Анатомия и мышление

Анатомия и мышление

То, что мы именуем мышлением и сознанием, по-видимому, зависит от коры — слоя толщиной около шести миллиметров, покрывающего все четыре доли мозга. В состав ее сложной и высокоспециализированной структуры входит приблизительно три четверти всех нейронов большого мозга, число которых составляет несколько миллиардов. Вы уже знакомы с некоторыми областями коры, выполняющими специфические функции. Например, первичная зрительная кора, находящаяся в затылочной доле, перерабатывает зрительные сигналы и ответственна за функцию зрения. Однако подобного рода врожденная жесткая связь со специфическими функциями для ряда крупных областей коры еще не установлена.

Ассоциативная кора

Эти большие «неопределенные» области называют ассоциативной корой. Традиционная наука о мозге утверждает, что здесь образуются ассоциативные связи между специализированными областями и интегрируется приходящая из них информация (рис. 137). Кроме того, здесь, как полагают, текущая информация объединяется с эмоциями и воспоминаниями, что позволяет людям думать, решать, составлять планы.

Так, например, считается, что ассоциативные поля теменной доли объединяют информацию, приходящую от соматосенсорной коры, — сообщения от кожи, мышц, сухожилий и суставов относительно положения тела и его движений — со зрительной и слуховой информацией, поступающей из зрительной и слуховой коры затылочной и височной долей. Эта объединенная информация помогает нам иметь точное представление о собственном теле во время передвижений в окружающем пространстве. Слияние сенсорных данных с информацией, извлекаемой из кладовых нашей памяти, позволяет нам осмысленно интерпретировать специфические зрительные сигналы, звуки и тактильные ощущения. Когда что-то движущееся и пушистое коснется вашей руки, вы будете по-разному реагировать на это в зависимости от того, услышите ли вы одновременно с этим мурлыканье вашей кошки или рев медведя.

Принято считать, что на наше решение при встрече с медведем или кошкой опосредованно влияют ассоциативные поля лобной доли. Интегрированная сенсорная картина события передается лобной коре. Благодаря обширным двусторонним связям с лимбической системой к этой картине добавляется эмоциональный оттенок, а также информация, взятая из памяти. Другие нервные связи тоже доставляют информацию, которая позволяет лобной коре оценить текущие требования организма и окружающей среды и выбрать среди них первоочередные — решить, что лучше, а что хуже для организма в данной ситуации. Лобная кора, по-видимому, ответственна и за выбор целей, которые мы ставим перед собой на будущее, а также за нашу оценку различных обстоятельств в связи с этими целями.

Где именно в коре происходят эти сложнейшие процессы фильтрации и абстрагирования данных и как они осуществляются, пока неизвестно. Однако, как показали современные методы исследования, большая часть того, что прежде называли «ассоциативной корой», возможно, состоит из ряда сенсорных зон все более высокого порядка, наивысшая из которых получает, фильтрует и интегрирует информацию от различных органов чувств. Как отмечал Верной Маунткасл, основной тип строения коры — это вертикальные колонковидные образования, состоящие примерно из 100 клеток (см. гл. 3). Особая роль этих кортикальных колонок в «ассоциативных» полях, а также во всей коре, вероятно, связана с их способностью к установлению ассоциаций, т.е. образованию временных связей, с другими колонками из других участков мозга. При изменении условий такие связи могут изменяться. (В конце этой главы мы рассмотрим модель, предложенную Маунткаслом для объяснения того, каким образом работа корковых колонок могла бы порождать сознание.)

Рис. 137. Вид человеческого мозга сбоку: здесь еще раз показаны важнейшие сенсорные и двигательные зоны коры. Информация от всех органов чувств, так же как и текущая информация, связанная с двигательными программами, интегрируется лобной корой, которая представляет собой высший уровень функциональной иерархии.

Сведения о людях с повреждениями лобных долей (см. гл. 6) действительно подтверждают решающую роль этих областей коры в выработке суждений и построении планов. Лица с такими повреждениями испытывали огромные трудности в приспособлении к жизненным конфликтам и меняющимся требованиям. Подобно Финеасу Гейджу, они становились безответственными, не способными вести себя так, как этого требовала ситуация, или осуществлять сколько-нибудь последовательные жизненные планы.

