Новая кора

Повреждения переднего мозга даже рыбу лишают инициативы и осторожности. У высших животных эти качества, значительно более развитые, локализованы в новой коре — местонахождении многих познавательных функций, характерных для человека. Обычно ее делят на четыре главные части, или доли: лобная, теменная, височная и затылочная. Раньше нейрофизиологи считали, что высшие разделы мозга связаны лишь между собой, но теперь установлено, что они имеют много связей и с подкорковыми отделами мозга. Однако ни в коем случае нельзя считать доказанным, что те части, на которые условно подразделена новая кора, представляют собой функциональные единицы. Каждая из них, вне сомнения, имеет много разных функций, а некоторые функции могут выполняться всеми долями или несколькими из них. В частности, лобные доли, помимо прочего, ответственны, видимо, за планирование действий и управление ими, теменные доли — за пространственное восприятие и обмен информацией между мозгом и остальной частью тела, височные доли — за множество сложных задач восприятия и, наконец, затылочные доли — за зрение, которое является главным органом чувств у человека и других приматов.

В течение многих десятилетий среди нейрофизиологов преобладала точка зрения, что лобные доли, расположенные сразу же за лобными костями, — то место мозга, где осуществляется предвидение и планирование будущего, то есть две функции, наиболее характерные для человеческого поведения. Но последние исследования показали, что положение не столь просто. Большое число случаев поражения лобных долей, происшедших главным образом в результате огнестрельных ранений головы, были изучены американским нейрофизиологом Гансом-Лукасом Теубером в Массачусетском технологическом институте. Он обнаружил, что многие поражения лобных долей мозга не оказывают почти никакого видимого воздействия на поведение человека. Однако при грубом их разрушении «пациент не полностью лишен способности предвидеть ход событий, но не может представить себя в качестве их потенциального участника». Теубер подчеркивает тот факт, что лобные доли заняты предвидением не только двигательной, но и познавательной деятельности, в частности оценкой тех последствий, к которым приведут произвольные движения. Лобные доли также осуществляют связь между зрением и прямохождением.

Таким образом, лобные доли могут участвовать в осуществлении функций, присущих лишь человеку, двумя различными путями. Если они управляют предвидением будущего, то обязаны быть также местонахождением забот и вместилищем тревог. Вот почему отсечение лобных долей уменьшает тревожность. Но в то же время такое отсечение — префронтальная лоботомия — весьма уменьшает и способность пациента оставаться человеком. Цена, которую мы платим за предвидение будущего, — это тревога о нем. Возможно, не такая уж радость предсказывать несчастье; Поллианна была намного счастливее Кассандры. [Поллианна — героиня одноименной повести Э. Портер, ее имя стало нарицательным, оно служит синонимом неисправимой оптимистки, глядящей на жизнь сквозь розовые очки. Кассандра — но греческой мифологии,дочь царя Трои Приама, прорицательница. Это она предостерегала царевича Париса от похищения Елены, жены царя Спарты Менелая, но по наущению Аполлона ее предостережениям не вняли, из-за чего и началась Троянская война. — Перев.]

Но кассандрический компонент нашего естества необходим для выживания. Соображения, касающиеся позиции, занимаемой человеком относительно будущего, легли в основу этики, магии, науки и законности. Выгода от предвидения катастрофы заключается в возможности предпринять шага к тому, чтобы попытаться избежать ее, жертвуя сиюминутным выигрышем в пользу завтрашнего блага. В результате подобного предвидения общество обеспечивает себе материальную безопасность и тем получает возможность создавать для своих членов свободное время, необходимое для социального и технического развития.

Другая функция, которую, как полагают, осуществляют лобные доли мозга, — это обеспечение возможности ходить на двух ногах. Наша вертикальная походка была бы невозможна без лобных долей. Как будет более подробно показано дальше, умение стоять на двух ногах освободило наши руки для выполнения сложных действий, что, в свою очередь, привело к развитию истинно человеческих культурных и физиологических черт. В самом прямом смысле этих слов цивилизация есть продукт деятельности лобных долей.

Зрительная информация от глаз поступает в мозг человека, в основном в затылочную его долю, находящуюся в задней части головы, слуховое восприятие — в верхнюю часть височной доли, расположенной за висками. Есть отдельные свидетельства, что эти части новой коры значительно хуже развиты у слепоглухонемых. Поражения затылочной доли в результате огнестрельного ранения, например, часто являются причиной нарушения ноля зрения. Больной может быть во всех остальных отношениях совершенно нормальным, но ему доступно лишь периферическое зрение, прямо перед собою он видит лишь неясно очерченное размытое пятно. В других случаях бывает более странное нарушение зрительного восприятия, в том числе геометрически правильные «плавающие» нарушения поля зрения, своего рода «зрительные припадки», когда, например, предмет, находящийся на полу справа и внизу от пациента, в какие-то моменты воспринимается им как плавающий в воздухе слева и вверху от него, вдобавок повернутым на 180 градусов. Если систематически изучать различные нарушения зрения, случающиеся при различных поражениях затылочных долей, то становится возможным определить, какая часть затылочной доли коры головного мозга ответственна за какую из зрительных функций. У детей, чей мозг способен к самопочинке или к передаче нарушенных функций соседним участкам, вероятность постоянного нарушения зрения значительно меньше, чем у взрослых.

