Майкл Газзанига - Кто за главного? Свобода воли с точки зрения нейробиологии

Тогда как мозг приматов увеличился в размере, мозолистое тело – большой пучок нервных волокон, передающий информацию между двумя полушариями, – пропорционально уменьшилось {48} 48 Rilling J. K., Insel T. R. (1999) Differential expansion of neural projection systems in primate brain evolution . Neuroreport. 10 (7): 1453-1459. . Таким образом, увеличение объема мозга связано с ухудшением межполушарного взаимодействия. По мере того как наши предки приближались к человеку, полушария становились менее сцепленными. Между тем число взаимосвязей нейронов и количество локальных нейронных сетей внутри каждого полушария росли, так что процесс обработки информации обретал более локальный характер. Хотя многие сети дублируются и располагаются симметрично друг другу в обеих половинах мозга (например, сети правого мозга в основном контролируют движения левой стороны тела, а сети левого мозга – правую сторону тела), существует много таких сетей, которые есть лишь в одном из полушарий. Латерализованные (то есть присутствующие только в одном из двух полушарий) локальные сети очень распространены в человеческом мозге. В последние годы мы изучали нейроанатомические асимметрии у многих видов животных, но, похоже, у человека латерализованных сетей гораздо больше {49} 49 См.: Buxhoeveden D., Casanova M. (2000) Comparative lateralisation patterns in the language area of human, chimpanzee, and rhesus monkey brains . Laterality. 5 (4): 315-330; а также Gilissen E. (2001) Structural symmetries and asymmetries in human and chimpanzee brains . In: Falk D., Gibson K. R. (eds.) Evolutionary anatomy of the primate cerebral cortex (P. 187-215). Cambridge: Cambridge University Press. .

Какая-то основа для человеческой латерализации должна была уже присутствовать у нашего последнего общего с шимпанзе предка. Так, мои коллеги Чарльз Гамильтон и Бетти Вермеер изучали способность макаков распознавать лица и обнаружили правополушарное доминирование в считывании обезьяньих лиц {50} 50 Vermeire B., Hamilton C. R. (1998) Inversion effect for faces in split-brain monkeys . Neuropsychologia. 36 (10): 1003-1014. , точно как у людей – в считывании человеческих. Другие исследователи обратили внимание на то, что и у человека, и у шимпанзе гиппокампы (парные структуры, регулирующие обучение, консолидацию пространственной памяти, настроение, аппетит и сон) асимметричны: правый больше левого {51} 51 Halpern M. E. et al. (2005) Lateralization of the vertebrate brain: taking the side of model systems . Journal of Neuroscience. 25 (35): 10351-10357. . Линия гоминид между тем претерпела дальнейшие изменения латерализации. При поиске асимметрий между другими приматами и человеком больше всего внимания, безусловно, уделялось зонам, связанным с речью. И в них действительно нашли много интересного. Например, planum temporale – часть зоны Вернике, области коры, ответственной за понимание речи, – в левом полушарии больше, чем в правом, у человека, шимпанзе и макака-резуса. Однако эта область уникальна на микроскопическом уровне только в левом полушарии человека: кортикальные мини-колонки [6] Отдельные нейроны в шести слоях неокортекса организованы еще и вертикально – выстроены в столбики (так называемые микроколонки, миниколонки, или уже упоминавшиеся кортикальные модули), расположенные перпендикулярно поверхности мозга. в ней шире, а расстояния между ними больше. Такая особая нейрональная структура, вероятно, означает, что в левом полушарии осуществляется более совершенный и менее избыточный способ обработки информации, хотя возможно, это признак чего-то другого, пока неизвестного. Асимметрии в кортикальной структуре задней речевой области и зоны Брока, которые отвечают за распознавание и воспроизведение речи, также существуют, а значит, когда-то происходили изменения связности, ответственные за эту уникальную способность {52} 52 См. обзор: Hutsler J. J., Galuske R. A. W. (2003) Hemispheric asymmetries in cerebral cortical networks . Trends in Neuroscience. 26 (8): 429-435. .

Когда мы начали изучать расщепленный мозг, то наткнулись на еще одно поразительное анатомическое отличие. В мозге шимпанзе и макака-резуса передняя комиссура – пучок нервных волокон, соединяющий между собой средние и нижние височные извилины двух полушарий, – связана с передачей визуальной информации {53} 53 Black P., Myers R. E. (1964) Visual function of the forebrain commissures in the chimpanzee . Science. 146 (3645): 799-800. . Однако благодаря результатам более давних исследований, проводившихся при участии пациентов с расщепленным мозгом, мы знали, что у человека передняя комиссура передает не зрительную информацию, а обонятельную и слуховую: структура та же, функция иная. Другое яркое отличие связано с главным зрительным путем, который соединяет сетчатку глаза с первичной зрительной корой в затылочной доле (задней части мозга) и у обезьян, и у людей. При повреждении зрительной коры обезьяны все еще могут видеть объекты в пространстве, различать цвета, яркость, ориентацию и образы {54} 54 Pasik P., Pasik T. (1982) Visual functions in monkeys after total removal of visual cerebral cortex . In: Neff W. D. (ed.) Contributions to sensory physiology (V. 7, P. 147–200). NY: Academic Press. . Однако люди с теми же поражениями слепнут и не могут выполнять эти задачи. Это опять-таки подчеркивает, что одни и те же структуры у разных биологических видов могут выполнять различные функции и что нам следует относиться с подозрением к межвидовым обобщениям.

Новая методика, диффузионно-тензорная визуализация, фактически позволяет составить карту нервных волокон. Мы получили возможность понять, как человеческий мозг организован локально, – увидеть это, зарегистрировать и измерить. С помощью этой технологии уже найдены дополнительные доказательства того, что топология соединений нейронов изменялась. Например, выяснилось, что дугообразный пучок – нервный пучок белого вещества, который у человека связан с речью, – устроен совершенно по-разному у шимпанзе, макаков и людей {55} 55 Rilling J. K. et al. (2008) The evolution of the arcuate fasciculus revealed with comparative DTI . Nature Neuroscience. 11 (4): 426-428. .

Несколько лет назад я задался следующим вопросом: кто-нибудь размышлял над тем, отличаются ли нервные клетки разных биологических видов друг от друга, или же они все одинаковы? Я спросил об этом нескольких ведущих нейробиологов: “Если бы вы регистрировали электрические импульсы от среза гиппокампа в чашке Петри, не зная, образец ли это мозга мыши, обезьяны или человека, смогли бы вы определить, что именно перед вами?” В то время большинство ответов звучало примерно так: “Клетка есть клетка есть клетка” [7] Отсылка к фразе “Роза есть роза есть роза есть роза” из одного произведения американской писательницы Гертруды Стайн. – Прим. ред. . Это универсальная единица обработки информации, отличающаяся у пчелы и у человека только размером. Если надлежащим образом масштабировать нейроны мыши, обезьяны и человека, невозможно будет увидеть между ними никакой разницы. Однако сейчас преобладает еретическое представление, которое возникло в последние десять лет: все нейроны неодинаковы, а некоторые их типы встречаются лишь у определенных биологических видов. Более того, тот или иной тип нейронов якобы может обладать уникальными свойствами у того или иного вида.