Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали / Лиза Фельдман Барретт; пер. с англ. П. Шевцова; [науч. ред. К. Пахорукова] — Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2022. — (Наука для всех).

ISBN 978-5-00195-152-0

Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Посвящается Барбаре Финлэй и остальным моим коллегам, которые, проявляя небывалое великодушие и еще более беспримерное терпение, помогли мне разобраться в нейронауке

От автора

Цель этой книги, состоящей из коротких эссе, — заинтриговать и развлечь читателей. Ее нельзя назвать полноценным пособием для изучения работы мозга. В каждом эссе вы найдете несколько любопытных научных фактов о нашем мозге, которые позволят по-новому взглянуть на природу человека. Лучше всего читать эти очерки по порядку, но, если хотите, можете начинать с любого.

Будучи профессором, я привыкла включать в свои работы множество подробностей, связанных с деятельностью ученых, например описания исследований или ссылки на статьи из научных журналов. Но поскольку эссе, вошедшие в книгу, написаны не в строгой научной форме, список всех использованных источников я опубликовала на сайте sevenandahalflessons.com.

Некоторые из научных сведений приведены в конце книги, в Примечаниях, а также отмечены цифрами по тексту. Они помогут лучше разобраться в проблемах, освещенных в эссе, узнать, по каким вопросам в ученой среде все еще нет единого мнения, и дадут возможность познакомиться с мыслями некоторых из упоминаемых в этой книге людей.

Почему уроков семь с половиной, а не, скажем, восемь? Первый очерк, в котором речь пойдет об эволюции нашего мозга, рассказывает об этом длительном процессе кратко, то есть это не полноценный урок, а как бы половина. Тем не менее именно в первом эссе обозначены идеи, на которые опирается повествование во всех остальных главах книги.

Надеюсь, вам придется по душе то, насколько необычен человеческий мозг с точки зрения ученого, занимающегося его тщательным исследованием. Уверена, вы будете удивлены, узнав, насколько сильно от почти полуторакилограммового комка, находящегося у нас между ушами, зависит человеческая натура. О ней можно думать по-разному, и в эссе никаких строгий указаний на этот счет нет. Я просто предлагаю вам поразмышлять о том, каким человеком вы являетесь или хотели бы стать.

Мини-урок. Мозг предназначен не для мышления

Когда-то давно на нашей планете господствовали существа, у которых не было мозга. Речь сейчас идет, конечно, не о политике, а о чисто биологическом факте.

Одно из таких существ — ланцетник. Возможно, вы его когда-нибудь видели и, скорее всего, подумали, что это маленький червяк, пока не заметили по бокам щели, похожие на жабры. Ланцетники населили океан около 550 миллионов лет назад^[1]. Жили они незамысловато. Обладая довольно примитивными двигательными функциями, они просто проталкивали себя сквозь толщу воды. Питались тоже весьма незатейливым способом: частично зарываясь в поверхность дна, торчали, как травинки, и поглощали всех мелких живых существ, которые попадали им в рот. Такие привычные для нас ощущения, как вкус и обоняние, ланцетникам были неведомы. Вместо глаз у них было лишь несколько клеток, способных реагировать на свет. Ушей тоже не было^[2]. Нервная система ланцетников представляла собой крохотный сгусток клеток, который нельзя назвать полноценным мозгом^[3]. В общем, это не животное, а какой-то желудок с хвостом.

Однако ланцетники — наши с вами дальние родственники, и существуют они по сей день. Смотря сегодня на этих животных, обитающих в каком-нибудь из морей, не забывайте, что именно такой или почти такой внешний вид был у вашего древнего маленького предка^[4], который когда-то давным-давно передвигался в этой же самой морской воде.

Если представить себе крохотное пятисантиметровое животное, похожее на червяка и плавающее в толще доисторического океана, трудновато поверить, что с этого существа начался эволюционный процесс, приведший однажды к появлению человека. У человека, в отличие от ланцетника, чего только нет: несколько сотен костей, множество внутренних органов, руки, ноги, нос, способность улыбаться и, что самое главное, мозг. Последний ланцетникам не нужен. У них клетки, предназначенные для получения информации об окружающем мире, соединены с клетками, отвечающими за двигательную функцию, так что организм этого животного реагирует на все происходящее в воде быстро, у него нет необходимости обрабатывать получаемые сигналы. А вот у человека, напротив, есть сложно и эффективно функционирующий мозг, благодаря которому наша психика дает о себе знать самыми разнообразными проявлениями, такими как мысли, эмоции, воспоминания, сны. Это целый внутренний мир, без которого невозможно представить существование многих важнейших элементов нашей с вами жизни.

Благодаря чему мозг человека эволюционировал? Видимо, благодаря тому, что совершенствовалась наша способность мыслить. Принято считать, что мозг живых существ развивался постепенно, переходя от состояния примитивности, характерного для низших животных, ко все более и более сложному состоянию, превратившись наконец в необычный и непростой орган — человеческий мозг, способный думать^[5]. Это определенно вершина эволюции. По крайней мере, мы так считаем. Ведь мы, люди, уникальны именно потому, что умеем мыслить, правда?

Ответ, как ни странно, отрицательный. На самом деле гипотеза, что наш мозг совершенствовался благодаря все лучшей работе ума, уже успела стать причиной большого числа очень грубых ошибок, допущенных в ходе изучения человеческой природы. Нужно отбросить это ложное убеждение, и тогда мы сделаем первый шаг к пониманию, как на самом деле работает наш мозг, какова его основная задача и, наконец, в чем заключаются основополагающие особенности таких существ, как мы.

500 миллионов лет назад, в то время как крохотные ланцетники и другие примитивные животные продолжали безмятежно трапезничать на дне океана, наша планета вступила в период, который ученые называют кембрийским. В ту пору на эволюционной сцене появилось кое-что новое и крайне значимое — охота. Каким-то образом одно из тогдашних живых существ вдруг сумело почуять присутствие другого существа и съесть его. Конечно, животные и раньше пожирали друг друга, однако теперь этот процесс стал целенаправленным. Охота, пока еще не требовавшая работы мозга, тем не менее стала важным шагом к его развитию.

Активность хищников в кембрийский период изменила нашу планету, превратив ее в весьма опасное место, где постоянно приходилось бороться за выживание.

Мы не эволюционировали напрямую от ланцетников, но у нас с ними общий предок, очень похожий на тех ланцетников, которых можно увидеть в наши дни

И плотоядным существам, и их потенциальным жертвам потребовалось как можно более отчетливо ощущать все, что происходит вокруг. У них стала развиваться сложная система получения сигналов посредством органов чувств. Если ланцетник был способен лишь различать свет и темноту, то новые животные видели окружающий их мир в подробностях. Кроме того, они не просто что-то чувствовали кожей, как это было у ланцетников, а обзавелись внушительным спектром ощущений, позволявших им воспринимать собственные движения в воде и улавливать вибрации, исходящие от проплывающей где-то рядом потенциальной добычи. Эта особенность, кстати, сохранилась у современных акул.

Живые существа того далекого периода были сосредоточены на том, чтобы определить, можно ли съесть другое находящееся поблизости создание или лучше от него спрятаться. Те, кто воспринимал окружающую среду отчетливее остальных, жили дольше и процветали. Ланцетник мог бы стать одним из самых ловких и удачливых животных того времени, но, в отличие от своих новых современников, он был не в состоянии почувствовать, что происходит в окружающем его пространстве.

Охотясь друг на друга и выполняя довольно сложные движения, существа получили возможность испытывать совершенно новые ощущения. Ланцетник шанса на такой прогресс был лишен, поскольку его нервы, дающие возможность двигаться, были связаны с нервами, отвечавшими за восприятие окружающего мира. Каждый раз, когда зарывшийся в песчаное дно ланцетник чувствовал, что количество попадающей ему в рот мелкой добычи уменьшается, он извивался и, плывя в произвольном направлении, вновь зарывался уже на каком-нибудь другом участке дна. Любая тень, падавшая на тело этого червеобразного существа, воспринималась его нервами как угроза и заставляла уплывать подальше. У новых животных, постоянно вынужденных то нападать, то защищаться, постепенно развивалось умение передвигаться все более и более замысловато, быстрее и точнее. Они могли совершать резкие, порывистые движения, поворачиваться, совершать бросок именно туда, где присутствовало что-то похожее на будущую добычу, или, наоборот, почуяв опасность, удаляться от нее способами, возможными в данной конкретной окружающей среде.

Среди всех существ, научившихся чувствовать друг друга на расстоянии и отличавшихся сложной двигательной активностью, наиболее предпочтительными с точки зрения естественного отбора были те, кто эти новые особенности использовал лучше остальных. Если какой-нибудь зверь, преследуя того, кого можно съесть, бежал не слишком быстро, то появлялся другой, более ловкий, которому в результате и доставалась еда. Или, например, животное могло долго и усердно скрываться от кого-то, кто казался ему опасным, но в дальнейшем выяснялось, что никакой угрозы не было. В итоге потраченная энергия давала о себе знать чуть позже, когда уже самому надо было охотиться, а сил не хватало. В общем, ключом к выживанию стало эффективное расходование энергии.

Здесь можно провести аналогию с бюджетом. С его помощью мы видим, сколько денег тратим и сколько зарабатываем. Если мысленно перенести это в сферу биологии, то можно сказать, что наше тело расходует и получает такие ресурсы, как вода, соль и глюкоза. Когда мы, например, плывем или бежим, эти вещества из нас выходят, что похоже на снятие денежных средств с личного счета. А чтобы «пополнить счет», нужно восстановить потраченные силы с помощью сна, приема пищи и т. д. Это, конечно, упрощенное сравнение, но оно позволяет понять, как работа нашего организма зависит от биологических ресурсов. Когда вы совершаете (или не совершаете) то или иное действие, мозг принимает решение либо расходовать ресурсы организма, либо, наоборот, сохранить их до следующего раза.

Лучший способ сэкономить деньги, как вы и сами знаете, — заранее продумывать, на что конкретно они вам понадобятся в будущем, и не допускать внезапных трат. То же верно и для «биологического бюджета». В кембрийский период крохотным существам, регулярно сталкивавшимся с голодными агрессорами, требовалась эффективная тактика выживания. Выбирать приходилось между двумя вариантами: подождать, застыв на месте (или спрятавшись), пока прожорливый зверь пройдет мимо, либо бежать прочь, израсходовав определенное количество энергии.

Когда речь идет о бюджете организма, то правильная подготовка к возможным расходам — это более рациональное решение, нежели простое реагирование на происходящее. Древние животные, умевшие заранее «просчитывать», как и где можно натолкнуться на хищника, имели больше шансов остаться в живых, чем те, кто такой дальновидностью не отличался. Чтобы нормально существовать, нужно было как можно более точно предугадывать развитие событий и избегать фатальных ошибок, при этом извлекая уроки из незначительных промахов.

Всем тем организмам, которые подобными качествами не обладали и, например, тратили слишком много сил, резко реагируя на то, что в результате оказывалось безопасным, жилось непросто. Они не умели добывать себе достаточное количество еды и реже получали возможность продолжить свой род.

Бюджет организма на научном языке называется аллостаз^[6]^,^[7]. Это механизм, действующий вне зависимости от воли и помогающий телу заранее подготовиться к возможным расходам энергии. Благодаря аллостазу работа организмов животных кембрийского периода большую часть времени протекала гармонично. Нужно было лишь своевременно пополнять израсходованную энергию, и тогда никаких проблем с «бюджетом» не возникало.

Ваш мозг следит за расходованием и накоплением таких биологических ресурсов, как вода, соль, глюкоза и т. д. Ученые называют этот процесс аллостазом

Что помогает живым существам предугадывать, когда им потребуется определенное количество ресурсов? Лучшая подсказка в данном случае — опыт, накопленный в прошлом, то есть совокупность действий, совершенных ранее и способных послужить опорой для принятия решений в текущих обстоятельствах. Если определенное действие уже когда-то привело к благоприятным последствиям, например удалось уберечься от опасности или добыть сытную пищу, то в данный момент следует поступить точно так же. Запоминать уже случившиеся ситуации и принятые решения, чтобы впоследствии подготовиться к тому или иному событию, свойственно всем животным, в том числе и человеку. Прогнозирование настолько полезно, что даже одноклеточные организмы способны заранее планировать свои действия. Ученые всё еще пытаются до конца разобраться, как таким существам это удается.

Итак, представим себе маленькое создание кембрийского периода, плывущее в воде. Вдруг оно чувствует, что впереди аппетитный объект, который можно поймать. Что в таких обстоятельствах предпринять? Двигаться вперед? Но тогда придется израсходовать часть энергии из своего внутреннего бюджета. Любое действие, как и каждая трата денежных средств, должно быть оправданным с точки зрения экономии^[8]. Это и есть планирование, основанное на опыте и призванное подготовить организм к эффективным действиям. Речь идет, конечно, не о сознательном продумывании шагов, взвешивании всех «за» и «против». У животных внутри есть нечто, подталкивающее их извлекать уроки из опыта и выполнять конкретную последовательность действий, пренебрегая другими. Это нечто дает возможность почувствовать, что организму выгодно, а что — нет. Ценность каждого движения определяется тем, как оно влияет на «биологический бюджет».

Древние животные не только учились по-новому расходовать и накапливать ресурсы, они становились больше и сложнее. Усложнялось внутреннее строение их тел^[9]. У ланцетника, этого крохотного желудка с хвостом, внутри почти и не было никаких систем, нуждавшихся в регулировании. Некоторое количество клеток, чтобы организм принимал вертикальное положение и поглощал добычу своим примитивным пищеварительным каналом, — вот и все, что ему требовалось. В то же время его более развитые современники обзавелись сложными внутренними системами: сердечно-сосудистой, обеспечивавшей циркуляцию крови внутри тела; дыхательной, позволявшей поглощать кислород и выделять углекислый газ; и иммунной, способной к адаптации и боровшейся с инфекциями. Животным с усовершенствованным организмом стало еще сложнее контролировать собственный биологический бюджет — как если бы вам нужно было следить не за одним-единственным банковским счетом, а за работой целого бухгалтерского отдела крупной компании. Для того чтобы контролировать расход и накопление десятков разных ресурсов — воды, крови, соли, кислорода, глюкозы, кортизола и половых гормонов, — эти существа нуждались в чем-то большем, чем маленький сгусток нервных клеток. Им нужен был целый «командный центр», то есть мозг.

Итак, тела животных становились крупнее и обзаводились всё более сложными внутренними системами, работу которых требовалось тщательно контролировать, поэтому группки клеток, предназначенных для ведения «биологического бюджета», тоже начали совершенствоваться, постепенно превращаясь во все более и более сложный мозг. Через несколько сотен миллионов лет нашу планету населяло великое множество разнообразных существ — в том числе и люди — с очень непростой нервной системой, способной эффективно управлять примерно шестьюстами мышцами, поддерживать баланс между уровнями разных гормонов, перекачивать около 7,5 тысячи литров крови в сутки, управлять энергией, заключенной в миллиардах клеток мозга, переваривать пищу, выводить из организма ненужные вещества и бороться с болезнями. И со всеми этими задачами мозг среднестатистического человека справляется на протяжении примерно 72 лет. Организм подобен огромной международной корпорации, и ее деятельностью управляет наш мозг, непрерывно следящий за нашим внутренним бюджетом. И все это в условиях огромного и замысловатого мира, в котором мы сосуществуем с другими созданиями, обладающими мозгом.

Но вернемся к изначальному вопросу: зачем эволюция сделала выбор в пользу развития мозга? Для начала нужно понимать, что эволюционный процесс не предполагает какой бы то ни было цели и не отвечает на вопрос «зачем». Но мы можем ответить на вопрос: какова основная задача нашего мозга? И она не в рациональном мышлении, формировании эмоций и не в том, чтобы человек мог пользоваться воображением, быть креативным или эмпатичным. Главная функция мозга — управлять организмом, осуществляя аллостаз и своевременно прогнозируя, в каких ситуациях и сколько придется израсходовать энергии, чтобы совершить действительно необходимые действия и, таким образом, выжить. Когда мозг расходует биологические ресурсы, он делает это, «ожидая», что получит взамен что-то ценное, например еду, укрытие, приятные эмоции от общения с другими людьми, ощущение безопасности. Все то, что важно, чтобы мы могли продолжить свой род.

В общем, основная обязанность мозга — не умственная деятельность, а контроль над крупным, сложным организмом, который когда-то давным-давно был всего лишь маленьким червячком.

Безусловно, мозг умеет и думать, и чувствовать, и воображать, и выполнять еще множество других задач, например помогать вам читать и понимать этот текст. Но все это лишь филиалы основной деятельности — контроля за накоплением и расходованием биологических ресурсов, необходимых, чтобы выжить. Именно с этой «миссией» неразрывно связано абсолютно все, что создает наш мозг, от воспоминаний до галлюцинаций, от ощущения экстаза до чувства стыда. Иногда энергия расходуется с расчетом на скорое пополнение, например когда вы пьете кофе и сохраняете бодрость в течение всей ночи, чтобы закончить работу над проектом, зная, что завтрашний день посвятите восстановлению сил. А иногда мозг выдает энергию понемногу, но на протяжении длительного срока, когда вы, допустим, годами оттачиваете сложные навыки, чтобы в долгосрочной перспективе добиваться значительных успехов и зарабатывать на жизнь.

Мы думаем, чувствуем радость, гнев, восторг, обнимаемся, проявляем дружелюбие, противостоим агрессии, но не можем сказать, что при этом отчетливо ощущаем, как уменьшается или увеличивается объем наших метаболических ресурсов. Тем не менее именно это и происходит у нас внутри. И именно здесь лежит ключ к пониманию того, как работает мозг и, следовательно, как оставаться здоровым, жить долго и чувствовать, что жизнь наполнена смыслом.

Краткий экскурс в эволюцию завершен. А теперь позвольте начать более долгий и подробный рассказ о том, как устроен наш мозг и мозг окружающих. В следующих семи главах мы поговорим о крайне интересных выводах, к которым пришли нейробиологи, психологи и антропологи. Речь пойдет о фактах, послуживших импульсом для кардинальных перемен в восприятии процессов внутри нашей черепной коробки. Вы узнаете, чем мозг животных, с которыми мы соседствуем на нашей планете, отличается от нашего мозга. Поймете, как мозг младенца постепенно преобразуется в мозг взрослого человека. А еще разберетесь, почему одна-единственная область внутри черепа может стать основой для развития разных типов человеческого мозга.

