Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции - Ник Лейн

Невролог Антонью Дамазью пошел еще дальше, вписав наше “я” в еще больший набор нейронных карт. Дамазью строго (некоторые считают, что слишком строго) различает эмоции и чувства. Эмоциями он называет ощущения преимущественно телесные: нервную дрожь, учащенное сердцебиение, потеющие ладони, широко раскрытые глаза, расширенные зрачки, искривленные губы и так далее. Все это бессознательные поведенческие реакции, во многом нам неподконтрольные и даже не всегда доступные нашему воображению - по крайней мере, для тех из нас, кто ведет спокойную жизнь современного горожанина. За те годы, что я занимался скалолазанием, было два или три случая, когда меня охватывал животный страх - пробирающая до костей эмоциональная реакция, приводившая меня в состояние глубокого шока. Я чувствовал запах собственного страха лишь однажды, но никогда его не забуду: очень неприятное ощущение. Дамазью считает, что все эмоции, даже более умеренные, имеют физическую, телесную природу. Но тело и психика не отделены друг от друга, а неразрывно связаны. Обо всех эмоциональных реакциях тела обратно в мозг поступают сигналы, так что малейшие изменения состояния тела непрерывно картируются в мозге одно за другим, орган за органом, система за системой. Значительная часть этого картирования происходит в древних отделах мозга, в том числе в мозговом стволе и среднем мозге, в нервных центрах, слабо изменившихся в ходе эволюции у всех позвоночных. Из результатов такого картирования и состоят чувства - психические отображения телесных эмоций. Как из таких нейронных карт (то есть, по сути, информации) возникает субъективное ощущение чувства - спорный вопрос, к которому мы вскоре вернемся.

Но даже чувств Дамазью недостаточно: мы не сознательны, пока не начинаем чувствовать собственные чувства (в этом и заключается их осознание). А это, разумеется, означает, что карт должно быть еще больше. Итак, первичные нейронные карты отображают состояние систем нашего тела (тонус мышц, кислотность содержимого желудка, уровень сахара в крови, частоту дыхания, движения глаз, пульс, растяжение стенок мочевого пузыря и так далее), обновляясь каждое мгновение. Дамазью полагает, что наше самосознание рождается из всех этих отчетов о состоянии тела, первоначально в форме бессознательного “прото-я”, представляющего собой, по сути, сводный отчет о состоянии всего тела. Настоящее самосознание возникает из характера изменений нейронных карт мозга при восприятии “объектов” окружающего мира, например “мой сын”, “вон та девушка”, “головокружительный обрыв”, “запах кофе”, “контролер” и так далее. Все эти объекты непосредственно вое принимаются органами чувств, однако они вызывают и эмоциональные реакции тела, которые отслеживаются нейронными картами, порождая чувства. Если так, то сознание - это знание того, как объекты окружающего мира меняют нас самих, то есть карта всех наших нейронных карт и характера их изменений, карта второго порядка. Карта зависимостей наших чувств от окружающего мира. Карта, облекающая все, что мы воспринимаем, в одежду наших ценностей.

Как строятся эти карты? И как обеспечивается их связь друг с другом? Самый убедительный ответ на этот вопрос предложил нейробиолог Джеральд Эдельман, который, получив в 1972 году Нобелевскую премию за вклад в иммунологию, посвятил следующие несколько десятилетий своей жизни изучению сознания. Идеи, которые он предложил в этой области, почерпнуты из того же источника, что и те, которые он развивал в иммунологии, и связаны с действием отбора в пределах организма. В случае с иммунологией исследования Эдельмана помогли показать, как под действием отбора может запускаться усиленный синтез определенного антитела в результате контакта с бактерией, бороться с которой оно помогает. Отбор при этом способствует размножению успешных иммунных клеток в ущерб другим. У человека, прожившего полжизни, состав иммунных клеток в крови зависит во многом от их предшествующего опыта, а не непосредственно от генов. Эдельман предположил, что похожая форма отбора постоянно работает и у нас в мозге. Там, в свою очередь, в результате использования отбираются и усиливаются определенные группы нейронов, в то время как не используемые группы нейронов постепенно отмирают. В итоге здесь тоже начинают преобладать сочетания более успешных клеток, и отношения между клетками определяются всем их предшествующим опытом, а не задаются непосредственно генами.

