Сейчас, когда новые возможности изучения мозга человека сделали эту область науки едва ли не самой «густонаселенной территорией», невозможно и не нужно в отдельной главе представлять результаты всех или хотя бы большинства исследований по применению неинвазивной техники для изучения физиологии высших функций мозга и обсуждение всех связанных с этим проблем. Идея представленного выше – в приведении примеров, демонстрации возможностей, сходства и различия результатов ПЭТ-исследований. Важно представлять себе, что сейчас оказалось возможным (и проводится!) исследование мозговой организации действительно самых разных аспектов психической деятельности человека, и в том числе мозговой организации таких процессов и явлений, как логика, воображение, творчество и т.д.
Каковы же основные представления, сформулированные в течение последних ста лет при исследовании мозга, и в том числе – в периоды первого и второго прорывов в проблеме нейрофизиологии высших функций? Одним из наиболее общих принципов работы мозга, по-видимому, следует признать сформулированный в начале XX в. условно-рефлекторный (по Павлову), или сочетательно-рефлекторный (по Бехтереву), во всех его возможных вариациях.
Спор о приоритете – сложный. Свой приоритет, несмотря на признание более ранних западных работ, Павлов очень активно отстаивал. Однако по существу формированием условных рефлексов у животных («дрессировка») Бехтерев занимался уже в 80-х годах прошлого столетия. До сочетательных рефлексов Бехтерев говорит о психорефлексах, о сложных рефлексах, а сам термин «сочетательные» (рефлексы) несет две смысловые нагрузки (сочетание раздражителей и сочетательные волокна в мозге). Именно с этих позиций Бехтерев уже в самом начале XX в. (1904) рассматривает психические процессы человека.
«В более сложных нервно-психических процессах мы имеем как бы дальнейшее усложнение центральной реакции, сопутствуемой элементарным ощущением или чувствованием. Это усложнение заключается в том, что центральная реакция, развиваясь далее, передается в другие центры нервно-психической деятельности, где путем переработки и сочетания с соответствующими мышечными ощущениями превращается в иной род реакции, выражающейся представлением, которое оставляет по себе след в форме воспоминательного образа, способного к оживлению.
Далее представление, являющееся сопутником дальнейшего развития центральной реакции, благодаря существованию ассоциативных связей между различными областями головного мозга, вступает в сочетание с другими воспоминательными образами пережитых ранее подобных же центральных реакций, образуя собою более сложные продукты нервно-психики, которые также не лишены материальной основы. Эти новые продукты, в свою очередь, обнаруживают способность к взаимному сочетанию, комбинации и разложению на свои составные части и, возбуждая центробежные импульсы, переводятся на символы языка, выражаясь словами, или же приводят к развитию тех или других психодвигательных или психосекреторных явлений, в какой бы части тела и в какой бы форме они ни обнаруживались, чем, собственно, и завершается в наипростейшей форме весь цикл нервно-психического движения» (Бехтерев В.М. Объективная психология и ее предмет. СПб., 1904. С. 723).
И если даже не акцентировать вопрос о приоритете, нельзя не признать, что в изучении мозга человека заслуги Бехтерева исключительно весомы. Мечта Бехтерева об объективном изучении мозговых явлений, лежащих в основе психической жизни человека, сейчас сбылась. Однако пришла эта реальность не через сочетательные или условные рефлексы. Ее принес современный технологический прогресс при общении с человеком в процессе исследования на языке человеческого общения, при применении психологических тестов.
С философской точки зрения провозглашение условно-рефлекторного принципа должно рассматриваться как существенное достижение. В изучении человеческого мозга (где исключительно велика заслуга идей и полиметодичных исследований Бехтерева) этот принцип нужно принимать во внимание при рассмотрении мозговой организации любой высшей деятельности, хотя, конечно, не следует возводить его в абсолют. Можно подчеркнуть идейную преемственность этих позиций с более ранними работами Лайкока и Сеченова[38], утверждавших рефлекторный принцип в деятельности мозга человека, и, может быть, с еще более ранними – Декарта (R. Descartes, 1648, цит. по Brazier, 1984).
