Читаем мозг

Читаем мозг

Со времен Аристотеля философы не перестают спорить о том, в какой части тела обитает душа – в голове или другом органе, например в сердце. Австрийский философ, врач и анатом ХІХ века Франц Йозеф Галль, основатель краниоскопии, или френологии, был убежден, что способен определить, что именно происходит в уме человека, по одной только форме его черепа. Он доказывал, что различные части мозга отвечают за совершенно разные умственные процессы – например, самоуважение, веру или речь – и что по небольшим отличиям в форме отдельных участков черепной коробки, под которыми находится соответствующая область головного мозга, можно судить о таких качествах человека, как интеллигентность или нравственность. В свое время его теория получила достаточно широкое распространение. Тогда претендентов на занятие должности нередко отправляли к местному френологу, чтобы тот, сделав обмер и «расчет» их черепных коробок, выдал заключение – работодатели во все времена хотели знать, чего можно ожидать от новых сотрудников, нет ли изъянов в их «отсеках» добросовестности и исполнительности.

Свой большой труд по френологии Галль опубликовал в 1819 году. В переводе на английский он называется «Анатомия и физиология нервной системы в целом и мозга в частности с соображениями о возможности установления некоторых умственных и нравственных предрасположенностей человека и животного по очертаниям их головы». В наши дни книга с таким заголовком никогда не стала бы популярной – слишком уже он длинный для твита!

В начале 1800-х многие люди верили, что френология действительно способна читать мозг как раскрытую книгу{120}. Церковь, однако, отвергала идею о возможности внешнего, телесного проявления духовных особенностей человека, таких как вера или самоуважение. Некоторые называли френологию шишкологией, высмеивая тезис, что по форме черепа можно судить о его «содержании». Ученые объявили труд Галля псевдонаучным, а самого автора и его последователей обвиняли в сборе только тех фактов, которые подтверждали их теорию, и игнорировании опровергающих ее доказательств.

Работы по френологии действительно отличаются тем, что психологи сегодня называют предвзятостью подтверждений, то есть склонностью искать и находить только ту информацию, которая доказывает истинность имеющейся точки зрения{121}. Конечно, это слабое извинение, но никто не застрахован от подобной ловушки. Позвольте мне сделать небольшое отступление, чтобы доказать вам, насколько легко в нее угодить. Прочитайте следующую задачу из категории «проблема тождества слов»:

Вам выдали четыре карты. На лицевой стороне каждой из них нанесена одна буква или цифра. Допустим, вам достались карты с обозначениями A, В, 4, 7. Вам сообщают правило: «Если на одной стороне карты стоит гласная буква, значит, на другой стороне – четное число».

От вас требуется проверить это правило и определить, насколько последовательно оно соблюдается. Итак, какие карты вам необходимо перевернуть, чтобы определить, действует правило или нет?

Если вы перевернули карты А и 4, то вы попали в хорошую компанию. Многие так поступают, но и они, как френологи, падают жертвой предвзятости подтверждения. Вам действительно необходимо перевернуть карту А, чтобы увидеть, соблюдается ли правило – у нее на «спине» должно быть четное число. А вот карта 4 вам ни к чему: что именно на ее обратной стороне, не имеет значения. О том, что должно быть нанесено на нелицевой стороне карты с согласными буквами, в правилах нет ни слова. Не исключено, что у некоторых из них там могут быть и четные числа. На самом деле вам, как и большинству людей в этой ситуации, необходимо было сделать другое: попробовать опровергнуть правило. Для этого требовалось перевернуть карту 7. Если у нее на спине оказалась бы гласная буква, то правило не действует.

Большинство людей не ищут информацию, опровергающую их убеждения. К таким людям, безусловно, относились и френологи. К середине ХІХ века невыверенность постулатов этой науки стала очевидной, поэтому ее популярность пошла на спад.

Однако не все утверждения Галля были лишены оснований. Современная нейробиология нашла немало доказательств в пользу его теории о специализации различных областей мозга. Речь, например, формируется в его особых центрах. С помощью таких технологий, как функциональная магнитно-резонансная томография, ученые сегодня способны наблюдать за тем, что происходит в мозге человека, пока тот говорит. Они доказали, что определенные участки в нем отвечают исключительно за коммуникацию с окружающими и понимание вербальных сообщений. Подобные исследования помогли нейробиологам убедиться еще кое в чем, а именно в том, что осмысление слов происходит не в одной зоне мозговой ткани – в случае необходимости к процессу подключаются и другие области мозга. Например, когда мы пытаемся понять некое сложное высказывание, то обращаемся за помощью к тем участкам мозга, которые организуют наши действия и взаимодействие с миром, даже если мы при этом не делаем никаких физических движений.

