Просто мозг

Самый интересный объект, созданный природой в процессе эволюции жизни на Земле, – головной мозг человека. Естественно, что наука и медицина довольно давно занимаются изучением этого важного органа. В нашей стране есть несколько серьезных исследователей, знающих о мозге больше любых других людей на планете. Один из них – профессор Сергей Вячеславович Савельев, руководитель отдела эмбриологии НИИ морфологии человека Российской академии медицинских наук, автор уникального «Стереоскопического атласа мозга человека». Я обратился к нему с просьбой рассказать о последних достижениях науки о мозге и о том, какие проблемы эта наука сейчас решает.

– Все исследования мозга можно разделить на несколько огромных областей, – сказал Сергей Вячеславович. – Первый блок самый популярный: поведение человека. Ведь что является биологической целью функционирования мозга? Обеспечить перенос генома в новые поколения. То есть размножиться и обеспечить новые организмы пищей. И мозг, естественно, заставляет нас вести себя так, чтобы добиться этой цели наилучшим образом. В результате в человеческом обществе все вертится вокруг трех вещей: еды, доминирования и размножения. Вот простой пример. В мозге есть специальные центры, отвечающие за половое поведение. Это доставшиеся нам от обезьян очень древние структуры, которые в числе прочего заставляют женщин ходить на каблуках. Для чего? Чтобы ноги выглядели длиннее, потому что в мозге наших далеких предков было записано: как только у самки обезьяны удлиняются конечности, она готова к размножению. Подобные примеры можно привести и по другим типам поведения: пищевому, питьевому... Их описанием занимаются психологи, социологи, этнографы.

– Но, насколько я понимаю, без привязки типа поведения к каким-то конкретным областям мозга нельзя точно определить, что заставляет нас совершать тот или иной поступок.

– Правильно. И вот второй большой блок исследований – наука об организации мозга, морфология. Как устроен мозг? Насколько его устройство связано с теми функциями, о которых мы говорили? В этой науке на сегодня сложилась странная ситуация. Долгое время считалось, что почти все было изучено в начале двадцатого века. Но это не так. Новые технологии показали, что мы знаем мозг очень плохо.

– То есть в двадцатом веке анатомы не заметили каких-то структур и сейчас их открывают?

– Сейчас понятно, что неизвестного в мозге довольно много, да и известные центры изучены плохо. Но в том-то и парадокс нынешней ситуации, что нигде в мире этим направлением серьезно не занимаются. За всю историю изучения морфологических карт мозга сделано около десятка. Это ведь недоразумение!

– А что это такое – карта мозга?

– Мозг устроен следующим образом. Он состоит из слоев или скоплений нервных клеток, называемых серым веществом. А отростки этих клеток, проводящие электрические импульсы между ними, составляют белое вещество. Вот мозг и есть чередование серого и белого вещества. Все это вещество организовано в более крупные структуры. Среди них есть пять древних отделов, доставшихся нам от животных, и есть неокортекс – новая кора больших полушарий, покрытая бороздами и извилинами. На их поверхности определенные участки отвечают за конкретные функции. На затылке, например, находятся зрительные поля, в височной области – слуховые, в теменной и большой части лобной доли – моторные поля, которые управляют нашими мышцами. В лобной и частично в теменной – ассоциативные центры, которыми мы, если можно так сказать, думаем, принимаем решения. Но вся эта рассудочная деятельность находится в постоянном противоречии с нашей древней системой, которую морфологи называют лимбической, а психологи – центрами подсознания. Эти центры непроизвольно организуют нашу жизнь так, что у нас есть сексуальные устремления, физиологические, пищевые, то есть те автоматические поведенческие акты, которые позволяли нашим предкам выживать и адаптироваться к среде. Идет бесконечный конфликт между «надо, необходимо» и «не хочу, не буду» – тем, что мы называем разумом и внутренним чувством, внутренними желаниями. Так вот, морфологическая организация того и другого исследована очень плохо. Неизвестны функции, непонятно, как они выполняются. Например, как думает человек, когда решает математические задачи? Это же не зрение, не слух, не пища, не размножение...

– Каким же образом можно это исследовать?

– Отчасти может дать ответы позитронная эмиссионная томография. Но за те тринадцать лет, пока она существует, мы не получили ответов на перечисленные вопросы.

– В чем принцип этого метода?

– В кровь человеку вводится вещество, радиоизотоп, который захватывается теми нервными клетками, которые работают активнее, чем другие. Если, например, заставить человека решать математическую задачу, то, соответственно, те области, которыми он будет думать, станут активно захватывать изотопы. Это довольно абстрактный подход, хотя под ним есть основания.

– Почему абстрактный?

– У человека могут быть другие возбуждения. Он может, например, болеть или не избавиться от возбуждения, связанного с семейными проблемами. Это сложная, требующая большой статистики наука.

