Новости всё Наука - iCity.life Ижевск

Более 2000 лет назад полумифический отец медицины Гиппократ из Кос озадачил мыслителей своего времени смелым заявлением о природе человеческого сознания. В ответ на сверхъестественные объяснения проявлений психики, Гиппократ настаивал, что «ниоткуда больше, кроме как из мозга, приходят радости, удовольствия, смех и соперничество, печали, уныние, горести и причитания». В современную эпоху Гиппократ мог бы выразить свои мысли в одном сообщении в «Твиттере»: «Мы — это наши мозги». И это сообщение прекрасно резонирует с новейшими трендами во всем обвинять мозг, пересматривать психические отклонения как болезни мозга и, уже в футуристическом свете, воображать улучшение или сохранение нашей жизни за счет сохранения мозга. От творчества до наркотической привязанности, едва ли можно найти хоть один аспект человеческого поведения, не связанного с работой мозга. Мозг можно назвать современной заменой души.

Но где-то в этом романтическом восприятии скрывается самый важный и фундаментальный урок, который должна преподавать неврология: наш мозг — это исключительно физическая сущность, концептуально и причинно встроенная в естественный мир. Хотя мозг необходим почти для всего, что мы делаем, он никогда не работает в одиночку. Его функция неразрывно связана с телом и его средой. Взаимозависимость этих факторов прячется под культурным явлением, которое Алан Ясанофф, профессор биоинженерии из Массачусетского технологического института, называет «церебральной мистикой» — всепроникающей идеализацией мозга и его исключительной важности, которая защищает традиционные представления о различиях между мозгом и телом, свободой воли и природой самой мысли.

Мистика эта выражается в различных формах, начиная вездесущими изображениями сверхъестественных и суперсложных мозгов в научной фантастике и популярной культуре и заканчивая более взвешенными и обоснованными научно концепциями когнитивных функций, которые объясняют неорганические качества или заключают мыслительные процессы в нервные структуры. «Все идеи рождаются в мозге». «Мысль формирует реальность». «Луна не существует, пока на нее не смотришь». Эта идеализация весьма легко дается как простым смертным, так и ученым, отлично вписывается в точку зрения материалистов и духовников. Церебральная мистика разжигает интерес к нейробиологии — и это хорошо — но также ограничивает нашу способность анализировать человеческое поведение и решать важные проблемы общества.

Мозг — это компьютер?

Мы говорим, что мозг — это компьютер, в некоторой степени. Или компьютер — это мозг. Широко распространенная аналогия мозга и компьютера вносит мощный вклад в церебральную мистику, как бы отделяя мозг от остальной биологии. Разительная разница между машиноподобным мозгом и мягкой, хаотической массой («мясом»), которая имеется в остальной части нашего тела, проводит разделительную линию между мозгом и телом, которую отмечал еще Рене Декарт. Провозгласив свое вечное «мыслю, следовательно существую», Декарт поместил сознание в свою собственную вселенную, отдельную от материального мира.

И пока мозг напоминает нам машину, мы легко можем представить его отделение от головы, сохранение в вечности, клонирование или отправку в космос. Цифровой мозг кажется настолько натуральным явлением, как и отделенный картезианский дух. Возможно, неслучайно самые влиятельные неорганические аналогии мозга были представлены физиками, которые на старости лет ударились в проблемы сознания так же, как пожилые люди уходят в религию. Таким был Джон фон Нейман; он написал книгу «Компьютер и мозг» (1958) незадолго до своей смерти (1957), открыв миру эту прочную аналогию на заре цифровой эпохи.

Мозг определенно в чем-то похож на компьютер — в конце концов, компьютеры создавались для выполнения функций мозга — но мозг — это намного больше, чем переплетение нейронов и электрических импульсов, которые по ним распространяются. Функция каждого нейроэлектрического сигнала — выбросить небольшое количество химических веществ, которые помогают стимулировать или подавлять клетки мозга так же, как химические вещества активируют и подавляют функции вроде выработки глюкозы клетками печени или иммунных ответов белыми кровяными клетками. Даже сами электрические сигналы мозга — это продукты химических веществ, ионов, которые входят и выходят из клеток, вызывая крошечную рябь, которая распространяется по нейронам независимо.

