Рита Картер - Как работает мозг

Большинство людей удивляется тому, что методы нейровизуализации вполне определенно демонстрируют связь между теми или иными ощущениями (например, восприятием красного цвета или звука определенной высоты) и активностью в тех или иных участках мозга. Но нейровизуализация зашла уже гораздо дальше. Теперь предметом экспериментальных исследований, оказывающихся необычайно успешными, становятся и явления, прежде считавшиеся недоступными для объективного наблюдения. Страх, ожидание награды, любовь и восприятие красоты — обо всех этих ощущениях еще недавно думали, будто они в принципе не поддаются проверке (или поддаются с трудом), но каждое из них, как теперь показано, связано со специфическим характером активности мозга. Например, чтобы убедиться во влюбленности испытуемого, достаточно предъявить ему изображение предполагаемой возлюбленной и отметить, наблюдается ли активность в участках мозга, которые, как показано, связаны с любовными чувствами. В 2004 году мы с Хидэаки Кавабатой опубликовали статью о том, что восприятие красоты связано с активностью в орбитофронтальной зоне коры — участке мозга, задействованном в системе удовольствия.

Теперь уже ясно, что возможно не только определять местоположение процессов, создающих наш субъективный опыт, но и строго измерять их параметры. Наше исследование — отнюдь не единственная работа, показавшая, что измеримая активность в специфических участках мозга нередко бывает связана с субъективным опытом, который описывает испытуемый. Тот же результат был показан для разных субъективных ощущений в ходе по меньшей мере двух дюжин подобных исследований. Мне кажется, это одно из важнейших достижений нейровизуализации. Оно ставит научное изучение субъективного опыта на прочную основу строгих измерений.

Воздействие чего-либо происходящего в окружающем мире на наши органы чувств меняет наше последующее восприятие этого явления, что, в свою очередь, влияет на реакцию наших органов чувств, меняя наше восприятие.

Каждое мгновение мозг реагирует на внешние стимулы небольшими вспышками новой активности, каждая из которых отличается характерной конфигурацией. Эта активность, в свою очередь, создает постоянно меняющуюся внутреннюю среду, на которую мозг также реагирует по-своему. В результате получается система с обратной связью, в которой происходят постоянные изменения.

Внутренняя среда мозга отчасти занята тем, что побуждает нас без конца искать новые стимулы и собирать информацию, особенно о событиях будущего. Сбор информации служит нам не только полезным руководством к действию, но и наградой: он вызывает в нейронах реакции, создающие у нас приятное чувство предвкушения 9. Эта жажда информации составляет одно из фундаментальных свойств мозга и проявляется в наших самых базовых реакциях. Даже у людей с полностью разрушенными участками мозга, ответственными за поддержание сознания, взгляд может скользить по окружающему помещению, задерживаясь на движущихся объектах и отслеживая их перемещения. Движения глаз запускаются стволом головного мозга и свидетельствуют о работе сознания не больше, чем движения цветка, поворачивающегося к солнцу. Но, даже зная об этом, трудно избавиться от тяжелого ощущения, когда за тобой следит человек, который, в сущности, уже мертв.

Обратные связи между мозгом и окружающей средой дают нам отличнейший механизм самозагрузки. Компьютерные модели нейронных сетей показывают, что даже простейшая из них может за непродолжительное время достигать поразительных уровней сложности, если запрограммировать ее на воспроизведение выгодных для выживания конфигураций и избавление от невыгодных. Сходным образом развивается активность мозга каждого индивида.

Этот процесс, иногда называемый нейродарвинизмом, гарантирует закрепление конфигураций активности мозга, вызывающих мысли (а через них и формы поведения), полезные для успешного существования нашего организма, и угасание тех, что ему не полезны. Данная система работает не жестко (подавляющее большинство возникающих у нас в мозге форм активности не имеет никакого отношения к выживанию), но в целом, судя по всему, именно так мозг обзаводится способностью осуществлять свои ключевые реакции.

Некоторые из необходимых для этого инструментов заложены на генетическом уровне. Отдельные паттерны активности мозга (даже довольно сложные, вроде механизмов использования языка) наследуются в такой высокой степени, что лишь исключительные аномалии среды могут приводить к нарушениям их развития. Формы активации мозга, сопровождающие, скажем, припоминание того или иного слова, обычно оказываются настолько сходными, например, у десятка испытуемых, что при наложении результатов сканирования работы их мозга можно по-прежнему отчетливо наблюдать общую конфигурацию активности. Именно поэтому исследователи, занимающиеся картированием мозга, могут уверенно говорить о карте работы человеческого мозга в целом, а не только об индивидуальных картах.

Это не значит, что мы мыслим одинаково. Благодаря бесконечно сложным взаимодействиям наследственности и среды на свете нет двух людей с совершенно одинаковым мозгом. Даже генетически идентичные однояйцевые близнецы (клоны одного организма) появляются на свет с разным мозгом, потому что малейших расхождений в среде развития между зародышами оказывается достаточно для возникновения различий в устройстве мозга. В результате кора больших полушарий у близнецов заметно отличается уже в момент рождения, и ее структурная изменчивость неизбежно приводит к различиям в работе мозга 11. Более того, в момент рождения однояйцевые близнецы отличаются строением мозга даже сильнее, чем впоследствии, что заставляет предположить более сильное влияние генов на поздних этапах развития по сравнению с ранними. В итоге поведение близнецов по мере взросления может становиться не менее, а даже более похожим 12,13.

Мозг развивается от задних отделов (в основном задействованных в работе органов чувств и движениях) к передним (задействованных в принятии решений, рассудочной деятельности и планировании). Входе развития серое вещество истончается в результате подрезания лишних нейронов, но связи между оставшимися нейронами становятся все плотнее и надежнее за счет образования чехлов из жироподобного вещества миелина 10 .