Борис Сергеев

Парадоксы мозга

Предисловие

Среди объектов научных поисков, всегда вызывавших у ученых жгучий интерес, был сам человек, особенно его психика. Ее различные проявления попали в сферу внимания ученых еще задолго до того, как исследователи поняли, что они связаны с мозгом. Несмотря на рано возникший интерес и постоянное внимание к различным проявлениям психической деятельности, на первых порах это направление исследований развивалось крайне медленно. Лишь 100–150 лет назад были сделаны первые крупные открытия и придуманы способы для изучения центральной нервной системы.

Медленное развитие науки о мозге не должно удивлять. Мозг – высшая форма организованной материи. На планете Земля нет ничего более сложного. К тому же возникла необычная ситуация – мозг должен был познать сам себя. Неудивительно, что перед исследователями постоянно встают трудноразрешимые проблемы. Часто трудности в изучении мозга казались абсолютно непреодолимыми, и у ученых опускались руки. Так возник миф о непознаваемости функций человеческого мозга, о невозможности разобраться в механизмах, управляющих психическими процессами.

Особенно охотно и настойчиво этот миф поддерживает церковь. Вынужденная отказаться от наивных попыток уничтожить дарвинизм, затормозить развитие физики и науки о космосе, она сосредоточила главное внимание на дискредитации попыток науки проникнуть в тайны мозговой деятельности, объявив их претензией ученых на право экспериментировать с божественной, а потому и непознаваемой душой, всегда считавшейся нераздельной вотчиной церкви.

Эта небольшая книга посвящена мозгу. Ее цель – познакомить читателя с тем, как изучается мозг, как из познания тончайших деталей строения мозгового вещества и изучения процессов, происходящих на молекулярном уровне, прокладывается путь к пониманию деятельности самой маленькой структурной единицы мозга – нервной клетки. Путь от нее идет к познанию физиологических основ психической деятельности, к механизмам деятельности нейронных ансамблей, целых отделов мозга, а затем к раскрытию механизмов высших форм психической деятельности человеческого мозга.

Знаменательно, что эта книга увидит свет в Ленинграде. Именно здесь полтора века назад зародилась новая научная дисциплина – физиология мозга и были предложены многие важнейшие методы изучения центральной нервной системы. Именно здесь, в Петербурге – Петрограде – Ленинграде, работали такие корифеи отечественного и мирового естествознания, как И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, Л.А. Орбели, внесшие огромный вклад в изучение мозга, проложившие путь для его дальнейшего изучения мировой наукой. Именно здесь впервые возникли и продолжают успешно развиваться первые в нашей стране научные физиологические школы.

Самоотверженным труженикам ленинградских физиологических школ посвящает автор свой труд.

Великие невежды

Во тьме веков

Когда люди стали о себе задумываться? Конечно, точную дату назвать невозможно, но совершенно очевидно, что произошло это значительно раньше, чем появилась наскальная живопись и была изобретена письменность. Такие таинственные явления, как сон, глубокая потеря сознания, смерть, должны были привлекать к себе пристальное внимание, вызывать жгучий интерес. Действительно, что происходит с человеком, когда он спит? Что такое смерть? Неизбежно должно было наступить такое время, когда человеку захотелось получить ответ на эти вопросы.

Первобытный человек был не в состоянии понять истинную причину подобных явлений. Даже сейчас, вооруженные представлениями самых различных научных дисциплин, ученые еще далеки от того, чтобы исчерпывающе объяснить такое обыденное и каждому знакомое проявление деятельности мозга, как сон. Тем более трудно было найти ему правильное объяснение 5–10 тысяч лет назад.

Внимание к различным проявлениям психической деятельности в конце концов привело к возникновению представлений о душе. Оно, по-видимому, родилось еще у первобытного человека. Изучение представлений современных народностей, стоящих на самой низшей стадии развития, показало, что почти все они создали представление о душе или, во всяком случае, о чем-то близком и похожем.

Первобытный человек представлял душу в виде таинственного призрака или своего бестелесного двойника, способного от него отделяться и вести самостоятельную жизнь. В соответствии с этими представлениями отсутствие сознания у спящего или наступление смерти связывали с тем, что душа покинула человеческое тело. Считалось, что для нее сам человек всего лишь футляр, внешняя оболочка или даже одежда. Если этот футляр испорчен, если тело от старости стало ветхим, она может его покинуть и начать вести самостоятельное существование, воплотиться в самых разнообразных животных или неодушевленных предметах.