Хорошо то, что мы можем таким способом увидеть анатомическую структуру живого мозга. Правда, картина будет довольно грубой – с разрешением в несколько миллиметров. Но это уже позволяет находить опухоли. Кроме того, теперь можно индивидуализировать хирургический подход: люди ведь очень разные. У Тургенева, например, мозг весил больше двух килограммов, а у Франса или у Кони, знаменитого законника, – всего около килограмма. Но самое печальное, что мы зачастую не знаем, что означает возбуждение тех или иных областей мозга, – как я говорил, морфологические исследования почти не ведутся. Ведь чтобы составить карту полей мозга, нужно приложить огромные усилия. Берется человеческий мозг, его заливают в специальные среды, обезвоживают, потом разрезают с помощью огромных приборов – микротомов. Срезы в несколько микронов толщиной наклеивают на стекла и подкрашивают специальными красителями. Чтобы приготовить десять тысяч срезов одного мозга, нужны годы. Только проделав всю описанную подготовительную работу можно начинать собственно исследования – изучать расположение клеток в тех самых функциональных полях, которые отвечают за слух, зрение и так далее. И, конечно, сравнивать устройство этих полей у разных людей. Для этого требуются огромные затраты, высококвалифицированные специалисты, которых почти нет ни у нас, ни за рубежом. Сложная работа, но необходимая. А то вы берете две разные статьи и читаете в одной, что центр боли – в зрительном центре, а в другой написано, что в слуховом.

– А на самом деле?

– А на самом деле его надо найти. Все это проверяемо и выполнимо. Но, с другой стороны, человечеству не очень-то это и нужно.

– Почему же?

– Представьте себе: возникнет сортинг способных и неспособных людей. Кто же захочет узнать про себя или своего ребенка, что у него средненькие таланты?

– Неужели это принципиально возможно – определить способности по морфологии конкретного мозга?

– Разумеется. Генетическая изменчивость мозга колоссальна. Размеры одних и тех же полей – зрительных, например, или слуховых – различаются от человека к человеку в десятки раз. И вот представьте: у вас, допустим, зрительные поля в десять раз меньше, чем у соседа, и, как вы ни старайтесь, художником вам не быть. Зато у вас, возможно, развиты слуховые поля, и тогда вы – прекрасный музыкант или композитор.

– Каким же образом размер поля определяет способности?

– Каждый нейрон – это, по сути, процессор. Но у одного в какой-то области миллион процессоров, а у другого – двести миллионов. И соревноваться тому, у кого миллион, с тем, у кого двести миллионов, естественно, невозможно. Эта теория подтверждается исследованиями.

В Германии в 70-е годы изучали мозги известных музыкантов. Было показано, что у них большие слуховые поля и соответствующие анализаторные.

– Такая изменчивость запрограммирована исключительно генетически или можно как-то изменить ситуацию обучением?

– Только генетически. Ожидать, что вы наймете сто человек воспитателей и после этого получите умницу, бессмысленно. Получите такого же точно козла, который запрограммирован родительскими генами. Воспитанием можно развить уже имеющееся, но нельзя создать. Сколько вы Шумахера ни сажайте в «запорожец», он «мерседес» не обгонит. В роли Шумахера в данном случае выступает воспитатель, как вы понимаете.

– Почему же тогда говорят, что при обучении, воспитании образуются новые связи между клетками и они более интенсивно начинают работать?

– Каждая нервная клетка примерно каждые сорок дней образует одну новую связь и разрывает одну старую. Воспитанием можно ненамного увеличить число связей. Но вы учитесь на художника хоть всю жизнь, но ничего не добьетесь, если семнадцатое поле у вас маленькое.

– А нельзя как бы занять нервных клеток у другого поля для выполнения определенной работы?

– Нет. Как вы себе представляете, допустим, участие в зрительном восприятии полей для управления левой и правой ногой? Вы что, ходить не будете? Там, в мозге, все распределено: есть что-то большое, что-то поменьше. Только ассоциативные поля можно использовать для разных целей. Но смотрите, что получается: какая-либо мощная специализированная система имеет и мощное представительство в ассоциативных областях. Для примера возьмем зрительную. Вот у одного человека здесь сто клеток, воспринимающих сигналы из глаз. Они дают сто отростков и связаны, допустим, с тысячей клеток ассоциативной области. А у другого человека не сто, а тысяча клеток. Они дают тысячу отростков в ассоциативную область. В результате этот человек будет думать зрительными образами, а первый, скажем, слуховыми.

– Ну а если мне по жизни, допустим, не хочется реализовывать способности?

– А вас ваши большие поля заставят. Они доминируют в поведении, принуждая человека реализовывать свои потенции. Большие зрительные области – будешь художником, большие слуховые – музыкантом или композитором. Если развита древняя лимбическая система – ну и будет человек бегать со спущенными штанами по всей Москве и оплодотворять все, что движется. Впрочем, исключительно выраженные способности встречаются редко. Тому же художнику ведь не только зрительные области важны, он еще и рукой владеть должен. А если не будет большого моторного поля, никогда он ничего не нарисует. Поэтому гении – редкость. Гений – это комбинация большого числа необходимых полей.

