Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли - Бомбора 2 стр.

Проблема двоякая. Во-первых, мозг умопомрачительно сложен. Мозг любой мозг, а не только человеческий, который был центром большей части размышлений, описанных здесь,  является самым сложным объектом в известной нам Вселенной. Астрофизик Мартин Джон Рис заявил, что насекомое сложнее звезды. А для Дарвина мозг муравья, крошечный, но способный порождать такое разнообразное поведение, был «одним из самых удивительных атомов материи в мире, возможно, даже более удивительным, чем мозг человека». Таков масштаб стоящей перед нами задачи.

Отсюда следует второй аспект. Несмотря на шквал данных о мозге, производимых лабораториями по всему миру, наука столкнулась с кризисом идей и сложнейшим вопросом: что делать со всей получаемой информацией и как ее трактовать? Я думаю, это свидетельствует о том, что компьютерная метафора, которая так хорошо служила нам более полувека, возможно, достигла своего предела. Представление о мозге как о телеграфной сети в конечном счете исчерпало себя в XIX веке. Ряд ученых теперь открыто оспаривают эффективность некоторых из наиболее важных технологических метафор мозга и нервной системы, таких как идея о том, что нейронные сети обрабатывают данные из внешнего мира через нейронный код. Судя по всему, научное понимание желает выйти за рамки давно устоявшейся парадигмы.

Может оказаться, что даже в отсутствие новых технологий достижения в области вычислительной техники, в частности связанные с искусственным интеллектом и нейронными сетями которые частично вдохновлены тем, как работает мозг,  вернутся в наши представления о нем, давая компьютерной метафоре новую жизнь. Возможно. Но, как вы увидите, ведущие исследователи в области глубокого обучения[4] самой модной и удивительной части современной информатики радостно признают, что не знают, как их программы выполняют свои задачи. Я не уверен, что вычислительная техника даст нам понимание работы мозга.

Одним из наиболее трагических признаков нашей исходной неопределенности в отношении мозга является самый настоящий кризис в исследовании психического здоровья.

С 1950-х годов наука и медицина приняли химические подходы к лечению психических заболеваний. Миллиарды долларов были потрачены на создание лекарств, но до сих пор неясно, как работают (и работают ли вообще) многие из широко распространенных препаратов. И фармацевтика пока не может предложить обнадеживающих перспектив.

Большинство крупных фармацевтических компаний отказались от поиска новых лекарств для лечения таких состояний, как депрессия или тревожное расстройство, считая, что и затраты, и риски слишком велики. Ситуация неудивительна: если мы еще не до конца понимаем функционирование мозга даже простейших животных, то вряд ли сможем эффективно реагировать на то, что происходит в голове человека.

Огромное количество энергии и ресурсов тратится на описание мириад связей между нейронами в мозге, создание так называемых коннектомов или, выражаясь более грубо и образно, картирование электрических схем. В настоящее время нет никакой перспективы создания коннектома на клеточном уровне мозга млекопитающих они слишком сложны,  но карты более низкой четкости уже производятся. Такие усилия необходимы нам нужно выяснить, как взаимосвязаны части мозга,  но сами по себе они не дадут понимания того, что делает мозг. Не следует также недооценивать, сколько времени это может занять. В настоящее время исследователи разрабатывают функциональный коннектом, который включает в себя все 10 000 клеток мозга личинки. Но я был бы поражен, если бы через пятьдесят лет мы полностью поняли, на что способны эти клетки и их взаимосвязи. С такой точки зрения правильное понимание человеческого мозга, с его десятками миллиардов клеток и невероятной, даже жуткой способностью порождать разум, может показаться недостижимой мечтой. Но наука единственный способ достижения данной цели, и она в конце концов ее достигнет.

В прошлом было много подобных моментов, когда исследователи мозга не понимали, как действовать дальше. В 1870-х годах, когда сравнение с телеграфом стало менее популярным, в науке о мозге появились сомнения. И многие ученые пришли к выводу, что объяснить природу сознания, вероятно, не удастся никогда. Сто пятьдесят лет спустя мы все еще не понимаем, как возникает сознание, но ученые более уверены, что однажды это станет возможным, даже если предстоят огромные трудности.

Рассматривая, как мыслители прошлого упорно пытались понять функции мозга, мы формируем собственное представление о том, что должны делать сейчас, чтобы достичь той же цели. Нынешнюю неосведомленность следует считать не признаком поражения, а вызовом, способом сосредоточить внимание и ресурсы на том, что необходимо открыть и как разработать программу исследований для поиска ответов. Это тема заключительного, умозрительного раздела, посвященного будущему. Некоторые читатели сочтут его провокационным, но таково мое намерение спровоцировать размышления о том, что такое мозг, что и как он делает, и, прежде всего, побудить задуматься о том, каким может быть наш следующий шаг даже при отсутствии новых технологических метафор. Это одна из причин, по которой данная книга больше, чем история, и она подчеркивает, почему три самых важных слова в науке «Мы не знаем».