Возможно, вам доводилось слышать фразу: «Возбуждающиеся вместе нейроны связываются». В ней в упрощенном виде обобщено удивительное открытие, сделанное в 1949 году канадским физиологом Дональдом Хеббом, который доказал, что структура нашего мозга очень пластична. Так, Хебб обнаружил, что клетки мозга, неоднократно активизирующиеся в одно и то же время, тяготеют к установлению связи между собой. Иными словами, активность в одном нейроне приводит к активности в другом. Это открытие существенным образом изменило наше понимание значения нейронов для процесса обучения. По мере того как клетки снова и снова возбуждают друг друга, происходит определенный рост или изменение метаболизма связей между этими клетками, отчего они начинают еще эффективнее стимулировать друг друга. Если перенести этот закон в область речевой деятельности и придания смысла выражениям, то можно сказать: если одно слово часто встречается в контексте определенного действия, то его звучание провоцирует активность в двигательной области головного мозга, которая, в свою очередь, способствует более быстрому пониманию этого слова. Мы понимаем множество вариантов произношения того или иного слова, потому что моторные зоны мозга, которые были бы использованы для выполнения действия, о котором нам говорят, вовлекаются в процесс осмысления услышанных звуков.

В случае, когда речь идет о таких простых глаголах, как «пнуть», «схватить» и «лизнуть», это, безусловно, верно. Понимание их смысла осуществляется не каким-то речевым мини-компьютером, имплантированным глубоко-глубоко в наш мозг и выполняющим задачи по приданию смысла этим и прочим словам самостоятельно. Огромную роль в данном процессе играют те области мозга, которые участвуют в осуществлении конкретных телодвижений. Чтобы понять смысл этих глаголов, мы пользуемся «услугами» моторных зон головного мозга, которые, собственно, и помогают нам проделывать указанные действия{122}. Слово «схватить» обретает смысл, потому что мы в состоянии ассоциировать его с хватательным движением, которое совершаем. Увязывание глагола «давать» с действием передачи чего-либо кому-либо подкрепляет смысл этого набора звуков конкретным деянием. Даже тогда, когда мы говорим о чем-то абстрактном, например о подаче боссу идеи, двигательная система, контролирующая процесс подачи, снова подключается{123}.

Можно подумать, что понимание речи представляет собой, по сути, мысленную симуляцию действия с участием практически тех же систем мозга, которые и заставляют нас совершать или воспринимать эти действия в физической реальности. Отсюда следует, что слова порождают действие, но связь эта не односторонняя. Совершая действия, например забивая гвоздь, мы лучше понимаем связанные с ними фигуры речи, например: «Джесси пригвоздила его взглядом»{124}. Если действия неоднократно сопровождаются определенными словами (или целыми выражениями), неизбежно наступает момент, когда появление одной половинки этой пары вызывает ассоциацию с другой. И чем больше слов и действий совмещаются таким образом, тем более глубоким и беглым становится наше понимание речи. Конечно, это еще означает, что при нарушениях в двигательной системе речь – особенно та ее часть, которая связана с движениями, – тоже будет затруднена.

* * *

В конце января 2000 года в одну из британских больниц поступил пациент, одержимый идеей, что с ним вот-вот произойдет нечто страшное. По словам его жены, эта мания завладела им несколько месяцев назад. Поначалу она не придавала особого значения назойливым мыслям супруга, так как он всегда был человеком беспокойным и предрасположенным к мрачным толкованиям «знаков судьбы». Но его навязчивое состояние усугубилось: на протяжении нескольких недель, предшествующих поступлению в клинику, он постоянно тревожился и повторял, что беда может обрушиться на него в любой момент.

Больница располагала одним из лучших в Англии неврологическим отделением. Всего за несколько часов с момента поступления пациента команда врачей подвергла его полному обследованию и обнаружила, что его движения замедленны. Мужчина принимал оланзапин, нейролептический препарат, предназначенный для предотвращения приступов психоза. Затруднения моторики – один из известных побочных эффектов этого медикамента, так что нарушения двигательной функции не были неожиданными. Однако сканирование головного мозга показало атрофию лобных долей. Пациент плохо справился с тестом на проверку умственных способностей и явно испытывал трудности с речью. Когда его попросили за 60 секунд назвать как можно больше предметов определенных категорий, например автомобилей, фруктов или просто слов, начинающихся на букву «Т», ему удалось назвать от силы два-три.