Кроме того, мы рассмотрим вопрос, непосредственно касающийся реальности, в которой мы живем: откуда человек черпает силы для того, чтобы придумывать традиции, правила и создавать цивилизации? Подробнее разберем «бюджет» организма и выясним, как наш мозг взаимосвязан не только с нашим телом, но и с другими людьми. Надеюсь, когда вы дочитаете эту книгу до конца, то почувствуете нечто вроде озарения, какое однажды ощутила я, поняв, что наш котелок, предназначенный вроде бы в основном для умственной деятельности, на самом деле выполняет гораздо больше очень важных функций.

Урок 1. У вас только один мозг (а не три)

Две тысячи лет назад древнегреческий философ Платон рассуждал о войне — о войне не между городами или странами, а той, что идет внутри каждого человека. Наш разум, говорил Платон^[10], — это непрерывная битва трех глубинных сил, контролирующих наше поведение. Первая сила — это базовые инстинкты, такие как тяга к пище и половое влечение, необходимые для выживания. Вторая — чувства и эмоции, такие как радость, гнев, страх и т. п. Взаимодействуя, первые две силы похожи на животных, и они, как утверждал Платон, способны направить наше поведение в противоречивое, иногда даже опасное русло. Справиться с этим хаосом, взять «зверей» под свой контроль помогает третья сила — рациональное мышление, именно благодаря ему наша жизнь становится более правильной и осмысленной.

Внутренний конфликт, о котором говорил Платон, и сегодня остается одной из самых обсуждаемых тем в западной цивилизации. Вряд ли найдется тот, кто никогда не испытывал борьбу между сферой чувств и рассудком.

Наверное, именно поэтому ученые решили спроецировать рассуждения Платона на устройство нашего мозга^[11] и попытаться таким образом объяснить, как он эволюционировал. Когда-то давно, 300 миллионов лет назад, говорит нам наука, мы были ящерицами и наш рептильный мозг функционировал лишь для того, чтобы удовлетворять базовые потребности — находить пищу, бороться друг с другом и продолжать свой род. Спустя примерно сто миллионов лет в нашей голове сформировалась новая область, наделившая нас способностью испытывать эмоции; так мы стали млекопитающими. Ну а позже в мозгу появилась еще одна область, отвечающая за рациональное поведение и регулирующая тот самый внутренний конфликт между «зверями». Так человек приобрел способность мыслить логически.

Эволюционный путь сделал наш мозг тройственным, то есть состоящим из трех слоев: один предназначался для выживания, другой — для чувств и эмоций, а третий регулировал работу ума. Инстинкты, необходимые исключительно для поддержания жизни и, по неподтвержденным данным, унаследованные нами от древних ящериц, находятся на самом нижнем «этаже» — в рептильном мозге. Далее располагается лимбическая система, которая, предположительно, включает области, сформировавшиеся еще у доисторических млекопитающих и отвечающие за возникновение эмоций. И последний, третий слой, неокортекс («новая кора»)^[12]^,^[13] — это, как принято считать, уникальная отличительная черта рода человеческого, позволяющая его представителям мыслить рационально. Одна из областей неокортекса, префронтальная кора, якобы управляет эмоциональным и рептильным уровнями мозга, чтобы держать в узде иррациональную, «звериную» часть нашего «я».

Концепция триединого мозга

Вы, думаю, заметили, что я рассказала уже о двух разных версиях эволюции человеческого мозга. В первом мини-уроке речь шла о том, что когда-то давно у живых существ начала развиваться способность воспринимать подробную информацию об окружающем мире, помогать организму в выполнении целого ряда сложных движений и, поскольку строение тела тоже становилось все более сложным, следить за расходованием и накоплением биологических ресурсов. Согласно же второй концепции, наш мозг является триединым, то есть за многие миллионы лет в мозгу постепенно сформировались три слоя, чтобы над животными порывами и эмоциями начал доминировать ум. Можно ли как-то совместить первую теорию со второй?

К счастью, в этом нет необходимости, потому что версия о триедином мозге ошибочна. Это одно из самых распространенных и долго господствовавших заблуждений, которые когда-либо появлялись в научной среде^[14]. Хотя, стоит отметить, она довольно интересна и подчас кажется наиболее подходящим объяснением того, как мы чувствуем себя на протяжении дня. Например, когда ваши вкусовые рецепторы «просят» кусочек аппетитного шоколадного торта, но вы им отказываете, так как уже позавтракали, можно предположить, что к поеданию лакомства вас подталкивали импульсивная «внутренняя ящерица» и эмоциональная лимбическая система, а рациональный неокортекс поборол их и взял бразды правления в свои руки.

На самом деле мозг функционирует не так. Неправильное поведение не зарождается из импульсов нашего первобытного «внутреннего зверя». А разумные действия не результат деятельности «рациональных» областей нашего мозга. Более того, рассудок никогда не воюет со сферой эмоций.

На протяжении многих лет концепцию триединого мозга продвигали несколько ученых, а придать ей окончательно сформулированный вид удалось врачу Полу Маклину в середине двадцатого столетия. Маклин считал, что в мозгу, как когда-то рассуждал и Платон, происходит непрерывное противостояние разных импульсов. Свое предположение он пробовал обосновать, используя лучший из доступных на тот момент методов — визуальное исследование. Иными словами, он рассматривал под микроскопом ткани мозга мертвых ящериц и млекопитающих, в том числе человека, и искал между ними сходства и различия. Маклин утверждал, что в человеческом мозге есть части, которых нет у других млекопитающих. Ученый назвал их неокортексом. Кроме того, Маклин обнаружил, что в мозгу млекопитающих есть функциональные блоки, которые отсутствуют у рептилий, — он назвал их лимбической системой. Именно так родилось описание происхождения всего нашего человеческого рода.

Предположение Маклина о трехслойном мозге не осталось незамеченным и приобрело сторонников в определенных кругах научного сообщества. Его наблюдения и выводы показались специалистам простыми, элегантными и как будто не идущими вразрез с идеями Чарльза Дарвина о развитии у человека когнитивных способностей. В своей книге «Происхождение человека и половой отбор»^[15] Дарвин утверждал, что наш разум эволюционировал вместе с телом и, следовательно, внутри каждого из нас есть как бы первобытный зверь, которого мы вынуждены укрощать при помощи рационального мышления.

В 1977 году теория о триедином мозге была представлена широкой публике в книге Карла Сагана «Драконы Эдема»^[16], за которую он получил Пулитцеровскую премию. В наши дни понятия «рептильный мозг» и «лимбическая система» можно встретить во многих научно-популярных книгах, газетах и журналах. Например, когда я работала над текстом этого урока, то в нашем местном супермаркете видела в продаже специальный выпуск Harvard Business Review, посвященный тому, «как стимулировать рептильный мозг клиентов, чтобы побудить их совершить покупку». А рядом лежал специальный номер National Geographic, рассказывавший об областях внутри нашей черепной коробки, составляющих «эмоциональный мозг».

Не все, правда, знают, что книга «Драконы Эдема» вышла в ту пору, когда ученым, изучающим эволюцию мозга, уже было доподлинно известно, что гипотеза о трехслойном мозге — выдумка. Неопровержимые доказательства появились тогда, когда ученые углубились в изучение клеток мозга — нейронов — и увидели то, что раньше было скрыто от невооруженного глаза. В результате к началу 1990-х годов гипотезу о трехслойном мозге отвергли окончательно, так как она попросту не соответствовала установленным фактам.

Во времена Маклина мозг одних животных сравнивали с мозгом других, делая в него инъекции красящих веществ, затем нарезая, словно мясной деликатес, тончайшими ломтями и рассматривая каждый окрашенный кусочек под микроскопом. Подобный способ применяется и сейчас, но теперь в арсенале ученых есть новые методы, позволяющие досконально изучить нейроны и расположенные в них гены^[17]. В результате современные специалисты выяснили, что нервные клетки животных — представителей двух разных видов — могут существенно различаться внешне, но содержать одинаковые гены, из чего можно сделать вывод: эти нейроны имеют общее происхождение. Если в некоторых нервных клетках человека и, например, крысы есть идентичные гены, значит, подобные нейроны с такими же генами, скорее всего, были у нашего с крысами общего предка^[18].

Кроме того, ученые обнаружили, что мозг в процессе эволюции не обрастал новыми слоями, как это происходило, к примеру, с осадочными породами. Но ведь мозг человека явно отличается от мозга крысы, а значит, хотелось бы понять: как, если не благодаря появлению новых слоев, возникла эта разница?

А дело в том, что, становясь крупнее, в ходе эволюции мозг переформировывался^[19].

Поясню на примере. В нашем мозге есть четыре совокупности нейронов, или функциональные области, позволяющие нам ощущать движения нашего тела и обеспечивающие осязание. Эти области носят общее название «первичная соматосенсорная кора». В мозгу крысы она состоит всего из одной зоны, но также выполняет две упомянутые выше функции. Если бы мы изучали мозг крысы и человека, как это делал Маклин, то, вероятно, пришли бы к выводу, что у крыс отсутствуют три соматосенсорных участка, которые есть у человека. А затем, возможно, сочли бы их результатом эволюции и решили, что эти участки должны иметь новые, особые свойства, характерные только для нас, людей.

Тем не менее, согласно результатам исследований, в первичной соматосенсорной коре человека и крысы есть много одинаковых генов. Из этого любопытного факта можно сделать вывод, касающийся эволюции: у последнего общего предка крыс и людей, жившего около 66 миллионов лет назад, в мозгу был всего один соматосенсорный участок, отвечавший за некоторые из функций, которые контролируют четыре участка в мозгу современного человека. Вероятно, когда тело и мозг наших предков стали становиться крупнее, этот участок начал расти и разграничиваться, распределяя свои «обязанности» между несколькими этими частями. Строение, позволившее разным областям мозга обособиться, но не выключиться из общей работы^[20], способствовало его совершенствованию, чтобы он смог управлять уже более крупным телом и сложными внутренними системами органов.

Мозг разных животных выглядит совершенно по-разному

Сравнивая мозг представителей разных видов и пытаясь найти сходства, нужно быть очень внимательным. Нельзя забывать, что эволюция шла по извилистому пути, подчас совершая весьма неожиданные повороты. Простое визуальное наблюдение способно привести к ложным выводам: те области мозга, которые выглядят различными, на генетическом уровне могут оказаться схожими. И наоборот, даже если у животных, принадлежащих к двум разным видам, обнаруживаются идентичные гены, они могут выполнять непохожие друг на друга функции.

Согласно результатам современных исследований в области молекулярной генетики, у рептилий и всех млекопитающих есть нейроны, схожие с нейронами человека^[21], — даже такие, как присутствуют в нашем «неокортексе». Мозг человека сформировался не из мозга рептилий, образовав дополнительные участки, отвечающие за эмоции и рациональное мышление. Произошло нечто более интересное.

Недавно в ходе исследования выяснилось, что мозг всех млекопитающих развивался по единому «производственному плану»^[22]. Велика вероятность, что то же верно и для мозга рептилий и других позвоночных животных. Об этом исследовании знают далеко не все, и даже многим нейробиологам оно незнакомо. А те, кто в курсе, только-только начинают осознавать, к насколько важным выводам может привести этот обнаруженный факт.

Общий «производственный план» начинает действовать вскоре после момента оплодотворения, как только в эмбрионе начинают образовываться нейроны. Нервные клетки в мозгу мышей, крыс, собак, кошек, лошадей, муравьедов, людей и всех остальных изученных на данный момент млекопитающих формируются весьма предсказуемым образом. Результаты генетических исследований дают основания полагать, что это происходит по такой же схеме, как у рептилий, птиц и некоторых рыб. Да-да, согласно современным научным данным, в нас заложен такой же «план развития мозга», как, например, в миногах.

Если все это действительно так, то почему строение мозга разных видов позвоночных животных столь существенно различается? Дело в том, что «производственный план» разворачивается поэтапно и у разных видов каждый из этапов проходит по-разному — у одних быстрее, у других медленнее. Что касается биологических «строительных материалов», то они у всех одинаковые. К примеру, у человека стадия, в ходе которой формируются нейроны, нужные коре больших полушарий, протекает дольше, чем у грызунов, и намного дольше, чем у ящериц. Именно поэтому у нас эта часть мозга крупная, у мышей она небольшая, а у игуаны и вовсе крохотная (впрочем, ее наличие у этой рептилии вообще под вопросом). Если бы у нас появилась возможность получить доступ к процессу формирования мозга, происходящему в эмбрионе ящерицы, и сделать эту стадию такой же длительной, как у человека, то в результате образовалось бы некое подобие коры больших полушарий. (Хотя функционировать так, как наша, она бы не смогла: даже когда речь идет о мозге, размер решает не все.)

Итак, внутри нашего черепа нет уникальных новых участков^[23]. Некоторые из нейронов там такие же, как в мозгу всех остальных млекопитающих и, судя по всему, всех позвоночных животных. Так что приходится констатировать несостоятельность гипотезы, согласно которой в результате эволюции сформировался трехслойный мозг.

А как насчет других утверждений? Например, что у человека очень крупная кора больших полушарий и что именно это делает нас наиболее рациональными животными на планете? Что ж, эта часть мозга у человека действительно внушительных размеров, и ее развитие в ходе эволюции наделило нас способностью совершать некоторые действия чуть лучше, чем удается остальным живым существам. Об этом мы подробно поговорим в следующих главах. Однако особое внимание стоило бы уделить вопросу пропорций мозга: стала ли кора больших полушарий крупнее, чем остальные части мозга? Действительно ли она существенно выделяется, если учитывать общие размеры? Ответы на эти вопросы сыграли бы особую роль в науке.

Важность подобных рассуждений становится очевидна, если провести аналогию с кухнями, которые вы видели в домах разных людей. У некоторых кухня большая, у других — маленькая. Но представьте, что у кого-нибудь в квартире кухня огромного размера. «Ух ты, — подумали бы вы, — хозяева, видно, страстно увлечены кулинарией». Логичный ли это вывод? Нет. Ведь учитывать нужно не только то, просторна кухня или нет. Надо понять, какова ее площадь по отношению к общей площади жилья. Если квартира большая, то и кухня будет внушительная. Таким образом, это стандартная планировка, только в увеличенном масштабе. А вот если общая площадь скромная, а кухня большая, значит, она играет в этой квартире какую-то особую роль. Возможно, хозяева и занимаются приготовлением изысканных блюд.

Аналогично следует анализировать и мозг. Если он большого размера в целом и у него крупная кора больших полушарий в частности, это не должно удивлять — кстати, такова норма среди, например, представителей человеческого рода. Вообще, относительно крупная кора больших полушарий головного мозга характерна для всех млекопитающих. У нас, людей, эти пропорции такие же, как у обладателей сравнительно небольшого мозга — у обезьян, например шимпанзе, или у хищников. Нас можно сопоставить, например, со слонами и китами, у которых кора больших полушарий очень внушительная. Если мозг обезьян приобрел бы такой же объем, как мозг человека, то и кора больших полушарий у них стала бы такой же крупной, как у нас. У слонов кора намного крупнее, чем у человека, но если бы наш мозг вырос до размеров мозга слона, то пропорции стали бы сопоставимыми.

Выходит, объем коры больших полушарий мозга человека нельзя назвать уникальной отличительной чертой, формирование которой нужно было бы как-то особо объяснять. К тому же ее размеры не могут служить признаком развитой способности к рациональному мышлению (в противном случае в числе самых известных философов были бы Хортон, Бабар и Дамбо^[24]). Гипотеза о крупной, «рациональной» коре больших полушарий, предложенная западными учеными и интеллектуалами, долгие годы считалась правдивой. На самом же деле в ходе эволюции в результате мутации определенных генов одни этапы развития мозга стали идти быстрее, другие — медленнее, и поэтому объем одних его частей уменьшился, а других — увеличился.

В общем, у нас нет «внутренней рептилии» или «эмоционального мозга», таящего нечто звериное. И так называемой «лимбической системы», регулирующей эмоции, тоже нет^[25]. А «неокортекс», или «новая кора», на самом деле не что-то новое. У многих позвоночных формируются те же самые нейроны, которые образуют кору больших полушарий человеческого мозга, если основные этапы развития мозга у них протекают достаточно долго. Если вы где-то слышали или читали о том, что неокортекс, кора больших полушарий или префронтальная кора составляют основу нашего рационального мышления или что лобная доля регулирует участки так называемого «эмоционального мозга», держа в узде наши сиюминутные иррациональные порывы, то можете смело считать все это либо устаревшей, либо удручающе неполной информацией. Теория о трехслойном мозге и громкие слова о непрерывной борьбе между эмоциями, инстинктами и рассудком — это просто один из мифов, бытующих в современном мире^[26].

Поймите меня правильно: я не отрицаю, что благодаря довольно большим размерам мозга у человека есть определенные преимущества. (Какие именно? Об этом поговорим чуть позже.) Да, человек способен построить небоскреб или придумать рецепт приготовления картошки фри, но следует понимать, что подобные навыки возникли не только как результат укрупнения головного мозга. Были и другие причины, и чуть позже мы на них остановимся подробнее. Кроме того, не нужно забывать, что у других животных развились особенности и способности, которые во много раз превосходят наши. Например, у нас нет крыльев, чтобы летать; мы не в состоянии поднять объект, который в пятьдесят раз тяжелее нашего веса; мы не можем регенерировать ампутированные части тела. Все эти способности похожи на отличительные черты супергероя, но в реальности они норма для живых существ, размеры которых существенно меньше наших. Даже бактерии во многих аспектах более «талантливы», чем мы: они умеют выживать в очень суровых условиях — в космосе и внутри нашего кишечника.

Нельзя сказать, что целью естественного отбора было создание условий для появления человека. Мы всего лишь один из небезынтересных видов животных^[27], способных адаптироваться и благодаря этому однажды сумевших выжить и продолжить свой род. Все остальные животные вовсе не менее полноценные, чем человек. У них есть уникальные особенности, позволившие им эффективно адаптироваться в конкретной среде. Следовательно, у нас мозг не развит лучше, чем у крыс или ящериц, он развит по-другому.

