Если вы не занимаетесь научными исследованиями, то, должно быть, лучше прочувствуете наэлектризованность этого момента, если представите себе вращающееся колесо рулетки. Все свои сбережения за несколько лет вы поставили на красное. Вы надеетесь, что шарик остановится на красном, и тревога ожидания растет, когда колесо начинает замедляться, с вашими средствами к существованию и часами работы на кону. Так и я надеялся, что дизайн моего эксперимента выявит нечто еще неизвестное, и моя тревога резко выросла, когда настало время предъявить изображение правому полушарию WJ. Что произойдет? Адреналин перекачивался по моему телу, сердце скакало, как футбольный мяч в Дартмуте, когда тренером был Боб Блэкмен. Хотя сейчас этими открытиями уже никого не удивишь (они стали просто поводом для беседы за коктейлем), невозможно описать мое изумление, когда WJ сказал: “Нет, я ничего не видел”. Мало того что он не мог больше словесно описать, используя свое левое полушарие, предмет, представленный только что отделенному правому полушарию, он не знал, что изображение вообще показывали. Эксперимент, который я спланировал как студент старших курсов и смог поставить как аспирант, обернулся ошеломляющим открытием! Вряд ли Христофор Колумб чувствовал себя более взволнованным, когда обнаружил новую землю, чем я в тот момент.
Сначала казалось, что пациент просто слеп к стимулам, которые возникают в его левом поле зрения. Однако дальнейшее исследование показало, что это не так. Я припрятал еще один козырь в рукаве, чтобы вычислить, получает ли правое полушарие какую-либо визуальную информацию. Хотя оба полушария могут управлять близкими к ним мышцами лица и плеч, удаленные от них мышцы кистей рук контролируются разными полушариями. Так, левая часть мозга управляет правой кистью, а правая – левой кистью{80}. Если человек не видит своих рук, то левый мозг понятия не имеет, чем занимается правая кисть, и наоборот. Я спланировал эксперимент, в котором WJ, до того как дать словесный ответ (контролируемый левым полушарием), мог отреагировать на увиденный стимул левой рукой (контролируемой правым), используя кодовую таблицу азбуки Морзе. Я адресовал вспышку света его правому полушарию – и в ответ он нажал на клавишу левой рукой, но заявил, что ничего не видел! Его правое полушарие не потеряло способность воспринимать зрительные стимулы, оно прекрасно видело вспышку и смогло сообщить об этом с помощью азбуки Морзе. Единственной причиной, по которой WJ отрицал, что видел вспышку, могло быть только то, что передача информации между двумя полушариями была полностью прервана!
Оказалось, что любая зрительная, осязательная, проприоцептивная, слуховая или обонятельная информация, которая предъявлялась одному полушарию, обрабатывалась только в нем, а другая половина мозга об этом совершенно ничего не знала. Левая половина не представляла, над чем работает правая, и наоборот. Я обнаружил, что у пациента с расщепленным мозгом левое полушарие и его речевой центр не имеют доступа к информации, которая предъявляется правой половине мозга. Нам представилась совершенно уникальная новая возможность – изучать способности одного полушария, отделенного от другого, а не просто нарушение функций в результате повреждения.
В более поздних экспериментах с другими пациентами мы помещали различные предметы в пределах досягаемости левой кисти, но загораживали их от взгляда. Изображение одного из предметов предъявляли правому полушарию. Левая рука пациента могла ощупывать предметы и выбирала именно тот, который показывали. Но когда пациента спрашивали, видел ли он что-нибудь, или что у него в левой руке, он отрицал, что видел картинку, и не мог описать, что держал в левой руке. Или мы посылали изображение велосипеда правому полушарию и спрашивали пациента, видел ли он что-нибудь. Опять-таки он отвечал отрицательно, но его левая рука рисовала велосипед.
Вскоре стало очевидно, что правое полушарие лучше выполняет зрительно-пространственные задачи. Левая рука, контролируемая правым полушарием, без труда могла сложить цветные кубики так, чтобы воспроизвести их порядок с картинки, предъявленной правому полушарию, а вот правая рука, когда изображение показывали левому полушарию, решала подобную задачу целую вечность. Одному пациенту даже пришлось сесть на свою левую руку, чтобы не дать ей подняться и попробовать выполнить задание. Левая рука могла копировать и рисовать объемные картинки, тогда как правая, та самая, которая запросто может написать текст, была не в состоянии нарисовать куб. Оказалось, правое полушарие специализируется на решении таких задач, как узнавание правильных (не перевернутых) лиц, концентрация внимания и различение сенсорных сигналов. Левое полушарие связано с интеллектом. Оно специализируется на языке, речи и разумном поведении. После комиссуротомии вербальный коэффициент интеллекта пациента не меняется{81}, как и его способность решать задачи. Могут наблюдаться некоторые нарушения свободного припоминания и других показателей работоспособности, однако изоляция, по существу, половины коры головного мозга от доминантного левого полушария не вызывает никаких серьезных изменений, связанных с когнитивными функциями. Возможности левого полушария остаются такими же, как и до операции, при этом в значительной степени отделенное от него, равное по объему правое полушарие серьезно сдает в решении когнитивных задач. Становилось ясно, что правое полушарие живет своей собственной богатой психической жизнью, совершенно иной, нежели левое.