Также от нейронов легко отличить относительно пассивные клетки мозга, которые называются глия. Их количество примерно равно количеству нейронов, но они не проводят электрические сигналы таким же образом. Последние эксперименты на мышах показали, что манипуляции с этими скучными клетками могут производить серьезный эффект на поведение. В одном из экспериментов группа ученых из Японии показала, что направленная стимуляция глии в области мозжечка может приводить к отклику, аналогичному изменениям, которые возникают в процессе стимуляции нейронов. Другое примечательное исследование показало, что трансплантация человеческих клеток глии в мозг мыши улучшила обучаемость животных, в свою очередь продемонстрировав важность глии в изменении функции мозга. Химические вещества и глия неотделимы от функции мозга, как провода и электричество. И когда мы осознаем наличие этих мягких элементов, мозг становится больше похожим на органическую часть тела, нежели на идеализированный центральный процессор, который хранится под стеклом в нашей черепной коробке.

Стереотипы о сложности мозга также вносят свою лепту в мистику мозга и его отделение от тела. Известное клише называет мозг «самой сложной вещью в известной Вселенной», а если бы «наш мозг был бы так прост, что мы могли бы его понять, мы бы не смогли его понять». Такое мнение обусловлено в первую очередь тем фактом, что в мозге человека содержится порядка 100 000 000 000 нейронов, каждый из которых образует порядка 10 000 связей (синапсов) с другими нейронами. Головокружительная природа таких чисел заставляет людей усомниться в том, что нейробиологи вообще смогут когда-либо разгадать загадку сознания, не говоря уж о природе свободной воли, которая прячется в одном из этих миллиардов нейронов.

Но огромное количество клеток в мозге человека вряд ли объяснит его экстраординарные способности. В печени человека примерно такое же количество клеток, как и в мозге, но результаты она выдает совсем другие. Сам мозг бывает самых разных размеров, и количество клеток в нем также меняется, где-то больше, где-то меньше. Удаление половины мозга иногда позволяет вылечить эпилепсию у детей. Комментируя когорту из 50 пациентов, которые прошли через эту процедуру, группа врачей из Джона Хопкинса в Балтиморе написала, что они «были в ужасе от очевидного сохранения памяти после удаления даже половины мозга, а также сохранения чувства личности и юмора у детей». Очевидно, не все клетки мозга священны.

Если взглянуть на мир животных, большой диапазон размеров мозга абсолютно никак не связан с познавательными способностями. Некоторые из самых хитроумных животных — ворон, сорок и галок — имеют мозг, который по своим размерам меньше 1% человеческого, но все равно демонстрируют куда более продвинутые когнитивные способности в некоторых задачах даже по сравнению с шимпанзе и гориллами. Исследования поведения показали, что эти птицы могут делать и использовать инструменты, узнавать людей на улице — такого не могут даже многие приматы. Да и животные с похожими характеристиками также различаются размерами мозга. Среди грызунов, например, можно найти 80-граммовый мозг капибары с 1,6 миллиарда нейронов и мозг пигмейской мыши весом 0,3 грамма с менее чем 60 миллионами нейронов. Несмотря на такие различия в размерах мозга, эти животные живут в похожих условиях, проявляют похожие социальные привычки и не демонстрируют очевидных различий в интеллекте. Хотя нейробиологи только начинают нащупывать функции мозга даже у небольших животных, это наглядно демонстрирует популярную мистификацию мозга из-за обилия его компонентов.

Разговоры о машинных качествах мозга или его невероятной сложности удаляют его от остального биологического мира в отношении его состава. Разделение мозга и тела преувеличивает удаленность мозга от тела с точки зрения автономии. Церебральная мистика подчеркивает репутацию мозга как центра управления, который связан с телом, но все же обособлен.

