Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов

Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов
Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов Брэдли Войтек Тимоти Верстинен Вы задумывались, почему зомби так странно себя ведут? Почему они мычат и рычат, раскачиваются из стороны в сторону, демонстрируют нечеловеческую силу, но не могут совершать простейшие движения? Все дело в особенностях работы их мозга. Нейробиологи Тимоти Верстинен и Брэдли Войтек, большие поклонники темы зомби-апокалипсиса, разбирают самые интересные сюжеты кинематографа и литературы, с изрядной долей юмора размышляя о ходячих мертвецах. Обстоятельно анализируя их повадки, поступки и способности, авторы рассказывают массу интересного о человеческом мозге, психике и поведении, показывая на примере злобных фантастических монстров, как устроена и какие функции выполняет наша с вами центральная нервная система. Тимоти Верстинен, Брэдли Войтек Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов Переводчик Ксения Чистопольская Научный редактор Елена Лошкарёва Руководитель проекта О. Равданис Корректоры С. Мозалёва, М. Смирнова Компьютерная верстка А. Абрамов Дизайн обложки Ю. Буга Фото на обложке istockphoto.com © Princeton University Press, 2014 © Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина Паблишер», 2016 Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ). Рисунки Иллюстрации к этой книге были созданы Энн Каретников Рисунок 1.1. Из чего состоят клетки мозга? (глава «Анатомия страсти (живых мертвецов)») Рисунок 1.2. Сегменты мозга (глава «Анатомия страсти (живых мертвецов)») Рисунок 2.1. Потенциалы действия (глава «Снятся ли зомби овцы-нежить?») Рисунок 2.2. Сон и пробуждение (глава «Снятся ли зомби овцы-нежить?») Рисунок 3.1. Координация движений (глава «Нервные корреляты неуклюжести») Рисунок 4.1. Бей или беги (глава «Голодному, злому и глупому нет места в загробной жизни») Рисунок 4.2. Цыпленок Майк (глава «Голодному, злому и глупому нет места в загробной жизни») Рисунок 5.1. Социальные группы зомби (глава «В зомби-апокалипсисе не плачут!») Рисунок 6.1. М-м-м-о-о-о-з-г-и-и-и и язык (глава «Безъязыкий и непонятливый») Рисунок 7.1. Схема зрения (глава «Трудность пере ориентировки внимания у живых мертвецов») Рисунок 7.2. Дорсальный зрительный тракт (глава «Трудность пере ориентировки внимания у живых мертвецов») Рисунок 8.1. Вентральный зрительный тракт (глава «Чья это мертвая рожа?») Рисунок 9.1. Контралатеральная гипотеза Кахаля (глава «Как это я – не я?») Рисунок 10.1. Вышибалы зомби в мозге (глава «Вечное сияние разума живых мертвецов») Рисунок 10.2. Круг Пейпеца (глава «Вечное сияние разума живых мертвецов») Рисунок 11.1. Гипотеза времени-до-воскрешения (глава «Бороться с зомби-апокалипсисом… наукой!») Прелюдия Жертвы принесены не напрасно Это книга о науке. Она посвящена изучению сути того, что значит быть мыслящим человеческим существом. К сожалению, нейронаука отчасти основана на трагедии. Наше понимание человеческого мозга во многом проистекает из исследований частных случаев, когда мозг живого человека был поврежден вследствие травмы или болезни. За скромными инициалами в медицинской литературе скрываются не незнакомцы, а наши близкие и любимые люди. Это наши родители, супруги, братья, сестры, дети, наши лучшие друзья. И все же в результате какого-то несчастья их жизни навечно изменились: поражение центральной нервной системы исказило их поведение, мышление или восприятие. Изучая связь между этими повреждениями и последующими изменениями поведения, мы можем познать, как работает наш мозг. Растущее понимание человеческого мозга не только продвигает науку, но и закладывает необходимую базу для развития новых способов лечения и (есть надежда) излечения. Как нейроученые мы постоянно стремимся выжать до капли из этих личных трагедий все знание, какое только возможно, чтобы сделать мир лучше хотя бы для одного пациента. Хотя это книга о зомби, по сути это хвала урокам, полученным из таких личных трагедий. Это ода ученым, которые уделили достаточно времени пациентам, чтобы понять сложные недуги, влиявшие на их повседневную жизнь. Это песнь тем, кто зачастую не по своей вине страдал от болезни, но все же позволял незнакомцу в белом халате выспрашивать, почему и как это случилось. Введение Сняв эту книжку с полки, возможно, вы спросили себя: «Разве это возможно – нейропсихология зомби?» Хотя да, у зомби есть мозг (по поверьям, чтобы уничтожить ходячего мертвеца, его мозг необходимо разрушить), нам было бы трудно доказать, что «нейропсихология зомби» является отдельной дисциплиной. У нейронауки – науки о мозге, а точнее, о том, какое отношение он имеет к поведению и мышлению, – уже достаточно глупых и фантастических «особых» разделов, зачем расширять список? Но вы знали, что у нас, нейроученых, есть ответ на все? Постоянные читатели страницы «Мнения» в New York Times или других популярных газетах уже знают, что нейронаука может объяснить, почему вы влюблены в свой iPhone, почему ложь детям о Санте – неврологически здравый подход к родительству и почему пребывание в коме доказывает существование рая. Видите ли, глядя сквозь свои заляпанные очки на человеческое бытие, мы можем ответить на все вопросы на свете. По нашим оценкам, исследование МРТ, объясняющее смысл жизни, будет вот-вот опубликовано (в нем пойдет речь о 42 зонах мозга). Нам жаль разочаровывать коллег-философов, религиоведов и физиков, но благодаря новым приборам визуализации мозга и паре десятилетий вдумчивой работы мы, нейроученые, теперь