Но если это так, то почему гипотеза о триедином мозге все еще столь популярна? Почему в учебниках для студентов до сих пор есть информация о «лимбической системе» и о том, что она регулируется корой больших полушарий? Почему на дорогостоящих курсах для топ-менеджеров будущих CEO учат контролировать свой «рептильный мозг», несмотря на то что ученые много лет назад признали идею существования этой части мозга ошибочной? Отчасти дело, наверное, в том, что у научного сообщества нет хороших специалистов по связям с общественностью. Но основная причина, скорее всего, такова: теория о трехслойном мозге содержит довольно приятную для людей идею, что, получив способность мыслить рационально, мы якобы победили свою звериную сущность и за счет этого стали доминировать на планете Земля. То есть верить в концепцию триединого мозга означает считать себя победителем в номинации «лучший вид».

Борьба рассудка, эмоций и инстинктов, о которой когда-то говорил Платон, долгие годы считалась в западной культуре наиболее подходящей концепцией для понимания и оценки различных аспектов человеческого поведения. То есть раз человек умеет сдерживать свои инстинктивные и эмоциональные порывы, то, как принято считать, его действия становятся рациональными и он осознанно отвечает за них. Если же инстинкты и эмоции не контролируются, то поведение называют аморальным. Ну а если человек неспособен вести себя разумно, его записывают в душевнобольные.

Но что такое разумное поведение? Принято считать, что это способность совершать действия, не поддаваясь влиянию эмоций. Мышление расценивается как рациональный процесс, а проявление чувств и эмоций — как нерациональный. В реальности же бывает по-другому. Например, представьте, что над вами нависла очевидная угроза: вы ощущаете страх, и это вполне рациональное чувство. А если вы, долго прокручивая ленту новостей в социальной сети, думаете, что вот-вот натолкнетесь на что-то интересное, это можно считать нерациональным мышлением.

Думаю, суть рациональности проще всего понять, если рассуждать в категориях, связанных с основной задачей нашего мозга — ведением «бюджета» организма, то есть контролем за расходами и накоплением необходимых в повседневной жизни ресурсов, таких как вода, соль и глюкоза. С этой точки зрения рациональным поведением следовало бы называть умение тратить и пополнять биологические ресурсы так, чтобы в конкретной ситуации организм мог выполнить наиболее выгодное для себя действие. Давайте представим, что вы столкнулись с какой-то серьезной угрозой и мозг подготавливает вас к бегству. Он посылает сигнал надпочечникам, и они начинают вырабатывать кортизол — гормон, под действием которого происходит энергетический всплеск. Эта вспышка, если рассматривать ее через призму теории о трехуровневом мозге, спровоцирована вызванными инстинктами, а не рассудком. Однако с точки зрения нашего внутреннего «биологического бюджета» повышенный уровень кортизола нормален и необходим, потому что именно так мозг в условиях опасности помогает нашему организму выжить и в дальнейшем обзавестись потомством.

Но предположим, что никакой угрозы в данную секунду нет, а мозг все равно уже начал подготавливать тело к борьбе или бегству. Стоит ли такой процесс называть иррациональным? Это зависит от обстоятельств. Предположим, вы солдат и находитесь в зоне боевых действий, где опасные ситуации возникают регулярно. Тогда вполне естественно, что ваш мозг настраивается на частое ожидание угрозы. Иногда это ожидание будет необоснованным, и кортизол начнет вырабатываться в те минуты, когда вы находитесь в безопасности. С одной стороны, можно было бы назвать такое состояние неразумным расходованием биологических ресурсов, которые могут понадобиться позже. Но в условиях войны подобная «ложная тревога» вполне рациональна и полезна, если анализировать ее сквозь призму «биологического бюджета»: в данную конкретную минуту тело расходует немного глюкозы или других важных веществ, но зато в долгосрочной перспективе у него больше шансов выжить.

Бывает, что, вернувшись с войны домой, то есть в безопасные условия, человек страдает от посттравматического стрессового расстройства, и его мозг продолжает расходовать ресурсы даже в тех ситуациях, когда никакой реальной угрозы нет. И это также можно считать в некоторой степени рациональным, ведь он делает это не просто так, а защищает человека от опасностей, которые тот сам расценивает как настоящие. Проблема в том, что запас значимых для организма веществ при этом быстро уменьшается. В данном случае вину следует возлагать на ложные «убеждения» мозга, не согласующиеся с новой окружающей средой, к которой тот еще не успел адаптироваться. Вероятно, то, что мы называем психическими заболеваниями, на самом деле рациональное расходование биологических ресурсов, рассчитанное на получение пользы в краткосрочной перспективе, но плохо подстроенное под текущие обстоятельства, потребности самого организма или интересы других людей.

Следовательно, рациональное поведение — это способность управлять бюджетом своего тела так, чтобы это приносило выгоду в данной конкретной ситуации. Например, когда вы интенсивно тренируетесь, в крови повышается уровень кортизола и организму может быть некомфортно, однако такую физическую активность мы все же назовем разумной и полезной, потому что она благотворно повлияет на наше здоровье в будущем. Всплеск кортизола, вызванный тем, что вас раскритиковал кто-то из коллег, тоже можно считать рациональным, так как в крови увеличивается содержание глюкозы и мозг может усвоить что-то новое.

Если идеи, о которых я рассказала, станут общепризнанными, то, вероятно, пошатнутся основы всех самых значимых социальных институтов. Например, адвокаты часто упирают на то, что их клиент, совершивший незаконное действие, находился под влиянием сильных эмоций и, поскольку он не мог себя контролировать, не должен быть признан полностью виновным. Впрочем, если человек испытывает неприятную эмоцию, это необязательно означает, что его голова в данный момент функционирует иррационально или что так называемый «эмоциональный мозг» начал доминировать над предполагаемым «рациональным». Скверное моральное состояние может быть признаком того, что организм решил потратить биологические ресурсы не просто так, а в надежде на ту или иную будущую выгоду.

Теория о непрерывной борьбе рассудка и эмоций пронизывает и многие другие социальные институты. Так, в экономике поведение инвестора принято четко разграничивать на рациональное и эмоциональное. В политике личные интересы того или иного индивида могут не согласовываться с его профессиональными обязанностями. Политики убеждены, что могут легко отбросить эмоции и принять правильное решение, которое принесет пользу народу. В подобных благородных устремлениях также находит отражение миф о триедином мозге.

Итак, у нас всего один мозг, а не три. Отказавшись от предложенного Платоном образа борьбы между эмоциями, инстинктами и рассудком, мы, вероятно, должны радикально изменить свой взгляд на такие понятия, как рациональность, ответственность за собственные поступки, и, возможно, начать совершенно по-новому воспринимать человеческую натуру.

Урок 2. Ваш мозг — это сеть

Ответ на вопрос «что такое мозг?» люди обдумывают вот уже на протяжении тысячи лет. Аристотель считал, что мозг создан для охлаждения сердца. В Средние века философы были убеждены, что в некоторых областях нашего мозга находится душа. А в представлении специалистов по популярной в девятнадцатом веке френологии мозг был своего рода мозаикой, каждая часть которой отвечала за ту или иную отличительную черту человека — самооценку, склонность к деструктивному поведению, способность проявлять любовь и т. п.

Камера охлаждения, обитель души, мозаика — это всего лишь метафоры, с помощью которых люди пытались понять, что такое мозг и как он работает.

И в наши дни полным-полно подобных метафор, которые принято считать фактами о работе мозга. Так, вы наверняка слышали, что левое полушарие отвечает за логическое мышление, а правое — за творческое. А еще что в мозгу якобы есть «система 1», обеспечивающая быструю, инстинктивную реакцию, и «система 2», предназначенная для более медленных процессов, сопровождаемых долгой мыслительной деятельностью. Об этом же идет речь и в книге психолога Даниэля Канемана «Думай медленно… решай быстро»^[28]. Канеман ясно дает понять, что «системы 1 и 2» — всего лишь метафоры, помогающие вникнуть в работу мозга, однако люди часто воспринимают их как названия его реальных областей. По мнению некоторых ученых, разум можно представить как сочетание «ментальных органов», служащих источниками таких чувств, как страх, эмпатия, ревность, а также других проявлений психики, появившихся в ходе эволюции и нужных для выживания. На самом деле мозг, конечно же, из отдельных «органов» не состоит. Кроме того, когда начинается какая-либо активность, в мозгу не «загораются» какие-то конкретные части, как бы включаясь, а все остальные, как бы на время выключенные, не «гаснут». И воспоминания у нас в голове не хранятся, как файлы в компьютере, которые позже можно отыскать и открыть. Все это выдуманные образы, основанные на устаревших представлениях и теориях о работе мозга.

Но если все вышеперечисленное — метафоры, а гипотеза о триедином мозге — миф, тогда как на самом деле устроен мозг? И как он определяет нашу человеческую натуру, делая нас отличными от других животных? Каким образом мозг дает нам возможность взаимодействовать с другими людьми, изучать языки и говорить на них, понимать чувства и мысли окружающих? Наконец, какие черты необходимы мозгу, чтобы его обладатель стал человеком?

Для того чтобы ответить на эти вопросы, следует осознать очень важный факт: мозг — это сеть^[29], совокупность разных слагаемых, соединенных друг с другом и действующих как единый механизм. Кстати, в окружающем нас мире тоже есть разнообразные сети. Например, интернет, который существует благодаря соединенным между собой устройствам. Муравейник, в котором есть подземные камеры, связанные друг с другом системой тоннелей. Любая социальная сеть — это тоже совокупность взаимодействующих между собой людей. А наш мозг — это сеть, состоящая из 128 миллиардов нейронов^[30], функционирующих как одна большая структура, приспосабливающаяся к изменениям.

Мозг в виде сети — это не метафора^[31]. Это описание, основанное на наиболее проверенных на данный момент научных фактах об эволюции мозга, его строении и функциях. И позже мы с вами убедимся, что именно концепция сети помогает сделать очень важный шаг в понимании того, каким именно должен быть мозг, чтобы в нем зародился человеческий разум.

Что же позволяет 128 миллиардам нейронов действовать как единая система? Если говорить обобщенно, то каждая нервная клетка выглядит как маленькое дерево с густыми ветвями наверху и длинным стволом и корнями внизу^[32]. (Да-да, я понимаю, что сейчас использую метафору.) Ветви — это дендриты, их задача — получать сигналы от других нервных клеток. «Ствол» — это аксон, он посылает импульсы от одного нейрона к другим посредством «корней».

Ваши 128 миллиардов нейронов непрерывно, днем и ночью, взаимодействуют друг с другом. Когда нейрон начинает передавать сигнал, тот по «стволу» попадает в «корни», заставляя их выделять в пространство между нервными клетками — синапс — определенные вещества.

Нейронная «проводка»

Затем эти вещества перемещаются через синапс к «ветвям» другого нейрона, побуждая его передавать полученный импульс дальше. Таким образом информация передается от одной нервной клетки другой.

Дендриты, аксоны и синапсы объединяют наши 128 миллиардов нейронов в единую сеть. Для простоты буду называть ее проводкой^[33].

Сеть мозга работает постоянно. Не бывает так, что нейроны «сидят» и ждут, пока извне на них окажут влияние, побуждающее передавать сигналы. Нейроны постоянно «общаются» друг с другом. В зависимости от того, что происходит в организме и в окружающем его пространстве, «общение» протекает то более, то менее интенсивно, но при этом не прекращается ни на секунду до самого последнего дня вашей жизни.

Каждая нервная клетка посылает сигнал примерно пяти сотням других таких же клеток и получает — от нескольких сотен. В результате непрерывно происходит почти 500 триллионов взаимодействий. Это огромное количество. И оно было бы еще больше, если бы любой нейрон начал «общаться» не одновременно с сотнями других нейронов, а по отдельности с каждым из них. Но для поддержания работы такой сложной системы у мозга попросту не хватило бы ресурсов.

Итак, структура нашей «проводки» позволяет бережливо расходовать энергию и похожа на международную сеть авиалиний (да, опять будем использовать метафору), состоящую из примерно 17 тысяч связанных друг с другом аэропортов. Мозг обеспечивает передачу химических и электрических сигналов от одного нейрона к другим, как мы летаем самолетом из одного города в другой. Каждый аэропорт отвечает за организацию полетов в ограниченное число других аэропортов, а не во все — иначе ежегодное количество рейсов по всему миру увеличилось бы на несколько миллиардов и не хватило бы ни горючего, ни пилотов, и в конце концов вся система рухнула бы. Именно поэтому существуют аэропорты-хабы, снимающие нагрузку с остальных. Например, чтобы из Линкольна, штат Небраска, попасть в Рим, нужно сначала долететь до хаба Ньюарк в Нью-Джерси и уже оттуда отправиться в более длительный полет прямиком до Рима. Иногда, чтобы добраться до того или иного пункта назначения, приходится пересаживаться с одного рейса на другой дважды, то есть останавливаться в двух хабах. Эта система отличается гибкостью и способна подстраиваться под внешние изменения, поэтому она дает возможность любому аэропорту, даже если основное его назначение — перелеты по местным авиалиниям, — включиться в общую глобальную взаимосвязь.

Похожим образом организована и сеть нашего мозга. Нейроны делятся на множество скоплений, или «аэропортов», львиная доля которых заняты только локальным взаимодействием, то есть обмениваются сигналами лишь с близлежащими «аэропортами». Но есть и скопления-хабы, связывающие многие группы нейронов. У таких «хабов» длинные аксоны позволяют установить связь между далеко расположенными друг от друга нейронами.

Благодаря этому вся сеть, столь же сложная, как и связанные между собой аэропорты по всему миру, функционирует эффективно.

Скопления нейронов, связанные друг с другом «хабами»

Наличие нервных клеток, объединенных в группы, выполняющие роль хабов, помогает многим нейронам, даже если они в основном обмениваются импульсами только с ближайшими нервными клетками, участвовать в работе всей сети. Такова основа процесса, в ходе которого наш мозг передает сигналы между нервными клетками и принимает их.

Хабы, такие как уже упоминавшийся Ньюарк или лондонский Хитроу, будучи крупнейшими аэропортами, имеют огромное значение. И когда у них возникают какие-либо проблемы, то начинаются задержки и отмены рейсов во множестве других стран. Примерно к таким же трудностям приводит выход из строя некоторых из наших нейронных «хабов». Их простой может обернуться депрессией, шизофренией, дислексией, хроническими болями, деменцией, болезнью Паркинсона и т. п. Помогая контролировать и мозг, и весь организм в целом, не истощая при этом внутренние ресурсы, хабы представляют собой очень эффективную и оттого весьма уязвимую часть нервной системы.

За эти связанные друг с другом важные группы нервных клеток, дающие нам возможность экономно расходовать энергию, следует сказать спасибо естественному отбору. Ученые полагают, что в ходе эволюции нейроны организовались в сеть, потому что она была мощной и быстрой, но при этом была достаточно мала, чтобы поместиться в черепе.

«Сеть» в нашем мозге не пребывает все время в одном и том же состоянии. И некоторые из изменений происходят очень быстро. Локально нейроны взаимодействуют с помощью химических веществ, которыми наша «проводка» постоянно «омывается». Их называют нейротрансмиттерами^[34]. К ним относятся глутамат, серотонин, дофамин и другие соединения, под влиянием которых передача сигналов через синапсы иногда становится легкой и быстрой, а иногда замедляется. Эти вещества похожи на разных сотрудников аэропорта, занимающихся бронированием и продажей билетов, или досмотром багажа и ручной клади, или наземным обслуживанием пассажиров. Эти работники способны как ускорить, так и замедлить поток людей, но без них никакие перелеты были бы невозможны. Несмотря на то что чисто физически строение нашего мозга кажется неизменным, все описанные выше изменения в его «проводке» происходят ежесекундно и стремительно. К тому же некоторые из веществ, такие как серотонин и дофамин, время от времени воздействуют на другие нейротрансмиттеры, усиливая или ослабляя их эффект. Так работают соединения, которые носят название «нейромодуляторы». Они как погода, влияющая на авиасообщение. Когда день ясный, самолеты летают без проблем, а в ненастье либо рейс откладывается, либо приходится менять маршрут полета. Нейромодуляторы и нейромедиаторы, взаимодействуя, позволяют единой нейронной сети нашего мозга управлять триллионами процессов.

В нашей «проводке» происходят и другие, более медленные изменения. Например, как в аэропортах строят новые терминалы или приводят в порядок старые, так и в мозгу постоянно что-то обновляется и совершенствуется. Одни нейроны отмирают, другие появляются. Количество связей то увеличивается, то уменьшается. Если группа нервных клеток передает сигнал совместно, связи становятся сильнее, в остальных же случаях они остаются слабыми. Ученые называют такие изменения пластичностью. Мозг меняется на протяжении всей жизни. Каждый раз, когда происходит что-то новое — например, вы знакомитесь с человеком и запоминаете его имя или смотрите телевизор и узнаете какой-то интересный факт, — эта информация «зашифровывается» и попадает в «проводку», чтобы позже вы могли вспомнить эти данные. Со временем под влиянием новой информации может меняться и сама «проводка».

Сеть нейронов развивается и в других аспектах. Сигналы не все время передаются между одними и теми же нервными клетками, поэтому любой нейрон может выполнять разные функции. Так, наша способность видеть настолько тесно связана с «затылочной корой», что ее принято называть зрительной корой^[35]; тем не менее нейроны этой области мозга участвуют в передаче информации, получаемой также при помощи слуха и осязания. Если человеку с хорошим зрением завязать глаза^[36] и в течение нескольких дней учить его пользоваться таблицей Брайля, то через некоторое время нейроны в зрительной коре испытуемого будут всё активнее вовлекаться в передачу импульсов, связанных с осязанием. Но стоит снять повязку с глаз — и этот эффект исчезнет уже через сутки. Аналогично, если ребенок рождается с катарактой^[37], которая не позволяет его мозгу получать визуальную информацию, нейроны в его зрительной коре начинают передавать сигналы, воспринимаемые другими органами чувств.