Конечно же, это не так. Наш мозг постоянно подвергается бомбардировке сенсорных вводов с органов чувств. Окружающая среда передает много мегабайтов чувственных данных в мозг ежесекундно. У мозга нет брандмауэра против этого натиска. Исследования визуализации мозга показывают, что даже тонкие сенсорные раздражители влияют на области мозга, от низкоуровневых сенсорных областей до отделов лобной доли, высокоуровневой области мозга, которая увеличена у людей по сравнению с другими приматами.

Мозг зависит от нервных раздражителей

Многие из этих раздражителей напрямую нами управляют. Например, когда мы смотрим на изображения, визуальные детали зачастую притягивают наше внимание и заставляют смотреть на определенные узоры. Когда мы смотрим на лицо, наше внимание автоматически переключается на глаза, нос и рот, подсознательно выделяя их как важнейшие детали. Когда мы идем по улице, наше внимание управляется раздражителями окружающей среды — звуком автомобильного рожка, вспышками неоновых огней, запахом пиццы — каждый из которых направляет наши мысли и действия, даже если мы не отдаем себе в этом отчета.

Еще ниже под радаром нашего восприятия проходят факторы среды, которые влияют на наше настроение медленно. Сезонные периоды низкой освещенности связаны с депрессией. Впервые этот феномен описал южно-африканский врач Норман Розенталь вскоре после переезда из солнечного Йоханнесбурга на серый северо-запах США в 1970-х годах. Цвета окружения также на нас влияют. Несмотря на множество мистификаций на эту тему, доказано, что синий и зеленый цвета вызывают положительный эмоциональный отклик, а красный — негативный. В одном из примеров ученые показали, что участники хуже сдают тест на коэффициент интеллекта с красными метками, нежели с зелеными или серыми; другое исследование показало, что тесты на креативность лучше даются с синим фоном, нежели с красным.

Сигналы тела могут влиять на поведение так же сильно, как и окружение, снова ставя под вопрос идеализированные концепции о превосходстве мозга.

Удивительной находкой последних лет стал тот факт, что микробы, живущие во внутренних органах, также принимают участие в определении наших эмоций. Изменение популяции микробов в кишечнике за счет поедания богатой бактериями пищи или процедура так называемой фекальной трансплантации может вызывать беспокойство и агрессию.

Это демонстрирует, что происходящее с мозгом во многом переплетается с происходящим с телом и средой. Нет никакой причинно-следственной или концептуальной границы между мозгом и его окружающей средой. Аспекты церебральной мистики — идеализированного представления мозга как неорганического, сверхсложного, самодостаточного и автономного — разваливаются, когда мы изучаем вблизи, как работает и из чего сделан мозг. Интегрированное вовлечение мозга, тела и окружающей среды — вот что отделяет биологическое сознание от мистической «души», и последствия этого различия весьма существенные.

Что самое главное, церебральная мистика способствует ошибочному пониманию того, что мозг является основным двигателем наших мыслей и действий. Поскольку мы стремимся понять поведение людей, мистика побуждает нас задумываться сперва о причинах, связанных с мозгом, и уже потом — за пределами головы. Это заставляет нас переоценивать роль мозга и недооценивать роль контекстов.

На арене уголовного правосудия, например, некоторые авторы считают, что в преступлениях нужно обвинять мозг преступника. Зачастую ссылаются на случай Чарльза Уитмена, который в 1966 году совершил один из первых массовых расстрелов в США, в Техасском университете. Уитмен говорил о психологических расстройствах, которые проявились за несколько месяцев до преступления, и аутопсия позже показала, что возле миндалины в его мозге выросла большая опухоль, которая влияла на управление стрессом и эмоциями. Но хотя обвинители мозга могут говорить о том, что обвинять в преступлении нужно опухоль Уитмена, реальность такова, что действия Уитмена были обусловлены и другими располагающими факторами: он рос с жестоким отцом, пережил развод родителей, ему часто отказывали в приеме на работу и у него был доступ к оружию на правах военного. Даже высокая температура в день преступления (37 градусов Цельсия) могла повлиять на агрессивное поведение Уитмена.