Благодаря изучению неврологических пациентов мы уже знали, что у мозга есть два совершенно разных нейронных пути для порождения спонтанных и произвольных лицевых выражений. Только доминантное левое полушарие может управлять произвольной мимикой{82}. При определенных поражениях правого полушария, которые нарушают коммуникацию между половинами мозга, пациенты, когда их просят улыбнуться, делают это только правой стороной лица, а левая остается неподвижной[13].
Однако, если тем же пациентам рассказывают шутку и они улыбаются спонтанно, их лицевые мышцы реагируют нормально, двусторонне, потому что задействуется другой путь, который не требует “общения” между полушариями. С точностью до наоборот все происходит при болезни Паркинсона, когда повреждена экстрапирамидная система – часть моторной системы, связанная с координацией движений. Такие пациенты не могут придавать своему лицу спонтанные выражения, но сознательно контролируют лицевые мышцы. В экспериментах с расщепленным мозгом мы полагали, что, если дать команду левому полушарию пациента, на нее раньше отреагирует правая половина лица. Именно это и происходило. Когда левое полушарие пациента с расщепленным мозгом видит команду улыбнуться или нахмуриться, правая сторона лица реагирует примерно на 180 миллисекунд раньше левой. Задержка объясняется тем, что правому полушарию нужно получить соматическую обратную связь через подкорковые пути.
Все эти открытия привели к представлению о множестве специализаций, рассредоточенных по мозгу. Однако из результатов наших исследований напрашивался еще один вывод: раз каждое полушарие может обладать информацией вне сферы осознания другого, значит, хирургическая операция по расщеплению мозга способна создать состояние раздвоенного сознания.
Двойное сознание?
Не все были взволнованы нашими результатами. Поднимаясь вместе со мной на лифте в Рокфеллеровском университете, Джордж Миллер представил меня великому американскому психологу Уильяму Эстесу и сказал: “Знаешь Майка? Он тот парень, который открыл феномен расщепленного мозга у людей”. – “Отлично, – ответил Эстес, – теперь у нас есть две системы, которые мы не понимаем”. Казалось, операция по расщеплению мозга создавала два независимых полушария, каждое из которых обладало сознанием. Поэтому тогда мы думали, что есть две системы сознания: ум левый и ум правый.
В 1968 году Роджер Сперри написал: “Одну из более общих и к тому же наиболее интересных и поразительных особенностей этого синдрома можно кратко охарактеризовать как очевидное удвоение в большинстве сфер сознательного понимания. Эти пациенты во многом ведут себя так, как если бы у них было два независимых потока осознания вместо нормального единого потока – по одному в каждом полушарии, каждый из которых отрезан от другого и лишен контакта с его психическим опытом. Иными словами, каждое полушарие, похоже, обладает своими собственными, отдельными и частными, ощущениями, своим собственным восприятием, своими собственными данными и своими собственными побуждениями к действию, с соответствующим волевым и когнитивным опытом”{83}
Сноски
1
Синапс – место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал другой клеткой (мышечной, эпителиальной), где происходит передача нервного импульса. – Прим. ред.
2
Среднеквадратичное отклонение характеризует разброс значений какого-либо параметра вокруг его среднего значения. Если среднеквадратичное отклонение велико, значит, вариабельность высокая, то есть значения сильно расходятся со средним. При нормальном распределении практически все значения исследуемого параметра попадают в интервал плюс-минус три среднеквадратичных отклонения относительно среднего значения. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. автора.
3
Так называемую модель триединого мозга предложил Пол Маклин. Согласно его гипотезе, мозг имеет структуру, обусловленную его эволюционным развитием, и состоит из трех слоев. Самый древний, рептильный, покрыт сверху вторым слоем – лимбической системой. А опоясывает эти два слоя третий, самый новый, – неокортекс. Идея Маклина по своей сути состоит в том, что по мере нашего развития новые слои мозга добавлялись к старым, как прицепляют дополнительный вагон к поезду. Я называю эту модель эволюции теорией поезда.
4
Исследователи определили, что головной мозг взрослого мужчины в среднем состоит из 86 миллиардов нейронов и 85 миллиардов других клеток и что кора мозга, хотя и составляет 82 % его массы, содержит лишь 19 % его нейронов. Большинство нейронов, 72 %, находятся в мозжечке, который составляет 10 % массы мозга.