Некоторые из нервных клеток связаны между собой и изначально выполняют сразу несколько задач. Давайте рассмотрим, например, одну из составляющих префронтальной коры — дорсомедиальную префронтальную кору. Она постоянно контролирует наш биологический бюджет и при этом регулярно влияет на память, возникновение эмоций, восприятие, принятие решений, ощущение боли, формирование суждений на темы морали, воображение, язык, эмпатию и т. п.

В целом нет такого нейрона, который всегда выполнял бы лишь какую-то одну функцию. Просто для решения конкретной задачи одни нервные клетки могут задействоваться с большей долей вероятности, чем другие. Даже когда ученые дают той или иной области мозга название, обозначая ее способность участвовать в определенном процессе — например «зрительная кора» или «языковая сеть», — это скорее свидетельствует о том, что в момент, когда было придумано название, ученых интересовал именно вопрос зрения или способности говорить, а не о том, что у данной области мозга лишь одна конкретная функция. Я не имею в виду, что каждый нейрон может решать любую задачу. Но каждый способен выполнять по крайней мере больше одной, так же как любой аэропорт обладает ресурсами и для запуска двигателей самолетов, и для продажи билетов, и для того, чтобы предложить нам паршивую еду.

Есть и еще одна любопытная особенность: достижение одной и той же цели могут обеспечивать разные группы нервных клеток. Попробуйте прямо сейчас потянуться рукой к чему-нибудь, что находится прямо перед вами, например к телефону или шоколадному батончику. Теперь верните руку в прежнее положение, а затем опять потянитесь к тому же предмету. Даже такое простое движение, если его повторить несколько раз, каждый раз будет выполняться при помощи разных скоплений нейронов. Этот феномен называется «вырожденностью».

По мнению ученых, вырожденность существует в любой биологической системе. Так, разные комбинации генов могут отвечать за один и тот же цвет глаз. Без вырожденности не обходятся ни обоняние, ни иммунная система. Если вновь провести аналогию с транспортом, то, например, из Лондона в Рим можно долететь, используя услуги разных авиакомпаний, разными рейсами, разными самолетами, в которых будут разные бортпроводники и разные места. А еще второй пилот может заменять основного. Вырожденность в мозге выражается в том, что наши действия и восприятие осуществляются разными путями. Так, всякий раз, когда вы чего-то боитесь, страх возникает как результат активности разных групп нейронов.

Итак, представление мозга как сети позволяет понять многие аспекты его работы — от медленных изменений за счет пластичности до более стремительных перемен, возникающих благодаря нейротрансмиттерам и нейромодуляторам, и способности нейронов выполнять разные функции.

Сетевая организация дает и еще одно преимущество. Она наделяет мозг особым, ключевым для нашего мышления свойством — сложноструктурностью. Речь идет о способности мозга формировать внутри себя невероятное множество различных нейронных паттернов.

В общих чертах эта сеть — система из большого количества частей, взаимодействующих между собой и осуществляющих множество непохожих друг на друга видов активности. Пример такой системы — авиационное сообщение между разными странами, так как его слагаемые — агентства по продажам билетов, авиадиспетчеры, пилоты, самолеты, наземное обслуживание пассажиров и т. п. — находятся в постоянной взаимосвязи, чтобы вся структура функционировала эффективно. Работа подобных сложных сетей — это всегда нечто более масштабное, чем просто сумма активностей их частей.

Сложноструктурность позволяет нашему мозгу быть гибким в любой ситуации. Мы имеем возможность мыслить широко, абстрактно, обогащать свою лексику, рисовать в воображении будущее, разительно отличающееся от настоящего, использовать творческое мышление и придумывать идеи, на основе которых в дальнейшем можно будет создавать, например, самолеты, висячие мосты и роботы-пылесосы. Сложноструктурность помогает думать о чем-то более масштабном, например о космосе, а еще анализировать прошлое и предсказывать будущее так, как это недоступно ни одному из животных. Все это мы можем делать не только благодаря сложному строению мозга; у многих других видов животных он тоже устроен непросто. Сложноструктурность — критически важный компонент этих способностей.

В чем именно заключается сложноструктурность мозга? Представьте себе миллиарды нейронов, каждый из которых посылает сигнал целому ряду других нейронов — при помощи нейротрансмиттеров, нейромодуляторов и иными способами. Так в целом выглядит активность нашего мозга. Сложноструктурность в данном случае означает, что мозг способен создавать из небольших частей своих старых паттернов огромное количество новых. Благодаря этому сеть нейронов, непрерывно «вспоминая» виды поведения, оказавшиеся полезными в прошлом, и пробуя формировать новые, эффективно управляет всем телом в непростой, все время меняющейся окружающей среде.

Степень сложности системы определяется тем, какой объем информации она способна обрабатывать, изменяя свою конфигурацию^[38]. В этом смысле, скажем, сеть международных авиасообщений крайне сложная. Пассажиры имеют возможность полететь почти в любую точку мира, сочетая разные рейсы. Когда открывается новый аэропорт, система международных аэропортов способна переформировать себя, чтобы подключить его к общей сети. Если же один из аэропортов пострадает от воздействия стихии, некоторые рейсы отменятся или будут отложены, но в итоге система авиасообщений сможет перестроиться и найдет способ восстановить привычный ритм работы. Любые менее сложные системы неспособны достаточно эффективно менять свою конфигурацию. Например, если бы для каждого маршрута существовал всего один план полета, а все самолеты вылетали бы из одного и того же хаба, то, выйди этот хаб из строя, и работа всей системы авиасообщений сразу застопорилась бы.

Для того чтобы понять разницу между системами разной степени сложности, давайте рассмотрим еще один пример. Представьте себе два человеческих мозга, устроенных проще, чем ваш. Допустим, в первом есть такие же 128 миллиардов нейронов, как и у вас, но каждый из них взаимодействует сразу со всеми остальными. Когда один получает сигнал, заставляющий его изменить частоту испускания импульсов, то так же меняют свою работу и все остальные нервные клетки. Давайте назовем мозг с таким единообразным строением «мясной рулет»^[39]. Эта система с точки зрения функциональности проще, чем ваш мозг, так как все 128 миллиардов ее элементов ежесекундно действуют как один-единственный элемент.

А теперь рассмотрим второй воображаемый тип мозга. Представим, что и в нем 128 миллиардов нейронов, но все они разделены на блоки мозаики, каждый из которых отвечает за определенную функцию — зрение, слух, обоняние, ощущение вкуса, осязание, мышление, формирование эмоций и т. п. Именно таким человеческий мозг представал в девятнадцатом веке перед мысленным взором френологов. Такой орган, схожий с набором инструментов, предназначенных для совместного использования, я назвала бы «швейцарский нож»^[40]. Эта система сложнее, чем «мясной рулет», но все равно гораздо примитивнее, чем наш с вами мозг. Каждый из ее элементов выполняет свою задачу, но они неспособны существенно увеличить общее количество дополнительных действий, которые можно было бы совершать, комбинируя один инструмент с другим. Настоящий швейцарский нож, имеющий, к примеру, 14 встроенных в него инструментов, дает возможность использовать примерно 16 тысяч разных комбинаций (а если точнее, 2¹⁴), а если снабдить нож еще одним, пятнадцатым инструментом, то это число увеличится вдвое^[41]. Поскольку любая нервная клетка нашего мозга способна решать несколько задач, то количество разных видов активности, которые могут обеспечивать нейроны, возрастает в геометрической прогрессии. Это как если каждый из 14 инструментов швейцарского ножа наделить уникальной способностью выполнять одну дополнительную функцию помимо основной (предположим, сделать так, чтобы лезвие могло служить еще и открывалкой для бутылок, отвертка — дыроколом и т. п.), тогда общее количество сочетаний выдвинутых и убранных инструментов увеличится с 16 тысяч (2¹⁴) до почти четырех миллионов (3¹⁴). Другими словами, когда функциональность существующих компонентов мозга становится более гибкой, он становится гораздо более сложным, чем если бы в нем просто появились новые скопления нейронов.

Итак, определенные преимущества есть как у «мясного рулета», так и у «швейцарского ножа». Но по эффективности оба этих воображаемых варианта все же уступают нашему.

Сложноструктурный мозг способен запоминать большие объемы информации. В нем данные не хранятся, как файлы в компьютере, а в нужный момент воссоздаются под воздействием электрических импульсов и некоторых химических веществ. Мы такой процесс можем назвать «вспоминание», хотя на самом деле это скорее сборка. Сложноструктурный мозг может скомпоновать гораздо больше когда-то увиденной или услышанной информации, чем системы «мясной рулет» и «швейцарский нож». Всякий раз, когда в голове возникает одно и то же воспоминание, оно может быть «собрано» с помощью разных наборов нейронов. (Это еще одно проявление вырожденности.)

Более сложный мозг еще и более креативен (или обладает большими творческими возможностями). Он способен по-новому комбинировать слагаемые уже полученного опыта, справляясь с задачами, с которыми еще никогда не сталкивался. Например, вы можете легко взобраться на незнакомый холм или подняться по лестнице, по которой никогда не ходили, потому что ранее вы уже делали то же самое на других холмах и лестницах. Кроме того, сложная сеть нейронов помогает быстрее адаптироваться к меняющимся обстоятельствам, требующим разных способов ведения «биологического бюджета». Это одна из причин, по которым люди умеют выживать и процветать на территориях с разным климатом и не похожими друг на друга системами общественного устройства. Будучи обладателем сложноустроенного мозга, вы довольно быстро привыкнете к новой обстановке, если, например, переедете из экваториальной страны в Северную Европу или переберетесь из краев, где мало социальных правил и запретов, в государство с жесткими порядками.

Сложная структура мозга позволяет ему быть очень устойчивым к повреждениям. Если одно скопление нейронов перестает работать, его могут заменить другие. Вероятно, это одна из причин, по которым в ходе естественного отбора победила сложная сеть нейронов. В мозгу типа «швейцарский нож» такая особенность никогда бы не появилась, так как вышедшие из строя нервные клетки, скорее всего, приводили бы к полной утрате конкретной функции.

По сложности мозг человека, судя по всему, превосходит мозг многих живых существ на Земле, однако кроме нас есть и другие виды животных, мозг которых можно назвать достаточно сложным. Рациональное поведение свойственно видам с различным строением мозга. Например, осьминоги, у которых огромное количество нейронов расположено по всему телу, умеют разгадывать загадки и способны разобрать на части собственный аквариум. Высокоразвитый мозг иногда встречается и у птиц. Даже не обладая сетью нейронов, организованной в форме коры больших полушарий, представители некоторых видов пернатых способны совершать действия с применением простых инструментов и использовать подобие языка для общения друг с другом. Так что наш, человеческий мозг не является пиком эволюции — он просто хорошо адаптирован к той среде, в которой мы обитаем.

Сложность мозга можно считать важным компонентом, определяющим нашу человеческую натуру, но одной сложности недостаточно для того, чтобы в мозгу начал развиваться разум. Наши предки, жившие в палеолите, сумели понять, что из поднятого с земли камня можно сделать орудие труда, но такой результат работы мозга обеспечен не только его сложным строением. Нам необходимо нечто большее, чем высокоразвитая сеть нейронов, чтобы, глядя на такие физически разные материалы, как бумага, металл и пластик, осознать, что кусок любого из них способен выполнять одну и ту же функцию, например выступать в роли средства для оплаты товаров. Сложноустроенный мозг помогает подняться по лестнице, находящейся там, где вы еще ни разу не были, но его недостаточно, если нужно понять, что чувствует человек, старающийся преодолевать ступень за ступенью социальной лестницы, ведущей к власти и успеху. Да и чтобы понять суть работы человеческого мозга и заодно придумать с этой целью несколько метафор, таких как «трехслойный мозг», «система 1», «система 2» и «ментальные органы», одной только сложной структуры мало. Здесь нужны и воображение, и крупные размеры мозга, и еще ряд других особенностей, о которых мы подробнее поговорим в следующих уроках.

Что касается «сети нейронов», то это не метафора, а самое точное научно обоснованное описание деятельности нашего мозга на данный момент. Оно позволяет понять, как физическая структура способна мгновенно перестраивать себя, чтобы эффективно обрабатывать огромные объемы информации. К тому же, если, используя понятие нейронной сети, рассматривать строение разных типов мозга, проще увидеть сходства и различия между ними. А еще мы имеем возможность понять, как в мозгу происходит процесс компенсации повреждений.

До сих пор я, объясняя работу сети нервных клеток, использовала несколько метафор, например слово «проводка». Но следует помнить, что нейроны не связаны друг с другом неразрывно^[42] — между ними есть пространство, синапсы, а обмен импульсами происходит с помощью определенных химических веществ. Не стоит также полагать, что отдельно взятый нейрон устроен точь-в-точь как дерево со стволом и ветвями, а мозг в целом — как совокупность помещенных в него маленьких аэропортов.

Метафоры хороши, чтобы разобраться в сложной теме с помощью простых, привычных понятий. Но эта простота может стать существенным недостатком, если принять метафору за реальность. В биологии о генах часто говорят как о чертежах или детальных инструкциях, но если воспринимать это буквально, то может показаться, будто определенные гены всегда выполняют одни и те же базовые функции, например отвечают за конкретную отличительную черту или часть тела человека (на самом деле это не так). От физиков нередко можно услышать, что свет распространяется в виде волн^[43], и кто-то может считать, что все окружающее нас пространство — это некая субстанция, по которой и перемещаются эти самые волны (и это тоже в реальности не так). С метафорами надо быть осторожными, ведь если ограничиваться ими, можно получить не знания, а лишь иллюзию знаний.

Сложная сеть нейронов не метафора, но и это описание неполное. Мозг — это не просто совокупность нейронов. В нем есть еще и кровеносные сосуды, и различные жидкости, о которых мы пока не говорили, и другие виды клеток, например глиальные, суть работы которых ученым пока до конца не понятна. Наша нервная сеть способна увеличиваться в размерах, распространяясь по пищевому тракту и кишечнику. Кстати, именно в кишечнике ученые уже обнаружили микробы, взаимодействующие с нашим мозгом посредством нейротрансмиттеров.

Чем больше наука узнает о мозге, тем проще будет описывать его структуру и функции. А пока мы можем рассматривать мозг как сложную сеть нейронов, держа в уме, что человеческий разум зародился вовсе не благодаря крупной коре больших полушарий. Если и считать какой-либо из результатов эволюции нашего мозга высшим достижением, то это будет сложность нейронной сети.

Урок 3. Как детский мозг адаптируется к окружающему миру

Замечали ли вы когда-нибудь, что детеныши многих животных могут гораздо больше, чем младенцы?^[44] Новорожденный уж почти сразу начинает ползать без какой-либо помощи со стороны. Жеребята вскоре после появления на свет могут ходить, а кроха шимпанзе способен держаться за шерсть мамы. Мы же, будучи младенцами, довольно беспомощны и не можем контролировать даже собственные конечности. Многие животные появляются на свет с мозгом, лучше приспособленным управлять их телом. Мозг новорожденного человека недостроен и достигает зрелости, только когда полностью формируются основные нейронные связи, а это происходит примерно к 25 годам.

Почему эволюция распорядилась так, чтобы «проводка» в мозгу младенца была сформирована лишь отчасти? Пока никто не может ответить на этот вопрос (хотя многие ученые уже высказывали разные мнения). Но зато известно, в соответствии с каким «планом» формируются наши нейронные связи в младенческом возрасте и какие преимущества нам дает этот процесс.

Обсуждая данные вопросы, исследователи, как правило, заостряют внимание на противостоянии природы и воспитания: считается, что одни аспекты поведения человека запрограммированы генами еще до момента его рождения, а другие приобретаются в ходе освоения общепринятых культурных норм. На самом же деле такого разделения не существует. Нельзя развитие конкретных черт приписывать только наследственности или только окружающей среде, потому что эти два фактора сложно и неразрывно «переплетены», как влюбленные, страстно исполняющие танго. Нет смысла давать им отдельные названия вроде «природа» и «воспитание».

То, как будут проявлять себя гены младенца, в значительной степени зависит от окружающей среды. Например, области мозга, активнее всего вовлеченные в получение информации от органов зрения, нормально развиваются только при условии, что сетчатка новорожденного регулярно подвергается воздействию света. Благодаря определенной форме ушей мозг совершенствует способность улавливать звуки вокруг себя. Еще любопытнее то, что малышу необходимы дополнительные гены, которые попадают в его тело из окружающей среды. Эти микроскопические гости проникают в организм в виде бактерий и оказывают влияние на мозг, суть которого ученые только-только начинают понимать.

Нейронные связи в мозгу младенца формируются под влиянием тех, кто ухаживает за ним. Беря на руки и баюкая новорожденного, мы показываем ему свое лицо на близком расстоянии, и его мозг учится запоминать и распознавать черты разных людей.

Тот, кто ухаживает за ребенком, выполняет важнейшую задачу — помогает его мозгу сформировать полноценные нейронные связи

Показывая малышу коробки и конструкции, мы развиваем у него способность визуально различать края предметов. Есть и другие действия, которыми мы помогаем маленькому человеку постепенно адаптироваться к социальным нормам. Например, мы обнимаем его, разговариваем, когда происходит что-то важное, смотрим ему в глаза. Благодаря всему этому младенец поэтапно осваивает основы культуры, в которой растет, и его мозг постепенно формируется.

Пока нейроны младенца получают информацию об окружающем мире, некоторые из нервных клеток испускают сигналы чаще других, создавая таким образом условия для постепенных изменений. Мозг новорожденного становится все более сложной системой, и происходит это благодаря двум процессам — назовем их настройкой и обрезкой.

Под настройкой имеется в виду укрепление связей между нейронами, особенно тех, которые используются часто или играют важную роль в рациональном расходовании и накоплении биологических ресурсов (вода, соль, глюкоза и т. д.). Если вновь сравнить нейроны с маленькими деревьями, то настройка в данном случае означает, что дендриты становятся всё более густыми, а аксоны, напоминающие стволы, наращивают, как кору, слой миелина, по которому происходит быстрая передача импульсов. Хорошо настроенные соединения более эффективны при передаче и обработке информации, поэтому с большей вероятностью именно они будут использованы повторно. Таким образом, мозг, скорее всего, будет не раз воссоздавать задаваемые ими паттерны. Как любят говорить нейробиологи: «Нейроны, которые срабатывают вместе, соединяются вместе»^[45].