Древний человек был охотником, скотоводом, землепашцем и часто воином. Чтобы обеспечить себя пропитанием, ему постоянно приходилось убивать диких или домашних животных. Ведя войны с соседними племенами, он был вынужден убивать и своих врагов. Умение убивать, разделывать туши убитых животных – первые и весьма важные знания, без которых существование людей той эпохи просто немыслимо. Этот вид деятельности позволил им приобрести первые, самые поверхностные сведения о строении человеческого тела и тела животных.

Охотники и воины знали, что убить зверя или врага легче всего ударом в голову, грудь, живот или шею. Учитывая прочность черепных костей и ребер и не очень высокую надежность каменных орудий, чаще всего убивали ударом в живот. Начиная свежевать животное, сначала вскрывали брюшную полость. Неудивительно, что даже в глубокой древности люди знали о существовании внутренних органов животных, были знакомы с их внешним видом и некоторыми особенностями строения.

Представления об органах тела животных легко переносились на человека, ведь они так похожи. Кишечник козы сходен с человеческим, сердце и печень тоже. Иногда высказывают предположение, что первобытный человек не был способен на подобные обобщения. Для этого якобы необходим достаточно высокий уровень интеллекта. С этим трудно согласиться. Двухлетний ребенок, научившись уверенно показывать, где у него глаза и где глаза у мамы, без специального обучения достаточно уверенно покажет, где глазки у его игрушечного зайчика и где они у живой взаправдашней кошки.

Аналогичные обобщения одинаково обычны и для детей и для первобытных народов. Гораздо большее удивление вызывают у лингвистов случаи их отсутствия, хотя причины этого явления понять не трудно. Если народы, жившие в лесистых районах планеты и находившиеся на низком уровне развития, не сумели придумать слово «дерево» и называют каждый вид деревьев своим особым названием, это значит, что для обитателей леса далеко не одинаково их значение. Другое дело органы тела. Подход к ним однозначен, какому бы существу они ни принадлежали. Лингвистам неизвестны такие языки, в которых глаза бегемота, леопарда и человека обозначались бы разными словами. Первобытные люди не выделяли себя из природы. Даже если внутренние органы человека им приходилось видеть не часто, то по аналогии с животными они несомненно кое-что о них знали.

Создав представление о душе, древний человек не мог не задуматься о том, где она у него находится. Прекрасно зная, какие раны являются для человека смертельными, люди почему-то не сделали заключения, что смерть наступает при повреждении резиденции души, то есть того органа, где она якобы находится.

Большинство индоевропейских народов считали, что душа обитает в грудобрюшной преграде, или диафрагме, как еще называют эту мышцу. Она отделяет полость грудной клетки от брюшной и хорошо видна через разрез в передней стенке живота. Диафрагма является главной мышцей, приводящей в действие легочный насос. При каждом сокращении она оттесняет внутренние органы, при этом увеличивается объем грудной полости, легкие расширяются и в них засасывается воздух. Пока человек или животное живы, у них должно поддерживаться дыхание, а следовательно, диафрагма будет совершать постоянные ритмические сокращения. Безусловно, древнему человеку не раз приходилось наблюдать эту деятельность на тяжело раненых людях и животных. Диафрагма, находящаяся в постоянном движении, совершающая 20–30, а то и больше сокращений в минуту, невольно заставляла предполагать, что ее бурная деятельность тесно связана с обитающей здесь душой.

Отголоски этих древних верований дожили до наших дней, закрепившись в медицинской терминологии. У греков словом «френикус» называлась душа. Аналогичное название имела грудобрюшная преграда. И сейчас мышца диафрагмы и идущий к ней нерв называют соответственно «мускулюс френикус» и «нервус френикус». Этот же корень «френ» используется в названиях многих психических, или, как их называли раньше, душевных, болезней: френопатия, френастения, шизофрения…

Безусловно, о нематериальной душе узнать что-то новое было чрезвычайно сложно. Но и о ее футляре, об устройстве человеческого тела, новые сведения накапливались медленно. Удивительно, как плохо знали об этом люди, жившие всего 3–5 тысяч лет назад, и как мало это их интересовало. Древние египтяне анатомических знаний почти не имели. У них не существовало культа жертвоприношения животных, а бальзамирование трупов умерших и, следовательно, отсутствие формального запрета на их вскрытие, почему-то не способствовало приобретению анатомических знаний.