Прошлое

История науки довольно сильно отличается от других видов истории, потому что наука в целом прогрессивна каждая стадия строится на предыдущих открытиях, интегрируя, отвергая или трансформируя их. Безостановочное развитие приводит к ощущению, что мы обладаем все более точным пониманием мира, хотя научное знание никогда не бывает полным и будущие открытия могут развенчать то, что когда-то считалось истиной. Этот основополагающий прогрессивный аспект заставляет многих ученых изображать историю своего предмета как шествие великих людей (и, как правило, мужчин), каждого из которых одобряют, если считают правым, и критикуют или игнорируют в противоположном случае. На самом деле история науки это не череда блестящих теорий и открытий: она полна случайных событий, ошибок и путаницы.

Чтобы правильно понять прошлое, дать полное представление о сегодняшних теориях и концепциях и даже представить себе, что ждет нас в будущем, мы должны помнить, что предшествующие идеи не рассматривались как шаги на пути к нынешней картине мира. Это были полноценные взгляды сами по себе, во всей их сложности и неясности. Каждая идея, какой бы устаревшей она ни казалась, когда-то была современной, захватывающей и новой. Нас могут забавлять странные идеи из прошлого, но снисходительность недопустима. То, что теперь выглядит очевидным, является таким только потому, что предыдущие ошибки, которые обычно трудно обнаружить, в итоге были преодолены с помощью напряженной работы и еще более напряженного мышления.

Мы должны понять не только, где наши предшественники выдвигали ошибочные или, наоборот, кажущиеся теперь невероятными идеи, но и то, почему это происходило. Зачастую двусмысленность, отсутствие ясности в подходе или ряде гипотез на самом деле объясняет причины, по которым они были приняты. Такие неточные теории могут позволить ученым с различными взглядами прийти к общей концепции в ожидании решающих экспериментальных данных.

Мы никогда не должны отвергать прошлые идеи или людей как глупые. Когда-нибудь мы сами станем прошлым, и наши идеи, несомненно, покажутся потомкам удивительными и забавными. Мы просто делаем все, что в наших силах, как и наши предшественники. И, как и у предыдущих поколений, выдвигаемые нами идеи находятся под влиянием не только обособленного мира научных данных, но и общего социального и технологического контекста, в котором они развиваются. То, в чем наши теории и интерпретации ошибочны или неадекватны, будет выяснено в ходе будущих экспериментов, и мы все продолжим двигаться дальше. В этом сила науки.

1

Сердце с древнейших времен до XVII века

Научный консенсус состоит в том, что каким-то непонятным для нас образом мысль порождается деятельностью миллиардов клеток самой сложной структуры в изученной Вселенной человеческом мозге. Как ни удивительно, акцент на мозге, по-видимому, появился относительно недавно. Факты, известные нам из истории, говорят о том, что на протяжении большей части прошлого в качестве основного органа мышления и чувств мы рассматривали сердце, а не мозг. Силу этих старых, донаучных взглядов можно увидеть в повседневном языке в таких словах и фразах, как «сердце кровью обливается», «разбитое сердце», «от всего сердца» и так далее (подобные примеры можно найти во многих других языках). Устойчивые выражения все еще несут эмоциональный заряд старого мировоззрения, от которого мы якобы отказались,  попробуйте заменить слово «сердце» на «мозг» и посмотрите, что получится.

Самые ранние письменные источники показывают важность данной идеи для древнейших культур. В «Эпосе о Гильгамеше», истории, которой больше 4000 лет, написанной на территории современного Ирака, эмоции и чувства явно жили в сердце. А в индийской «Ригведе», сборнике ведических санскритских гимнов, написанных около 3200 лет назад, сердце является местом зарождения мысли [1]. Камень Шабаки[5], блестящая серая базальтовая плита из Древнего Египта, ныне находящаяся в Британском музее, покрыта иероглифами, рассказывающими древнеегипетский миф возрастом более 3000 лет, сосредоточенный на важной роли сердца в мышлении [2][6]. Ветхий Завет показывает, что примерно в то же время, когда был высечен камень Шабаки, евреи считали сердце источником мысли как у людей, так и у Бога [3].

Представления о центральной роли сердца существовали также в Америке, где великие империи Центральной Америки майя (250900 гг. н. э.) и ацтеки (14001500 н. э.)  сосредоточились на сердце как на источнике эмоций и мыслей. Мы также имеем некоторые сведения о верованиях народов Северной и Центральной Америки, не создавших обширных городских культур. В начале XX века американские этнографы работали с коренными жителями, документируя их традиции и верования. Хотя мы не можем быть уверены, что записанные взгляды были типичны для культур, существовавших до прихода европейцев, большинство народов, которые внесли свой вклад в данные исследования, считали, что нечто вроде «души жизни» или эмоционального сознания было связано с сердцем и дыханием. Эта точка зрения была широко распространена от Гренландии до Никарагуа, и ее придерживались народы, живущие в самых разнообразных местах: эскимосы, прибрежные салиши северо-запада Тихого океана и хопи из Аризоны [4].