Связи, которые используются редко, ослабевают и отмирают. Так происходит обрезка. Это важнейший аспект развития, так как в мозгу новорожденного намного больше нейронных связей, чем будет действительно нужно. У человеческого эмбриона нейронов вдвое больше, чем пригодится взрослому, а нейроны ребенка гораздо более ветвистые, чем нейроны взрослого. Неиспользуемые связи между нейронами приносят пользу на начальных этапах, позволяя мозгу адаптироваться под разные типы окружающей среды, но в долгосрочной перспективе становятся с точки зрения метаболизма обузой. Мозг, продолжая расходовать на них свою энергию, не получает взамен никакой выгоды. Однако, обрезая эти ненужные части, наша нервная сеть освобождает пространство для обучения, то есть получает возможность наладить связи между более полезными нейронами.

Настройка и обрезка связей происходят постоянно и продолжаются всю жизнь. На ветвистых дендритах появляются новые «побеги», которые наш мозг либо настраивает, либо удаляет. Если какой-то из «побегов» не подвергается настройке, через пару дней он исчезает.

Приведу три примера настройки и обрезки, позволяющие увидеть, как из мозга новорожденного в итоге формируется мозг взрослого человека. Несовершенные нейронные связи, с которыми мы появляемся на свет, в течение многих месяцев и лет развиваются, руководствуясь «инструкциями», поступающими из окружающей среды.

Для начала вспомните, как ваш организм следит за своим «бюджетом». Когда появляется чувство голода, вы открываете холодильник. Ощущая усталость, вы ложитесь спать. Если холодно, надеваете пальто, а испытывая стресс, начинаете глубоко дышать и, таким образом, успокаиваетесь. Младенец ни одно из этих действий самостоятельно выполнить не может. Даже отрыгнуть без посторонней помощи он не в состоянии. И вот тут-то на помощь приходит тот, кто о нем заботится. Этот человек регулирует все, что происходит в окружающей ребенка среде, — его кормят, в определенное время укладывают спать (или, по крайней мере, пытаются!), укутывают одеялами и заключают в объятия. Эти действия помогают мозгу новорожденного поддерживать бюджет тела, поэтому его внутренние системы работают нормально и он остается живым и здоровым.

Если заботящийся взрослый справляется со своими обязанностями хорошо, нейронная сеть ребенка сама настраивает необходимые связи и удаляет лишние, поддерживая оптимальный бюджет. Постепенно мозг ребенка начинает все лучше и лучше управлять работой тела, и значимость посторонней помощи уменьшается. Ребенок уже может засыпать самостоятельно, а не только на руках взрослого и умеет класть себе в рот кусочек банана, не пачкая им лицо. Самостоятельно надевать свитер или готовить себе завтрак ребенок, скорее всего, будет лишь спустя несколько лет, но начинается все именно с того, что мозг учится контролировать бюджет организма.

На маленький мозг влияет и то, чего близкий взрослый не делает. Например, если вместо того, чтобы дать младенцу заснуть самостоятельно, каждую ночь убаюкивать его, тот может так и не научиться засыпать без посторонней помощи. Если малыш долго плачет и это остается без внимания, то в его мозгу «записывается» информация, что окружающий мир ненадежен, опасен, и должный контроль над биологическим бюджетом утрачивается.

Впрочем, в возрасте от одного до трех лет кое-что меняется. В этот период мозг учится успокаивать тело после вспышек раздражения или гнева и в дальнейшем рационализировать бюджет организма уже без эмоциональных всплесков. Когда моя дочь была маленькой, я обнаружила, что если предоставить ей определенную свободу действий, то ее мозг привыкал самостоятельно успокаивать ее нервы. В целом если с малышом одного-трех лет не слишком нянчиться и не проявлять чрезмерное внимание к каждой его малейшей нужде, а вместо этого создать условия для его самостоятельного развития, то организм ребенка научится лучше распоряжаться своим телом. Понять, когда маленьким детям надо помочь, а когда позволить им проявить самостоятельность, — это одна из самых трудных задач для любого родителя.

Второй пример настройки и обрезки касается концентрации внимания. Бывало ли так, что, находясь в толпе и не прислушиваясь к звучащим вокруг разговорам, вы вдруг обращали внимание на голос, который произносил ваше имя? (Ученые называют это «эффектом коктейльной вечеринки».) Ваш взрослый мозг способен легко сосредоточиться на чем-то, игнорируя все остальное, так как в нейронной сети есть небольшие скопления клеток, главная задача которых — фокусироваться на одних деталях, воспринимая их как важные, и не расходовать внимание на другие. Мозг постоянно фокусирует внимание, хотя зачастую вы этого не осознаёте.

Иногда, правда, и взрослым нужна помощь, чтобы сосредоточиться, вот почему противошумные наушники так хорошо продаются. А у мозга новорожденного нет «прожектора». Есть что-то вроде фонаря, освещающего довольно большую часть окружающего мира^[46]. У младенцев отсутствуют нейронные связи, способные превратить их «фонарик» в луч «прожектора».

И здесь младенцу вновь должны помочь ухаживающие за ним взрослые. Их задача — направлять внимание малыша на интересные вещи. Например, мама берет маленькую игрушечную собачку, смотрит сначала на нее, потом на своего грудничка, затем опять на собачку, таким образом подсказывая младенцу, куда нужно направить взгляд. Мама намеренно нараспев говорит: «Смотри, какой милый песик!» Речь матери и переключение взгляда показывают ребенку, что игрушечная собака важна, поэтому он должен изучить ее.

Постепенно мы учим ребенка определять, что в окружающей его действительности важно, а что — нет. В результате его мозг формирует представление о происходящем вокруг так, чтобы определять, что способно повлиять на бюджет организма, а что можно игнорировать. Такое представление о мире ученые называют нишей. Ниша формируется у любого животного в процессе развития способности воспринимать окружающий мир, выполнять наиболее целесообразные действия и регулировать бюджет организма. У взрослого человека эта ниша имеет гигантские размеры, и в этом с ним не может сравниться, пожалуй, ни одно другое живое существо. Ваша ниша простирается гораздо дальше, чем то, что вы видите в данную минуту, и охватывает события, происходящие по всему миру, в прошлом, настоящем и будущем.

Если регулярно практиковать с ребенком разделение внимания, тот через несколько месяцев он начинает сам инициировать этот процесс — он смотрит на взрослого, словно спрашивая, находится ли сейчас что-либо в его детской нише и каким образом это способно повлиять на бюджет его организма. Именно так ребенок привыкает все лучше и лучше фокусировать внимание на важных составляющих окружающего его пространства.

Третий пример настройки и обрезки касается развития органов чувств. В течение первых месяцев жизни младенца окружает множество разных звуков, в том числе и звуки разговоров. При помощи своего «фонарика» он улавливает их все. В ходе исследований выяснилось, что новорожденный способен различать большое количество слов, в том числе такие, которые до его ушей доносятся нечасто. С течением времени на основе звуков, которые младенец слышит чаще всего, формируются нейронные связи. Привычные звуки он начинает воспринимать как часть своей ниши, а те, которые слышит редко, — как неважные шумы. Относящиеся к ним нейронные связи в дальнейшем перестают быть полезными и удаляются.

Ученые считают, что такой вид обрезки может быть одной из причин, по которым детям проще учить языки, чем взрослым. В различных языках используются разные наборы звуков. Например, в греческом и испанском мало гласных звуков, а в датском их около 20 или больше (в зависимости от того, как считать). Если в детстве окружающие разговаривали с вами на разных языках, то ваш мозг, скорее всего, настраивал и удалял нейронные связи так, чтобы уметь различать звуки всех этих языков. А если вы в первые годы жизни слышали речь только на родном языке, то для того, чтобы распознавать иностранные слова, вам пришлось бы заново «настраивать» слух, а это непростая задача.

Примерно так же происходит с умением запоминать и узнавать лица. Младенцы учатся различать людей, появляющихся рядом с ними. Мозг запоминает черты их лиц, производя настройку и обрезку в своей нейронной сети, чтобы потом видеть между лицами разницу. Но дело в том, что ребенок, как правило, растет в среде представителей одного и того же этноса, а это значит, что мозг имеет возможность запечатлевать лица с не очень сильно различающимися чертами. Это, по мнению ученых, одна из причин, почему нам трудно различать лица представителей другой национальности и запоминать их. К счастью, эту способность можно быстро восстановить, если «перенастроить» мозг, начав часто смотреть на лица непохожих друг на друга людей. Это гораздо проще, чем «переналаживать» восприятие, обучаясь улавливать звуки неродного языка.

В описанных примерах и навык распознавания языка, и навык запоминания лиц связаны с одним из органов чувств. Но окружающий мир передает нам информацию через несколько каналов восприятия. Так, когда мы кого-то целуем, возникает целый спектр ощущений: мы видим лицо человека, слышим его дыхание, чувствуем его губы, их вкус и запах, биение своего сердца. Наш мозг «собирает» все эти ощущения, связывает их между собой и превращает в единое целое. Наука называет этот процесс сенсорной интеграцией.

В ходе взросления ребенка сенсорную интеграцию также сопровождает настройка и обрезка. Сначала новорожденный не в состоянии узнавать лицо мамы, потому что не понимает, что такое лицо, и механизм визуального восприятия у него еще не развит. При этом младенец может слышать, как звучит мамин голос, и чувствовать, как пахнет грудное молоко. Если положить совсем маленького ребенка на живот мамы, он начнет ползти к ее груди, чувствуя этот запах. Вскоре развивается способность узнавать маму с помощью разных комбинаций данных, которые малыш получает от разных органов чувств. Каждый раз, когда мама появляется рядом, мозг грудничка воспринимает ее с помощью зрения, обоняния, слуха, осязания, вкуса, а также ощущений, возникающих внутри тела самого ребенка. «Впитывая» всю эту информацию, он запоминает: сейчас рядом со мной находится человек, способный регулировать мой «биологический бюджет». Благодаря сенсорной интеграции у младенца формируется ощущение доверия, а на его основе возникает привязанность.

Три приведенных примера настройки и обрезки показывают, насколько существенно социальная среда определяет физические процессы, под влиянием которых формируется «проводка» нашего мозга. Знали ли вы, что воспитатели такие эффективные электрики?

Но существует и определенный риск. Маленький растущий мозг, чтобы нормально развиваться, нуждается в социальной среде. На ребенка должны воздействовать физические факторы; например, фотоны, попадая на сетчатку, способствуют развитию у малыша нормального зрения. Крайне важны и социальные виды воздействия: взрослые должны разговаривать или что-то напевать, чтобы ребенок научился правильно фокусировать внимание, должны обнимать его в тех ситуациях, когда это действительно нужно. Если всего этого не делать, то развитие ребенка может пойти по неправильному пути.

Увы, всем нам хорошо известно, какими становятся дети, если в ранние годы жизни их мозг не подвергается воздействию социальных факторов. Нельзя лишать детей того, без чего они не могут правильно развиваться и полноценно жить. К несчастью, именно это однажды произошло в масштабе целой страны, что привело к печальным последствиям.

В 1960-е годы коммунистическая власть в Румынии объявила незаконными большую часть всех способов контрацепции и аборты. Президент страны, Николае Чаушеску, стремился увеличить численность населения, чтобы за счет этого сделать страну более экономически развитой и занять лидирующие позиции среди остальных государств. Новый закон привел к всплеску рождаемости, но во многих семьях не хватало средств, чтобы обеспечивать появившихся на свет детей. В результате сотни тысяч малышей были отправлены в детские дома, где столкнулись с ужасающе пренебрежительным отношением. Должного внимания и ухода эти дети не получили, и именно на них нам стоит обратить особое внимание в рамках этого урока.

В некоторых румынских детдомах грудничкам, разложенным по кроваткам, уделяли минимум внимания и почти никак не пытались с ними общаться. Сестры и другие сотрудники только кормили детей, перепеленывали и клали обратно в кроватки. Всё. Никто не обнимал этих малышей, не играл с ними, не разговаривал, не пел им колыбельные и не учил правильно фокусировать внимание. Их игнорировали.

В результате такого отношения у сирот с годами начали проявляться признаки умственной отсталости, им было трудно учиться говорить, они не могли сосредоточиться, постоянно отвлекались и с трудом контролировали свое поведение. В мозгу этих детей так и не сформировалась «проводка», необходимая для того, чтобы фокусировать восприятие, как свет прожектора.

Помимо ментальных и поведенческих проблем дети страдали от физической недоразвитости, так как в ранние годы жизни никто не обучал их мозг эффективно следить за бюджетом организма. Мозг младенца «подстраивает» себя под окружающую среду, но если в этой среде отсутствуют ключевые компоненты, нужные для рационального расходования и накопления биологических ресурсов, то могут быть обрезаны важнейшие части «проводки».

Аналогичные последствия ученые наблюдают и у других детей, выросших в суровых социальных условиях. Их мозг меньше развит, а в основных зонах коры больших полушарий образовывается меньше нейронных связей, чем должно быть. «Проводка» может неправильно сформироваться у детей, растущих в любом месте, где нет внимательных, прилежных сотрудников, способных полноценно ухаживать за ними, — и в детдомах, и в лагерях беженцев, и в центрах временного содержания мигрантов.

Если таких детей в первые годы их жизни берет на воспитание приемная семья, то часть этих эффектов удается обратить вспять. Если же дети долгое время лишены должного ухода, то вероятность развития печальных последствий очень высока. Отрицательный эффект, не всегда проявляясь сразу и в ярко выраженной форме, как это было в румынских детдомах, постепенно усиливается, так как важная часть нервной сети ребенка не используется и обрезается. Отголоски такого процесса иногда становятся очевидны лишь со временем. Например, если взрослые не помогают сформироваться «проводке» малыша, его мозг может начать самостоятельно следить за своим биологическим бюджетом, все больше и больше подвергая организм вредной нагрузке, а значит, повышая риск возникновения серьезных проблем со здоровьем в будущем. Ведь в основе сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и психических расстройств лежат именно нарушения, связанные с метаболизмом.

Поймите меня правильно: я не призываю слишком усердно оберегать детишек от любого стресса и ограждать их от неприятных переживаний, чтобы работа их мозга и тела не пострадала. Я лишь подчеркиваю, что, если малыш день за днем в течение длительного периода не получает должного ухода, это не проходит для его мозга без последствий. И наука это подтверждает. Если младенца только кормить и поить и больше ничего с ним не делать, то бессмысленно ждать, что его мозг будет развиваться полноценно. Малыша следует также приучать к необходимым слагаемым социального взаимодействия — визуальному контакту, устной речи и прикосновениям. Если ничего этого не делать, то велика вероятность, что в организме ребенка уже в первые годы его жизни сформируются благоприятные условия для развития болезней.

Так происходит, например, с детьми, растущими в бедных семьях. Согласно результатам исследований, если малыш рождается и долгое время живет в материально неблагополучной семье, это пагубно отражается на развитии его мозга. Скудное питание, частое прерывание сна из-за уличного шума, неподходящая для нормальной жизнедеятельности температура воздуха из-за отсутствия хорошо работающего отопления или кондиционирования — все это оказывает влияние на формирование префронтальной коры. А эта область отвечает за важнейшие функции, в том числе за внимание, изучение языков и «биологический бюджет». Ученые всё еще продолжают исследовать, как жизнь в бедности влияет на мозг маленьких детей, но уже доказано, что у ребенка из материально неблагополучной семьи могут возникать проблемы с учебой в школе. В результате у таких детей выше риск стать малоимущими в будущем. Не удивлюсь, если именно этот замкнутый круг укрепляет негативные стереотипы о бедности. Общество, видя, что определенная социальная группа из поколения в поколение едва сводит концы с концами, привыкло приписывать неумение достигать материального благополучия генам. Хотя можно предположить, что мозг этих людей, неспособный помочь им улучшить свое финансовое положение, стал таким по причине бедности, в условиях которой они росли.

Конечно, есть дети, психика которых более устойчива к воздействию невзгод и бедности, но в среднем материально неблагополучная среда и другие особенности трудного детства оставляют такой отпечаток на развитии мозга, который трудно сгладить. А ведь подобный сценарий можно предотвратить. (На минуту я отступлю от научной линии рассуждений.) На протяжении многих десятилетий политики не слишком результативно работают над тем, чтобы помогать детям из бедных семей вставать на ноги и полноценно развиваться. Отбросим политику и, заострив внимание на финансовой сфере, просто сформулируем проблему: детская бедность — колоссальная растрата человеческих возможностей. Согласно недавним подсчетам, гораздо дешевле было бы искоренить проблему бедности, чем справляться с ее последствиями, которые проявляются спустя десятилетия^[47]. Стоило бы увеличить число округов, в которых ученикам из малоимущих семей предоставляется бесплатное питание. Можно было бы официально установить максимально допустимый уровень шума в бедных кварталах. Подобные меры не просто улучшают условия жизни, а создают благоприятную обстановку для полноценного развития мозга у детей, которые в будущем смогут стать хорошими работниками и создавать что-то новое и ценное.

Учитывая ощутимое негативное воздействие, которое бедность и отсутствие правильного ухода оказывают на детский мозг, многие, наверное, подумают: а как эволюция допустила существование таких серьезных угрожающих современным людям факторов? Формирование нейронных связей у ребенка слишком сильно зависит от влияния социальных и физических факторов окружающего мира. Такой путь развития предполагает большие риски. И нам, людям, следовало бы, используя некоторые из своих достижений, научиться сводить эти риски к минимуму. Что же для этого предпринять?

Точно ответить на этот вопрос пока не представляется возможным, но я позволю себе сделать предположение, основанное на данных эволюционной биологии и антропологии: это помогает нашим культурным и социальным знаниям эффективно передаваться от поколения к поколению. Детский мозг адаптируется к той среде, в которой он развивается. Воспитатели заботятся о физической и социальной нише ребенка, и мозг малыша осваивает ее. По мере взросления человек развивает эту нишу, а затем словами и действиями передает нормы культуры, в которой он воспитывался, своим детям, тем самым формируя их нейронные связи. Этот процесс, его называют культурным наследованием, эффективен и практичен, потому что благодаря ему эволюция протекает без необходимости расшифровывать все «инструкции», находящиеся в наших генах. Так что немалая доля ответственности за формирование детского мозга ложится на окружающий мир, в том числе на живущих в нем людей. Мы бессознательно встраиваем информацию о культуре, в которой были воспитаны, в сознание своего ребенка, и привести это может как к плохим, так и к хорошим результатам.