В последующие шесть месяцев состояние пациента продолжало ухудшаться. При каждом следующем осмотре выяснялось, что его движения еще больше замедлились, а речь стала еще неразборчивей. Наступил момент, когда он мог говорить только «да» и «нет», а затем однажды потерял и эту способность. Мужчина все еще был в состоянии общаться с окружающими с помощью ограниченного набора жестов и мимики, но говорить уже не мог.

Случай заинтересовал всех невропатологов больницы, которым доводилось иметь дело со схожими симптомами у пациентов. Подобная резкая потеря двигательных и речевых способностей характерна для болезней двигательного нейрона – группы прогрессирующих дегенеративных заболеваний, которые разрушают нервные клетки, контролирующие произвольную мышечную деятельность, в том числе артикуляцию, ходьбу, дыхание и глотание{125}.

Обычно, когда нам нужно осуществить некое действие, двигательный нейрон в мозге отправляет сообщение спинному мозгу, откуда, собственно, конкретный мускул, осуществляющий движение, получает приказ сократиться и выполнить его. Если по ходу передачи этих сигналов возникает нарушение, мускулы перестают работать как положено. Их движение замедляется и нередко сопровождается окоченением или судорожным подергиванием. В итоге происходит полная потеря способности контролировать движения тела. Потеря двигательной функции в принципе переносится людьми тяжело, но особенно мучительны для пациентов трудности, возникающие с глотанием. Когда человек не может нормально глотать, то сложно предотвратить попадание в дыхательные пути посторонних веществ. Пациенты с болезнью двигательного нейрона нередко умирают от аспирационной пневмонии – воспаления легких, возникающего в результате попадания в них кусочков пищи, жидкости, рвотной массы или слюны.

Примерно шестеро из 100 тысяч человек сталкиваются с болезнью двигательного нейрона. Одной из ее форм страдает и известный физик Стивен Хокинг, а именно боковым амиотрофическим склерозом, известным также под названием «болезнь Шарко» или «болезнь Лу Герига». У бывшего сенатора от штата Нью-Йорк Джейкоба Джевитса тоже была болезнь двигательного нейрона{126}.

Невропатологи из упомянутой британской клиники разработали ряд тестов для выявления проблем, с которыми сталкиваются пациенты, предположительно страдающие болезнью двигательного нейрона. В одном из тестов пациентам предлагали сопоставить несколько наборов слов, таких как «туфли» и «сапоги» или «есть» и «пить», с картинками, изображающими эти самые объекты или действия. Примечательно, что с первым тестом пациенты справлялись относительно хорошо, а со вторым – несоизмеримо плохо.

В тесте под условным названием «Пальмы и пирамиды» пациентам давали картинки с изображением египетских пирамид и следом две картинки с деревьями: на одной были изображены сосны, а на другой – пальмы. Испытуемых просили определить, какие деревья смотрелись бы более естественно на фоне пирамид. (Ответ: пальмы.) А затем больным давали тест с «танцами и поцелуями». В этом тесте на картинках изображены не объекты, а некие действия. Испытуемым, например, могли показать три картинки: на первой из них была изображена рука, выводящая карандашом букву, на второй – рука, печатающая текст на машинке, а на третьей – рука, помешивающая кофе ложечкой. Писать буквы от руки и печатать их на машинке – два действия более подобные, чем помешивание кофе в чашке, поэтому правильно было бы назвать именно их близкими по типу. Для обычных взрослых между двумя тестами нет особой разницы. Однако пациенты с диагнозом «болезнь двигательного нейрона», справлялись с тестом с «танцами и поцелуями» гораздо хуже, чем с тестом с «пальмами и пирамидами».

В большинстве языков глаголы, как правило, труднее для восприятия, чем существительные. Во многом сложности объясняются значительным многообразием их грамматических форм. Это относится в первую очередь к таким языкам, как английский и итальянский, и в меньшей – к греческому или группе славянских языков, для которых характерны сложные именные конструкции. Однако у пациентов с другими формами повреждений и дегенеративных изменений головного мозга, например с болезнью Альцгеймера, нет подобных сложностей с глаголами – они есть только у людей, страдающих болезнью двигательного нейрона{127}. Почему? Возможно, причина в том, что дисфункция двигательной системы лишает не только возможности выполнять действия, но и способности понимать их языковые корреляты – глаголы. Если человек теряет двигательную функцию, то он начинает с трудом понимать слова, описывающие действия.

