Познание мозга. У развилки дорог

1. Когда мы задаемся вопросом, «что есть человек?», то ищем ответ в принципиальных отличиях его мозга от мозга других обитателей биосферы.
Однако попытки выявить на клеточном, субклеточном или молекулярном уровнях некий материальный субстрат, присущий лишь мозгу человека и обусловливающий особенности его психики, не привели к желаемому результату, и нет надежд, что на более элементарном уровне что-то решится: чем элементарнее механизмы, тем они «общее».
Сложилась парадоксальная ситуация. При обилии фактических данных о нервной ткани до сих пор неведомо, в чем принципиальные отличия мозга человека от мозга других обитателей биосферы, неизвестен субстрат высших психических функций, непонятно, что происходит с мозгом ребенка, когда он начинает говорить и мыслить «по-человечески»...
Сложность проблемы усугубляется еще тем, что все физиологические характеристики работы мозга (за исключением микроэлектродных исследований) являются показателями целостной деятельности мозга, а точнее, организма; морфологические же критерии отражают лишь свойства отдельных элементов мозга, а в наши дни и того мельче - внутриклеточных органелл.
Конечно, изучение одного небесного тела может дать некоторые представления о Галактике, однако сущность Вселенной определяется взаимодействием небесных тел и галактик. Данное сравнение весьма произвольно, и аналогия может быть исчерпана лишь схожим порядком числа звезд на небе и нервных клеток в мозге (по современным представлениям, их может быть около ста миллиардов). А у каждой клетки множество отростков, на каждом из которых - тысячи синапсов. Так что поиск иголки в стоге сена более перспективен, нежели поиск структурных основ деятельности целого мозга только на уровне одного элемента, даже если этих элементов исследовано достаточно много. Причем «достаточно много» относится скорее к нашим возможностям, чем к тем миллиардам, для которых это «много» на самом деле ничтожно мало.
Да, даже такая специализированная клетка, как нервная, может выражать всю вселенную мозга, но не в состоянии объяснить ее.
То есть при всем том позитивном, что несет в биологию и медицину современная техника, нельзя не учитывать, что эта техника способствует стремительному погружению в глубины живой материи, где вероятность познать специфику человека, человеческого мозга тем меньше, чем элементарнее объект исследования. Разочарование в разрешающей способности молекулярной биологии для постижения таких явлений, как сознание и мышление, создало предпосылки для усиления дуалистических позиций западных естествоиспытателей, считающих, что дух человека не связан с материальным субстратом.
2. Итак, камнем у развилки дорог познания мозга лежит клетка. Куда идти? Путь в глубину клетки, то есть к первоистокам живого, пока, как видим, бесперспективен. От клетки к организму, а следовательно к человеку, идти пока невозможно. Это во времена эллинской культуры интегративный подход натурфилософии еще позволял человеку охватить мышлением разные уровни мироздания, а ныне, при дифференциации наук и, главное, при изобилии фактов, даже мысль о некоем общем охвате настолько чудовищна, что искушенный в какой-либо из наук профессионал ее просто не допускает. Граница возможного здесь пролегает на уровне структурно-функциональных механизмов мозга. Вот почему, например, общая проблема соотношения биологического и социального в границах естественнонаучных методологий сводится к постановке усеченной задачи: найти, во-первых, структурно-функциональные механизмы, одинаково общие как для человека, так и для животных, и, во-вторых, механизмы, специфические только для человека. Задача усечена потому, что сущность человека и его мозга определяется взаимодействием общих и специфичных механизмов, а это уже за пределами конкретного исследования самих механизмов, общих или специфических. Мы, например, не только не можем пока сказать, где кончается коммуникация с помощью звуков и жестов, свойственная животным, и где начинается человеческая речь, мы не знаем, каковы биологические предпосылки этого различия. Морфологические исследования выявили комплекс полей коры мозга человека, причастных к регуляции речи. Однако такие же поля найдены и у высших обезьян, правда, их относительные размеры значительно меньше, чем у человека, но и у человека эти поля как в целом, так и по характеристикам нервных клеток, практически неразличимы в левом и правом полушариях, а ведь известна преимущественная причастность к речи именно левого полушария.
И там, и там одни и те же механизмы, состоящие из одинаковых элементов. Что же здесь отличает примата от человека? А то, что упорядоченность нейронов (элементов) коры по вертикали у человека выше, чем у обезьяны. И, кроме того, такая же упорядоченность у человека в левом - речевом! - полушарии выше, чем в правом.
3. Простите за банальное сравнение. Можно разрушить тысячи кирпичей в строении, и оно будет стоять, но можно разрушить десяток - и здание рухнет. Значимость элемента определяется его местом в конструкции.
Место нервной клетки в структуре мозга определяется очень рано - у млекопитающих и человека в основном до рождения, и это место далеко не случайно. Но значит ли это, что структура мозга генетически полностью предопределена? Отнюдь нет, ибо связи формируются преимущественно после рождения, а следовательно, в различной мере зависимы от внешней среды. Некоторые связи будут обязательно, другие могут быть, а могут и не быть, третьи могут оказаться патологическими. Поэтому нормальное развитие мозга зависит от гармонии усложнения внутренней и внешней среды организма. При этом для человека наиболее существенным фактором внешней среды, гармонизирующей внутреннюю структуру мозга, являются другие люди. Все мы уже знаем, что изоляция ребенка от общества в период становления речевых функций не может быть компенсирована последующим обучением - речь не разовьется. (Мало того, уже сейчас начинает тревожить значительный дефицит человеческого общения у современных детей и в малодетных семьях или в семьях, где родители озабочены только собой; для развития мозга никакой телевизор не заменит общества.)