можем понять практически все, так что им стоит искать работу в другом месте. Если нейронаука – это панацея и она способна все объяснить, то почему бы нам не заняться зомби-апокалипсисом? Ведь это хорошо покупается. Вернемся к книге, которую вы держите в руках. Все началось однажды летом в 2010 г. с телефонного звонка Мэтта Могка, главы Общества исследований зомби и автора книг «Это больше не твоя мамочка» (That's Not Your Mommy Anymore) и «Все, что вы когда-либо хотели узнать про зомби» (Everything You Ever Wanted to Know about Zombies). Мэтт увидел на YouTube видео лекции Брэда, в которой тот признался, что был воспитан на диете из Sega и комиксов Marvel. Мэтт спросил, не желает ли Брэд исследовать природу мозга зомби, учитывая его двойную любовь к комиксам и мозгам. Брэд подумал: «Конечно… и я знаю, кого позвать себе в компанию». И с тех пор все у нас пошло по накатанной. Мы (Тим и Брэд) встретились, когда корпели над диссертациями в Калифорнийском университете в Беркли. Мы недолго сотрудничали над проектом неинвазивной стимуляции мозга, который, как и многие научные эксперименты, ни к чему не привел, но в процессе мы обнаружили друг у друга любовь к фильмам о зомби. Так что в дополнение к настоящей науке мы погрузились в уморительный мир зомби. Мы надеемся, что вы любите все уморительное и не против настоящей науки. При всей серьезности, зомби – это очень весело. Мы оба энтузиасты популяризации науки. Это редкая возможность объединить нашу науку и жизнь. Брэд последние десять лет каждый год ездит на Comic Convention в Сан-Диего, а начал ездить так вообще 20 лет назад, когда был еще прыщавым подростком. Никогда в жизни он не думал, что научная карьера позволит ему выступить перед толпой из нескольких сот любителей комиксов на этом фестивале (в той же аудитории на ежегодной конференции Общества нейронауки, где он читал настоящую лекцию, сидело гораздо меньше ученых). Тим пристрастился к фильмам про зомби с того момента, как впервые подростком увидел «Ночь кометы» (режиссер Том Эберхардт, 1984) и «Возвращение живых мертвецов» (режиссер Дэн О'Бэннон, 1985). Можно сказать, что именно Тарман[1 - Тарман, возможно, самый знаменитый зомби в поп-культуре, прочно связавший в сознании публики понятия «мозги» и «зомби».] привлек внимание Тима к мозгам. В годы, когда мы говорили о биологических основах поведения зомби, мы поразились, сколь многих людей это захватывало. Когда к вам приходят люди и говорят: «Я взрослый мужчина, семейный, с карьерой, но из-за вас мне хочется стать нейроученым!» или «Благодаря вам мне внезапно начала нравиться наука!», вы чувствуете, что напали на золотую жилу. Как ученые мы проводим много времени, работая над проблемами, которые кажутся далекими от публики, поэтому приятно знать, что мы наконец-то делаем то, что отзывается в людях. Особенно если это смешно. Нет, нейроученые понятия не имеют (биологически), что такое любовь и где она хранится в мозге. Нейронаука не доказывает, что вы «любите свой iPhone» (кстати, это была настоящая статья в New York Times[2 - Мартин Линдстром, «Вы любите свой iPhone. Буквально». New York Times, 30 сентября 2011 (http://www.nytimes.com/2011/10/01/opinion/you-love-your-iphone-literally.html?_r=0 (http://www.nytimes.com/2011/10/01/opinion/you-love-your-iphone-literally.html?_r=0)).]). Мы не можем читать ваши мысли (пока) или лечить болезнь Альцгеймера (пока). Хотя нейронаука не может делать этого, мы надеемся, что два слегка нелепых нейроученых и полчище зомби могут ненароком вас чему-то научить и, читая эту книгу, вы разделите наше ощущение чуда, которое мы испытываем, занимаясь любимой работой. Нет сомнения, что зомби сейчас в почете. Было много споров, почему это происходит, и кое-кто из нас (Брэд, Макс Брукс, Мэтт Могк и еще несколько экспертов по зомби) обсуждали это на панели Comic-Con в Сан-Диего в 2011-м (Comic-Con – это ежегодное сборище более 100 000 чудаков всех сортов и мастей). Наше любимое объяснение общего поветрия – популярности зомби – в том, что мир становится все более сложным, с новыми способами социального взаимодействия и общения, с распространением глобализации, социальных перемен, с невиданным доселе технологическим прогрессом, процветанием, смешанным с неопределенностью, и т. д. Жанр зомби на ТВ, в видеоиграх и фильмах хорош тем, что это более-менее чистый лист, на который автор может спроецировать любое количество крупных, глубоких социальных и психологических страхов. Генетическая модификация? Зомби. Атомное оружие и радиация? Зомби. Классовая вражда? Зомби. Расизм? Зомби. Экзистенциальный кризис и неопределенность себя или свободы воли? Зомби. Биологические эксперименты? Зомби. Исследование космоса? Зомби. Взбесившееся потребление? Зомби. Бессмысленное насилие? Зомби. Смерть? Зомби. Макс Брукс однажды сказал в интервью CNN: «Нельзя выстрелить в голову финансовому кризису – но это можно сделать с зомби… Все остальные проблемы слишком велики. Сколько бы Эл Гор ни пытался, нельзя вообразить себе глобальное потепление. Нельзя вообразить крах наших финансовых институтов. Но можно представить сутулого зомби, бредущего по улице»[3 - http://www.cnn.com/2009/SHOWBIZ/10/02/zombie.love/index.html?iref=24hours (http://www.cnn.com/2009/SHOWBIZ/10/02/zombie.love/index.html?iref=24hours).]