При помощи обширных нервных связей лобная кора, видимо, взаимодействует с височной корой в выполнении ряда высших мозговых функций. Например, уникальная способность человека — использование языка — основана на совместной работе ассоциативных полей височной и лобной долей, а также затылочной доли. Височная кора участвует в процессах памяти, в частности в решении вопроса о том, что именно подлежит хранению, а также в хранении и извлечении информации не только о самих прошлых событиях, но и о том, как они оценивались — как приятные или неприятные. Обширные поражения этой зоны могут привести к потере долговременной памяти (или по крайней мере к неспособности извлекать из нее информацию). Очевидно, что функции лобных долей по составлению планов должны быть связаны с восстановлением в памяти соответствующих ситуаций из прошлого опыта; эти данные могут поступать из височной коры.

Еще один анатомический аспект, имеющий важное значение для понимания того, что такое сознание и язык, — это полушарная организация мозга.

Большие полушария головного мозга

Два полушария, составляющие передний мозг, в нескольких местах соединены между собой пучками волокон, из которых крупнейшим и важнейшим является мозолистое тело (см. рис. 138). Правое полушарие контролирует сенсорные и двигательные функции левой половины тела, а левое осуществляет аналогичный контроль над правой половиной. В отношении зрения и слуха полушарный контроль несколько сложнее. Как мы видели в главе 3, поле зрения каждого глаза состоит из левой и правой половин. Информация из правой части поля зрения обоих глаз поступает только в левое полушарие, а из левой части — только в правое полушарие (см. рис. 3.12). Связь между зрительными зонами левого и правого полушарий в норме осуществляется через мозолистое тело. Человеческая речь в отличие от этих контралатеральных функций локализована только в одном из полушарий мозга.

Рис. 138. Главные комиссуры, соединяющие два полушария мозга.. Бросаются в глаза крупные размеры мозолистого тела по сравнению с другими соединениями. На рисунке представлен разрез мозга, проходящий в срединной плоскости.

Наиболее глубокое проникновение в тайны физиологических основ мышления и сознания было достигнуто благодаря клиническому исследованию лиц с повреждениями мозга (результат несчастного случая, заболевания или хирургической операции), в частности тех, у кого вследствие операции полушария оказались отделенными друг от друга.

Расщепленный мозг

Во время эпилептического припадка аномальная и все более бурная импульсная активность нейронов распространяется от пораженного участка на другие области мозга. Когда она через мозолистое тело передается другому полушарию, припадком оказывается охвачен весь мозг. В некоторых случаях, когда эпилепсия угрожает жизни больного и не поддается иному способу лечения, нейрохирурги, чтобы сдержать нервный взрыв, перерезают мозолистое тело. Процедура хорошо удается, и после операции у больных не отмечается практически никаких изменений в отношении свойств личности, интеллекта или поведения. Однако хитроумные тесты, изобретенные неврологами и психологами, свидетельствуют о том, что «расщепление» мозга все-таки сказалось на сознании и характере мышления этих больных, вызвав глубокие, но внешне обычно незаметные изменения (рис. 139).

Рис. 139. Экспериментальная установка для исследований с тахистоскопом. Изображение проецируется на просвечивающий экран справа или слева от центральной черной точки, на которой фиксирован взор испытуемой.

Вот описание одного теста, специально предназначенного для выявления этих изменений. Больная N.G. — домохозяйка из Калифорнии с перерезанным мозолистым телом — сидит перед экраном, в центре которого нанесена небольшая черная точка. Экспериментатор просит испытуемую не отрываясь смотреть на точку. Затем справа от точки на миг появляется изображение чашки. Оно проецируется с помощью тахистоскопа — специального прибора, позволяющего точно контролировать время, в течение которого изображение остается на экране. Обычно подобные предъявления очень кратковременны — они длятся примерно десятую долю секунды, так что испытуемые не успевают отвести глаза от точки. Смысл этого в том, чтобы изображение попало только в одно полушарие мозга; в случае перемещения взора оно могло бы быть воспринято обоими полушариями.

На вопрос, что она видела, больная N.G. отвечает: «Чашку». Испытуемую опять просят пристально смотреть на точку, и на этот раз слева от точки на миг появляется изображение ложки. На вопрос, что она видела, больная отвечает: «Ничего». Затем исследователь просит ее, просунув руку в отверстие под экраном, выбрать наощупь среди находящихся там нескольких предметов тот, который был бы похож на только что мелькнувшее изображение. Левой рукой, перебрав несколько предметов, больная выбирает ложку. На вопрос, что она держит в руках, N.G. отвечает: «Карандаш».

