Сколько именно мозга нам нужно?

Как показывает ряд описанных в медицине случаев, люди могут функционировать в отсутствие отдельных областей головного мозга, не испытывая при этом ярко выраженных негативных эффектов. Как такое возможно?

Сколько мозга нам необходимо для нормального функционирования? В последние месяцы в новостях появилось сразу несколько историй, повествующих о людях с поврежденными или вовсе отсутствующими отделами головного мозга, которые, тем не менее, живут относительно нормальной жизнью. Если отвлечься от сенсационности этих сообщений и взглянуть на них с точки зрения нейрофизиологии, напрашивается вывод, что мы не просто не до конца понимаем, как работает наш мозг – по-видимому, наше нынешнее представление о механизмах его работы в корне неверно.

В прошлом году пресса сообщала о женщине, родившейся без мозжечка – ярко выраженного отдела головного мозга, расположенного под затылочными долями полушарий. По некоторым оценкам, в мозжечке содержится до половины всех клеток головного мозга человека. В данном случае речь идет не просто о повреждении мозга – мозжечок у 24-летней женщины вообще отсутствует. Тем не менее, ее жизнь вполне обычна – она окончила школу, вышла замуж и родила ребенка.

Нельзя сказать, что отсутствие у этой женщины мозжечка не имеет вообще никаких последствий – всю свою сознательную жизнь она страдает от неуверенности и неловкости в движениях. С другой стороны, поразительно то, что она вообще может передвигаться без отдела мозга, который присутствовал уже у первых позвоночных на Земле. Наличие мозжечка обнаружено у ископаемых акул, живших еще во времена динозавров.

Эта история иллюстрирует одну истину, о которой не так часто говорят: в самом элементарном нашем понимании того, как функционирует мозг, имеются огромные пробелы. Ученые до сих пор не могут прийти к общему мнению о том, какие функции выполняют даже самые изученные его отделы, такие как мозжечок. Вся глубина нашего незнания проявляется как раз в таких экстраординарных случаях, как вышеописанный. Время от времени, в рамках рутинной больничной процедуры сканирования, выясняется, что мозг пациента удивительным образом отличается от привычного нам представления о его строении. При этом некоторые из таких отличий могут оказывать весьма незначительный наблюдаемый эффект на самочувствие и поведение человека.

Частично эту проблему, по-видимому, можно объяснить особенностями нашего мышления. Мы считаем вполне естественным представление о мозге как аппарате, появившемся в результате естественного отбора, а в инженерной науке, как правило, существует прямое соответствие между конструкцией и ее назначением. Возьмем тостер – хлеб в нем жарит нагревательный элемент, за временем приготовления следит таймер, а за выбрасывание готовых тостов отвечает пружина. Однако случай с отсутствующим мозжечком показывает, что для головного мозга такая простая схема неприменима. Хотя мы часто говорим, что за разные функции, чувства и ощущения – такие как зрение, чувство голода или влюбленность – отвечает свой регион мозга, в действительности это не так, поскольку головной мозг – не технологическая конструкция, в которой каждую из функций выполняет отдельный агрегат.

Возьмем недавний случай, когда в мозге мужчины был обнаружен ленточный червь. Четыре с лишним года червь проделывал в мозге сквозное отверстие, причиняя его владельцу массу неприятностей – включая судороги, проблемы с памятью и ощущение странных запахов. На мой взгляд, для человека, мозг которого прогрызло живое существо, мужчина отделался сравнительно легко. Если бы головной мозг работал по принципу большинства устройств, созданных человечеством, все было бы гораздо хуже. Предположим, что червь насквозь прогрыз ваш мобильный телефон – аппарат просто перестанет работать. Вспоминается случай из 1940-х гг., когда одна из ранних электромеханических вычислительных машин вышла из строя из-за моли, попавшей в реле.

Отчасти такая отказоустойчивость мозга объясняется его пластичностью, то есть способностью адаптироваться к изменяющимся условиям благодаря накоплению опыта. Есть, впрочем, и другое объяснение, предложенное умершим в прошлом году американским нейрофизиологом, лауреатом Нобелевской премии Джералдом Эдельманом. Он обнаружил, что за поддержание одной и той же биологической функции зачастую отвечают несколько структур. Так, одни и те же физические особенности организма предопределяются сразу несколькими генами. Таким образом, произвольное "выбивание" - потеря – одного из генов не влияет на относительно нормальное развитие данной особенности. Эдельман назвал способность множества разных структур поддерживать одну и ту же функцию термином "вырожденность".

Та же концепция применима и к головному мозгу. За каждую из ключевых функций мозга отвечает не конкретный отдел, а несколько областей сразу, зачастую выполняющих одну и ту же работу слегка отличными способами. Если одна область окажется неработоспособной, ее работу возьмут на себя другие.

Данная концепция помогает понять природу проблем с пониманием "зон ответственности" разных отделов головного мозга, которые испытывают нейрофизиологи-когнитивисты. Если подходить к изучению мозга с позиции "один отдел – одна функция", никогда не получится экспериментальным путем распутать клубок взаимосвязей между его областями и выполняемыми ими функциями.

Наиболее известная функция, приписываемая мозжечку, - координация движений. Однако другие отделы мозга, такие как базальные ганглии и двигательные области коры, также напрямую вовлечены в управление моторикой. Вероятно, постановка вопроса о том, какие уникальные функции присущи каждому отделу мозга, просто неверна, поскольку все они вносят свой вклад в общее дело.

Память – еще один пример важной биологической функции, которую поддерживают несколько областей мозга. Столкнувшись с человеком, которого встречали раньше, вы можете припомнить, что он слывет добрым, вспомнить случай, когда он проявил доброту по отношению к вам лично, или у вас появится смутное чувство симпатии к нему – за все эти формы памяти, заставляющие вас испытывать к данному человеку доверие, отвечают разные отделы мозга, выполняющие одну и ту же работу, но разными способами.

Эдельман и его коллега Джозеф Гэлли называли вырожденность широко распространенным биологическим качеством и свойством, присущим сложным системам, утверждая, что она является неизбежным результатом естественного отбора. Эта концепция объясняет, почему травмы или врожденные дефекты строения мозга порой оказываются не такими катастрофичными, какими, по логике вещей, должны быть. А также - почему понимание работы головного мозга дается ученым с таким трудом.