Простое разделение на природу и воспитание привлекательно, но нереально. Наша натура требует заботы. Нашим генам необходимы физическая и социальная среда, ниша, в которой присутствуют другие люди, готовые устанавливать с нами визуальный контакт, разговаривать, укладывать спать и следить за температурой тела, пока мы остаемся детьми. Все это нужно для того, чтобы у нас сформировался полноценный мозг.

Ни для кого из нас не секрет, что на ребенка оказывает сильное влияние то, как с ним общаются и взаимодействуют, но это влияние еще сильнее, чем мы думали еще несколько десятилетий назад. Просыпаясь в четыре утра и начиная успокаивать своего маленького орущего ангелочка или видя, как он уже в девяносто третий раз бросает на пол колечки Cheerios^[48], вы определяете, как в мозгу малыша будет происходить настройка нужных нейронных связей и удаление лишних. Детский мозг способен настраивать собственную связь с окружающим миром, а наша задача — организовывать этот мир, в том числе формируя социальную среду, заполненную «инструкциями» для нейронных сетей, чтобы этот мозг вырос здоровым и целостным.

Урок 4. Ваш мозг предсказывает (почти) всё

Несколько лет назад я получила по электронной почте письмо от бывшего военного, служившего в 1970-х годах, во времена апартеида, в армии Родезии^[49] на юге Африки^[50]. Его против его воли призвали на службу, выдали ему форму, оружие и приказали убивать партизан. Еще хуже было то, что до того, как начался апартеид, он поддерживал тех самых партизан, которых теперь обязан был считать врагами.

Однажды утром, проводя со своим небольшим отрядом солдат тренировку глубоко в лесу, мужчина заметил впереди себя какое-то движение. Присмотревшись, он увидел длинный ряд партизан в камуфляжной форме и с пулеметами. Повинуясь инстинкту, он поднял винтовку, снял ее с предохранителя и прицелился в одного из партизан, который нес автомат АК-47.

Внезапно ему на плечо опустилась чья-то рука. «Не стреляй, — шепотом произнес один из его товарищей, — это всего лишь ребенок». Медленно опустив оружие и внимательно посмотрев вперед, командир отряда с изумлением обнаружил, что это действительно был мальчик, лет десяти, который вел за собой длинный ряд коров. А в руках у него был не АК-47, а простая пастушья палка.

Мужчина помнил об этом случае в течение многих лет, он пытался понять, как такое могло произойти. Как можно было не увидеть то, что находилось прямо перед глазами? Он ведь чуть не убил ребенка. Что же было не так с его мозгом в ту минуту?

Как выяснилось, мозг функционировал нормально. Именно так, как и должен был.

Когда-то ученые считали, что наша зрительная система работает почти как видеокамера — улавливает все видимое, а затем создает нечто вроде фотографического изображения в нашем мозгу. Но затем обнаружились новые факты. Зрение не похоже на фотографирование. Эта система так подвижна и убедительна, что кажется точной, но иногда это не так.

Если там, где идет десятилетний мальчик с палкой, вы вдруг видите взрослого воина-партизана с автоматом, то в некоторых случаях это совершенно нормально. Чтобы понять, почему так происходит, давайте рассуждать с позиции самого мозга.

С момента рождения и до последней секунды жизни мозг находится внутри черепа, где всегда темно и тихо. День за днем он получает информацию об окружающем мире с помощью органов чувств — глаз, ушей и носа. Сигналы поступают не в форме конкретных образов, запахов, звуков и других ощущений, которые мы испытываем, а как поток световых волн, различных веществ и изменений давления. И ничто из этого с точки зрения мозга не обладает каким-то конкретным смыслом.

Сталкиваясь с неопределенными фрагментами сенсорных данных^[51], мозг вынужден решать, что с ними делать дальше. А его главная задача, как мы помним, — контролировать работу организма, чтобы поддерживать его бодрость и хорошее самочувствие. Во всем том шквале информации, которая поступает через органы чувств, мозг должен выявить определенный смысл, чтобы, например, не позволить нам упасть с лестницы или стать добычей дикого зверя.

Как мозг расшифровывает сенсорную информацию и делает ее пригодной для дальнейшей обработки? Если бы он использовал только неоднозначные и поверхностные данные, то мир представал бы перед нами в очень туманной форме и мы на каждом шагу медлили бы, пытаясь понять, как лучше отреагировать на происходящее. К счастью, у мозга есть дополнительный источник информации — память. Она позволяет нам опираться на жизненный опыт — на то, что произошло с нами лично, и на то, что мы узнали от друзей, учителей, почерпнули из книг, видеоматериалов и иных источников. Пока нейроны, соединенные в сложную, постоянно меняющуюся сеть, передают друг другу электрохимические импульсы, мозг воссоздает частицы информации, полученной нами в прошлом. Затем эти «кусочки» соединяются, образуя воспоминания^[52], с их помощью мозг придает определенный смысл тем данным, которые сейчас поступают от органов чувств, и решает, что делать с этой информацией дальше.

Накопленный жизненный опыт включает не только то, с чем мы когда-либо сталкивались вовне, но и то, что происходило внутри нас. Например, в определенных ситуациях в прошлом вы ощущали быстрое сердцебиение. Или затрудненное дыхание. И сейчас ваш мозг как бы задает себе вопрос: «В прошлый раз, когда я находился в точно таких же обстоятельствах, как сейчас, как именно я действовал?» И здесь необязательно искать идеально подходящий ответ, достаточно подобрать что-то более-менее похожее на текущую ситуацию, и тогда появится оптимальный план действий, благодаря которому мозг поможет нам приспособиться к окружающей среде и даже достичь процветания.

Именно так наш мозг планирует каждое следующее действие, которое должен будет произвести наш организм. Как же из крупиц необработанной информации, поступающей из окружающего мира, у нас в голове могут появиться сложные, детальные образы — как те партизаны возникли перед глазами солдата, с истории которого началась эта глава? И как стук сердца преобразуется в ощущение ужаса? Ваш мозг воссоздает пережитые ситуации, задаваясь вопросами: «В прошлый раз, когда я находился в точно таких же обстоятельствах, как сейчас, и тело готовилось к конкретному действию, что именно я видел дальше? Что я чувствовал потом?» Ответ на этот вопрос становится частью вашего жизненного опыта. Иными словами, мозг объединяет данные изнутри и снаружи, чтобы мы могли воспринимать происходящее вокруг — видеть, слышать, чувствовать запах, вкус и осязать.

В том, как вы видите, память играет важнейшую роль, и сейчас я предлагаю вам довольно быстро убедиться в этом. Взгляните на рисунки ниже^[53].

Что вы видите на этих рисунках? (Иллюстрации взяты из книги Роджера Прайса «Полный справочник по друдлам»^[54].)

В эту секунду внутри вашего черепа, хоть вы этого и не осознаете, миллиарды нейронов пытаются придать этим линиям и точкам какой-нибудь смысл. Изучая все слагаемые вашего жизненного опыта, рождая тысячи разных версий, взвешивая вероятность каждой из догадок, мозг стремится найти ответ на вопрос: «На что эти световые волны больше всего похожи?» И все эти процессы происходят быстрее, чем щелчок пальцев.

Итак, что же вы видите на рисунках? Несколько черных линий и точек? Давайте посмотрим, что изменится, если предоставить вашему мозгу чуть больше сведений. Найдите в Примечаниях комментарий о «рисунках, состоящих из линий», а затем возвращайтесь сюда и вновь посмотрите на эти изображения.

Что ж, теперь, думаю, вы уже можете разглядеть в этих штрихах и точках что-то знакомое. Собирая воспоминания из частиц когда-то усвоенной вами информации, мозг анализирует то, что вы видите в данный момент, и пробует придать этому какой-то смысл. В ходе этого процесса меняется характер передачи нейронами импульсов. Со страницы вам в глаза вдруг «бросаются» детали объектов, которых вы ранее, возможно, никогда не видели. Прямые и волнистые линии на рисунках нисколько не изменились — изменилось нечто внутри вас.

Произведения искусства, в том числе абстрактного, оказывают на человека воздействие потому, что его мозг сам определяет, что будет опытом. Глядя на кубистское полотно Пикассо, мы различаем человеческие фигуры только потому, что у нас в памяти хранятся образы виденных нами реальных людей, и они помогают мозгу распознать в абстрактных нарисованных элементах что-то осмысленное. Художник Марсель Дюшан^[55] однажды сказал, что, создавая произведение искусства, творец выполняет лишь 50% работы. Все остальное происходит в голове зрителя (или, по выражению некоторых художников и философов, «в глазах смотрящего»^[56]).

Мозг активно участвует в формировании жизненного опыта. Каждое утро вы просыпаетесь и получаете информацию об окружающем вас мире. Например, чувствуете кожей простыню. Или слышите звуки, разбудившие вас. Это могут быть сигнал будильника, щебетание птиц или храп супруга. Или чувствуете аромат свежесваренного кофе. Все эти ощущения «вплывают» в вашу голову так, словно глаза, нос, рот, уши и кожа — это прозрачные окна, обращенные к миру. Но воспринимаем мы окружающее нас пространство не органами чувств, а мозгом.

То, что мы видим, — это комбинация того, что находится вокруг нас, и того, что сформировано нашим мозгом. То, что слышим, это сочетание звуков, идущих извне, с тем, что продуцирует мозг. И так происходит при получении информации посредством любых органов чувств.

Почти так же мозг «конструирует» наши внутренние ощущения. Боль, дрожь и другие процессы в организме — это сочетания того, что происходит в мозгу, и процессов, которые действительно протекают у нас в легких, сердце, пищеварительном тракте, мышцах и т. п. Мозг дополняет ваше восприятие информацией, взятой из ситуаций, пережитых в прошлом, и с их помощью пробует угадать, что конкретно означают ощущения, испытываемые в данную секунду. Так, если вы не выспались, утомлены и страдаете от недостатка энергии, то, вероятно, будете при этом еще и голодны (потому что хотели есть до того, как почувствовали себя обессиленным). В подобной ситуации вы, скорее всего, подумаете, что быстрый перекус поможет вам взбодриться. Но на самом деле вы чувствуете усталость, потому что не выспались. А вот формируемое мозгом ощущение голода иногда становится одной из причин, по которым люди начинают набирать лишний вес.

Теперь вы можете понять, почему наш друг-солдат увидел в лесу не мальчика-пастуха с коровами, а вооруженных партизан. Дело в том, что его мозг как бы задал себе вопрос: «Если основываться на том, что я знаю про войну, и учитывать, что сейчас я вместе со своими товарищами нахожусь глубоко в лесу, сжимаю в руках винтовку, чувствую громкие удары сердца, вижу фигуры людей, движущиеся где-то впереди и несущие что-то в руках, то что я, скорее всего, увижу в следующую секунду?» И в голове возникла версия: «Я увижу партизан». В этих обстоятельствах вариант, сформированный мозгом, не совпал с тем, что происходило на самом деле, и внутреннее стало преобладать над внешним.

В большинстве случаев, когда мы смотрим на коров, мы видим коров. Но наверняка и у вас бывало так, что информация, образовавшаяся внутри, начинала доминировать над тем, что происходило в реальности. Например, вы вдруг замечали в толпе лицо кого-то из своих друзей, но потом понимали, что на самом деле это незнакомый вам человек. Или чувствовали, как в кармане вибрирует телефон, хотя в действительности никакой вибрации не было. Либо в мыслях у вас начинала звучать какая-нибудь песня, и вы никак не могли выкинуть ее из головы. Нейробиологи любят говорить, что наша повседневная реальность — это тщательно контролируемая галлюцинация, «конструируемая» мозгом. Имеется в виду не ложное восприятие, которое надо лечить в больнице, а такая галлюцинация, которая день за днем позволяет нам формировать жизненный опыт и направляет наши действия^[57]. Мозг наделяет смыслом те данные, которые поступают к нам через органы чувств, и это нормально.

Подобные факты заставляют усомниться в надежности такого понятия, как здравомыслие. Но давайте не будем спешить, есть еще кое-что заслуживающее внимания. Весь описанный выше процесс «конструирования» восприятия опирается на прогнозирование. Ученые на данный момент убеждены, что мозг начинает улавливать изменения в окружающей среде еще до того, как световые волны, различные вещества и т. п. достигнут его. То же верно и для изменений внутри нашего тела: мозг ощущает их до того, как в него начинают поступать данные о том, что происходит с органами, гормонами и разными системами организма.

Вам необязательно верить мне на слово. Просто вспомните, когда вы в последний раз испытывали жажду и выпивали стакан воды. В течение нескольких секунд после того, как вы проглотили весь объем воды, жажда, скорее всего, ослабела. Вроде бы ничего удивительного, если бы не тот факт, что выпитая вами вода достигнет кровотока примерно через двадцать минут. Утолить жажду всего за несколько секунд попросту невозможно. Тогда почему же именно это вы и чувствуете? Потому что срабатывает прогнозирование. Планируя и осуществляя действия, позволяющие вам набирать воду в рот и глотать ее, мозг предугадывает ощущения и ослабляет чувство жажды задолго до того, как вода начинает непосредственно воздействовать на кровь.

Прогнозирование способно «собирать» из вспышек света образы объектов, которые мы видим, из изменений атмосферного давления — звуки, которые мы можем распознать, а из следов воздействия тех или иных веществ — запахи и вкусы. Кроме того, прогнозирование позволяет вам читать закорючки, напечатанные на этой странице, и воспринимать их как буквы, слова и мысли. Прогнозирование к тому же служит той причиной, по которой у нас появляется неприятное чувство, когда предложение не дописано до конца.

Ученые на протяжении более чем ста лет не раз сталкивались с косвенными признаками, указывавшими на то, что мозг способен к прогнозированию, однако начать правильно их истолковывать удалось лишь недавно. Вы, наверное, знаете об Иване Павлове, физиологе, родившемся в XIX веке, и о том, как с помощью звука (обычно говорят, что это был звон колокольчика, хотя на самом деле применялся метроном) ученый провоцировал у собак слюноотделение. Воспроизводя звук каждый раз перед тем, как дать собаке еду, Павлов вскоре обнаружил, что слюна у животного начинает выделяться даже в том случае, если услышанный им звук не сопровождается кормлением. За открытие этого эффекта, названного впоследствии «рефлексом Павлова», или «классическим обусловливанием», физиолог получил Нобелевскую премию. Павлов, по сути, обнаружил механизм, с помощью которого мозг выполняет прогнозирование. Слюноотделение у собак не было реакцией непосредственно на конкретный звук. Их мозг предугадывал, что будет происходить, и, таким образом, заранее подготавливал организм животного к поглощению пищи.

Можете примерно то же самое опробовать на себе. Нарисуйте в воображении свое любимое лакомство. (У меня, например, это кусочек темного шоколада с морской солью.) Представьте себе его аромат, вкус и то, как оно будет ощущаться во рту. Слюнки еще не потекли? У меня — да, хотя я всего лишь пишу о своей любимой еде и никакого тикающего метронома рядом нет. Если бы сейчас за работой моего мозга следили ученые, они заметили бы повышенную активность в областях, отвечающих за вкус и запах, и в тех участках, которые контролируют слюноотделение.

Если в ходе этого эксперимента вы словно почувствовали аромат или вкус любимого продукта или у вас хоть немного начала вырабатываться слюна, значит, вы изменили процесс передачи импульсов между своими нейронами так же, как мозг делает это при прогнозировании. Произошло примерно то же самое, что и при взгляде на три приведенных ранее рисунка. В обоих случаях я использовала заранее продуманные примеры, чтобы подобным искусственным способом помочь вам осознать, какие процессы протекают в мозгу помимо вашей воли.

Прогнозирование — это, в сущности, разговор мозга с самим собой. Определенные нейроны пытаются предугадать, что случится в ближайшем будущем, опираясь на сформированные мозгом сочетания данных о пережитых ситуациях и о происходящем сейчас. Нейроны «объявляют» о выбранной версии будущих событий нервным клеткам, расположенным в других областях мозга. В этот «диалог» вклиниваются сенсорные данные, поступающие из окружающей среды и формирующиеся внутри тела, подтверждая (или нет) версию развития событий.

На самом деле то, как мозг предугадывает будущее, — процесс не линейный. Как правило, чтобы сформировать определенную реакцию на событие, для каждого из них формируется конкретная совокупность «предсказаний» и анализируемых вероятностей. Шелест в лесу, который я слышу, вызван ветром, животным, пастухом или, может, солдатом вражеской армии? А продолговатый объект коричневого цвета — это ветка, трость или винтовка? В итоге одно из предсказаний становится доминирующим. И зачастую оно лучше остальных подходит к той информации, которая поступает через органы чувств. Но не всегда. В любом случае версия, выбранная мозгом как самая правдоподобная, определит ваши дальнейшие действия и ощущения.

Итак, мозг формирует прогнозы и сопоставляет их с информацией, поступающей из окружающей среды, а также с процессами, идущими внутри организма. То, что происходит дальше, меня, несмотря на то что я нейробиолог, поражало раньше и не перестает поражать до сих пор. Если прогноз совпадает с реальностью, нейроны начинают заранее формировать паттерн, согласующийся с данными, которые будут получены от органов чувств. Таким образом, сами эти данные используются лишь для подтверждения прогноза, сделанного мозгом. Все, что вы в этот конкретный момент видите, слышите, все запахи и вкусы, все ощущения внутри собственного тела, — все это полностью сформировано у вас в голове. Составив прогноз, мозг подготовил вас к выполнению действий.

Поясню на примере. Предположим, мозг солдата решил, что впереди идет группа партизан, и допустим, что это действительно так. С точки зрения мозга наличие настоящих партизан подтвердило его прогноз, ведь он уже «сконструировал» внешний вид этих бойцов, исходящие от них звуки, затем подготовил организм солдата и, наконец, настроил тело на выполнение конкретных действий. В подобных обстоятельствах это поднять винтовку и выстрелить.