В другом аналогичном тесте слева от точки было спроецировано изображение обнаженной женщины. N.G. покраснела и захихикала. На вопрос о том, что она видела, больная ответила: «Ничего, просто вспышку света». «Тогда почему же вы смеетесь?» — спросил ее экспериментатор. «Ну, доктор, и машинка же у вас!» — ответила N.G.

Когда изображение чашки попадало в правую часть поля зрения и поступало для переработки в левое полушарие, больная без труда называла предмет, который видела. Но когда изображение (ложки) попадало в левую часть зрительного поля, сигналы от которого перерабатывались правым полушарием, больная отвечала, что ничего не видела. И все же переработка информации, очевидно, имела место, так как N.G. смогла выбрать ложку среди ряда других предметов. У нее, как и у большинства людей, ответственным за язык и речь было левое полушарие. При неповрежденном мозолистом теле левое и правое полушария работают вместе, воспринимая предметы и давая им названия. Но у разделенного мозга N.G. каждое из полушарий оказалось в сущности слепым по отношению к тому, что видело другое полушарие. Правое полушарие — немое, оно узнавало ложку, но не могло назвать ее.

Реакция N.G. на изображение обнаженной женщины, которое появилось слева от центра экрана, особенно интересна. Правое полушарие явно переработало поступившую зрительную информацию — после показа изображения больная покраснела и засмеялась. Но поскольку левое, вербальное, полушарие не знало, в чем дело, оно попыталось объяснить причину смущения, предположив, что его каким-то образом спровоцировала машина.

Рис. 140. Тесты с составными портретами. Испытуемой вначале показывают лица на фотографиях; затем с помощью тахистоскопа проецируется составное изображение, так что левое полушарие (воспринимающее правую часть зрительного поля) «видит» половину лица ребенка, а правое (воспринимающее левую часть зрительного поля) — половину лица молодой женщины в темных очках. На вопрос, кого она видела, испытуемая отвечает: «Ребенка». При просьбе показать, кого она видела, испытуемая выбирает молодую женщину.

В другом исследовании с применением тахистоскопа испытуемой сначала показывают четыре фотографии (рис. 140) и сообщают, как зовут тех, кто на них изображен. Затем она садится перед экраном, на который проецируется составное изображение — например, слева от точки половина лица Тома, а справа — половина лица Дика. На вопрос, кого она видела, пациентка отвечает: «Дика», т.е. ту часть фотографии, которую восприняло ее левое, владеющее речью полушарие. Позже составное изображение проецируется еще раз, но на этот раз испытуемой предлагают показать, кого именно она видела; она выбирает Тома, которого видело ее правое, т.е. «немое», полушарие.

Еще один интересный момент состоял в том, что испытуемые не замечали в изображениях, которые они видели, ничего необычного. Они воспринимали половину лица как целое лицо — иначе говоря, их мозг довершал картину. Этот конструктивный аспект восприятия помогает объяснить, почему больные с расщепленным мозгом обычно успешно действуют в повседневной жизни. Другой вспомогательный прием, который используется ими как в экспериментальных, так и в повседневных ситуациях, — это «перекрестная подсказка». Одно полушарие использует доступные ему признаки, чтобы понять, какая информация воспринимается другим полушарием. Например, если испытуемый должен распознать наощупь связку ключей, которая находится в его левой руке (контролируемой правым полушарием), то левое полушарие может «догадаться» об этом по характерному звону и дать правильный ответ: «Ключи», хотя ни зрительная, ни осязательная информация не была ему доступна.

Несмотря на все конструктивные приемы и изобретательность расщепленного мозга, оказывается, как отмечает пионер в области хирургических операций по разделению полушарий мозга лауреат Нобелевской премии Роджер Сперри (Sperry, 1974), что «каждое полушарие ... имеет свои собственные ... отдельные ощущения, восприятия, мысли и идеи, полностью обособленные от соответствующих внутренних переживаний другого полушария. Каждое полушарие — левое и правое — имеет свою собственную отдельную цепь воспоминаний и усвоенных знаний, недоступных для другого. Во многих отношениях каждое из них имеет как бы отдельное собственное мышление».