. Трудно игнорировать бешеную популярность феномена зомби. В 2002 г. вышел фильм «28 дней спустя», он дал свежий взгляд на фильмы о зомби и помог воскресить жанр. В том же году обновили и перевыпустили игру «Обитель зла» для Nintendo GameCube, получив признание критиков. В следующем, 2003 г., Макс Брукс написал ставший популярным «Гид по выживанию зомби», который переключил литературный жанр зомби на новую скорость. Потом, в 2004 г. «Зомби по имени Шон» показал, что жанр зомби может быть смешным, проторив дорогу для фильмов «Фидо» (2006), «Зомбилэнд» (2009) и «Тепло наших тел» (2013). В 1980-е гг. было несколько смешных фильмов о зомби, например «Ночь кометы» (1984) и «Возвращение живых мертвецов» (1985), но ни один из них не достиг популярности современной комедии про зомби. В этой книге мы хотим показать более комичный, фарсовый взгляд на зомби. Цель нашей книги – использовать зомби как развлекательную платформу для понимания нашей дисциплины, когнитивной нейронауки (и порой веселья над ней), а попутно поведать читателю историю науки и рассказать о самом мозге. Мы не собираемся использовать зомби как метафору социального зла. Вместо этого мы хотим попытаться понять зомби, внимательно присматриваясь к их поведенческим расстройствам и мифическому органу, который запускает все поведение зомби: их мозгу. Как пролепетал одинокий студент в начале фильма «28 дней спустя» перед тем, как его разорвала на части обезьяна-зомби, «Чтобы излечиться, сначала нужно понять». Итак, вот мы и пытаемся понять. Дальше вас ждет собрание нейропсихологических фактов, исторических заметок и личных происшествий, а также тонна ссылок на зомби и поп-культуру. В частности, мы будем часто вспоминать сцены из классических и неоклассических фильмов и книг. Точнее, вы прочтете о следующих сюжетах: «Ночь живых мертвецов» (режиссер Джордж Ромеро, 1968) «Рассвет мертвецов» (режиссер Джордж Ромеро, 1978) «Возвращение живых мертвецов» (режиссер Дэн О'Бэннон, 1985) «Змей и радуга» (писатель Уэйд Дэвис, 1985) «Зловещие мертвецы – 2» (режиссер Сэм Рэйми, 1987) «28 дней спустя» (режиссер Дэнни Бойл, 2002) «Зомби по имени Шон» (режиссер Эдгар Райт, 2004) «Земля мертвых» (режиссер Джордж Ромеро, 2005) «Зомби по имени Фидо» (режиссер Эндрю Карри, 2006) «Зомбилэнд» (режиссер Рубен Флейшер, 2009) «Новости» (писатель Мира Грант, 2010) «Ходячие мертвецы» (телесериал, 2010–…) «Тепло наших тел» (режиссер Джонатан Левин, 2013) «Война миров Z» (писатель Макс Брукс, 2006, режиссер Марк Фостер, 2013) По ходу описаний будут спойлеры. Считайте, что вас предупредили. Хотя… мы берем свои слова назад. Мы советуем вам немедленно просмотреть эти фильмы и прочесть книги. Давайте… мы подождем. Вы вернулись? Хорошо. Ожидайте много спойлеров! Этот труд – собрание материалов, которые мы объединили из предыдущих проектов, вы можете узнать некоторые истории из наших блогов или лекций, но мы собрали все кусочки здесь, в одной компактной книге, для ваших исследований зомби. Итак, друзья – исследователи живых мертвецов… вперед, в царство мозга зомби!!! 1. Анатомия страсти (живых мертвецов) У дикарей слабые телом или умом скоро погибают, а выживающие обыкновенно одарены крепким здоровьем.     Чарльз Дарвин. Происхождение человека и половой отбор Вы взялись читать книгу о мозге зомби. Просто подумайте об этом минутку. Позвольте мысли развернуться. Пораскиньте мозгами о решениях, которые вы приняли в жизни и которые привели вас к этой точке. А теперь слегка возвысимся над нашими думами и поразмыслим о том, во что мы погрузились. Сначала вы прочитали отрывок, который мы написали, пребывая в творческом процессе. Вы поняли эти слова, и они изменили ваше поведение. Вы задумались о своей жизни с помощью процесса внутренних воспоминаний. Возможно, вы даже подумали о решениях, которые привели нас к точке, за которой последовало написание этой книги. Сплав из мыслей, воспоминаний и ощущений, которые вы только что прочувствовали и еще не раз будете испытывать, читая эту книгу, есть результат нескончаемой симфонии электрохимических процессов в вашем мозге. Каждый мысленный шаг, который вы совершили, начиная с прочтения напечатанных на странице слов и до следования нашей просьбе вспомнить о прошлом, производится крошечными сетями нейронов, раскинувшихся в сером веществе, скрытом в вашем черепе. Нас, как нейроученых, поражает факт, что мы можем производить все это «думанье». Но что, если бы вы не были способны на это? Или что, если бы вы могли делать что-то, но не испытывали при этом никаких чувств? Или что, если бы у вас были чувства, но отсутствовала память? Нейронаука занимается не только тканями, нейронами и сигналами, она имеет глубокие философские, математические и психологические корни. Она решает очень сложные, порой чудесные, но часто затруднительные задачи. Так мы дошли до этой точки. Как мы сказали во вступлении, это книга двух ученых, которые любят фильмы о зомби. Цель этого небольшого мысленного эксперимента – понять, что случилось с ходячими мертвецами, что превратило их из обычных людей в так называемые «бездумные ходячие трупы». Для этого нам нужно понять, как в мозге зарождается поведение – у людей и у зомби. Это значит, что сначала нам нужно разобраться, что такое мозг. Но прежде чем мы по колени погрузимся в серое вещество зомби, давайте сделаем шаг назад и посмотрим на скромный полуторакилограммовый шматок ткани, расположенный у нас между ушами. Нейронаука без сканеров мозга В этой главе и в последующих мы попытаемся связать черты поведения зомби с различными участками мозга, применяя классический криминологический неврологический подход. Что мы имеем в виду? Классическая неврология была первым научным методом изучения мозга, прежде чем у нас появились большие машины, способные делать изображения происходящего внутри