Тот пациент, который поступил в британскую больницу в январе 2000 года, умер менее чем через два года после появления первых симптомов. Вскрытие подтвердило диагноз – болезнь двигательного нейрона. Как и у других пациентов, умерших от этого заболевания, у мужчины обнаружили атрофию спинного мозга и стволовой части головного мозга, а также дегенеративные изменения премоторного и моторного кортекса.

* * *

Примерно в то же самое время, когда английские невропатологи благодаря пациенту с болезнью двигательного нейрона обнаружили, как тесно связаны между собой действия и описывающие их слова, нейробиолог Фридман Пулвермюллер делал свои открытия в понимании языка тела. На протяжении нескольких лет он настойчиво пытался разобраться в том, что именно происходит с мозгом тогда, когда наступает быстрое разрушение способности говорить и понимать слова. Особый интерес у него вызывал тот факт, что нарушения двигательных функций, которые нередко возникают у людей, переживших инсульт, часто сопровождаются также проблемами с речью.

Для понимания работы Пулвермюллера важно представлять себе строение двигательной системы. Тот участок нервной ткани, который называется моторным кортексом, или двигательной областью коры головного мозга, расположен на внешней стороне мозга и охватывает оба полушария. Его роль, говоря очень упрощенно, состоит в том, чтобы превращать наши планы о совершении каких-либо действий в реальные действия. Нейроны, иннервирующие моторный кортекс, организованы таким образом, что отдельные зоны контролируют определенные части тела, причем чем больше работы приходится выполнять «подотчетной» части тела, тем обширнее площадь зоны. Например, под представительство пальцев рук и особенно больших пальцев в кортексе отведено непропорционально большое пространство (имеется в виду непропорционально размеру самих пальцев). Люди обычно с легкостью сгибают и разгибают первую фалангу больших пальцев, но сделать то же самое другими пальцами рук им бывает уже сложнее. Различия отчасти объясняются несоразмерностью объемов мозговой ткани, отвечающих за большие пальцы и другие пальцы рук соответственно. Первые владеют значительно большей мозговой «недвижимостью».

Можно составить специальную карту мозга и показать на ней связь различных органов с участками моторного кортекса. Такая карта называется соматотопической. «Картинка» напоминает уродливого человека с непропорционально большими по сравнению с другими частями тела руками, губами и лицом (рис. 6.1). Поскольку этим частям тела приходится выполнять функции, связанные с мелкой моторикой, они занимают на карте двигательной области коры мозга значительное место{128}.

Рис. 6.1. Соматотопическая организация моторного кортекса{129}

Впервые соматотопические карты мозга появились в 1950-х годах как побочный продукт технологии, используемый для терапии эпилепсии{130}. В те времена неконтролируемые эпилептические припадки было принято лечить путем вскрытия черепа пациента, определения участка мозговой ткани, в которой зарождается приступ, и удаления соответствующих клеток. Но прежде чем провести операцию, нейрохирурги проводили электроразведку, стимулируя различные участки мозга пациента, лежащего на операционном столе в полном сознании, чтобы выяснить, какие из них за какие функции отвечают в первую очередь. Таким образом они определяли, что можно удалить с наименьшими негативными последствиями для пациента после операции. Технология электростимуляции сделала возможным создание соматотопических карт двигательной коры мозга и продемонстрировала, как именно мозг связан с другими частями тела.

Подобные карты помогают найти объяснение некоторым интересным феноменам. Вы когда-нибудь задумывались о том, почему массаж ног доставляет такое удовольствие? Возможно, все дело в том, что область мозга, которая «отвечает» за ноги, и та, которая «заведует» половыми органами, находятся рядом. Когда две зоны плотно прилегают друг к другу, их тесное соседство, похоже, способствует обмену нерелевантной информацией между нейронами, в результате чего возбуждение в одной зоне может передаваться и распространяться на соседнюю. Близость участков мозга, отвечающих за гениталии и ноги, может дать объяснение и тому, почему некоторые люди фетишизируют ноги и даже одержимы обувью{131}. И хотя нам вряд ли удастся узнать, так ли это, наверняка – если, конечно, Имельда Маркос[17] не завещает свой мозг науке, – с большой долей вероятности можно предположить, что в моторном кортексе бывшей первой леди Филиппин эти два участка взаимосвязаны. Некоторые нейробиологи утверждают, что у женщин по сравнению с мужчинами области коры головного мозга, отвечающие за ноги и половые органы, расположены ближе одна к другой{132}. Надо полагать, именно этим можно объяснить любовь женского пола к красивым туфелькам.

Пулвермюллер и его команда исследователей использовали соматотопические карты тела для изучения связи между речью и движением. Добровольцев просили выполнять простые действия рукой, ртом или ногой, и в то же время их мозг сканировали. Помимо этого испытуемые читали глаголы, связанные с движением тех же самых частей тела. Как и следовало ожидать, движение конечностями активизировало те области в моторном кортексе, которые были связаны с движением соответствующих частей тела. Причем выяснилось, что даже тогда, когда участники всего лишь слышали глаголы, связанные с подобными движениями, у них активизировались те же самые (или смежные) области коры головного мозга. Например, когда люди слышали такие слова, как «пнуть», в их двигательной системе включались участки мозга, соответствующие на карте ногам. А зоны, управляющие руками и ладонями, активизировались при слове «схватить». Слова, которые обозначали действие, связанное с лицевыми органами, например слово «лизнуть», приводили в «боевую готовность» зоны мозга, участвующие в управлении движением языка. Но удивительнее всего другое. Пулвермюллер обнаружил, что участие двигательной системы в обработке речевой информации происходит исключительно быстро, всего за несколько миллисекунд после произнесения слова. Подобная скорость активизации говорит о том, что двигательная система вступает в действие в ту же секунду, когда нам нужно понять слово, то есть еще на первоначальном этапе смыслообразования{133}.

Открытие Пулвермюллера имеет огромное значение. Начнем с того, что оно раскрывает нам механизм понимания речи, а именно то, что зоны мозга, применяемые для осуществления движения, используются и для понимания речи, по крайней мере глаголов. Или, как говорил философ Людвиг Витгенштейн, язык «вплетен» в действие{134}. Но важнее другое: если двигательная система помогает нам понимать речь, то проблемы с речью, возникающие, скажем, вследствие инсульта, могут быть частично разрешены или смягчены путем стимулирования областей мозга, которые способствуют осуществлению действий. Восстановление двигательной функции могло бы на практике восстанавливать речь.

Считается, что ежегодно 15 миллионов человек переживают инсульт. Иногда его называют мозговым ударом. Он происходит при нарушении притока крови в мозг{135}. Примерно у трети жертв инсульта возникают проблемы с речью, в том числе происходит утрата способности понимать чужую речь, или афазия. У некоторых больных эти трудности со временем проходят, но у многих сложности с коммуникацией переходят в разряд хронических. К сожалению, наши возможности для терапии хронической афазии ограничены, и люди нередко отказываются от дальнейшего лечения задолго до того, как наступает улучшение. Работа Пулвермюллера меняет такое положение дел. На основе его исследований уже разрабатываются новаторские методы лечения афазии, предусматривающие практику речи в контексте неких действий. Его пациенты после инсульта упражняются не только в простых речевых умениях, но и в более сложных коммуникационных актах. Например, они заново учатся обращаться с просьбой к кому-нибудь или отвечать на вопросы. При этом в качестве подсказки они используют карточки с текстом и картинками. Таким образом, они занимаются речевой практикой вместе с соответствующими действиями{136}. Похоже, именно двигательные действия берут на себя значительную долю тяжелой ноши по восстановлению способности к обучению речи, в том числе и тех, кто продолжает страдать хронической афазией даже через несколько лет после инсульта. Терапия действием, предложенная Пулвермюллером, помогает мозгу связать речь с движением. Вследствие инсульта эта связь часто нарушается, но мы знаем, что она имеет, безусловно, решающее значение для понимания речи.

Терапия действием также помогает здоровым людям, особенно в деле изучения и понимания иностранных языков. В речи на незнакомом языке нам часто бывает сложно определить, где кончается одно слово и начинается следующее. Предложения сливаются и превращаются в одно большое-пребольшое слово. Языковеды полагают, что, вероятно, нам трудно вникнуть в чужую речь потому, что никогда не доводилось совершать такие движения языком и ртом, какие необходимы для правильного произнесения этих звуков. Тренируясь говорить на иностранном языке с правильным произношением, вы не просто слушаете, как на нем говорят другие, – двигательная практика облегчает вам понимание незнакомых слов. Чем больше вы практикуетесь произносить иностранные слова, тем лучше начинаете понимать язык. Даже после относительно непродолжительных тренировок – достаточно всего ста предложений или около того – вы сами почувствуете пользу{137}. Наше понимание языка опирается на действия, особенно на действия, которые мы способны умело выполнять сами.