Способность связывать между собой звуковые и зрительные сигналы локализована в височной доле. Повреждения ее приводят к афазии, то есть невозможности различать устную речь. Примечательно и важно, что больные, у которых поврежден мозг, могут совершенно свободно владеть устной речью, а в то же время полностью утратить способность к письму, или же наоборот. Они могут уметь писать, но не читать, уметь читать цифры, но не буквы, называть предметы, но не цвета. В неокортексе существует удивительное разделение функций, противоречащее привычному представлению, будто чтение и письмо, узнавание слов и узнавание цифр — это очень близкие вещи. Есть также, пока еще, правда, не подтвержденные, сообщения о том, что встречается повреждение мозга, в результате которого больной перестает понимать или страдательный залог, или предложные обороты, или притяжательные конструкции. (Может быть, однажды обнаружат и местонахождение сослагательного наклонения. Не окажется ли тогда, что у людей, говорящих на романских языках, этот крохотный участок мозга необычайно увеличен, а у тех, чей родной язык английский, наоборот, весьма недоразвит?) Как это ни удивительно, похоже, ч го различные абстрактные понятия, включая грамматические «части речи», впаяны в свои особые участки мозга.

Известен случай, когда поражение височной доли коры головного мозга вызвало совсем уж удивительное нарушение зрительного восприятия, при котором больной не мог различать лица, даже лица членов своей семьи. Когда ему показали изображение человеческого лица, он сказал, что это, возможно, яблоко. На просьбу подтвердить чем-либо свое предположение, он отождествил рот с надрезом на яблоке, нос — с черенком, согнутым вдоль поверхности яблока, а глаза — с двумя отверстиями, проделанными червяком-вредителем. Но тот же самый пациент мог в совершенстве распознавать изображения домов и других неодушевленных предметов. Различного рода эксперименты показывают, что повреждения правой затылочной доли коры головного мозга ведут к тому, что больной не может вызвать в памяти несловесные образы, а повреждения левой затылочной доли ведут к потере языковой памяти.

Наши способности читать и составлять карты, ориентироваться в трехмерном пространстве и пользоваться подходящими к случаю символами (вероятно, все эти способности либо участвуют в создании языка, либо используют его) сильно страдают при повреждении теменной доли, расположенной вблизи макушки. Один солдат, который во время войны получил тяжелое проникающее ранение теменной доли, в течение целого года не мог попасть ногами в тапочки или же найти свою кровать в госпитальной палате. Впоследствии тем не менее он почти полностью выздоровел.

Повреждения извилины неокортекса, расположенной в теменной части мозга, вызывают алексию, то есть неспособность распознавать печатный текст. Обнаружилось, что теменная доля коры участвует в построении всех знаковых языков, и потому ее повреждение приводит к резкому снижению умственных способностей, что проявляется в каждодневном поведении.

Среди всех абстракций, доступных новой коре, высшая — это пользование знаковыми языками, особенно чтение, письмо и математика. Они требуют согласованной деятельности височной, теменной и лобной долей, а может быть, также и затылочной. Однако не все знаковые языки являются неокортикальными; например, пчелы, не обладающие даже намеком на эту часть мозга, выработали богатый язык танца (впервые изученный австрийским энтомологом Карлом фон Фришем), с помощью которого они обмениваются информацией о том, в каком направлении и на каком расстоянии находится пища. Это своеобразный язык жестов, имитирующий движения, которые пчелы на самом деле выполняют, когда находят пищу, — мы бы на их месте сделали несколько шагов в направлении к холодильнику, похлопали себя по животу, прищелкивая при этом языком. Однако словарь этого языка крайне ограничен, он включает в себя, быть может, всего несколько десятков слов. То обучение, которому подвергаются наши малыши во время долгого периода детства, почти целиком — неокортикальная функция.

Хотя большая часть обонятельной информации перерабатывается в лимбической системе, кое-какая работа с ней происходит и в неокортексе. Похожая ситуация складывается и с памятью. Кроме обонятельной коры, важной частью лимбической системы является, как уже говорилось, гиппокамп. После того как у животного удалена обонятельная кора, оно может все-таки улавливать запах, хотя и значительно хуже, чем раньше. Это еще одна демонстрация избыточности функций мозга. Есть данные, позволяющие полагать, что у современного человека механизм кратковременной памяти на запах находится в гиппокампе. Первоначальной функцией гиппокампа могла быть исключительно кратковременная память на запах, полезная, например, для выслеживания жертвы или нахождения существ противоположного пола. Но двустороннее повреждение гиппокампа приводит, как в случае с больным Г. М., к серьезным нарушениям всех видов кратковременной памяти. Такие больные в буквальном смысле не могут вспомнить, что случилось секунду назад. Очевидно, как гиппокамп, так и лобные доли участвуют в организации кратковременной памяти человека.