– Но ведь по вашему-то как раз получается, что если одни области маленькие, то другие непременно большие. Значит, какие-то способности у человека обязательно будут?

– Конечно. И в этом огромное гуманистическое преимущество данного направления науки. Если мы будем знать, что у человека развито, мы можем предложить ему ту деятельность, которая ему понравится. Может, он талантливый дворник и от метлы будет балдеть, а мы его на инженера учим.

– Насколько я понял, чтобы определять величину полей у конкретных людей, нужно повысить разрешающую способность позитронной эмиссионной томографии. Верно?

– Нет. Существует другое техническое решение. Мы сейчас должны создать новую область науки – рентгеновскую микроскопию.

– Что это такое?

– Идея в том, чтобы рентгеновский луч не просто проходил через мозг, а создавалась картинка с увеличением. Тогда можно увидеть мелкие предметы. То есть так же, как сейчас можно изучать мозг мертвого человека, сделав тысячи ультратонких срезов, так же можно будет рассмотреть его прижизненно. Создание и развитие рентгеновской микроскопической техники может дать результаты сверх всяких ожиданий. Это будет колоссальный толчок для развития прижизненной оценки человеческих способностей и индивидуальности. Вы суете голову в прибор – и вам высвечивается: иди в музыканты или на задний двор с метлой. И будете совершенно счастливы.

– Но самого рентгеновского микроскопа пока нет?

– Первые, пробные, уже есть. Более того, наш институт их уже применяет, и мы одни из разработчиков технологии. Я думаю, что в обозримом будущем, особенно если будут вложены серьезные средства, мы сможем многое увидеть. К сожалению, подобные исследования во всем мире плохо финансируются. Почему? Потому что они не модные. Когда вы говорите: «Я буду изучать геном человека», вам дают много денег. Или когда вы беретесь изучать молекулярные основы какого-то заболевания, вам тоже дают деньги, потому что вы занимаетесь передовой наукой. А если вы заявляете: «Я буду изучать морфологию организации мозга человека», вам ответят так: «Ну это же сделали немцы сто пятьдесят лет назад!» И когда создается прибор, который позволяет прижизненно смотреть в мозг человека, выясняется, что смотришь в книгу, а видишь фигу: создана книга, которую читать некому, так как никто грамоте не разумеет!

– Ну а что вам хотелось бы исследовать в первую очередь?

– Все, что угодно. Допустим, самосознание, ощущение собственного «я». Интересно? Интересно. А сейчас это удел работы не морфологов, у которых денег нет, а психологов, которые ничего в мозге не понимают и объясняют одни слова другими словами. Вот пример: последние наши исследования, связанные с подсознанием. Приятие или неприятие человека при половых взаимоотношениях. У нас не было долгое время критериев этих субъективных предпочтений. Один нравится, другой – нет. В чем дело? Очень просто. У нас в носу есть система второго обоняния, полового. Мы не чувствуем ею запахи, а ощущаем феромоны – выделения подмышек и паховой области. Сигнал передается сразу на лимбическую систему, то есть на подсознание, если говорить психологическим языком. Если феромоны похожи на феромоны близких родственников, то и к этому человеку начинаешь хорошо относиться. Вот так легко объясняется «загадочное» влечение. А психологи вокруг этого столько лет фрейдизм разводят!

– Как-то неприлично просто у вас все объясняется.

– И правильно. Ведь на самом деле мозг – это такая машинка, которая работает по очень простым законам. Конечно, в этой машинке колоссальное число деталей – только в коре 11 миллиардов нервных клеток. И у каждой из них по 50–70 тысяч синаптических контактов с другими нейронами. И все это постоянно работает: нейроны гоняют электрические сигналы друг к другу. Но сами закономерности функционирования нейронов очень просты.

– Почему же исследователи не могут договориться не только по поводу таких вещей, как способности, интеллект, а даже о том, как, скажем, устроена память? Хотя изучают это очень активно. Я слышал десяток теорий...

– Да все там просто, с памятью. Это образование новых связей между нейронами. Вы, наверное, замечали, как бывает: стараетесь запомнить что-то чрезвычайно важное, читаете, допустим, учебник, и никак у вас не получается все вызубрить. А потом отрываетесь на секунду, выходите на кухню и запоминаете накрепко первую услышанную по радио чушь. Объяснение простое: вы на кухню вышли в момент образования связи, и все закрепилось на материальном субстрате, образовалась долговременная память. Потому и говорят, что учиться нужно долго. Конечно, есть еще память кратковременная – когда мозг гоняет дополнительный сигнал по уже готовым связям. Но это очень невыгодно энергетически и действует короткое время – до образования связи. Что же в этих процессах сложного?

– Действительно, ничего. Трудно только всю эту информацию в голове уложить.

– А вы учитесь. И у вас непременно нужные связи образуются.