Обвинение мозга в преступном поведении позволяет избежать устаревших принципов нравственности и возмездия, но оно по-прежнему не учитывает широкую сеть влияний, способных внести вклад в любой ситуации. В нынешней дискуссии о случаях насильства в США стало очень важным поддерживать широкий взгляд на множественные факторы, работающие в отношении отдельного человека: проблемы с психикой, доступ к оружию, влияние СМИ и общества — все это вносит свой вклад. В других контекстах также стоит учитывать пристрастие к наркотикам или детские травмы. В любом случае идеализированное представление мозга, который якобы виноват во всем, будет недальновидным. Работает комбинация мозга, тела и окружающей среды.

Церебральная мистика имеет особое значение для того, как наше общество пытается совладать с проблемой психических расстройств. Потому что широким консенсусом психические отклонения определены как расстройства мозга. Сторонники этой теории утверждают, что таким образом психологические проблемы помещаются в одну категорию с лихорадкой или раком — болезнями, которые не вызывают социальных реакций, обычно связанных с психиатрическими заболеваниями. Есть даже мнение, что само определение таковых заболеваний как «расстройств мозга» снижает барьер, при котором здоровые пациенты будут искать лечения, а это важно.

В других отношениях, однако, переклассификация психических проблем как расстройств мозга может быть весьма проблемной. Пациенты, связывающие психические проблемы с внутренними неврологическими дефектами, уже получают клеймо сами по себе. Мысль о том, что их мозг не совершенен и поврежден, может быть разрушительной. Биологические дефекты починить сложнее, чем моральные, и люди с расстройством психики зачастую рассматриваются как опасные или даже неполноценные. Отношение к шизофреникам и параноикам не улучшается год от года, несмотря даже на рост методов смягчения протекания их психических состояний.

Вне зависимости от социальных последствий, обвинение мозга в создании психических заболеваний может быть научно некорректным во многих случаях. Хотя все психические проблемы включают мозг, основные факторы их появления могут быть где угодно. В 19 веке сифилис, передаваемый половым путем, и пелагра, вызванная дефицитом витамина B, были основными причинами роста пациентов лечебниц в Европе и США. Последнее исследование показало, что 20% психиатрических пациентов обладают телесными отклонениями, которые могут вызывать или ухудшать умственное состояние; среди них проблемы с сердцем, легкими и эндокринной системой. Эпидемиологические исследования выявили существенную связь между проявлением психических проблем и такими факторами, как статус этнических меньшинств, рождением в городе и рождением в определенного время года. Хотя эти связи нелегко объяснить, они подчеркивают роль факторов окружающей среды. Мы должны прислушиваться к этим факторам, если хотим эффективного лечения и предотвращения психических расстройств.

На еще более глубоком уровне в первую очередь культурные конвенции ограничивают понятие психического заболевания. Всего 50 лет гомосексуализм классифицировался как патология, отклонение, в авторитетном сборнике психических расстройств Американской психиатрической ассоциации. В Советском Союзе политические диссиденты порой определялись на основании психиатрических диагнозов, которые ужаснули бы большинство современных наблюдателей. Тем не менее сексуальные предпочтения или неспособность склониться перед властью в праведном стремлении — это психологические черты, для которых мы вполне можем найти биологические корреляты. Это не значит, что гомосексуальность и политическое диссидентство — проблемы с головой. Это значит, что общество, а не нейробиология определяет границы нормальности, которые и определяют категории психического здоровья.

