Ранние исследования

Одним из первых, кто обратился к более научным способам изучения мозга, был Карл Лешли (Karl Lashley) (1890-1958). Лешли надеялся обнаружить в мозге место нахождения следов памяти, или энграмм. Работая с крысами, он обучал их продвижению через лабиринт. Затем он постепенно удалял им часть коры головного мозга (до 50%) для выяснения достигаемых эффектов. Лешли обнаружил, что удаление значительной части коры головного мозга, по-видимому, не оказывает влияния на память крыс.[93]Лешли часто говорил в шутку, что трудно было найти не то место, где находится энграмма, а то место, где ее нет. В результате этой работы Лешли сформулировал два принципа. Согласно первому принципу, все области коры головного мозга имеют важное значение для научения и памяти и что одна область коры мозга может замещать другую (этот вывод он назвал принципом эквипотенциальности). Согласно второму принципу, запомненная информация для сложных заданий накапливается по всей коре головного мозга (принцип воздействия массы) и не сосредоточивается в какой-то конкретной области. По сути, прочность памяти зависит от имеющегося количества ткани коры головного мозга. Место повреждения было не столь важно, как количество поврежденной ткани.

Опыты с крысами, у которых оставили малую часть коры мозга, но которые по-прежнему могли вспоминать путь движения по лабиринту, заставили многих ученых задуматься о том, играет ли кора мозга сколько-нибудь важную роль в научении. Результаты нескольких исследований, включая и исследование Лешли, были неверно интерпретированы, вследствие чего вскоре широко распространилось убеждение в том, что человек использует только 10% своего мозга.

В ходе других исследований и экспериментов было обнаружено, что действительно существуют очень специфические области мозга, отвечающие за разные функции (например, область Брока управляет речью). Методы исследований Лешли были недостаточно тонкими для обнаружения места нахождения памяти. Тем не менее он правильно указал, что научение в значительной мере подразумевает широкое параллельное взаимодействие нейронов, рассредоточенных по всему мозгу. Такой процесс дает представление о «воздействии массы» (мозг работает как единый организм), но было бы правильнее сравнивать мозг с симфоническим оркестром с несколькими самостоятельными группами инструментов (смычковых, ударных и пр.), вносящих свой вклад в общее звучание музыкального произведения.

Несмотря на растущее число эмпирических данных, свидетельствующих об обратном, публичные споры о роли коры головного мозга продолжаются. Например, часто сообщается о том, как Эйнштейн однажды в шутку заявил, что его интеллект усилился в результате освоения неизвестной ранее области головного мозга.

Человек без мозга

Джон Лорбер, педиатр и общепризнанный эксперт по проблемам, вызванным расщеплением позвоночника, оказался вовлечен в этот спор после обследования пациента, направленного к нему врачом общей практики из общежития Шеффилдского университета. Лорбер был хирургом, специализировавшимся на лечении гидроцефалии. Название этой болезни происходит от греческих слов «hydro» (вода) и «cephalus» (голова). У больных гидроцефалией накапливается ненормально большое количество спинномозговой жидкости (СМЖ) в полостях (ventricules — желудочках), имеющихся внутри головного мозга. Если СМЖ не абсорбируется достаточно быстро, то она создает избыточное давление в этих полостях и таким образом вызывает разрушение коры мозга изнутри. Лорбер оперировал больных гидроцефалией, вставляя им специальные клапаны, называемые «шунтами», для снижения внутреннего давления, создаваемого избыточной СМЖ. Его очень удивили несколько пациентов, которые демонстрировали лишь незначительно ослабленные или совершенно нормальные умственные способности, но у которых на снимках мозга были видны чрезмерно большие полости и практически нельзя было разглядеть коры головного мозга.

Его самым известным пациентом был студент-математик с коэффициентом IQ, равным 126, которому впоследствии удалось получить диплом с отличием. Лорбер утверждал, что кора его головного мозга, как было видно на снимке, имела толщину всего около одного миллиметра (вследствие заболевания гидроцефалией), в то время как обычно она составляет от четырех до пяти сантиметров. Позднее Лорбер опубликовал статью с провоцирующим заголовком «Действительно ли вам нужен мозг?»,[94]в которой ставил под сомнение необходимость некоторых областей коры головного мозга. В снятом впоследствии телевизионном документальном фильме он заявлял: «Я подозреваю, что все мы обладаем значительным резервом нейронов и мозговых клеток... которые нам не требуются и нами не используются».[95]Лорбер сообщил, что он документально зарегистрировал шестьсот таких случаев и распределил их по четырем группам: 1) нормальный мозг; 2) 50-70% черепа заполнено СМЖ; 3) 70-90% заполнено СМЖ; 4) 95% черепа заполнено СМЖ. К последней группе было отнесено всего около шестидесяти случаев, причем половина этих людей страдала серьезной умственной отсталостью. Другая половина, в которую входил и студент-математик, имела IQ выше ста. В прошлом у детей, костная ткань которых еще не отвердела, череп под влиянием внутреннего давления заметно увеличивался в размере. До того, как появились современные методы «шунтирования», подобные трансформации часто приводили к смертельному исходу. Итак, действительно ли эти случаи позволяют утверждать, что значительная часть коры головного мозга является избыточной, или же для них имеются другие объяснения?

Противоречивые свидетельства

Прежде всего следует отметить, что во многих этих случаях могли искажаться факты по поводу уменьшения размера мозга. Лорбер использовал метод компьютерной осевой томографии (computeised axial tomography — CAT) для изучения внутренней структуры мозга. Этот метод, предусматривающий передачу рентгеновского снимка на компьютер, позволяет получить изображение поперечного сечения внутренних органов и строения тела. Считается, что кора мозга толщиной около миллиметра не будет отчетливо видна на таком снимке, а это значит, что в действительности она могла быть немного толще. Лорбер признавал, что анализ снимков осевой томографии является трудной задачей, но оставался убежденным в том, что его интерпретация снимков была правильной. Более современные методы сканирования мозга показывают, что кора головного мозга не «утрачивается» или разрушается, а сжимается и начинает занимать меньший объем. Скорее, это демонстрирует замечательную способность мозга приспосабливаться к обстоятельствам. Этот вывод подтверждается также исследованиями последствий разрушения нейронов у детей. Документально зарегистрировано, что дети могут легче адаптироваться к серьезным травмам головы, чем взрослые, благодаря пластичности и адаптивности своего мозга. Известны случаи, когда детям, которым хирургически приходилось удалять одно из полушарий мозга, после определенного периода адаптации восстанавливали большинство своих прежних способностей, включая и речевые. Это позволяет предположить, что оставшиеся области мозга брали на себя выполнение функций удаленного полушария. Такая процедура «уплотнения» функций, возможно, наблюдалась и в случае студента-математика, о котором сообщал Лорбер.