Еще хуже обстояло дело у других народов. Для евреев, при строгом запрещении прикосновения к трупам, не могло быть и речи о проведении анатомических исследований. Правда, из Талмуда известно, что раввина иногда предпринимали попытки анатомических изысканий чаще на животных и лишь изредка на людях. Они использовали весьма своеобразные методы исследования, вряд ли способствовавшие глубоким познаниям. В первом веке нашей эры древние анатомы вместо того, чтобы взяться за нож, сварили тело молодой девушки, облагодетельствовав ее тем, что смертную казнь через сожжение заменили кипящей купелью. Новоявленные анатомы действовали как заправские повара при приготовлении студня: они варили преступницу, пока мясо не отстало от костей, а заодно и развалились некоторые кости. В результате горе-анатомы насчитали у девушки 252 кости, что получило отражение в кодексе средневекового философа Маймонида. Под воздействием термической обработки человеческого тела в котле оказалось на 45 костей больше, чем их там должно было находиться.

Не располагали анатомическими сведениями и китайцы. По представлениям и верованиям, сложившимся еще в древние времена, прикосновение к трупам казалось китайцам чрезвычайно страшным, а их вскрытие вызывало отвращение. Неудивительно, что у них бытовало множество фантастических представлений. Они верили, например, что у мужчин 12 пар ребер, а у женщин 14, хотя установить истину можно было и без вскрытия трупов простым ощупыванием живых, не слишком упитанных людей.

Несколько в лучшем положении находились индусы. Их верования не налагали категорических запретов на вскрытие трупов и позволяли легко искупить подобный грех. Для этого нужно было всего лишь принять очистительную ванну, дотронуться до коровы (как известно, они до сих пор считаются в Индии священными) или взглянуть на солнце. Это открывало перед индусами перспективу стать лучшими в мире анатомами. Увы, жестокая регламентация процедуры вскрытия заранее обрекала на неудачу исследования индийских медиков.

Кроме весьма полезных правил, требующих, чтобы исследование проводилось на трупах хорошо сложенных людей, не слишком старых, не разрушенных ядом или болезнью, существовали другие, сводившие все усилия ученых на нет. Самой процедуре вскрытия должно было предшествовать семисуточное вымачивание трупа в проточной воде. К тому моменту, когда можно было заняться исследованием, многие ткани оказывались разрушенными. Неудивительно, что индийские анатомы насчитывали у человека свыше 300 костей.

При том уровне анатомических знаний, которым обладали древние народы, трудно было ожидать от них даже большой фантазии. Индусы считали, что пупок является местом, от которого берут начало все нервы и кровеносные сосуды человеческого тела, а заодно и местом нахождения души. Китайцы полагали, что главными органами человеческого тела являются сердце, печень, почки, легкие, селезенка, тонкие и толстые кишки, желчный пузырь, желудок и мочеточники, соединенные каналами, по которым транспортируются кровь и жизненные духи. Как видите, головной мозг в число важнейших органов у них не включался. Местопребыванием «разумной» души у них считалась печень, «животной» – центр груди, а «чувствующей» – сердце. Сердце – самый главный и совершенный орган. Во взаимодействии с селезенкой, где обитает разум, оно якобы рождает мысль. А желчный пузырь предоставляет приют мужеству.

Значительно быстрее наука развивалась в Древней Греции. Об уровне анатомических знаний позволяют судить произведения Гомера. В «Илиаде» и «Одиссее» можно найти названия почти всех частей человеческого тела, наружных и внутренних органов. Если эти произведения прочитать в подлиннике, станет очевидным, что большинство из них послужили основой для создания анатомических названий, до сих пор используемых медициной. Кстати, есть у Гомера и слово «френес», используемое для обозначения диафрагмы.