черепа живого человека. Неврология в основном пыталась понять, почему что-то идет не так в мозге человека, что вызывает определенные симптомы, но по пути узнала много о работе здорового мозга. Неврология возникла в середине XIX века, и врачам тогда приходилось разбираться, как работает мозг, просто наблюдая за поведением людей и животных. Это тонкое искусство, которое требует делать предположения о мозге, тщательно разбирая поведение испытуемого. Но все началось не с возникновения неврологии в XIX веке. По сути, такого рода исследование проходило на протяжении столетий. В самом деле, в то время как мы склонны думать о нейронауке (эмпирической науке о здоровом мозге, в противоположность неврологии, которая остается отраслью медицины, занимающейся расстройствами мозга) как о «современном» научном начинании, первое экспериментальное исследование, связавшее мозг и нервы с поведением, было проведено римским врачом Галеном[4 - Гален (прибл. 217–130 гг. до н. э.) – римский медик, хирург и философ. – Прим. пер.] где-то между 190 и 150 гг. до н. э. Не забывайте, что мы говорим о времени за 2000 лет до визуализации мозга, задолго до того, как доктор Хаус мог просто послать пациентов на МРТ, чтобы посмотреть, насколько здоров их мозг. Тогда врачам и ученым нужно было делать много, имея очень мало информации. Им приходилось выкручиваться. Это значит, что они многое пробовали и что-то срабатывало, а что-то нет. Но порой они узнавали новое, и это падало в копилку к тем крохам, что были известны о мозге. Например, в знаменитом эксперименте на живой свинье Гален пытался найти нервы, участвующие в контроле дыхания, когда случайно перерезал возвратный гортанный нерв, который контролирует мышцы гортани (голосовые связки). Живая свинья моментально перестала визжать, но продолжала двигаться и дышать. Он обнаружил нерв, который отвечает за голосовые связки, так, как совершались многие научные открытия, – абсолютно случайно. Гален также был врачом римских гладиаторов, парней, крайне склонных к травмам. В процессе лечения этих зачастую жестоко покалеченных мужчин он наблюдал, как ранения позвоночника влияли на поведение, в частности вызывали паралич ниже уровня раны. Он продолжил работу, экспериментируя на животных, и заметил, что разрез спинного мозга у ствола головного мозга убивал животное. Эти наблюдения дали нам первые знания о том, как ответвления спинного мозга контролируют конечности. К сожалению, после Галена был долгий перерыв в накоплении знаний о мозге, пока Просвещение не возродило идею научного метода. В начале XIX века Мари-Жан-Пьер Флуранс[5 - Мари-Жан-Пьер Флуранс (1794–1867) – известный французский физиолог и врач, сыгравший важнейшую роль в опровержении френологии. – Прим. пер.] проводил эксперименты, похожие на галеновские, только в основном на кроликах и голубях. Он вырезал у подопытных животных разные участки мозга, чтобы понять их связь с поведением. Он обнаружил, что в зависимости от удаленной зоны животные теряли способность координировать сокращение мышц, контролировать дыхание или исполнять определенные когнитивные функции. Эти результаты обеспечили ранний, но ценный вклад в понимание того, как мозг поддерживает в нас жизнь. Начиная с Промышленной революции и вплоть до изобретения медицинским сообществом первых технологий визуализации мозга в 40–50-х гг. XX века эти классические наблюдения составляли основу неврологической литературы, и это было все, что имелось у врачей. Теперь представьте, что на дворе 1916 г. и вы – военный врач. У вас есть солдат, который выжил при взрыве и получил контузию. Он вырубился на какое-то время, но потом очнулся, и теперь он в сознании, но ему трудно писать и держать в руках вилку во время еды. Как вы диагностируете его поведение? Помните, у вас нет инструментов визуализации мозга. Вы не можете получить изображение мозга пациента и сказать: «Мне жаль, но, похоже, у вас поврежден мозжечок, поэтому вам трудно писать, но вот что мы можем сделать». В работе, чтобы поставить диагноз, вам необходимо опираться на предшествующие исследования, в основном проделанные на животных, как те, что проводил Флуранс на кроликах и голубях. Поэтому, если вы хотите понять, какая область мозга повреждена у солдата, после чего он забыл, как пользоваться обыденными предметами вроде зубной щетки, вам нужно объединить свой любознательный исследовательский ум с обширным знанием из предшествующей неврологической литературы, и все это – с куда более скудной технологией, что мы имеем сейчас. Мы находимся в том же положении, когда пытаемся понять, что случилось с мозгом зомби. Так как мы не можем заполучить настоящего зомби и засунуть его в прибор МРТ, нам придется вернуться к классическому методу диагностики с помощью наблюдения. Нашим первым шагом в этой задаче диагностики мозга зомби будет изучение базовой схемы мозга и различных его частей. Это поможет нам, когда мы попытаемся разобраться, что пошло не так в мозге зомби. Широкая биологическая сеть передачи данных Мозг – это орган, который управляет всем произвольным поведением. Это он вытаскивает вас из постели утром. Он позволяет вам наблюдать закат, нюхать розу, пробовать шоколад, бить по футбольному мячу или бросать боевой топор в голову приближающегося зомби. По сути, мозг – всего лишь набор миллиардов крошечных клеток, называемых нейронами и глией. Нейроны работают как маленькие операторы ввода-вывода, как транзисторы в компьютерах, но чуть более сложные. У них наверху есть маленькие ветки, которые называются дендритами и позволяют им слушать другие нейроны. Информация из этих ответвлений проходит через главную часть клетки, называемой телом или сомой. Это то, что дает серому веществу, ткани мозга, которая содержит нейроны, ее имя[6 - Вообще-то она больше похожа на геркулесовую кашу, но, если мы вдадимся в детали, вы больше не захотите ее есть.]