Однако открытие рефлекторного, условно-рефлекторного (или сочетательно-рефлекторного) принципа выявляет скорее нашу общность с животным миром, чем нашу уникальность. Если рассматривать более ранние работы Бехтерева[39], принцип развития сознания в филогенетическом ряду также, скорее, роднит весь животный мир, хотя Бехтерев подчеркивает, что местом сознательных процессов у человека являются исключительно мозговые полушария с их узлами. Более близкими науке именно о мозге человека оказываются раскрытые позднее механизмы, хотя их философское, методологическое значение существенно меньше.
При прямом точечном контакте с мозгом, когда записывались практически все виды физиологической активности в покое и при реализации разных видов деятельности, в том числе и мыслительной, некоторые механизмы мозга проявлялись в ходе подтверждения исходных гипотез. А на некоторые, причем весьма значимые, механизмы исследователи буквально наталкивались. Например, именно так вошел в наши знания мозговой механизм, который в научной литературе описывается как наличие индивидуально формирующихся у некоторых мозговых систем звеньев разной степени жесткости и который по существу свидетельствовал о возможности – и реальности – осуществления одной и той же деятельности не обязательно одной и той же, а пространственно различающимися мозговыми системами. Этот важнейший мозговой механизм, открытый нами в 1966 г.[40], далее постоянно подтверждался. Исследования с помощью ПЭТ вновь утвердили эти данные и показали, сколь существенно могут разниться мозговые системы, конечный результат деятельности которых один и тот же, исходное руководство к действию – идентично[41].
В начале изучения мозговой организации мыслительной деятельности мы, естественно, шли почти ощупью, хотя, оглядываясь назад, кажется, что все было просто. Теперь ясно, что так и нужно было идти, конечно, избегая тех ошибок, которые мы делали, по пути, на котором были щедро разбросаны и радости и разочарования. Сейчас трудно сказать, что стимулировало больше – наверное, и то и другое. Итак, жесткие и гибкие звенья. Как мы пришли к этой гипотезе? Действительно, через восторг и отчаяние, сменившееся далее ровной, восходящей уверенностью в правомерности предположения об удивительной мозговой системе обеспечения мышления.
Больным паркинсонизмом (тогда, в 60–70-х годах), эпилепсией, фантомно-болевым синдромом лечение проводилось медикаментами, в тяжелых случаях иногда вживлялись множественные электроды для выбора наилучшего места лечебного электролизиса, а позднее – лечебной стимуляции. Стремились не только помочь справиться с симптомами основного заболевания, но и не привнести лечением вреда. Для этого дополнительно к основной лечебно-диагностической схеме лечения проводились исследования соотношения мозговых зон с мыслительными функциями и эмоциональными реакциями. Регистрировались физиологические показатели жизнедеятельности мозга (электросубкортикограмма, медленные потенциалы, импульсная активность нейронов и др.), которые далее обрабатывались с помощью все более удачных приемов извлечения полезной информации из шума – активности, связанной с заданным действием, на фоне основной. В качестве заданий предъявлялись психологические пробы самого разного типа, но всегда такие, к которым можно было найти аналогичные и сформировать собственно тест из многих проб. Далее проводилась тривиальная процедура получения суперпозированных данных, где, в случае если данная зона мозга была связана с реализуемой деятельностью, развивалось отличие активности в период реализации пробы от основной (фон). Если нет – отличие не прослеживалось (естественно, речь шла о статистически достоверном отличии). Какое удивительное чувство мы испытывали, помечая на карте мозга зоны, ответившие изменением своей активности на психологический тест! Однако, в соответствии с неписаными правилами физиологических наблюдений, через день мы повторили исследование. Получилась также карта активных зон, но в основном – других. Лишь одна-две зоны были те же, что и в предыдущем исследовании. Так с чем же мы столкнулись? Хорошо, что, получив такие неожиданно противоречивые результаты, мы не прекратили исследования. Подтвердилось, что какие-то зоны вели себя вполне воспроизводимо. А в большинстве зон мозга воспроизводимые изменения были скорее исключением, чем правилом.