Наряду с развитием философии и других наук в Греции усиливается интерес к медицине. Многие философы, в том числе такие известные, как Эмпедокл и Демокрит, уделяли ей много внимания. Правда, в этот период греки мало что прибавили к анатомическим знаниям более ранних ученых, но никто в древнем мире не умел так блестяще систематизировать накопленные знания, как это делали они.

V век принес Греции расцвет экономической и культурной жизни. Его называют «веком Перикла» в честь выдающегося государственного деятеля эпохи расцвета демократии. Как подчеркнул К. Маркс, в этот период был достигнут «высочайший внутренний расцвет Греции». И общая обстановка, и сам Перикл способствовали значительному развитию искусства и наук. Неудивительно, что «эпоха Перикла» подарила много выдающихся ученых. В их числе необходимо назвать философа и врача Алкмеона. Он не только лечил больных, но много сил отдавал изучению анатомии и физиологии.

Алкмеон из Кротоне, расположенного на юге Италии, основатель Кротонской медицинской школы, был тем человеком, который привлек внимание врачей и ученых к мозгу. В отличие от своих предшественников местом обитания души он считал не диафрагму и даже не сердце, а головной мозг. Он первым обнаружил нервы главнейших органов чувств и сумел проследить их пути к головному мозгу. Безусловно, его представления о механизмах восприятия были чрезвычайно фантастичны, но именно они помогли ему понять значение мозга. Например Алкмеон считал, что человек ощущает запах благодаря тому, что воздух при вдохе через нос втягивается в мозг. А раз ощущения рождаются в мозгу, появлялись основания считать, что здесь же возникают и другие психические процессы.

В своих построениях Алкмеон исходил из собственных чисто умозрительных представлений. Они, несомненно, повлияли на суждения последующих поколений ученых, но не внесли в вопрос о мозге ясности, не дали возможности решить его однозначно.

Представления Алкмеона о происхождении психической деятельности поддержал выдающийся врач Греции реформатор античной медицины Гиппократ. Он сам и его предки принадлежали к семейной медицинской школе асклепидов. Если дошедшие до нас сведения достоверны, Гиппократ относился к семнадцатому поколению врачей этой школы. Основательно освоив науку о человеке и его болезнях, он считал достоверным лишь то, что основывалось на наблюдениях, на твердо установленных фактах и опыте. Являясь убежденным сторонником материалистических представлений, он активно боролся с проявлениями идеализма и освободил медицину от догматических домыслов жреческой храмовой медицины.

Гиппократ отлично понимал значение анатомии, осознавал необходимость иметь точные представления о функциях различных органов тела, но сам уделял ей мало внимания, считая, что основу знаний о человеке, необходимые анатомические сведения можно получить путем наблюдений у постели больного и что «только через посредство одной медицины можно достигнуть достаточных сведений о человеческой природе». Главным источником анатомических знаний в эпоху Гиппократа служили животные, так как вскрытие человеческих трупов не допускалось, за исключением трупов казненных преступников, новорожденных детей и больных проказой. Правда, в Дельфах была статуя, представлявшая собою человеческий скелет и якобы посвященная Гиппократом главному божеству Дельфийского святилища - Аполлону. Однако скорее всего человеческий скелет, послуживший для нее моделью, Гиппократ получил в готовом виде.

Трудно судить, что действительно знал Гиппократ о строении и функциях человеческого тела. Из его многочисленных произведений до нас дошли далеко не все, но и среди них многие явно принадлежат перу учеников и последователей Гиппократа. Характерно то, что строение органов, как таковое, его не интересует. Оно дается лишь в связи с выполняемой ими функцией. Иными словами, он признавал лишь физиологическую анатомию. Однако его физиологические представления, не опирающиеся на точные знания о строении человеческого тела, часто бессодержательны, удивительно противоречивы, а подчас представляют собою явно нелепые гипотезы. Обычно они даются чрезвычайно кратко и в столь туманных выражениях, что понять автора не всегда представляется возможным.

По Гиппократу, одушевляющим началом организма является «прирожденная теплота». Причиной ее возникновения он считает пневму – тонкое эфирное вещество, разлитое по всему телу и находящееся в постоянном движении по сосудам. Гиппократ утверждал, что правильный «обмен» этой пневмы обеспечивает здоровье организма. Ее избыток или недостаток, а главное – любые задержки или другие изменения в движении пневмы вызывают у человека болезни. В приостановке ее движения по сосудам он видел причину возникновения параличей и часто сопровождающую их потерю речи.