. Ткань с плотными телами клеток выглядит слегка темнее, чем без них. Информация от дендритов интегрируется в тело клетки, и принимается решение «стрелять». Это не настоящая стрельба, а начало электрохимического сигнала, который передается от нейрона по длинному усику, – аксону. Аксоны иногда называют белым веществом, потому что на вид они белые. По сути, аксоны можно считать биологическими проводами компьютера, которым является наш мозг. На конце у каждого аксона есть маленькие ответвления, терминали аксона, которые связываются с дендритами других клеток. Если дендриты – это ветви дерева, то аксон – его ствол, а терминали – корни. Каждый нейрон общается с другими нейронами, порождая электрический заряд, который приводит к тому, что клетка аксона выстреливает химические вещества в маленькую щель между терминалями и дендритами другой клетки. Эта щель называется синаптической. Химические вещества (известные как нейротрансмиттеры и нейромодуляторы) меняют напряжение следующей клетки, подводя ее к состоянию, при котором она выстрелит свой потенциал действия. Этот процесс передачи – фундаментальный вычислительный процесс мозга: клетка решает стрелять (или не стрелять) на основе сигналов, которые посылает ей (или не посылает) связанная с ней клетка. Мы обсудим это подробнее в следующей главе. Но как же другие клетки, о которых мы обмолвились, глия? Долгое время нейроученые думали, что они что-то вроде команды поддержки для нейронов. Они подчищают грязь, которая возникает, когда нейроны выстреливают повсюду нейротрансмиттерами. Еще они поддерживают здоровье нейронов и взаимодействие между клетками. Хотя модель команды поддержки пока подтверждается, становится все очевиднее, что глия – это нечто поважнее. Каждый год все больше исследований показывают, что глия тоже делает вычисления. Однако в чем они заключаются и как это связано с поведением, еще остается великой тайной. Но все же, как это способствует работе мозга?[7 - Настоящего человеческого мозга, мы поговорим о мозге зомби чуть позже.] Нам уже некоторое время известно, что мозг – это огромная взаимосвязанная сеть. Конечно, ранние оценки того, насколько велика эта сеть, были слегка преувеличены. Возьмем, к примеру, заголовок статьи из газеты New York Times 25 июня 1933 г.: «Телефонные провода мозга насчитывают единицу с 15 млн нулей: Ученые говорят, что цифра столь огромна, что астрономия блекнет в этом сравнении». Учитывая, что мы знаем размеры нейронов и их аксонов, мозг такого объема занял бы места побольше, чем Солнечная система. Но хотя это число слегка преувеличено, у нас и впрямь много нейронов: где-то между 80 и 100 млрд клеток с сотней или десятками тысяч связей у каждой. По сути, мозг работает как огромная компьютерная сеть с триллионами взаимосвязанных участков. Чтобы было с чем сравнить, по отчетам сетевой компании Cisco, в 2013 г. было зарегистрировано около 10 млрд активных связей во всем Интернете[8 - http://newsroom.cisco.com/feature-content?type=webcontent&articleId=1208342 (http://newsroom.cisco.com/feature-content?type=webcontent&articleId=1208342).]. Во всем Интернете вплоть до 2020 г. будет не больше 50 млрд связей. Это значит, что ваш мозг почти в 100 000 раз более тесно связан, чем весь Интернет. Однако, если вы сделаете шаг назад и взглянете на мозг без микроскопа, первое, что вы заметите, – что он очень сморщен. Ткань идет морщинками, как морда шарпея. Это потому, что ему едва хватает места в черепе, чтобы вместить все клетки. И ткань укладывается насколько возможно компактно. Эти горы складок называются извилинами, а их «долины» – бороздами. Наша задача как нейроученых – понять, какие горы позволяют нам видеть лица, какие долины дают нам возможность двигать руками и какой нейронный код способствует общению между извилинами и бороздами. Атлас мозга В этой книге мы в основном будем фокусироваться на горах и долинах мозга, а также на удивительно сложных собраниях нейронов (называемых ядрами), погребенными глубоко в мозге. На первый взгляд может показаться, что мозг – лишь набор случайных морщинок и складок, но по правде он очень логично организован. Давайте рассмотрим разные части, которые составляют человеческий мозг. Мозг рептилий Наше путешествие по человеческому мозгу начинается с области, уже связанной с зомбизмом. В романе «Аутопсии зомби» (The Zombie Autopsies, 2012) психиатр Стивен Шлозман утверждает, что у ходячих мертвецов мозг разрушен таким образом, что сохранным остается только «крокодилий» мозг, или мозг рептилий. Что такое крокодилий мозг и чем он отличается от других частей мозга? Нейроученый Пол Маклин закрепил в науке идею о примитивном мозге рептилий, который сидит в каждом из нас. Эта мысль потом была популяризована Карлом Саганом, который заложил ее в основу книги «Драконы Эдема» (The Dragons of Eden). Теория Маклина заключается в «триединой модели мозга»: автор полагает, что мозг состоит из трех отдельных комплексов (названия пока не важны, и ради цельности изложения мы назовем их комплексами рептилий, палеолитных млекопитающих и новых млекопитающих). Эти анатомические разграничения до сих пор используются. Пока понятно? К сожалению, гипотеза Маклина предполагает, что эти три комплекса представляют разные