Церебральная мистика преувеличивает вклад мозга в поведение человека, а в некоторых случаях также прокладывает дорогу для великой роли мозга в будущем самого человечества. В технофильных кругах все чаще говорят о «взломе мозга» для улучшения человеческих когнитивных способностей. Мгновенно возникает ассоциация взлома какого-нибудь смартфона или правительственного сервера, но в реальности же это больше похоже на взлом с отмычкой. Ранние примеры «взлома мозга» включали уничтожение частей мозга, как, например, в уже не существующих сегодня процедурах, вдохновивших Кена Кизи на создание «Полета над гнездом кукушки» (1962). Самые продвинутые взломы современного мозга включают хирургическую имплантацию электродов для прямой стимуляции или считывания ткани мозга. Эти вмешательства могут восстанавливать базовые функции у пациентов с серьезными проблемами передвижения или параличем — и это удивительный подвиг, который, впрочем, за версту отстоит от улучшений обычных способностей. Впрочем, это не мешает предпринимателям вроде Илона Маска или DARPA инвестировать в технологии «взлома мозга» в надежде однажды создать сверхчеловеческий мозг и связать его с машиной.

Возможно ли отделение мозга от тела?

Такое расхождение по большей части является продуктом искусственного разделения между тем, что происходит внутри мозга и за его пределами. Философ Ник Бостром из Института будущего человечества отмечает, что «лучшие преимущества, которые вы можете получить за счет имплантатов мозга, это все те же устройства за его пределами, которые вы сможете использовать вместо естественных интерфейсов, вроде тех же глаз, для проецирования 100 миллионов битов в секунду прямо в мозг». На самом деле, такие средства «улучшения мозга» уже рассованы по нашим карманам и стоят на столах, обеспечивая нам доступ к улучшенным когнитивным функциям вроде мощного калькулятора и дополнительной памяти и совсем не прикасаясь к нейронам. Что нам добавит прямое подключение таких устройств к мозгу, кроме раздражения, — это тот еще вопрос.

В мире медицины первые попытки по восстановлению зрения у слепых за счет использования имплантатов мозга быстро перешли к менее инвазивным подходам, включая протезирование сетчатки. Кохлеарные имплантаты, которые восстанавливают слух у глухих пациентов, полагаются на подобную стратегию взаимодействия со слуховым нервом, а не с самим мозгом. И если не брать совсем ограниченных в движениях пациентов, протезы, восстанавливающие или улучшающие движения, также работают в качестве интерфейсов. Чтобы дать ампутанту управление над механизированной искусственной конечностью, используется метод «целенаправленной реиннервации мышц», позволяющий врачам соединять периферические нервы утраченной конечности с новыми группами мышц, которые сообщаются с устройством. Для улучшения моторной функции у здоровых людей используются экзоскелеты, которые сообщаются с мозгом посредством непрямых, но отточенных эволюцией каналов. В каждом из этих случаев естественные взаимодействия мозга с телом человека помогают людям использовать протезы, а образуют прямую связь мозга и тела.

Самое экстремальное направление в футуристических технологиях мозга — стремление к достижению бессмертия посредством посмертного сохранения человеческого мозга. Две компании уже предлагают извлекать и сохранять мозги умирающих «клиентов», которые не хотят почить с миром. Органы сохраняются в жидком азоте, пока технологии не станут достаточно совершенными, чтобы восстанавливать мозг или «загружать» сознание в компьютер. Это стремление доводит церебральную мистику до ее логического завершения, целиком и полностью приветствуя логическую ошибку в том, что жизнь человека сводится до функции мозга и что мозг — это лишь физическое воплощение души, свободное от мяса.

Хотя стремление к бессмертию посредством сохранения мозга мало вредит чему-либо, кроме банковских счетов нескольких людей, это преследование также подчеркивает, почему так важна демистификация мозга. Чем больше мы чувствуем, что наши мозги заключают в себе нашу сущность как личности, чем больше верим, что мысли и действия просто проистекают из куска мяса в нашей голове, тем менее чувствительны мы становимся к роли общества и окружающей среды и тем меньше мы заботимся о культуре и ее ресурсах.

Мозг особенный не потому, что олицетворяет собой сущность нас, людей, а потому, что объединяет нас с нашим окружением так, как не смогла бы никакая душа. Если мы ценим наш собственный опыт, наши переживания и впечатления, мы должны защищать и укреплять многие факторы, которые обогащают нашу жизнь как внутри, так и за ее пределами. Мы — гораздо больше, чем просто мозги.