти вопросы приобретают специфическое рекурсивное* качество, что делает неврологию такой захватывающей».