эволюционные стадии (это не так) и что они относительно независимы друг от друга и отвечают за разное «сознание» (пожалуй, нет). Это значит, что у каждого животного должен быть свой тип сознания в зависимости от его эволюционной стадии развития. Хотя эта идея, безусловно, любопытная, современные нейронаучные данные не поддерживают гипотезу, будто обычно в нас соревнуются несколько сознаний, учитывая то, какой объем связей существует между разными областями мозга. Весь этот разговор к тому, что мы, нейроученые, не любим термин «мозг рептилий», потому что он создает неверное представление о том, как мозг эволюционировал. Тем не менее термин закрепился, и мы саркастически используем его для краткости. Важно заметить, что у рептилий мозг «развит» не меньше, чем у человека. Почему? Потому что все существующие сейчас виды на Земле развивались одинаковое количество времени. Крокодилы и другие рептилии или «менее умные» животные развивались, подвергаясь разным эволюционным воздействиям. Крокодилам не нужно быть настолько умными, чтобы строить мосты или постить остроумные статусы в фейсбуке, потому что это не является необходимым условием для охоты на буйвола или продолжения рода. Итак, мозг рептилий состоит из нескольких крупных кластеров клеток, называемых ядрами. Самая заметная часть этой сети – ядро под названием миндалина. Миндалины – это области размером с миндальный орех в зоне висков с обеих сторон черепа. Они выполняют далеко не одну функцию и связаны с различным поведением, относящимся к базовому выживанию, включая ответы «бей или беги» и регуляцию эмоций. В глубинах мозга есть еще одна структура, гипоталамус. Это небольшой кластер ядер, который регулирует голод, сон и стресс. Гипоталамус получил свое имя, так как находится под другой структурой, именуемой таламусом. Таламус – главный переключатель мозга, который связан почти с каждой зоной новой коры (мы поговорим об этом ниже) и многими другими структурами под новой корой (называемыми подкорковыми структурами). Наконец, последняя важная часть мозга рептилий состоит из ядер базальных ганглиев. Базальные ганглии – это набор разных ядер, которые связаны с новой корой, словно маленькие вычислительные циклы. Мы обсудим это подробнее в главе 4. От мозга рептилий к человеческим сетям Нейроученые теперь называют зоны, которые составляют мозг рептилий, глубинными мозговыми структурами, чем по сути является все, что не есть новая кора. Мы используем этот термин, потому что большинство этих структур находится в глубине мозга, в отдалении от границ черепа. Чтобы понять разграничение между глубинными мозговыми структурами и новой корой, нужно узнать чуть больше об анатомии мозга и эволюции. У простейших организмов, например у червей, мозг состоит из спинного мозга, в который поступает сенсорная информация от тела и который управляет движениями, что чуть более сложно, чем рефлексы. Более сложные организмы имеют больше сенсорных способностей: зрение, вкус, слух – и поэтому у них больше нервных структур для обработки этих впечатлений. Наконец, у самых сложных животных есть области мозга, которые вовлечены в когнитивные функции: память, подкрепление, когнитивный контроль, целенаправленное поведение, такое как планирование наперед, например строительство баррикад, чтобы защититься от полчищ живых мертвецов. Но если честно, даже такая систематизация не на 100 % точна. Поверьте нам, порой очень сложно жить в противоречивом мире ранних научных теорий. Можно представить каждый из этих уровней сложности, добавляя новые структуры поверх тех, что используются в более простом «древнем» поведении. Вообразите кусок красной глины, раскатанный в трубку. Это спинной мозг, который нужен нам для основных движений, рефлексов, обработки информации о прикосновениях и т. д. Потом прикрепите комок оранжевой глины сверху. Это ствол мозга, он нужен для более сложных движений и базовых жизненных функций, таких как дыхание. Сверху вы прилепляете кусок желтой глины – средний мозг, он участвует в некоторых зрительных процессах, таких как восприятие света и движения. В нем также содержатся дофаминовые нейроны, которые важны при передаче сигнала о движении и подкреплении или о быстром восприятии важных изменений среды. Над этой секцией вы помещаете зеленый шарик таламуса, посредника между сенсорными органами и большой голубой областью, которая появится следом. Кора (как часто называют новую кору) – это большой голубой кусок глины, который мы помещаем поверх остальных, это на латинском cortex – тоже «кора», или «кожура», ее большинство людей и представляют себе как мозг. Кора – это большая складчатая область мозга с холмами и долинами. Кора есть у всех млекопитающих, она необходима для многих аспектов осознания мира вокруг нас. У рептилий, например крокодилов, вовсе нет этой голубой подушки. Но у них есть спинной мозг, ствол и средний мозг – зоны, критически необходимые для базовых жизненных функций. Любопытно, что почти каждая мозговая структура дублируется и у нас всего по два: в левой и в правой части мозга. Эта билатеральная организация, как мы ее называем, важна для того, чтобы разные виды поведения происходили параллельно и как бы независимо. Например, я могу целиться ружьем в одного зомби правой рукой, а бейсбольной битой в левой сдерживать другого зомби, нападающего на меня. Для этого левая часть моторной коры моего мозга (область коры, которая управляет движением, мы обсудим ее в главе 3) посылает сигналы в правую руку, чтобы спустить курок и выстрелить из ружья, а правая моторная кора управляет мускулами левой руки так, чтобы сдерживать атакующего зомби[9 - Хотя это представляет собой проблему: две моторные коры говорят друг с другом посредством одних и тех же пучков белого вещества, называемых «мозолистое тело». И когда вы размахиваете битой, вы можете шевельнуть и рукой с ружьем, тем самым сдвинув мишень. Мы не советуем этот метод нападения, если у вас есть мозолистое тело.]