Состояние больных день ото дня менялось – лекарства, лечение другими методами. Менялась и обстановка исследования – кто-то отсутствовал, кто-то новый появлялся. Все знали, что мозг – исключительно чувствительный орган, «но не до такой же степени?!» Оказалось – именно до такой. Направленно меняя условия наблюдения, мы тогда – да с тех пор и многократно – подтвердили наличие постоянно реагирующих при какой-то определенной мыслительной деятельности зон – мы назвали их жесткими звеньями системы. И наличие других зон, реагирующих или никак не проявляющих себя в зависимости от условий исследования, – мы обозначили их как гибкие звенья. Иными словами, одна и та же задача могла решаться мозгом различно! Этот принцип – наше огромное богатство, богатство возможностей думать в тишине павловской башни молчания, в шуме толпы и у Ниагарского водопада. И только тогда, когда вас что-то раздражает или сильно радует – иными словами, когда включается эмоциональная сфера, – ход мыслей может нарушаться. Но этому есть уже объяснение, результаты физиологических исследований показывают, каков механизм этой помехи… Однако это уже другой вопрос, здесь не рассматриваемый[42].
Еще до работы с ПЭТ представление об особой мозговой системе обеспечения мышления, состоящей из жестких и гибких звеньев, могло бы считаться теорией. Но, в моих глазах, такое звание – теория – вполне правомерно присвоить этим представлениям сейчас, когда оно подтверждается практически в каждом исследовании по дальнейшему изучению мозговых основ мышления с помощью ПЭТ и другой аналогичной по возможностям техники.
Сейчас к сходным представлениям пришел Хорвиц с соавторами[43], а сходные факты в своей обобщающей работе представляет Роланд[44]. Это – один из важнейших механизмов надежности мозга, возможности достижения правильного конечного результата мыслительной деятельности относительно независимо от внутренних и внешних помех. Разрушение (болезнь, травма) многих гибких мозговых звеньев систем организации сложной деятельности первоначально чаще всего восполнимо, но постепенно лишает мозг богатства его возможностей. Очень важно для клиники, что по крайней мере некоторые, казалось бы не обязательные, не значимые, звенья системы обеспечения, например, речевой функции могут при необходимости взять на себя ведущую роль, определить возможность восстановления речи при необратимой гибели главного звена соответствующей системы – в частности, зоны Брока.
В обеспечении разных видов деятельности, и в том числе мыслительной, мозг обладает еще целым рядом механизмов надежности, увеличения его возможностей. Речь здесь идет о явной или латентной полифункциональности очень многих нейронных популяций, которая может присутствовать исходно (явная) или проявляться при изменении химических модуляционных влияний (латентная)[45]. И наконец, не ставя перед собой здесь задачу перечисления всех механизмов надежности работы мозга, упомянем привлекший сейчас большое внимание ученых механизм детекции ошибок.
Впервые феномен детекции ошибок – детектор ошибок – был открыт нами в 1968 г.[46] С тех пор различные аспекты вопроса рассматривались нами в большом числе публикаций и в главах ряда монографий[47].
Было показано, что в мозге имеются нейронные популяции, которые на какую-то данную сложную деятельность не реагируют; реагируют на ее правильное выполнение; реагируют и на правильное, и на ошибочное выполнение задания. И наконец, отдельные нейронные популяции реагируют именно при ошибочном выполнении деятельности, будь то в связи с дефектом восприятия (ранняя реакция) или с дефектом реализации (поздняя реакция). Такие нейронные популяции были обнаружены нами первоначально в подкорковых структурах. Позднее такие же нейронные популяции были обнаружены нами и в коре.
Детектор ошибок активизируется при рассогласовании деятельности с ее планом, точнее – с хранящейся в мозге матрицей (понятно, что вряд ли он активируется при ошибках в деятельности творческой).
Если прислушаться к себе, то окажется, что мы все давно знакомы с детектором ошибок; иногда как бы слушаемся его, иногда пренебрегаем им. То и другие желательно делать в меру: слишком большая покорность детектору ошибок, может привести к тяжелому состоянию – синдрому навязчивости, нередко трудноконтролируемому. Наоборот, пренебрежение его «советами» может привести также к тяжелым последствиям, хотя в этом случае как бы внешним. Как это бывает в реальности? Приведу случай типичный, хотя и не единственно возможный.