Один из интересных выводов, следующих из этого утверждения, заключается в том, что механизмы кратковременной и долговременной памяти расположены в различных частях мозга. Классический условный рефлекс — способность павловских собак выделять слюну в тот момент, когда звонит звонок, — вероятно, базируется в лимбической системе. Это долговременная память, но очень ограниченного типа. Сложная человеческая долговременная память связана с новой корой, которая дает человеку возможность продумывать наперед свои действия. По мере того как мы стареем, мы все чаще забываем, что было сказано нам мгновение назад, а в то же время сохраняем в памяти яркие и точные образы событий, происходивших в нашем детстве. При этом, однако, и наша кратковременная и наша долговременная память остается в полном порядке — мы испытываем лишь сложности в переписывании нового материала из первой во вторую. Пенфилд полагает, что причина тут кроется в недостаточном кровоснабжении гиппокампа в старости — из-за атеросклероза или иных физических недомоганий. Таким образом, старики — а также и не такие уж старики — могут испытывать серьезные трудности, связанные с доступом к кратковременной памяти, обладая в других случаях живым и острым умом. [И в самом деле, есть немало медицинских данных, указывающих на связь между кровоснабжением и интеллектуальными способностями. Давно было известно, что пациенты, на несколько минут лишенные кислорода, испытывали иногда постоянные и серьезные умственные расстройства. Операции по удалению закупорки сонной артерии часто приносили неожиданную пользу: согласно одному исследованию, через шесть недель после такой операции коэффициент интеллектуальности пациента повысился в среднем на восемнадцать единиц, что представляет собой существенное улучшение. Обсуждался также вопрос о том, что умственное развитие младенцев улучшается при гипербарической оксигенизации, то есть когда их помещают в барокамеры с повышенным давлением кислорода.] Здесь видно отчетливое различие между кратковременной и долговременной памятью, объясняющееся их локализацией в различных частях мозга. Официантки в закусочных могут запоминать огромное количество информации, которую они с большой точностью передают на кухню. Но час спустя вся она полностью стирается, поскольку была заложена в кратковременную память и не было предпринято никаких усилий, чтобы переписать ее в долговременную.

Механизм извлечения из памяти может быть сложным. Обычно мы знаем, что в нашей долговременной памяти находится нечто — слово, имя, лицо или опыт, но не можем вызвать их оттуда, как бы ни пытались. Но стоит подумать о чем-либо другом, но близком, и память сама отдает нам то, что скрывала. (Человеческое зрение устроено в какой-то мере сходным образом. Когда мы смотрим на плохо различимый объект — скажем, на звезду — прямо, то работает так называемая центральная ямка глаза, то есть тот участок сетчатки, где острота зрения максимальна и также максимальна плотность светочувствительности клеток, называемых колбочками. Но когда мы переводим взгляд немного в сторону, глядя на предмет, как говорится, искоса, мы тем самым включаем в игру другие клетки, называемые палочками, которые способны улавливать слабый свет и, стало быть, могут увидеть плохо различимую звезду.) Интересно было бы узнать, отчего «думание вбок» облегчает вспоминание. Быть может, тут все дело просто в том, что таким образом к нужным следам в памяти удается добраться другим нейронным путем — правда, эта гипотеза предполагает, что деятельность нашего мозга организована не слишком удачно.

Каждому из нас случалось однажды проснуться с ощущением, что утром обязательно вспомнишь вот этот яркий, леденящий, многое объясняющий или еще чем-нибудь замечательный сон, однако на следующий день в памяти не остается ни малейшего следа от содержания этого сновидения или, в лучшем случае, сохраняется лишь смутное воспоминание о тех эмоциях, что он вызвал. С другой стороны, если сон этот показался мне достаточно важной причиной, чтобы разбудить среди ночи жену и рассказать ей о нем, то утром я безо всякой ее помощи легко восстанавливаю в памяти его содержание. Точно так же, если я дал себе труд записать свой сон, то, проснувшись, совершенно свободно вспоминаю его, не обращаясь к своим ночным заметкам. То же происходит, если нужно запомнить номер телефона. Если мне сообщают его и я просто думаю об этом номере, скорее всего я его забуду или перепутаю цифры. Если же я повторю номер телефона вслух или запишу его, то потом легко могу вспомнить. Это, безусловно, означает, что в нашем мозге есть участок, который запоминает звуки и образы, а не мысли. Мне думается, память такого рода возникла еще до того, как у нас в голове появилось слишком много мыслей, — в те времена, когда важным было запомнить шипение нападающей рептилии или тень падающего камнем сокола, а не наши собственные случайные философские размышления.