Но в реальной ситуации, с описания которой начался этот урок, мозг солдата сформировал неправильную версию развития событий, предположив, что видит партизанский отряд с пулеметами, хотя на самом деле за деревьями находился мальчик-пастух со стадом коров. В подобных обстоятельствах у мозга есть два варианта. Первый: приняв от органов чувств информацию об окружающем мире, обновить свой прогноз и «сконструировать» новый, скорректированный образ — образ мальчика с коровами. Это пошло бы мозгу на пользу, так как в следующий раз его прогнозы были бы более точными. Подобный процесс наука называет обучением.

Но мозг военного выбрал второй вариант — он уцепился за свое предсказание, несмотря на поступавшую извне информацию. Так могло произойти по разным причинам, например потому, что мозг решил, будто возникла реальная угроза жизни. Наш мозг не настроен на точность. Он настроен помогать нам выжить.

Ког

Скачать книгу

Посвящается Барбаре Финлэй и остальным моим коллегам, которые, проявляя небывалое великодушие и еще более беспримерное терпение, помогли мне разобраться в нейронауке

От автора

Цель этой книги, состоящей из коротких эссе, – заинтриговать и развлечь читателей. Ее нельзя назвать полноценным пособием для изучения работы мозга. В каждом эссе вы найдете несколько любопытных научных фактов о нашем мозге, которые позволят по-новому взглянуть на природу человека. Лучше всего читать эти очерки по порядку, но, если хотите, можете начинать с любого.

Мини-урок. Мозг предназначен не для мышления

Одно из таких существ – ланцетник. Возможно, вы его когда-нибудь видели и, скорее всего, подумали, что это маленький червяк, пока не заметили по бокам щели, похожие на жабры. Ланцетники населили океан около 550 миллионов лет назад[1]. Жили они незамысловато. Обладая довольно примитивными двигательными функциями, они просто проталкивали себя сквозь толщу воды. Питались тоже весьма незатейливым способом: частично зарываясь в поверхность дна, торчали, как травинки, и поглощали всех мелких живых существ, которые попадали им в рот. Такие привычные для нас ощущения, как вкус и обоняние, ланцетникам были неведомы. Вместо глаз у них было лишь несколько клеток, способных реагировать на свет. Ушей тоже не было[2]. Нервная система ланцетников представляла собой крохотный сгусток клеток, который нельзя назвать полноценным мозгом[3]. В общем, это не животное, а какой-то желудок с хвостом.

Однако ланцетники – наши с вами дальние родственники, и существуют они по сей день. Смотря сегодня на этих животных, обитающих в каком-нибудь из морей, не забывайте, что именно такой или почти такой внешний вид был у вашего древнего маленького предка[4], который когда-то давным-давно передвигался в этой же самой морской воде.

Благодаря чему мозг человека эволюционировал? Видимо, благодаря тому, что совершенствовалась наша способность мыслить. Принято считать, что мозг живых существ развивался постепенно, переходя от состояния примитивности, характерного для низших животных, ко все более и более сложному состоянию, превратившись наконец в необычный и непростой орган – человеческий мозг, способный думать[5]. Это определенно вершина эволюции. По крайней мере, мы так считаем. Ведь мы, люди, уникальны именно потому, что умеем мыслить, правда?

500 миллионов лет назад, в то время как крохотные ланцетники и другие примитивные животные продолжали безмятежно трапезничать на дне океана, наша планета вступила в период, который ученые называют кембрийским. В ту пору на эволюционной сцене появилось кое-что новое и крайне значимое – охота. Каким-то образом одно из тогдашних живых существ вдруг сумело почуять присутствие другого существа и съесть его. Конечно, животные и раньше пожирали друг друга, однако теперь этот процесс стал целенаправленным. Охота, пока еще не требовавшая работы мозга, тем не менее стала важным шагом к его развитию.

Лучший способ сэкономить деньги, как вы и сами знаете, – заранее продумывать, на что конкретно они вам понадобятся в будущем, и не допускать внезапных трат. То же верно и для «биологического бюджета». В кембрийский период крохотным существам, регулярно сталкивавшимся с голодными агрессорами, требовалась эффективная тактика выживания. Выбирать приходилось между двумя вариантами: подождать, застыв на месте (или спрятавшись), пока прожорливый зверь пройдет мимо, либо бежать прочь, израсходовав определенное количество энергии.

Когда речь идет о бюджете организма, то правильная подготовка к возможным расходам – это более рациональное решение, нежели простое реагирование на происходящее. Древние животные, умевшие заранее «просчитывать», как и где можно натолкнуться на хищника, имели больше шансов остаться в живых, чем те, кто такой дальновидностью не отличался. Чтобы нормально существовать, нужно было как можно более точно предугадывать развитие событий и избегать фатальных ошибок, при этом извлекая уроки из незначительных промахов.

Бюджет организма на научном языке называется аллостаз[6], [7]. Это механизм, действующий вне зависимости от воли и помогающий телу заранее подготовиться к возможным расходам энергии. Благодаря аллостазу работа организмов животных кембрийского периода большую часть времени протекала гармонично. Нужно было лишь своевременно пополнять израсходованную энергию, и тогда никаких проблем с «бюджетом» не возникало.

Что помогает живым существам предугадывать, когда им потребуется определенное количество ресурсов? Лучшая подсказка в данном случае – опыт, накопленный в прошлом, то есть совокупность действий, совершенных ранее и способных послужить опорой для принятия решений в текущих обстоятельствах. Если определенное действие уже когда-то привело к благоприятным последствиям, например удалось уберечься от опасности или добыть сытную пищу, то в данный момент следует поступить точно так же. Запоминать уже случившиеся ситуации и принятые решения, чтобы впоследствии подготовиться к тому или иному событию, свойственно всем животным, в том числе и человеку. Прогнозирование настолько полезно, что даже одноклеточные организмы способны заранее планировать свои действия. Ученые всё еще пытаются до конца разобраться, как таким существам это удается.

Итак, представим себе маленькое создание кембрийского периода, плывущее в воде. Вдруг оно чувствует, что впереди аппетитный объект, который можно поймать. Что в таких обстоятельствах предпринять? Двигаться вперед? Но тогда придется израсходовать часть энергии из своего внутреннего бюджета. Любое действие, как и каждая трата денежных средств, должно быть оправданным с точки зрения экономии[8]. Это и есть планирование, основанное на опыте и призванное подготовить организм к эффективным действиям. Речь идет, конечно, не о сознательном продумывании шагов, взвешивании всех «за» и «против». У животных внутри есть нечто, подталкивающее их извлекать уроки из опыта и выполнять конкретную последовательность действий, пренебрегая другими. Это нечто дает возможность почувствовать, что организму выгодно, а что – нет. Ценность каждого движения определяется тем, как оно влияет на «биологический бюджет».

Древние животные не только учились по-новому расходовать и накапливать ресурсы, они становились больше и сложнее. Усложнялось внутреннее строение их тел[9]. У ланцетника, этого крохотного желудка с хвостом, внутри почти и не было никаких систем, нуждавшихся в регулировании. Некоторое количество клеток, чтобы организм принимал вертикальное положение и поглощал добычу своим примитивным пищеварительным каналом, – вот и все, что ему требовалось. В то же время его более развитые современники обзавелись сложными внутренними системами: сердечно-сосудистой, обеспечивавшей циркуляцию крови внутри тела; дыхательной, позволявшей поглощать кислород и выделять углекислый газ; и иммунной, способной к адаптации и боровшейся с инфекциями. Животным с усовершенствованным организмом стало еще сложнее контролировать собственный биологический бюджет – как если бы вам нужно было следить не за одним-единственным банковским счетом, а за работой целого бухгалтерского отдела крупной компании. Для того чтобы контролировать расход и накопление десятков разных ресурсов – воды, крови, соли, кислорода, глюкозы, кортизола и половых гормонов, – эти существа нуждались в чем-то большем, чем маленький сгусток нервных клеток. Им нужен был целый «командный центр», то есть мозг.

Итак, тела животных становились крупнее и обзаводились всё более сложными внутренними системами, работу которых требовалось тщательно контролировать, поэтому группки клеток, предназначенных для ведения «биологического бюджета», тоже начали совершенствоваться, постепенно превращаясь во все более и более сложный мозг. Через несколько сотен миллионов лет нашу планету населяло великое множество разнообразных существ – в том числе и люди – с очень непростой нервной системой, способной эффективно управлять примерно шестьюстами мышцами, поддерживать баланс между уровнями разных гормонов, перекачивать около 7,5 тысячи литров крови в сутки, управлять энергией, заключенной в миллиардах клеток мозга, переваривать пищу, выводить из организма ненужные вещества и бороться с болезнями. И со всеми этими задачами мозг среднестатистического человека справляется на протяжении примерно 72 лет. Организм подобен огромной международной корпорации, и ее деятельностью управляет наш мозг, непрерывно следящий за нашим внутренним бюджетом. И все это в условиях огромного и замысловатого мира, в котором мы сосуществуем с другими созданиями, обладающими мозгом.

Но вернемся к изначальному вопросу: зачем эволюция сделала выбор в пользу развития мозга? Для начала нужно понимать, что эволюционный процесс не предполагает какой бы то ни было цели и не отвечает на вопрос «зачем». Но мы можем ответить на вопрос: какова основная задача нашего мозга? И она не в рациональном мышлении, формировании эмоций и не в том, чтобы человек мог пользоваться воображением, быть креативным или эмпатичным. Главная функция мозга – управлять организмом, осуществляя аллостаз и своевременно прогнозируя, в каких ситуациях и сколько придется израсходовать энергии, чтобы совершить действительно необходимые действия и, таким образом, выжить. Когда мозг расходует биологические ресурсы, он делает это, «ожидая», что получит взамен что-то ценное, например еду, укрытие, приятные эмоции от общения с другими людьми, ощущение безопасности. Все то, что важно, чтобы мы могли продолжить свой род.

В общем, основная обязанность мозга – не умственная деятельность, а контроль над крупным, сложным организмом, который когда-то давным-давно был всего лишь маленьким червячком.

Безусловно, мозг умеет и думать, и чувствовать, и воображать, и выполнять еще множество других задач, например помогать вам читать и понимать этот текст. Но все это лишь филиалы основной деятельности – контроля за накоплением и расходованием биологических ресурсов, необходимых, чтобы выжить. Именно с этой «миссией» неразрывно связано абсолютно все, что создает наш мозг, от воспоминаний до галлюцинаций, от ощущения экстаза до чувства стыда. Иногда энергия расходуется с расчетом на скорое пополнение, например когда вы пьете кофе и сохраняете бодрость в течение всей ночи, чтобы закончить работу над проектом, зная, что завтрашний день посвятите восстановлению сил. А иногда мозг выдает энергию понемногу, но на протяжении длительного срока, когда вы, допустим, годами оттачиваете сложные навыки, чтобы в долгосрочной перспективе добиваться значительных успехов и зарабатывать на жизнь.

Урок 1. У вас только один мозг (а не три)

Две тысячи лет назад древнегреческий философ Платон рассуждал о войне – о войне не между городами или странами, а той, что идет внутри каждого человека. Наш разум, говорил Платон[10], – это непрерывная битва трех глубинных сил, контролирующих наше поведение. Первая сила – это базовые инстинкты, такие как тяга к пище и половое влечение, необходимые для выживания. Вторая – чувства и эмоции, такие как радость, гнев, страх и т. п. Взаимодействуя, первые две силы похожи на животных, и они, как утверждал Платон, способны направить наше поведение в противоречивое, иногда даже опасное русло. Справиться с этим хаосом, взять «зверей» под свой контроль помогает третья сила – рациональное мышление, именно благодаря ему наша жизнь становится более правильной и осмысленной.

Наверное, именно поэтому ученые решили спроецировать рассуждения Платона на устройство нашего мозга[11] и попытаться таким образом объяснить, как он эволюционировал. Когда-то давно, 300 миллионов лет назад, говорит нам наука, мы были ящерицами и наш рептильный мозг функционировал лишь для того, чтобы удовлетворять базовые потребности – находить пищу, бороться друг с другом и продолжать свой род. Спустя примерно сто миллионов лет в нашей голове сформировалась новая область, наделившая нас способностью испытывать эмоции; так мы стали млекопитающими. Ну а позже в мозгу появилась еще одна область, отвечающая за рациональное поведение и регулирующая тот самый внутренний конфликт между «зверями». Так человек приобрел способность мыслить логически.

Эволюционный путь сделал наш мозг тройственным, то есть состоящим из трех слоев: один предназначался для выживания, другой – для чувств и эмоций, а третий регулировал работу ума. Инстинкты, необходимые исключительно для поддержания жизни и, по неподтвержденным данным, унаследованные нами от древних ящериц, находятся на самом нижнем «этаже» – в рептильном мозге. Далее располагается лимбическая система, которая, предположительно, включает области, сформировавшиеся еще у доисторических млекопитающих и отвечающие за возникновение эмоций. И последний, третий слой, неокортекс («новая кора»)[12], [13] – это, как принято считать, уникальная отличительная черта рода человеческого, позволяющая его представителям мыслить рационально. Одна из областей неокортекса, префронтальная кора, якобы управляет эмоциональным и рептильным уровнями мозга, чтобы держать в узде иррациональную, «звериную» часть нашего «я».

Концепция триединого мозга

К счастью, в этом нет необходимости, потому что версия о триедином мозге ошибочна. Это одно из самых распространенных и долго господствовавших заблуждений, которые когда-либо появлялись в научной среде[14]. Хотя, стоит отметить, она довольно интересна и подчас кажется наиболее подходящим объяснением того, как мы чувствуем себя на протяжении дня. Например, когда ваши вкусовые рецепторы «просят» кусочек аппетитного шоколадного торта, но вы им отказываете, так как уже позавтракали, можно предположить, что к поеданию лакомства вас подталкивали импульсивная «внутренняя ящерица» и эмоциональная лимбическая система, а рациональный неокортекс поборол их и взял бразды правления в свои руки.

На протяжении многих лет концепцию триединого мозга продвигали несколько ученых, а придать ей окончательно сформулированный вид удалось врачу Полу Маклину в середине двадцатого столетия. Маклин считал, что в мозгу, как когда-то рассуждал и Платон, происходит непрерывное противостояние разных импульсов. Свое предположение он пробовал обосновать, используя лучший из доступных на тот момент методов – визуальное исследование. Иными словами, он рассматривал под микроскопом ткани мозга мертвых ящериц и млекопитающих, в том числе человека, и искал между ними сходства и различия. Маклин утверждал, что в человеческом мозге есть части, которых нет у других млекопитающих. Ученый назвал их неокортексом. Кроме того, Маклин обнаружил, что в мозгу млекопитающих есть функциональные блоки, которые отсутствуют у рептилий, – он назвал их лимбической системой. Именно так родилось описание происхождения всего нашего человеческого рода.

Предположение Маклина о трехслойном мозге не осталось незамеченным и приобрело сторонников в определенных кругах научного сообщества. Его наблюдения и выводы показались специалистам простыми, элегантными и как будто не идущими вразрез с идеями Чарльза Дарвина о развитии у человека когнитивных способностей. В своей книге «Происхождение человека и половой отбор»[15] Дарвин утверждал, что наш разум эволюционировал вместе с телом и, следовательно, внутри каждого из нас есть как бы первобытный зверь, которого мы вынуждены укрощать при помощи рационального мышления.

В 1977 году теория о триедином мозге была представлена широкой публике в книге Карла Сагана «Драконы Эдема»[16], за которую он получил Пулитцеровскую премию. В наши дни понятия «рептильный мозг» и «лимбическая система» можно встретить во многих научно-популярных книгах, газетах и журналах. Например, когда я работала над текстом этого урока, то в нашем местном супермаркете видела в продаже специальный выпуск Harvard Business Review, посвященный тому, «как стимулировать рептильный мозг клиентов, чтобы побудить их совершить покупку». А рядом лежал специальный номер National Geographic, рассказывавший об областях внутри нашей черепной коробки, составляющих «эмоциональный мозг».

Не все, правда, знают, что книга «Драконы Эдема» вышла в ту пору, когда ученым, изучающим эволюцию мозга, уже было доподлинно известно, что гипотеза о трехслойном мозге – выдумка. Неопровержимые доказательства появились тогда, когда ученые углубились в изучение клеток мозга – нейронов – и увидели то, что раньше было скрыто от невооруженного глаза. В результате к началу 1990-х годов гипотезу о трехслойном мозге отвергли окончательно, так как она попросту не соответствовала установленным фактам.

1 Ланцетники (Amphioxus) существуют и по сей день. С точки зрения эволюции они являются нашими родственниками в следующем аспекте: люди – позвоночные животные, то есть у нас есть хребет, который мы называем позвоночником, и ствол нервных волокон, который мы называем «спинным мозгом». Ланцетники не принадлежат к позвоночным, но у них есть нервный ствол, идущий от верхней части тела до нижней. Кроме того, у них есть и некое подобие хребта, «нотохорд», но он состоит не из костей, а из волокнистой массы и мышц. Ланцетники и позвоночные относятся к многочисленной группе животных, известной как хордовые (Chordata), и у нас с ними общий предок (об этом скоро я расскажу подробнее). У ланцетников нет тех особенностей, которыми позвоночные отличаются от беспозвоночных, – у них нет сердца, печени, поджелудочной железы, почек, равно как и внутренних систем, частью которых должны быть эти органы. Но у них есть клетки, регулирующие циркадный ритм и формирующие циклы сна и бодрствования. Ланцетники лишены отчетливо сформированной головы и органов чувств, которые есть у любого позвоночного, – глаз, ушей, носа. На головном конце ланцетника, с одной стороны, у него есть небольшая группа клеток – «глазное пятно». Эти фоточувствительные клетки способны улавливать резкий переход от света к темноте и наоборот, поэтому, когда на ланцетника падает тень, он перемещается в другое место. В клетках глазного пятна есть гены, схожие с теми, что находятся в сетчатке у позвоночных, но у ланцетника нет ни глаз, ни способности видеть. Ланцетник не чувствует ни запахов, ни вкусов. В его коже есть клетки, способные воспринимать различные вещества, растворенные в воде. Эти клетки содержат совокупность генов, подобных тем, какие можно обнаружить в обонятельной луковице позвоночных животных, но доказательств того, что и у ланцетника, и у позвоночных эти гены функционируют одинаково, пока нет. Кроме того, у ланцетника есть группа клеток, имеющих волоски и позволяющих животному ориентироваться, сохранять равновесие в воде и, возможно, чувствовать скорость передвижения. Тем не менее у этого существа нет внутреннего уха с волосковыми клетками, позволяющими слышать. У позвоночных же все это есть. Ланцетник неспособен находить пищу и плыть к ней; он питается любыми мелкими существами, которые приносит ему течение. При этом у ланцетника есть клетки, подающие сигнал об отсутствии пищи и побуждающие его перемещаться туда, где, возможно, еда найдется (то есть эти клетки подают сигнал: «В любом другом месте будет лучше»). Ссылка: 7half.info/amphioxus.