Вы выходите из дома и уже готовы захлопнуть дверь. И в этот момент у вас появляется чувство, что не все в порядке, вы что-то забыли или забыли что-то сделать. Дверь еще не закрыта, все поправимо. Вы возвращаетесь (несмотря на суеверный страх – «дороги не будет»). И находите случайно вынутые из кармана ключи от квартиры, или невыключенный утюг, или что-то еще, достаточное для того, чтобы произошла серьезная неприятность. Ай да детектор ошибок, могли бы подумать вы, если бы знали, что это он помогал вам. На следующее утро вы уже сознательно останавливаетесь у уже открытой двери и вспоминаете: что? Мысленный обзор дома, все в порядке – вы уходите. А послезавтра уходите из дома, как уходили всегда. Это – счастливый конец, детектор сработал, вы его послушались, но не подчинились ему.
Другая возможность. Наступило завтра. Дверь открыта, но вы снова закрываете ее изнутри и обходите дом. В общем-то все в порядке, но всегда можно найти какую-то забытую мелочь или просто вещь, которую показалось нужным взять с собой. Послезавтра – то же самое. И через некоторое время вы – раб детектора. Развивается подчиненность желанию возвращаться, да и не один раз. Вы опаздываете на работу, в институт – словом, туда, где надо быть вовремя, но это уже не проходит. Надо лечиться, и как можно скорее. Вначале могут помочь психотерапия и некоторые так называемые малые транквилизаторы. Но очень мало людей сразу обращается в этой ситуации к врачу. Обращаются тогда, когда жизнь становится невмоготу, когда в мозге под командованием детектора ошибок уже сформировалась матрица патологических действий. Лечение возможно, но теперь это уже очень не просто.
А вот второй случай. «Да ничего я не забыл, все взял, все так. И вообще – надо торопиться». А утюг… Или газ… Наименее трагично кончается что-то вроде забытых ключей, если есть запасные: в противном случае надо вскрывать дверь, что, естественно, в этот момент кажется очень неприятным. Дальнейшее – дело характера. Ведь человек в 99 и 9 в периоде процента случаев не знает о детекторе – страже выполнения привычных действий в соответствии с планом-матрицей, зафиксировавшейся в мозге для облегчения жизни в стереотипных ситуациях. А нестереотипные? А творческая работа? Вот уж здесь нет детектора ошибок. Здесь вы свободны – и от оков, и от защиты.
На эту тему можно было бы написать если не роман, то хотя бы повесть. Но – не здесь.
Детектор ошибок был заново «открыт» при некоторой вариации нейрофизиологической методики (вызванные потенциалы, а не динамика нейронной активности) рядом исследователей, причем был назван совершенно так же – детектор ошибок[48].
Несколько ранее принципиально то же явление было описано (и приобрело очень широкое звучание) Наатаненом[49] и обозначено как Missmatch Negativity. По существу речь идет о рассогласовании с планом, появлении неожиданного элемента для матрицы-схемы ситуации или действия. Феномен этот оказался более изучен благодаря энтузиазму Наатанена, а также потому, что являлся основной задачей его лаборатории, а в нашем случае – лишь интересной находкой на пути широкого изучения нейрофизиологических механизмов психики.
Тема механизмов мозга поистине неисчерпаема. Здесь, пожалуй, целесообразно для стимулирования интереса к вопросу привести лишь еще один тип наших наблюдений, как и многое в сложной проблеме, может быть, нуждающийся в дальнейшем изучении. Речь идет о пространственно преимущественно тормозных реакциях коры и преимущественно активационных реакциях подкорки при активации в коре только зон, имеющих первостепенное значение именно для данной деятельности. Такого рода соотношение наблюдалось нами в ходе реализации различных психологических проб[50]. Это проявлялось по окончании периода первоначальной генерализованной активации как ориентировочной реакции, являющейся одним из главных механизмов самосохранения мозга[51]. Если приведенные данные будут подтверждаться[52], придется, может быть, пересматривать многие из уже сложившихся представлений о корково-подкорковых соотношениях в обеспечении мыслительной деятельности.