5
Понятие относительной связности противопоставляется понятию абсолют ной. Сохранение первой предполагает, что каждый новый нейрон оказывается напрямую связан со всеми остальными, при этом общее число аксонов растет экспоненциально с увеличением количества нейронов. А при сохранении абсолютной связности число аксонов на один нейрон остается неизменным, то есть общее количество аксонов растет линейно. Более подробно об эволюционных принципах увеличения размера мозга рассказывается на странице 101. – Прим. ред.
6
Отдельные нейроны в шести слоях неокортекса организованы еще и вертикально – выстроены в столбики (так называемые микроколонки, миниколонки, или уже упоминавшиеся кортикальные модули), расположенные перпендикулярно поверхности мозга.
7
Отсылка к фразе “Роза есть роза есть роза есть роза” из одного произведения американской писательницы Гертруды Стайн. – Прим. ред.
8
Сосудистая структура в основании головного мозга.
9
Хьюлингс Джексон был одним из основателей этого журнала.
10
Гальтон, первооткрыватель во многих областях, также создал систему классификации отпечатков пальцев и вычислил вероятность того, что у двух людей отпечатки совпадут.
11
Позднее ученые пришли к выводу, что у таких детей развивались компенсаторные нервные пути.
12
Информация, поступающая от проприоцепторов – специальных рецепторов, которые воспринимают раздражения в тканях тела, связанные с его движением и мышечной активностью. – Прим. ред.
13
Левое полушарие преимущественно контролирует лицевые мышцы с правой стороны, а правое полушарие – с левой.
Список литературы
1
Hippocrates (400 B. C.) Hippocratic writings (Francis Adams, trans.). In: Adler M. J. (ed.) The great books of the western world (1952 ed., V 10, P 159). Chicago: Encyclopaedia Britannica, Inc. (Издание сочинений Гиппократа на русском языке: Гиппократ. Избранные книги / пер. с греч. Руднева В. И. М.: Издательство биологической и медицинской литературы, 1936. Глава “О священной болезни”. С. 509. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. ред.)
2
Doyle A. C. (1892) Silver blaze. In: The complete Sherlock Holmes (1930 ed., V. 1, P. 335). Garden City, NY: Doubleday & Company, Inc. (Перевод рассказа на русский язык см., например, здесь: Дойл А. К. Серебряный / пер. Жуковой Ю. // Записки о Шерлоке Холмсе: Сборник / пер. с англ. Минск: Полымя, 1984. – Прим. перев.)
3
Lashley K. S. (1929) Brain mechanisms and intelligence: a quantitative study of injuries to the brain. Chicago: University of Chicago Press. (Издание на русском языке: Лешли К. С. Мозг и интеллект / пер. с англ. Нусенбаума А. А. М.: Огиз-Соцэкгиз, 1933.)
4
Watson J. B. (1930) Behaviorism (Rev. ed., P. 82). Chicago: University of Chicago Press.
5
Weiss P. A. (1934) In vitro experiments on the factors determining the course of the outgrowing nerve fiber. Journal of Experimental Zoology. 68 (3): 393–448.
6
Sperry R. W. (1963) Chemoaffinity in the orderly growth of nerve fiber patterns and connections. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 50 (4): 703-710.
7
Hebb D. O. (1949) The organization of behavior: a neuropsychological theory (P. 62). NY: Wiley.
8
Hebb D. O. (1947) The effects of early experience on problem solving at maturity. American Psychologist. 2: 306-307.
9
Ford F. R., Woodall B. (1938) Phenomena due to misdirection of regenerating fibers of cranial, spinal and autonomic nerves. Archives of Surgery. 36 (3): 480-496.
10
Sperry R. (1939) The functional results of muscle transposition in the hind limb of the rat. The Journal of Comparative Neurology. 73 (3): 379-404.
11
Sperry R. (1943) Functional results of crossing sensory nerves in the rat. The Journal of Comparative Neurology. 78 (1): 59-90.
12
Sperry R. W. (1963) Chemoaffinity in the orderly growth of nerve fiber patterns and connections. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 50 (4): 703-710.
13
Pomerat C. M. (1963) Activities associated with neuronal regeneration. The Anatomical Record. 145 (2): 371.
14
Krubitzer L. (2009) In search of a unifying theory of complex brain evolution. Annals of the New York Academy of Science. 1156: 44-67.
15
Marler P., Tamura M. (1964) Culturally transmitted patterns of vocal behavior in sparrows. Science. 146 (3650): 1483-1486.
16
Jerne N. (1967) Antibodies and learning: selection versus instruction. The neurosciences: a study program (P. 200-205). NY: Rockefeller University Press.
17
Boag P. T., Grant P. R. (1981) Intense natural selection in a population of Darwin's finches (Geospizinae) in the Galapagos. Science. 214 (4516): 82-85.
18
Sin W. C. et al. (2002) Dendrite growth increased by visual activity requires NMDA receptor and Rho GTPases. Nature. 419 (6906): 475-480.