. Мы говорим «как бы независимо», потому что я могу намеренно принять решение делать два разных дела двумя руками, но есть много неосознаваемых процессов, о которых мне не нужно беспокоиться (не нужно думать «согни разгибатель пальцев на 45 %, размахнись на 12 кг веса правой косой мышцей живота и ударь на 13 градусов»). Все эти движения от двух разных полушарий мозга происходят благодаря интеграции информации между полушариями, между глубинными структурами мозга и новой корой. Хотя на первый взгляд глубинные мозговые структуры заняты очень простыми вещами, они, по сути, являются отдельным функционирующим «мозгом». Эти глубинные области могут перерабатывать сложную зрительную информацию и принимать сложные решения без участия новой коры. Помните сцену из «Парка юрского периода» (режиссер Стивен Спилберг, 1993), когда тираннозавр рекс нападает ночью в дождь на доктора Гранта и детей? Доктор Грант кричит Лекс не двигаться, так как думает, что тираннозавр рекс не заметит ее, если она будет стоять тихо. Грант знает, что тираннозавру рексу как рептилии без коры – куска голубой глины – будет трудно различить сложную картинку из двоих людей у машины в дождь ночью, но ему будет легко заметить изменения в свете или движении. Это потому, что группа нейронов под названием верхнее двухолмие[10 - По крайней мере, так они называются у млекопитающих и птиц. Если честно, мы не знаем, как они назывались бы в мозге тираннозавра рекса, потому что ученые никогда не видели его мозг.] в среднем мозге – в желтом куске глины, которая сидит на спинном мозге и стволе мозга, – хорошо реагирует на движение. Если движения нет, нет и нервного ответа, и зрительного восприятия. Верхнее двухолмие (или двухолмия, если вы разговариваете о пучках клеток в правой и в левой части мозга) и другие глубинные ядра мозга способны перерабатывать зрительную информацию о движущихся целях и контролировать такие движения, как кусание и хватание, без изощренной сети новой коры. Рептилии вроде тираннозавра рекса – крайне искусные охотники, которые полагаются на нервные сети, похожие на те, что залегают в нашем мозге[11 - Заметьте, что есть еще нижние двухолмия, которые являются частью ствола мозга и связаны со слуховой системой, но это к делу не относится.]. Эволюционное «добавление» частей мозга означает, что спустя миллионы лет меняющихся эволюционных испытаний «древние» части мозга не исчезли, а просто оптимизировались и изменили свои задачи. Теперь вы понимаете, как возникла теория триединого мозга? Есть смысл в идее, что человеческий мозг – просто крокодилий мозг с новой корой сверху. Но, конечно, это не так. У нас, млекопитающих, есть верхние двухолмия, которые помогают нам обрабатывать зрительную информацию о движении. У нас есть еще «высший уровень» зрительных зон мозга в новой коре, который позволяет нам интегрировать такие низшие характеристики, как движение с другими зрительными характеристиками – цветом и контуром. Но у некоторых млекопитающих верхние двухолмия развиты больше, чем у других. По правде, размер верхних двухолмий относительно размера всего мозга может дать представление о том, является ли млекопитающее хищником (львом, тигром, волком) или добычей (овцой, мышью или коровой). Почему размер верхних двухолмий может сообщить нам это? Подумайте о том, что важно с эволюционной точки зрения для продолжения рода овец как вида: нужно ли овце различать тонкие детали колебания травы, которую она собирается съесть? Не очень. Но ей нужно знать, не прячется ли в лесу волк, готовый ее растерзать. То есть мы можем узнать что-то о поведении животного, зная лишь характеристики его мозга. Животные, которым действительно важна зрительная информация о движении, имеют пропорционально большие верхние двухолмия. Животные, которые полагаются на обоняние (запах) как первичное чувство, будут иметь более объемную обонятельную луковицу по сравнению с другими зверями. Это важно для информации о зомби, потому что значит, что мы можем узнавать что-то о мозге существа, наблюдая за поведением. Крокодилам не нужны изощренные ловушки, чтобы ловить добычу. И зомби тоже. Но людям это важно. Зомби нужно уметь находить и выслеживать добычу (нас) и нападать быстро, без промедлений. Эмоции и мышление, результат которых воплощается в реальность через взаимодействие внешних слоев новой коры и «древних» глубинных мозговых структур, сами усложняют поведение. Новая кора Итак, что это за внешние слои новой коры, которые обеспечивают сложность человеческого поведения? Человеческая новая кора обычно разделяется на четыре области, называемые долями. В задней части мозга расположена затылочная доля, которая занимается почти исключительно обработкой зрительной информации. Сразу над затылочной долей находится теменная доля, а сбоку – височная доля. Теменная доля интегрирует информацию от тела и кожи – о прикосновении и температуре – и помогает формировать наше ощущение от пребывания в пространстве, особенно помогает замечать предметы, пока мы движемся в среде. Височная доля под ней содержит нейроны, которые отвечают на рычание зомби и другие звуки, и состоит из зон мозга, участвующих в формировании