Ассоциативные области коры головного мозга. Сенсорная и моторная области коры занимают значительную площадь (около 25% поверхности коры) и выполняют важную функцию, остальную же часть коры образуют так называемые ассоциативные области. Эти области мозга участвуют в познании, памяти, языковой обработке и подобных функциях. Люди давно знали о существовании определенной связи между когнитивными функциями и мозгом благодаря исследованиям пациентов, страдающих от повреждений, опухолей, кровоизлияний в мозг, инсультов и других форм патологии. К сожалению, связь между мозгом и мышлением обычно устанавливалась уже после смерти, при вскрытии черепа недавно умершего пациента и сопоставлении его патологического поведения с аномалиями мозга. Теперь для выяснения того, какие области мозга принимают участие в конкретной когнитивной деятельности, используются живые, абсолютно здоровые испытуемые. Подробнее об этом мы расскажем позднее, а сейчас давайте кратко рассмотрим историю некоторых первых открытий.

Гэри Ларсон шутит по поводу классического эксперимента Фрицша и Хитцига

Зарождение функциональной нейронауки. Первые знания о специализированных функциях мозга появляются в XIX веке. Особенно важны работы французского невролога Пьера-Поля Брока, изучавшего афазию, языковое расстройство, при котором у пациента возникают проблемы с речью. Это расстройство часто наблюдается у людей, перенесших инсульт. При посмертных исследованиях мозга страдавших от афазии людей были обнаружены повреждения области, именуемой теперь зоной Брока (см. рис. 2.7). В 1876 году молодой немецкий невролог Карл Вернике описал новый вид афазии, для которого характерна неспособность понимать речь, а не неспособность говорить.

Рис. 2.7. Области мозга, связанные с афазией и языком

Вернике соглашался с предшествующими ему учеными в том, что определенные психические функции имеют определенную локализацию, но считал, что они большей частью связаны с простой перцептивной и моторной активностью. Сложные интеллектуальные процессы, такие как мышление, память и понимание, по его мнению, являются результатом взаимодействия перцептивных и моторных областей. Подтверждение этой позиции было получено на рубеже XIX и XX веков, когда испанский физиолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль показал, что нервная система состоит из отдельных элементов, или нейронов.

В результате мозаичная концепция психики (по существу не сильно отличавшаяся от френологической точки зрения, только без исследования выпуклостей черепа) превратилась в коннекционистскую концепцию, согласно которой сложные когнитивные функции осуществляются и могут быть поняты в терминах сети связей между нейронами. Кроме того, Вернике предположил, что некоторые функции обрабатываются параллельно в различных частях мозга. Гипотеза Вернике о мозге и его функциях оказала важное влияние на современных когнитивных психологов.

Предполагаемая теорией параллельной обработки избыточная обработка информации может показаться неэкономной и противоречащей мнению, что системы живых организмов рациональны до скупости. Однако можно утверждать, что сложным биологическим системам свойственна избыточность. Несомненно, это справедливо в случае размножения, когда образуется гораздо больше яйцеклеток, чем оплодотворяется, а у многих видов далеко не все представители многочисленного потомства достигают зрелости. Вероятно, в природе избыточность играет центральную роль в выживании и адаптации. Возможно, избыточная и параллельная обработка людьми нервной информации увеличивает наши шансы на выживание и произведение потомства. Мышление и наука о познании, от которой мы сейчас получаем удовольствие, — случайные побочные продукты этих первичных функций.

Теории связи между мозгом и поведением Флоуренса, Брока и Вернике были расширены американским психологом Карлом Лешли из Гарвардского университета. Лешли исследовал не афазию у людей, а локализацию обучения у крыс. В своей знаменитой книге «Механизмы работы мозга и интеллект» (Lashley, 1929) Лешли описал связь повреждений мозга и поведения и осветил проблему локализации и генерализации функций. Чтобы исследовать этот вопрос, он изучал, как повреждение мозга у крыс влияет на способность животных находить выход из запутанного лабиринта. Повреждение небольших областей мозга крыс незначительно влияло на успешность нахождения ими выхода. Не обнаружив непосредственной связи между какой-либо областью и обучением, Лешли пришел к выводу, что обучение не ограничено специфическими нейронами. Он разработал теорию массового действия, согласно которой важность отдельных нейронов минимизирована, а функция памяти распределена по всему мозгу. Лешли (Lashley, 1950) пришел к выводу, что «нет отдельных клеток, отвечающих за определенные воспоминания». Важность его идей заключается в предположении, что мозг функционирует целостно, а не путем сочетания действий отдельных участков. (Примерно в то же время в России Александр Лурия высказал похожие идеи.)

Современные исследования памяти и кровообращения (которое, как считается, отражает нервную активность) свидетельствуют о том, что некоторые функции памяти, возможно, связаны с определенными областями мозга, но, скорее всего, не настолько точно, как показывали ранее полученные данные (например, Penfield, 1959)[10]. Теперь мы считаем, что в мозге есть области, связанные с определенными функциями (такими, как моторные реакции), но что в полной обработке этого класса информации участвуют и другие части мозга. Другие функции (например, мышление); по-видимому, распределены по всему мозгу.

Ограниченный объем книги требует, чтобы мы рассмотрели лишь несколько примеров существующих экспериментальных и клинических исследований структуры и процессов мозга. Тем не менее мы приводим некоторые общие выводы и их следствия.

* По-видимому, многие психические функции локализованы в специфических областях или наборах областей мозга, таких как моторные и сенсорные области. Однако кроме локальной концентрации этих функций дополнительная обработка информации, скорее всего, осуществляется и в других местах мозга.

* Многие высшие психические функции (в том числе мышление, обучение и память), по-видимому, осуществляются при участии нескольких различных областей коры головного мозга. Нервная обработка этого класса информации избыточна в том смысле, что она распределена по всему мозгу и осуществляется параллельно во многих местах.