Подобные взгляды удивительно совпадают с воззрениями швейцарского психоаналитика Карла Юнга, который в начале XX века путешествовал по Нью-Мексико. На крыше одного из белых глинобитных зданий, построенных жителями индейской деревни на высоком плато Таос, Юнг разговаривал со старейшиной Очивай Бьяно из Таос-Пуэбло[7]. Бьяно сказал, что не понимает белых людей и считает их жестокими, беспокойными и тревожными.

 Мы думаем, они сумасшедшие,  сказал старейшина. Заинтригованный Юнг спросил Бьяно, почему он так думает.

 Они говорят, что думают головой,  ответил тот.

 Ну, конечно, а чем вы думаете?  с удивлением поинтересовался Юнг.

 Мы думаем этим,  произнес старейшина, указывая на сердце [5].

Не все культуры разделяют широко распространенную идею о важности сердца. Например, ключевым аспектом мировоззрения аборигенов и жителей островов Торресова пролива в Австралии была (и остается) связь с землей, которая распространяется на представления о разуме и духе. Поиск местозарождения мысли в теле, по-видимому, не является частью их восприятия мира [6].

Точно так же традиционный китайский подход к медицине и анатомии был в основном сосредоточен на взаимодействии ряда сил, а не на локализации функций. Однако когда китайские мыслители пытались определить роль отдельных органов, сердцу отводилась ключевая роль [7]. В «Гуань-цзы», документе, написанном в VII веке до нашей эры, утверждалось, что сердце является главным вместилищем для всех функций тела, включая чувства.

Такие взгляды соответствуют нашему повседневному опыту. Сердце меняет свой ритм вслед за сменой эмоций. А сильные чувства, такие как гнев, похоть или страх, кажется, сосредоточены на одном или нескольких внутренних органах. Эмоции ощущаются во всем теле и преобразуют мысли, как будто переносятся кровью. Вот почему сохранились эти старые выражения о том, что нужно «заглянуть в сердце» и так далее,  они соответствуют тому, как мы воспринимаем важную часть своей внутренней жизни. Так же как и с «очевидностью» факта, что Солнце вращается вокруг Земли, повседневный опыт человеческого существования нашел простое объяснение тому, что мысль рождается в сердце. Люди верили в эту идею, потому что она дарила смысл.

* * *

Несмотря на то что сердце часто рассматривалось как центр внутренней жизни, некоторые культуры все же признавали и функциональную роль мозга, даже если это можно обнаружить в результате его травмы. Например, в Древнем Египте несколько писцов создали медицинский документ, известный как «Папирус Эдвина Смита», или «Хирургический папирус» [8]. Рукопись содержит краткое описание извилин мозга и признание того, что повреждение одной стороны головы может сопровождаться параличом противоположной стороны тела. Но для этих писателей, как и для всех древних египтян, сердце все же оставалось вместилищем души и умственной деятельности.

Известно, что впервые вызов повсеместно распространенным взглядам о главенствующей роли сердца бросили древние греки. В течение трех с половиной столетий, между 600 и 250 годами до н. э., греческие философы сформировали фундамент современного восприятия множества вещей, включая мозг. Древние греки, как и другие народы, полагали, что сердце есть источник чувств и мыслей. Это можно увидеть в эпических устных поэмах, ныне приписываемых Гомеру, которые были созданы между XII и VIII веками до н. э. Точно так же самые ранние зафиксированные идеи философов были сосредоточены на сердце [9]. В V веке до н. э. философ Алкмеон Кротонский не согласился с общепринятой точкой зрения. Алкмеон жил в Кротоне[8], греческом городе близ Италии, и иногда его представляют как врача и отца неврологии, хотя все, что мы знаем о нем и его работе, известно лишь из пересказов. Ни одно из его сочинений не сохранилось: все, что осталось,  это фрагменты, процитированные более поздними мыслителями.

Алкмеона интересовали органы чувств, и это, естественно, заставило его сосредоточиться на голове, где сгруппированы ключевые из них. По словам последующих авторов, философ показал, что глаза и, следовательно, другие органы чувств соединены с мозгом тем, что он называл каналами. По имеющимся сведениям, Аэций, живший через 300 лет после него, сказал, что для Алкмеона «управляющим средством интеллекта является мозг». Неясно, как именно Алкмеон пришел к такому выводу. Позднее предполагали, что он основывал свои идеи не только на самоанализе и философских размышлениях, но и на непосредственном исследовании, хотя доказательств этому нет. Он мог рассечь глазное яблоко (не обязательно человеческое), наблюдать приготовление головы животного или просто использовать свои пальцы, чтобы выяснить, как глаза, язык и нос соединены с внутренними частями черепа животного [10].