памяти, распознавании объектов и регуляции эмоциональных ответов. А в передней части мозга, прямо над глазами, находится лобная доля. Эту область (технически много мелких областей) часто называют престолом человеческого мышления. В задней части лобной доли, прямо на границе с теменной долей, находится моторная кора. Эта часть мозга содержит все нейроны, которые сообщаются со скелетными мышцами, что позволяет нам перемещать наши тела и убегать подальше от всех этих хищных зомби. Остальная часть лобной доли более сложна и менее изучена, но мы знаем, что нейроны в ней помогают направлять наше внимание, запоминать на короткое время, например, сколько раз мы выстрелили из ружья и осталась ли у нас еще пуля. На очень простом уровне можно представить себе эти зоны новой коры как набор потоков информации, которые берут данные от анализаторов чувств и преобразуют их в моторный ответ. Давайте вообразим, что вы карабкаетесь через забор, чтобы убежать от полчища ходячих мертвецов, которые неловко хватают вас за штанины. Все начинается с трех потоков информации от глаз, ушей и кожи, которые приходят сначала в первичные ассоциативные зоны в затылочную, височную и теменную доли соответственно. Зрительный поток информации начинается на затылке и движется вперед к областям, которые определяют этих существ и ваше отношение к ним. Эта информация интегрируется с потоком данных от слуховой коры (рычание) и соматосенсорной коры (вы чувствуете, как их ногти царапают ваши лодыжки). Вместе эти потоки информации подтверждают, что это прожорливые зомби хватают вас, а не, скажем, пушистый котенок-царапка. Эти объединенные потоки информации движутся вперед к лобной доле. В ней отслеживается вся входящая информация, вырабатывается несколько возможных действий: «продолжать карабкаться», «ударить этому ходоку в рожу», «сдаться» – и вы решаете, какое из действий лучше (то есть «ударить в рожу»). Через петли к некоторым глубинным структурам мозга лобная кора запускает последовательность событий, необходимых для осуществления действий, и информация движется от переднелобных зон к моторной коре прямо в центре новой коры. Там моторная кора работает с другими глубинными структурами мозга, чтобы скоординировать ваши мышцы и совершить необходимый пинок. Так три разных потока сенсорной информации объединяются в одну реку информации, которая приводит к скоординированному защитному действию. Теперь, говоря о памяти и эмоциях как отдельных частях мыслительного процесса, заметим, что человеческое мышление не так просто описать. Экспериментально мы знаем, что сильные эмоции или напряженное мышление могут замедлить другие ответы. Возможно, вы переживали это, когда «слишком много» думали над проблемой. Вложите слишком много усилий в размышления о том, что вы делаете, и ваша деятельность слегка ухудшится. Но, возможно, ваша способность бросать шар в боулинге, метать дротики или играть в бильярд улучшается, когда вы успокаиваете этот внутренний голос, скажем, бокалом или двумя пива. Например, комикс для ботаников XKCD (https://xkcd.com/323/) предложил идею «Балмеровского пика» – мощного улучшения способности программировать после нескольких бокалов выпивки, хотя слишком много выпивки ведет к очень быстрой потере этой продуктивности (Jarosz et al., 2012). Похожим образом, если вы теряете самообладание и пугаетесь приближения зомби, ваши руки будут дрожать и ваша способность принимать решения будет сильно нарушена. Конец ознакомительного фрагмента. Текст предоставлен ООО «ЛитРес». Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/bredli-voytek/mozg-zombi-nauchnyy-podhod-k-povedeniu-hodyachih-mertvecov/?lfrom=334617187) на ЛитРес. Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом. notes Сноски 1 Тарман, возможно, самый знаменитый зомби в поп-культуре, прочно связавший в сознании публики понятия «мозги» и «зомби». 2 Мартин Линдстром, «Вы любите свой iPhone. Буквально». New York Times, 30 сентября 2011 (http://www.nytimes.com/2011/10/01/opinion/you-love-your-iphone-literally.html?_r=0 (http://www.nytimes.com/2011/10/01/opinion/you-love-your-iphone-literally.html?_r=0)). 3 http://www.cnn.com/2009/SHOWBIZ/10/02/zombie.love/index.html?iref=24hours (http://www.cnn.com/2009/SHOWBIZ/10/02/zombie.love/index.html?iref=24hours). 4 Гален (прибл. 217–130 гг. до н. э.) – римский медик, хирург и философ. – Прим. пер. 5 Мари-Жан-Пьер Флуранс (1794–1867) – известный французский физиолог и врач, сыгравший важнейшую роль в опровержении френологии. – Прим. пер. 6 Вообще-то она больше похожа на геркулесовую кашу, но, если мы вдадимся в детали, вы больше не захотите ее есть. 7 Настоящего человеческого мозга, мы поговорим о мозге зомби чуть позже. 8 http://newsroom.cisco.com/feature-content?type=webcontent&articleId=1208342 (http://newsroom.cisco.com/feature-content?type=webcontent&articleId=1208342). 9 Хотя это представляет собой проблему: две моторные коры говорят друг с другом посредством одних и тех же пучков белого вещества, называемых «мозолистое тело». И когда вы размахиваете битой, вы можете шевельнуть и рукой с ружьем, тем самым сдвинув мишень. Мы не советуем этот метод нападения, если у вас есть мозолистое тело. 10 По крайней мере, так они называются у млекопитающих и птиц. Если честно, мы не знаем, как они назывались бы в мозге тираннозавра рекса, потому что ученые никогда не видели его мозг. 11 Заметьте, что есть еще нижние двухолмия, которые являются частью ствола мозга и связаны со слуховой системой, но это к делу не относится.
КУПИТЬ И СКАЧАТЬ ЗА: 299.00 руб.