Происходит это так. В ходе эмбрионального развития в мозгу формируется грубая, предварительная система связей. Хотя нервные волокна и соединяют разные участки мозга (зрительный нерв со зрительными центрами, одно полушарие с другим через мозолистое тело, и так далее), эти связи не отличаются специфичностью или осмысленностью. По сути, генами задается лишь общая схема электрических цепей мозга, в то время как точные связи и детали этой схемы задаются опытом. Осмысленность приходит в основном с опытом, который записывается у нас в мозге. Эдельман сформулировал это так: “Какие нейроны вместе возбуждаются, те и соединяются”. Иными словами, нейроны, одновременно посылающие сигналы, усиливают свои связи (синапсы) и образуют новые связи, физически соединяющие их друг с другом6. Такие связи образуются как локально, в пределах той или иной группы нейронов (например, помогая связывать друг с другом различные разновидности зрительной информации), так и на большом расстоянии (например, соединяя зрительные центры с центрами эмоций или речи). Тем временем другие синаптические связи, соединяющие нейроны, между которыми мало общего, ослабевают, а иногда и вовсе исчезают. Вскоре после рождения человека, когда поток жизненного опыта набирает ход, наш мозг оформляется изнутри. При этом отмирают миллиарды клеток: за первые месяцы жизни человек теряет 20-50 % нейронов и десятки миллиардов слабых синаптических связей. В то же время десятки триллионов синапсов формируются и усиливаются, в результате чего в некоторых участках коры нашего мозга на каждый нейрон приходится около десяти тысяч синапсов. Синаптическая пластичность особенно сильна в первые годы нашей жизни, но в какой-то степени она сохраняется у нас до самой смерти. Монтень как-то сказал, что после сорока мы все ответственны за свое лицо. За свой мозг мы точно ответственны.

Вам, возможно, интересно, в чем состоит вклад генов в этот процесс? Не только в том, что они задают общее строение мозга, но и в том, что они определяют относительные размеры и пути развития различных его участков. Они влияют на вероятность выживания нейронов, силу их синаптических связей, соотношение возбуждающих и тормозных нейронов, общий баланс передающих сигналы между нейронами нейромедиаторов - и так далее. Ясно, что они вносят тем самым вклад и в формирование нашей личности, наши склонности (к опасным видам спорта, или наркотикам, или глубокой депрессии, или рациональному мышлению), а значит, гены влияют также на наши способности и на наш опыт. Но подробное устройство нашего мозга не определяется генами. Это и невозможно: имеющиеся у нас тридцать тысяч генов никак не смогли бы определять 240 триллионов (триллион - это тысяча миллиардов) синапсов, имеющихся в коре нашего мозга (по оценке Коха). Ведь на один ген, таким образом, приходится восемь миллиардов синапсов.

Эдельман называет этот процесс развития мозга “нейронным дарвинизмом”, тем самым подчеркивая, что в ходе приобретения опыта происходит отбор на успешные сочетания нейронов. Здесь налицо работа всех базовых принципов естественного отбора: мы начинаем с большой популяции нейронов, которые могут с равным успехом соединяться друг с другом миллионами способов. Нейронам свойственна изменчивость, и они могут усиливаться либо слабеть и гибнуть. Они борются за формирование синаптических связей и избирательное выживание в зависимости от успешности: больше всего синаптических связей образуют наиболее “приспособленные” сочетания нейронов. Впрочем, Фрэнсису Крику принадлежит известная шутка, что всю эту конструкцию лучше было бы назвать “нейронным эдельманизмом”, потому что параллели с естественным отбором здесь натянуты. Тем не менее, лежащая в основе этой конструкции идея получила широкое признание среди нейробиологов.

Эдельману принадлежит и еще одна идея, которая тоже внесла существенный вклад в изучение нейронных основ сознания, - концепция реверберирующих нейронных циклов, которые сам Эдельман назвал термином - не очень вразумительным - “параллельные повторно входящие сигналы”. Суть в том, что нейроны, возбуждающиеся в одном участке мозга, могут связываться с нейронами в других, удаленных участках, и последние отвечают на возбуждение первых, формируя проходящую по другим связям временную нейронную цепь, многократно возбуждающуюся в ответ (реверберирующую) синхронно со всеми этими нейронами, пока другие входящие сигналы не разрушат этот временный ансамбль и не заменят его другим, тоже реверберирующим в унисон. Эта идея Эдельмана прекрасно согласуется с идеями Крика и Коха, а также Вольфа Зингера (хотя нельзя не отметить, что для того, чтобы найти общее между их концепциями, нередко приходится читать между строк: не много я знаю областей науки, в которых главные действующие лица так мало ссылаются друг на друга, редко удосуживаясь даже опровергать неудачные идеи оппонентов).