2 На головном конце ланцетника находится орган обоняния – ямка Келликера, и в коже располагаются отдельные хеморецепторы. Прим. науч. ред.

3 Ученые пока еще не пришли к единому мнению, есть ли у ланцетника мозг. Это зависит от того, как проводить грань между «мозгом» и «немозгом». Эволюционный биолог Генри Джи резюмирует: «Ничего похожего на мозг позвоночных животных ни у оболочников [асцидий. – Прим. автора], ни у ланцетников нет. И все же, если присмотреться, можно обнаружить у них признаки “предварительного плана”, в соответствии с которым мозг мог бы сформироваться». Большинство ученых согласны с тем, что на переднем конце нотохорда ланцетников присутствует определенный «генетический набросок» мозга, характерного для позвоночных, и что этот «набросок» появился примерно 550 миллионов лет назад. Это вовсе не означает, что гены, находящиеся в этой части нотохорда, работают так же или служат основой для тех же самых структур, что и схожие гены в мозгу позвоночных. (Более подробную информацию о том, как соотносятся два вида живых существ, имеющих идентичные гены, вы найдете в комментарии 21 к Уроку 1.) По этому вопросу ученые до сих пор дискутируют. У ланцетников на молекулярном уровне есть те же паттерны, благодаря которым у позвоночных мозг разделяется на основные сегменты, однако ученые никак не могут прийти к согласию, «наброски» каких сегментов в этих паттернах присутствуют, а каких – нет. Кроме того, ланцетники наделены рудиментарными генетическими особенностями, которые необходимы для формирования головы. Более подробную информацию о ланцетниках можно найти в книге Генри Джи «По ту сторону моста. Происхождение позвоночных» (Across the Bridge: Understanding the Origin of the Vertebrates) и в книге «Мозг сквозь время. История естественного развития позвоночных» (Brains Through Time: A Natural History of Vertebrates), написанной Георгом Стридтером в соавторстве с Гленном Норткаттом. Ссылка: 7half.info/amphioxus-brain.

4 По мнению ученых, наш общий с ланцетником предок был очень похож на современного ланцетника, потому что за последние 550 миллионов лет среда обитания («ниша») этого существа почти не изменилась, так что и адаптироваться было практически не к чему. Что же касается позвоночных, на их долю выпали колоссальные эволюционные изменения. То же можно сказать и о других хордовых, таких как асцидии. По этой причине ученые предполагают, что, исследуя современных ланцетников, мы можем узнавать все больше и больше об общем предке всех хордовых. Однако не все в научном сообществе согласны с этой точкой зрения – некоторые считают маловероятным, что за полмиллиарда лет ланцетники никак не изменились. К примеру, нотохорд (центральная нервная система этих существ) расположен по всей длине тела ланцетника, «с головы до пят», в то время как у позвоночных спинной мозг заканчивается там, где начинается головной. Ученые дискутируют, был ли у нашего с ланцетниками общего предка длинный нотохорд, который по мере формирования мозга, характерного для всех позвоночных, становился короче, или у нашего общего предка с самого начала был короткий нотохорд, который в ходе эволюции растягивался. Схожие вопросы звучат и в других дискуссиях (например, когда речь идет об эволюционных изменениях обоняния). Более подробную информацию о наших предках, похожих на ланцетников, вы найдете в книге «По ту сторону моста» Генри Джи. Ссылка: 7half.info/ancestor.

5 Утверждения вроде «Наш мозг предназначен для того-то и того-то» носят телеологический характер. «Телеология» происходит от греческого telos, означающего «конец», «намерение», «цель». Ученые и философы ведут дискуссии о нескольких типах телеологии. Самый известный из них, обычно не одобряемый ни учеными, ни философами, описывается следующей мыслью: нечто изначально создается в соответствии с определенным замыслом, чтобы воплотить определенное намерение и достичь конкретной цели. Примером может служить предположение, согласно которому мозг эволюционировал от худших свойств к лучшим – допустим, от чего-то инстинктивного к чему-то рациональному или от низших животных к высшим. В «Мини-уроке» я оперирую телеологией другого типа, его суть в том, что процесс направлен на получение результата, но не ориентирован на достижение некой конечной цели. Говоря, что мозг предназначен не для мышления, а для регулирования работы нашего организма, я не подразумеваю, что у ведения бюджета тела – аллостаза – есть конечная цель. Аллостаз – это процесс, включающий составление прогноза, какая информация об окружающей среде может поступить в организм, и определенную работу с полученной информацией. Аллостазом занимается любой мозг. И какого-либо развития от худших свойств к лучшим не происходит. Психологи Бетани Ойалехто, Сандра Ваксман и Дуглас Медин, специализирующиеся на изучении того, как представители разных культур воспринимают жизнь на нашей планете, провели исследования и, проанализировав полученные результаты, предположили, что утверждения, основанные на втором типе телеологии (именно такие я привожу в «Мини-уроке»), отражают характер взаимоотношений между живыми существами и средой обитания. Ученые называют это «контекстуальным, реляционным познанием». Утверждения типа «мозг не предназначен для мышления» содержат реляционный подтекст (говорящий о взаимодействии между мозгом, разными системами организма и всем тем, что находится в окружающем пространстве), но не подразумевают, что мозг был намеренно сформирован для достижения какой-то конечной цели. Стоит добавить, что использованная мной формулировка (например, «мозг не предназначен для мышления») появляется в конкретном контексте, а именно в эссе, рассказывающем о разных аспектах работы мозга. Смысл этой формулировки раскрывается полностью лишь в том контексте, в котором я ее употребила. Если этот контекст убрать, то может показаться, что фраза имеет отношение не ко второму типу телеологии, а к первому, противоречивому. Разумеется, аллостаз – это не единственная причина, по которой мозг начал эволюционировать, он не может считаться фактором, подтолкнувшим эволюцию по заранее запланированному пути. Мозг развивался главным образом вследствие естественного отбора, непоследовательного и определяемого способностью того или иного организма приспосабливаться. Кроме того, эволюция мозга могла быть обусловлена совершенствованием культуры, и об этом я говорю в Уроке 7. Ссылка: 7half.info/teleology.

6 Аллостаз (от греч. allos, переменчивый, и stasis, неподвижный) буквально означает «меняться, чтобы поддерживать стабильность». Концепцию аллостаза предложили физиологи Питер Стерлинг и Джозеф Эйер в 1988 году. Прим. науч. ред.

7 Аллостаз не единственный фактор, влияющий на эволюцию и работу мозга, тем не менее его можно считать довольно значимым. Этот процесс, включающий прогнозирование, способен балансировать работу организма, причем в течение продолжительного периода времени. Если же речь идет о постоянстве внутренней среды организма, то для обозначения такого процесса подходит термин «гомеостаз». Ссылка: 7half.info/allostasis.

8 Вопрос, насколько выгодно то или иное действие, хорошо изучен в сфере экономики и обозначен понятием «ценность». Ссылка: 7half.info/value.

9 В нашем теле расположены внутренние органы – например сердце, желудок, легкие. Органы являются частями сложных систем, находящихся ниже шеи, – сердечно-сосудистой, пищеварительной и дыхательной соответственно. Движения, происходящие в сердце, пищеварительном тракте, легких и других органах, называются висцеромоторными. Мозг контролирует наши внутренние системы (управляет висцеромоторными движениями). В мозгу есть первичная моторная кора и совокупность подкорковых структур, управляющих движениями наших мышц; аналогичным образом, только с помощью первичной висцеромоторной коры и ее подкорковых структур, регулируется двигательная активность наших внутренних органов. Стоит отметить, что у сердца и желудочно-кишечного тракта свои естественные ритмы, настраиваемые висцеромоторной системой. В нашем организме есть и другие системы, не всегда связанные с каким-либо внутренним органом, например иммунная и эндокринная; о происходящих в них изменениях тоже часто говорят как о висцеромоторных. Аналогично тому как моторика ваших рук, ног, головы и туловища производит информацию об ощущениях и передает ее в мозг (а точнее, в соматосенсорную систему), висцеромоторная активность формирует изменения, называемые интероцептивными ощущениями, которые также направляются в мозг (в интероцептивную систему). Все эти импульсы помогают мозгу лучше контролировать двигательную активность нашего организма, в том числе и внутренних органов. На данный момент ученые считают, что эволюция висцеральной и висцеромоторной систем у позвоночных сопровождалась развитием сенсорных систем. После оплодотворения, когда у эмбриона начинают формироваться мозг и тело, системы внутренних органов и сенсорные системы образуются из одной и той же совокупности клеток – «нервного гребня». Аналогично формируется передний мозг – сегмент мозга позвоночных, содержащий висцеромоторную и интероцептивную системы. Наличие нервного гребня – свойство, присущее только позвоночным. Он есть у всех видов этой группы животных, в том числе и у человека. Висцеромоторная и интероцептивная системы играют ключевую роль в определении, насколько выгодно каждое совершаемое вами движение, но нельзя сказать, что они образовались именно с такой целью. Были и другие факторы, которые в ходе естественного отбора способствовали их формированию. К таким относится, например, увеличение размеров животных, вследствие которого крупным телам потребовались новые внутренние механизмы для поддержания нормальной жизни. Организмы большинства животных на нашей планете относительно малы и состоят из небольшого количества клеток, расположенных так, чтобы, беря начало внутри тела, иметь при этом выход к внешнему миру. Организму благодаря подобному строению проще осуществлять некоторые функции – газообмен (в процессе дыхания) и выведение продуктов жизнедеятельности. У крупных животных внутренние компоненты организма располагаются достаточно далеко от внешнего мира, и поэтому в таких телах формировались новые системы, предназначенные, например, для того, чтобы качать воду через жабры и тем самым делать газообмен более интенсивным, или для того, чтобы через почки и удлиненный желудочно-кишечный тракт выделять экскременты. Подобные структуры позволили позвоночным научиться лучше плавать и, как следствие, эффективнее охотиться. Ссылка: 7half.info/visceral.

10 Душа, о которой писал Платон, не то же самое, что современное понятие «разум». Следуя нормам разговорной речи, я употребляю слова «душа» и «разум» как синонимы. Ссылка: 7half.info/plato.

11 В нейробиологию идея триединого мозга «влилась» в виде учения Платона о человеческой душе. В начале двадцатого века психолог Уолтер Кэннон предположил, что возникновение и выражение эмоций происходит благодаря двум областям мозга – таламусу и гипоталамусу соответственно, которые находятся непосредственно под той частью коры больших полушарий, которая, как считалось, отвечает за способность рационально мыслить. (Сейчас нам известно, что таламус служит главными «воротами», через которые в кору больших полушарий попадает вся получаемая органами чувств информация, кроме веществ, преобразовывающихся в запахи. Гипоталамус же играет важнейшую роль в регулировании артериального давления, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, потоотделения и в других физиологических процессах.) В 1930-х годах специалист по анатомии мозга Джеймс Пейпец предложил выделить определенную область мозга, якобы отвечающую за эмоции, и назвал ее «кортикальная цепь». По мнению Пейпеца, поскольку это образование выходило за пределы таламуса и гипоталамуса, включало участки коры, граничащие с подкорковыми областями (составляющими поясную кору), оно должно было иметь древнее происхождение. Спустя 50 лет невролог Поль Брока назвал этот сегмент коры больших полушарий лимбической долей. (Он использовал слово «лимбическая», которое происходит от латинского limbus, то есть «граница». Лимбическая доля граничит с сенсорной и моторной системами мозга, благодаря которым мы можем совершать разные движения, в том числе руками и ногами. Брока считал, что в лимбической доле сосредоточены те примитивные механизмы, которые необходимы нам для выживания, как, например, способность чувствовать запахи.) В конце 1940-х гипотезу Пейпеца о «кортикальной цепи» потеснила теория о существовании полноценной лимбической системы, предложенная нейробиологом Полом Маклином. Эта система стала частью сформулированной Маклином теории о триедином мозге. Ссылка: 7half.info/triune.

12 Неокортекс есть у всех млекопитающих, но у человека он развит лучше всего. Прим. науч. ред.

13 Многие термины, относящиеся к мозгу и имеющие в своем названии слово «кора», способны сбить с толку. Кора больших полушарий – это совокупность нейронов, разделенная на слои и находящаяся над субкортикальными (то есть подкорковыми, расположенными под корой) областями мозга. Бытует мнение, что одна часть коры больших полушарий образовалась в ходе эволюции очень давно, и поэтому она входит в состав лимбической системы (как, например, поясная кора), а другая – с точки зрения эволюции молода, и именно поэтому ее назвали «неокортекс». Подобное разделение основано на представлении, как эволюционировала кора больших полушарий. Об этом и идет речь в Уроке 1.

14 Как правило, ученые стараются избегать категоричных утверждений, что нечто является фактом, и не спешат говорить о чем-то как об абсолютной правде или стопроцентной лжи. Ведь тот или иной факт в зависимости от контекста может выглядеть и как правда, и как ложь. (Генри Джи в своей книге «Случайные виды. Заблуждения об эволюции человека» (The Accidental Species: Misunderstandings of Human Evolution) пишет, что наука – это процесс умножения сомнений.) В случае с триединым мозгом, однако, категоричность оправданна. К моменту, когда в 1990 году был опубликован фундаментальный труд Маклина «Триединый мозг в ходе эволюции. Роль в функциях палеоцеребеллума» (The Triune Brain in Evolution: Role in Paleocerebral Functions), уже было ясно, что идея тройственного мозга ничем не может быть подтверждена. То, что она до сих пор очень популярна, – это показатель ее идеологической, а не научной основы. Ученые старательно избегают опоры на ту или иную идеологию, но все мы люди, и людям свойственно иногда руководствоваться в большей степени верой, чем фактами. (Рекомендую прочитать книгу биолога-эволюциониста Ричарда Левонтина «Биология как идеология. Доктрина о ДНК» (The Biology as Ideology: The Doctrine of DNA).) Ошибки – это неотъемлемая часть науки, и, признавая их, ученые создают условия для очередного открытия. Более подробно вышеописанная тема рассматривается в книгах нейробиолога Стюарта Файрстейна «Ошибка. Почему наука настолько успешна» (Failure: Why Science Is So Successful) и «Невежество. Как оно двигает науку вперед» (Ignorance: How It Drives Science). Ссылка: 7half.info/triune-wrong.

15 Дарвин Ч. Происхождение человека и половой отбор. М.: Терра – Книжный клуб, 2009. Прим. ред.

16 Саган К. Э. Драконы Эдема. Рассуждения об эволюции человеческого разума. Спб.: Амфора, 2015. Прим. ред.

17 Строго говоря, у каждого живого существа набор генов во всех соматических клетках одинаков. Гены не плавают в клетках просто так – они находятся в хромосомах, особым образом свернутых длинных молекулах ДНК. Хромосомы, в свою очередь, упакованы в особое образование – ядро. Предположу, что речь идет об исследовании экспрессии генов – «разворачивания» ДНК, считывания определенного гена на матричную РНК, ее модификацию в зависимости от внешних условий и производство белка на основе этой измененной молекулы. У человека 23 пары хромосом, в которых содержится около 20–25 тысяч активных генов. У крысы 21 пара хромосом и примерно столько же активных генов, сколько и у человека, – около 20. По данным международной группы по изучению генома крысы, значительные доли исследованных геномов крысы и человека совпадают, что говорит об относительно небольшом времени расхождения эволюционных путей грызунов и приматов – около 12–14 млн лет. См.: Rat Genome Sequencing Project Consortium. Genome sequence of the Brown Norway rat yields insights into mammalian evolution. Nature 428, pp. 493–521 (2004). https://doi.org/10.1038/nature02426. Прим. науч. ред.

21 Я говорю о том, что нейроны имеют сходство на молекулярном уровне, то есть у них есть одинаковые гены или последовательность генов, и они выполняют одну и ту же функцию (например, участвуют в производстве схожих белков). Конкретный ген, находясь в организме разных животных, не всегда бывает вовлечен в синтез одних и тех же белков. У двух разных существ могут быть идентичные гены, но при этом функционировать они будут по-разному или будут отвечать за создание различных соединений. В зависимости от этапа развития, на котором находится тот или иной организм, конкретная совокупность генов может использоваться для различных целей даже в организме одного животного. (Доступное объяснение и подходящие примеры можно посмотреть в книге Генри Джи «По ту сторону моста».) Важно отметить, что у разных животных могут присутствовать нейроны с определенным числом одинаковых генов, участвующих в выполнении одних и тех же функций, но в том, как эти совокупности нейронов организованы, могут быть различия, и поэтому мозг двух этих животных будет выглядеть по-разному. Ссылка: 7half.info/same-neurons.

Скачать книгу

Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали бесплатное чтение

Лиза Фельдман Барретт Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали

Эту книгу хорошо дополняют:

Информация от издательства

От автора

Мини-урок. Мозг предназначен не для мышления

Урок 1. У вас только один мозг (а не три)

Урок 2. Ваш мозг — это сеть

Урок 3. Как детский мозг адаптируется к окружающему миру

Урок 4. Ваш мозг предсказывает (почти) всё

От автора

Мини-урок. Мозг предназначен не для мышления

Урок 1. У вас только один мозг (а не три)

Лиза Фельдман Барретт
Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали