Насколько широки доступные науке пределы? Подвластны ли ее методам лишь материальные свойство нашей Вселенной, тогда как познанию нашей духовной сущности суждено навеки остаться за рамками ее возможностей? Или, быть может, однажды мы обретем надлежащее научное понимание тайны разума? Лежит ли феномен сознания человека за пределами досягаемости научного поиска, или все же настанет тот день, когда силой научного метода будет разрешена проблема самого существования наших сознательных «я»?
Кое-кто склонен верить, что мы действительно способны приблизиться к научному пониманию сознания, что в этом феномене вообще нет ничего загадочного, а всеми существенными его ингредиентами мы уже располагаем, Они утверждают, что в настоящий момент наше понимание мыслительных процессов человека ограничено лишь крайней сложностью и изощренной организацией человеческого мозга; разумеется, эту сложность и изощренность недооценивать ни в коем случае не следует, однако принципиальных препятствий для выхода за рамки современной научной картины нет. На противоположном конце шкалы расположились те, кто считает, что мы не можем даже надеяться на адекватное применение холодных вычислительных методов бесчувственной науки к тому, что связано с разумом, духом, да и самой тайной сознания человека.
Мозг для человека – то же, что пианино для пианиста. Пианист должен настроить свое пианино так, чтобы показать на нем все свое умение. Аналогично и мы должны развивать свой мозг, дабы полностью использовать все возможности, скрытые в великом внутреннем источнике.
Могущество нашего мозга, его потенциальные возможности очень велики, до сих пор мало используются и, вероятно, даже не полностью разгаданы нами. Вероятно, 99 % способностей человека растрачиваются попусту; даже сегодня люди, считающие себя культурными и образованными, работают всю жизнь, постигая на мгновение те могущественные, но глубоко скрытые возможности, которыми располагает их разум.
Наш мозг никогда не перестает создавать новые связи и отсекать те, которые не используются. Такие связи будут непрерывно крепнуть в тех областях, в которых мы укрепляем их, – подобно мышцам, о которых мы упоминали на первых страницах книги, нейронные связи крепнут по мере использования и атрофируются от бездействия. Благодаря тренировке мы можем добиться таких рекордов, о которых прежде и подумать не смели.
Все, что происходит в вашей жизни, – от коротких разговоров до культуры в широком смысле – формирует микроскопические особенности вашего мозга. С точки зрения неврологии тот человек, которым вы являетесь, определяется тем, где вы были. Мозг – неутомимый оборотень, постоянно переписывающий свои цепи, и, поскольку ваш опыт уникален, уникальна и структура обширных нейронных сетей. А поскольку эти сети продолжают изменяться на протяжении всей жизни, ваша личность напоминает движущуюся мишень: она никогда не достигает конечной цели.
Наш мозг часто обманывает нас. Очень жаль вас разочаровывать, но это правда. Даже когда он выполняет важную и сложную работу, мы не осознаем большей части того, что происходит.
Конечно, наш мозг вовсе не собирается нам врать. Обычно он трудится изо всех сил, чтобы помочь нам выжить и достигнуть своих целей в таком непростом мире. Когда мы попадаем в критические ситуации или оказываемся в непредвиденных обстоятельствах, наш мозг обычно стремится выдать ответ «на скорую руку» – на поиск идеального решения нет времени. Ему приходится искать кратчайшие пути и частенько довольствоваться допущениями. Он создает обман для нашей же пользы (в большинстве случаев), но это также ведет к предсказуемым ошибкам.
Сколь стремительным ни был бы наш прогресс, все же следует быть честными и признать, что мы открыли лишь малую часть того, что следует знать о человеческом мозге. Но даже то незначительное количество открытого нами может стать основой для истории, более захватывающей, чем любой рассказ о Шерлоке Холмсе. Я уверен, что по мере прогресса в следующие десятилетия нас ждут изменения наших представлений и технологические перевороты, которые будут столь же значительными для понимания мира, столь же потрясающими, одновременно смиряющими и возвышающими человеческий дух, как и концептуальные революции, перевернувшие классическую физику столетие назад. Мысль о том, что факт бывает более странным, чем вымысел, кажется особенно подходящей для науки о мозге. Надеюсь, что в этой книге я смогу передать хотя бы часть того удивления и трепета, который охватывал меня и моих коллег в течение тех лет, когда мы терпеливо слой за слоем приоткрывали тайну связи разума и мозга. Надеюсь, она сможет пробудить ваш интерес к этому органу, который нейрохирург-первопроходец Уайлдер Пенфилд называл «органом судьбы», а Вуди Аллен, в менее почтительном тоне, «вторым любимым органом» человека.
«Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института» – так в 1925 году в романе «Гиперболоид инженера Гарина» писал Алексей Николаевич Толстой (1883–1945).
Мечта писателя пока не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом не ясны и теперь. По-прежнему полтора килограмма розовато-серого драгоценного вещества (тут заключена вся наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом – короче, все, что составляет наше сознание) предстают перед учеными загадочной страной, бросающей вызов нашей пытливости, нашему настойчивому и нескромному желанию дойти в познании до последних рубежей.
Мозг – это себялюбивый вампир: каждую минуту он поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, мозг требует питания в первую очередь, ибо перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. Через восемь минут наступает смерть.
По какой-то причине мозг нуждается в более интенсивном кровоснабжении во время сна, а не во время бодрствования. Все больше находит поддержку предположение о том, что в психической активности мозга перерывов нет: этот орган трудится круглосуточно!
Еще любопытная деталь: для мозга более естественны попеременно сменяющие друг друга трех-четырехчасовые периоды сна и бодрствования, как у грудных детей. Однако человек постепенно научился тратить на сон не половину, а только треть своей жизни.
По форме головной мозг напоминает гриб. Его «ножка» – самая древняя часть – мозговой ствол (его называют также «мозг рептилий»). С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся – очень отдаленные предки человека.
Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами: глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритмы сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.
Над «мозгом рептилий» расположен промежуточный мозг, известный также под названием «старый мозг млекопитающих». Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Здесь находятся центры обоняния, вкуса и эмоций. Эмоции – страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации – были следующей (после инстинктов) важной ступенью в эволюции нервной системы животных, оружием, доставшимся в наследство человеку.
И наконец, третья («шляпка гриба»), самая молодая часть мозга (появилась примерно 20 миллионов лет назад) – большой мозг. Средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.
Три мозга в одном! Огромное богатство, которым мы еще плохо владеем. Инстинкты, эмоции, мышление не всегда находятся в ладу друг с другом, плохо «стыкуются», вступают во взаимное противоречие. Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?
400 – каждую секунду, 24 тысячи – каждую минуту, и так на протяжении 9 месяцев, пока зародыш созревает в теле матери. С такой громадной скоростью идет образование нервных клеток – нейронов – в голове будущего человека. Так набегает то внушительное – 10 миллиардов нейронов – число, которое обусловливает все возможности нашего мозга.
Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый – скопления нейронов, и белый – ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серо-белого вещества, покрывающий (толщина – несколько миллиметров) полушария большого мозга, – это и есть та «сцена», на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса «жизнь».
В организме человека мозг является настоящим «государством в государстве». Биохимики полагают, что обмен веществ здесь раз в десять интенсивнее, чем в любой другой ткани. Мозг питается кровью особого состава, у него свои выделения и свои яды, и он может испытывать недостаток необходимых лишь ему веществ.
Размеры и сложность строения мозга делают человека одним из самых долговечных существ среди млекопитающих. Хотя, как полагают некоторые, мозг непрерывно и безвозвратно теряет нервные клетки, он обладает достаточными резервами. Если бы можно было обеспечить мозгу необходимое питание и доступ кислорода (то есть достаточный прилив крови), он, видимо, работал бы безостановочно сотни лет!
После побед науки над мертвым миром пришел черед разработки и живого мира, а в нем и венца живой природы – деятельности мозга. Задача на этом последнем пункте так невыразимо велика и сложна, что требуются все ресурсы мысли: абсолютная свобода, полная отрешенность шаблонов, какое только возможно разнообразие точек зрения и способов действия и т. д., чтобы обеспечить успех.
Подобно снежинкам и человеческим лицам в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный (в диаметре тоньше волоса) «атом» мозга являет собой сложнейшую химическую фабрику. В теле нейрона (объем всего лишь 0,001 кубического миллиметра, вес – 0,00083 миллиграмма) содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, обеспечивающих протекание множества биохимических реакций.
Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Некоторые нейроны имеют до десятков тысяч таких контактов (синапсов, если по-научному, или «застежек» в буквальном переводе на русский). Так что в общем дружном хоре каждый нейрон может вести свою мелодию, отличную от других и высотой звука, и тембром.
Впрочем, нейроны мало похожи на хористов, они «переговариваются» друг с другом, подобно муравьям, с помощью различных химических кодов. Их основу составляют вещества, называемые медиаторами. Сейчас медиаторов известно около 40, но число это может сильно возрасти.
Комбинации химических приливов и отливов, идущих по проводящим путям мозга, несут не только информацию. Ученые полагают, что эти химические волны ответственны и за вечно меняющийся калейдоскоп эмоций, всего того, что мы условно называем настроением.
Нейрон способен «говорить» с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также небольшим генератором (суммарная мощность около 25 ватт), который вырабатывает электрические (точнее, электрохимической природы, как в карманной батарейке) импульсы.
А совсем недавно родилось еще одно направление исследований – термоэнцефалоскопия. В 1983 году впервые в мире советские ученые получили тепловые карты живого работающего мозга. Можно наблюдать, как меняется энергетика мозга, как в работу включаются те или иные его участки по мере того, как мозг решает разные задачи.
Прислушиваясь к «щебетанию» нейронов, пытаясь разгадать его смысл, ученые стараются уловить все своеобразие и неповторимость пульсирующих, трепещущих, подвластных еще непонятым, не открытым законам нейронных сетей.
Цель исследований – понять, как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера и полные ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.
Одно из своих последних выступлений (симпозиум по физиологическим механизмам сознания) английский физиолог и невробиолог Чарльз Шеррингтон (1857–1952) окончил такими словами: «Две тысячи лет назад Аристотель задавался вопросом: как же сознание прикрепляется к телу? Мы все еще задаем тот же вопрос».
Да, непросто, даже уверенно шагая вверх по ступенькам длинной лестницы познания (нейрон – их ансамбли – нейронные сети – отделы мозга – целый мозг), за отдельными деревьями увидеть весь лес – осознать, как рождается человеческая мысль!