Гиппократ был убежденным материалистом. Это сказалось в учении о пневме. По его представлениям, она содержится в воздухе и извлекается из него «холодными» легкими. Он думал, что во время дыхания часть воздуха через рот и нос поступает прямо в мозг, другая часть направляется в живот, а остальная устремляется в легкие и оттуда по сосудам добирается до сердца и охлаждает его.

Мозг Гиппократ считал железой, предназначенной для удаления из организма образующегося в нем избытка жидкости, которая выделяется через нос, глаза, уши, гортань, а также через спинной мозг и поясницу. При простудных заболеваниях отток жидкости усиливается, возникает насморк. Если что-то мешает удалению жидкости, возникают тяжелые болезни вроде параличей и психических расстройств.

Таким образом, мозг, по Гиппократу, – всего лишь большая железа вроде молочной. В этом он нигде ни разу не усомнился, и в то же время воспринял учение Алкмеона о том, что ощущения и психика связаны с мозгом. В большом трактате о священной болезни, как тогда называли эпилепсию, Гиппократ пишет следующее: «Некоторые люди считают, что сердце является органом, которым мы думаем, что он испытывает волнение и чувствует боль. Но это не так… Люди должны знать, что из мозга, и только из мозга, возникают наши удовольствия, радости, смех и шутки точно так же, как и наши горести, боль, печаль и слезы. С помощью мозга мы думаем, видим, слышим, отличаем уродливое от красивого, плохое от хорошего, приятное от неприятного. В отношении сознания мозг является передатчиком. Когда человек делает вдох, воздух прежде всего попадает в мозг и затем уже расходится по остальным частям тела, оставив предварительно в мозгу свою квинтэссенцию, имеющую отношение к интеллекту и ощущениям». Следовательно, за свой интеллект мы должны благодарить пневму, ее лучшую часть, а мозг тут вроде бы и ни при чем. Просто он оказался ближе всего к носу, через который воздух поступает в организм. Может быть, мозг является для пневмы ситом, отсеивая лучшую, разумную и познающую ее часть? По всей вероятности, Гиппократ так и думал, но в дошедших до нас труда прямо об этом нигде не говорится.

Способностью чувствовать и двигаться обладают, по Гиппократу, многие части тела. Эта способность присуща им самим, мозг в ее организации непосредственного участия не принимает. Его роль сводится к поставкам необходимого количества пневмы (значительно менее качественной, чем та, что идет на интеллектуальные процессы), поступающей по сосудам во все части тела. Всякая приостановка в снабжении пневмой, возникающая при сдавливании сосудов из-за засорения их слизью, желчью или кровью, приводит к нарушению подвижности.

Признавал Гиппократ и существование души, видимо заимствовав эти представления у Гераклита. Однако и здесь он оставался верен материализму. Он считал, что «“душа” есть смесь огня и воды, составная часть человеческого тела. Самый горячий и сильный огонь, господствующий над всем, регулирующий всё и сообразно со своею природой недоступный ни зрению, ни осязанию, – вот в чем заключается душа, рассудок, мысль, рост, движение, обратное развитие, обмен, сон, пробуждение. Этот огонь управляет всем неусыпно, никогда не отдыхая… Душа у всех одушевленных предметов одна и та же, она одинаково проникает всякое дышащее животное и всякого человека…» Качество души, по Гиппократу, зависит от особенностей огня и влаги и способа их смешения. Эти компоненты души у каждого человека свои, что связано с полом, возрастом, интеллектуальным и физическим развитием ее владельца. В зависимости от характера компонентов души она должна получать соответствующую пищу. Выходит, что пища, предназначенная для души, ничем не отличается от пищи, потребляемой телом, а следовательно душа столь же материальна, как и само тело!

Из античных ученых самое сильное влияние на последующее развитие науки оказал Аристотель, величайший мыслитель древности. Родился он в семье придворного врача македонского владыки в одной из греческих колоний – в Стагире, в честь чего и получил свое второе имя Стагирит. В восемнадцать лет он отправился в Афины и поступил в Академию. Сюда набираться мудрости у божественного Платона в те года стекалась лучшая часть молодежи Греции.