Так вырисовывается третий путь в поисках ответа на вечный вопрос, «что есть человек?», также идущий от «камня» у развилки дорог познания мозга - клетки,- исследование взаиморасположения элементов, то есть исследование пространственной организации как отдельных образований, так и целых систем. Работы современной нейрофизиологии в этом направлении показали, что структурно-функциональной единицей мозга, в частности новой коры, является не отдельный нейрон, а популяция нейронов, пространственно организованная в виде вертикальной колонки, расположенной в одном-или нескольких слоях коры.
Об этих исследованиях мне приходилось писать в журнале «Знание - сила» (№ 5 за 1979 год, № 9 за 1983 год, № 1 за 1984 год), поэтому ограничусь лишь выводом. Эволюционные преобразования мозга в определяющей мере зависят от изменений взаиморасположения элементов, то есть от изменений конструкций как отдельных структур мозга, так и мозга в целом. И в меньшей степени - от изменений самих элементов.
С помощью нового метода была выявлена также зависимость между увеличением вертикальной упорядоченности и усложнением функций мозга. Максимальная величина упорядоченности соответствовала наиболее новым и сложноорганизованным формациям коры мозга человека, имеющим отношение к восприятию речи (поле Вернике) и ее воспроизводству (поле Брока).
Кроме того, наибольшие различия по степени упорядоченности между мозгом обезьяны и человека проявились и в относительно старых, то есть проекционных полях, но только там, где есть «представительство» речи (слуховой анализатор) и труда (кожно-кинестетический). В корковых полях зрительного анализатора мозга человека и обезьяны различия в степени упорядоченности меньше.
Итак, там, где в коре головного мозга более всего представлены эволюционные «надбавки» - речь и труд, мы наблюдаем усложнение пространственной организации нейронов. В системе же механизмов зрительного восприятия человек мало чем отличается от остальных приматов.
4. Принцип исследования конструкции хорош еще и тем, что применим и к мозгу в целом, и к элементу. Один мозг отличается от другого взаиморасположением элементов так же, как одна нервная клетка отличается от другой взаиморасположением внутриклеточных органелл, которые, в свою очередь, различаются взаиморасположением молекул, и т. д. Идучи именно в этом направлении, можно понять (если это вообще возможно), специфику эволюции мозга человека.
До сих пор ведущим фактором эволюции мозга считается анаболия, то есть количественное накопление или надбавка элементов. В подтверждение этого приводятся данные о том, что эволюционно новейшие образования - новая кора и ассоциативные области новой коры - максимально представлены в мозге человека. Но дело в том, что по мере относительного увеличения новейших формаций в мозге млекопитающих происходило столь же значительное относительное уменьшение эволюционно более старых образований, и они минимально представлены именно в мозге человека. Эти «весы» эволюции показывают, что значение того или иного образования определяется не его «массой», а мерой взаимодействия с другими образованиями.
Каждый организм - это необозримая галактика клеток, число которых постоянно меняется от зачатия до смерти, но вместе с тем для каждого этапа индивидуального развития соотношения разного типа клеток отнюдь не произвольны. Например, в здоровом организме клеточный состав крови относительно постоянен, несмотря на то, что все клетки периодически обновляются.
Нервные клетки после рождения не заменяются и не восстанавливаются, как клетки крови, кожи и других органов, но это не значит, что в течение жизни они не меняются. Внутриклеточная регенерация обновляет внутриклеточные элементы, то есть меняет интерьер нейрона, но при этом не разрушает его конструкцию и связи.
5. Все это дает право предполагать, что для мозга существует своя, не познанная еще формула, регулирующая пропорции элементов и тех или иных образований. Причем эта пропорция для каждого вида своя, с определенной степенью колебаний, разумеется.
И степень колебаний этих пропорций или соотношений несоизмеримо важнее колебаний числа самих элементов. Например, при экспериментальной алкоголизации крыс средние величины клеточной массы на единицу объема коры мозга меняются незначительно, но участки коры становятся более однотипными по характеру распределения нервных элементов.
В другой серии работ были промерены размеры нейронов и плотности «упаковки» нейронов коры мозга двух групп мышей - с большой и малой массой мозга. Средние величины обоих показателей для обеих групп достоверно не различались. Но разброс значений вокруг средней величины был принципиально различен. Мыши с малым мозгом различались главным образом по размерам нейронов. Большеголовые - по плотности их «упаковки».
Иными словами, несмотря на чрезвычайную сложность реконструкции эволюции мозга, можно предположить, что увеличение массы мозга и эволюционно новых образований сопровождалось не столько накоплением элементов, сколько увеличением вариантов взаиморасположения.
Вот почему неправильно думать о некоей единонаправленности эволюции в сторону увеличения массы мозга за счет новейших образований. Именно одновременное относительное увеличение новых и уменьшение старых образований в конечном счете и решали одинаковую для всех видов задачу уравновешивания со средой. И человеческий организм так же, как и вид человека, в данной системе не исключение.
Никто, конечно, не сомневается в огромном значении социальных законов в развитии человека и человечества, но абсолютизация их до первопричинности всего происходящего с людьми - не более чем иллюзия. Были объективные природные закономерности, обусловившие не только возникновение, но и развитие данного вида, и эти закономерности никуда не исчезли, их нельзя отрицать и умалять в силу того, что мы так мало о них знаем. Без изучения наиболее общих закономерностей эволюции исследование человека, а уж тем более отдельных его свойств, даже таких значительных, как сознание, будет не более чем изучение, например, крыла без знания того, кому оно принадлежит и для чего оно необходимо.

В. Кесарев,
кандидат медицинских наук