Аристотель провел в Академии 20 лет, до самой смерти Платона, и в соответствии со своими блестящими способностями, огромной работоспособностью и обширностью приобретенных знаний занимал в его окружении исключительное место. Еще при жизни Платона слава его была столь велика, что он был приглашен ко двору македонских царей в качестве воспитателя будущего владыки полумира тринадцатилетнего Александра. Историки утверждают, что за четыре года работы воспитателем ему пришлось пережить немало разочарований, причиненных его подопечным. Зато став царем, Александр сторицей отплатил учителю за четыре потраченных на него года. Он материально обеспечил дальнейшее существование ученого и создал для его работы самые благоприятные условия, позаботившись, чтобы весь научный материал, собираемый во время его походов многочисленной свитой ученых мужей, доставлялся в Афины где Аристотель организовал собственную школу-лицей.

Может ли ученик считаться хорошим, если слепо следует за своим учителем? Вряд ли. Аристотель потому и стал лучшим учеником Платона, что подошел к его учению критически. Вслед за Гиппократом он отвергал жреческую мифологию и боролся с умозрительными заключениями в науке. Это в полной мере относится и к его взгляду на роль мозга в организме и на происхождение психической деятельности.

Платон утверждал, что у человека три души: бессмертная, мужская и женская. Две последние помещаются соответственно в грудной и брюшной полостях. Для местопребывания бессмертной, то есть наделенной разумом, души предназначен мозг. Аристотель не мог серьезно отнестись к такому утверждению, так как аргументация учителя его удовлетворить не могла. Платон считал голову самой важной и совершенной частью человеческого тела лишь на том основании, что она является шаром, то есть имеет совершеннейшую форму. Поэтому именно здесь, по его мнению, и должна была находиться душа. Естественно, что ей необходима полная безопасность. Не случайно мозг с погруженной в него душой помещен в столь прочное хранилище, каким является череп. С помощью шеи он отделен от остального туловища, благодаря чему бессмертная душа защищена от своих смертных подружек, не имеющих возможности возмущать и осквернять ее без крайней необходимости.

Аристотель тоже верил в существование трех разновидностей души, но и мысли не допускал, что все они разом могут поселиться в одном теле. По его представлениям, самой несовершенной, третьесортной, питающей душой наделены растения. Животные не только питаются, растут и размножаются, но способны к ощущению, движению, имеют стремления и желания, обладают памятью, а их высшие представители – даже примитивным образным мышлением. Все эти качества они получают от души второго сорта, души чувствующей.

У человека, по Аристотелю, душа высшего или, во всяком случае, первого сорта - «думающая». Это основной признак человека, то самое главное, чем мы отличаемся от животных. Наш интеллект, способность к абстрактному мышлению – дар нашей совершенной души.

Куда же Стагирит поместил душу? Не в мозг. Он его считал влажным, холодным, бескровным и нечувствительным телом и ехидно насмехался над теми философами, которые «потому только считают мозг центром ощущений, что в голове расположены главнейшие органы чувств». По его мнению, мозг, как самый холодный орган тела, мог выполнять лишь функцию холодильника для слишком большого жара сердца.

Холодильник – мало подходящее место для пылкой человеческой души. Аристотель помещает ее в сердце. Ему он отвел роль седалища души, источника жизни, чувств, движения и теплоты организма, источника человеческого разума, роль командного центра всего организма. Именно сердце дает распоряжения о всех движениях и осуществляет их, ибо двигателем является сама теплота, а импульс к движению дают сухожильные нити сердца. Аристотель, по-видимому, думал, что они связаны с сухожилиями конечностей. О роли мышц ему еще ничего не было известно.

Так же фантастичны представления Аристотеля о роли сердца как центра ощущений. Он, требовавший от других, чтобы их теоретические представления опирались на точные объективные данные, сам совершенно умозрительно отводит сердцу эту почетную роль, обосновывая свои утверждения тем, что оно занимает центральное положение в теле человека и животных, к тому же является источником всей жизнедеятельности организма.

Были у Стагирита и разумные предположения. Например, он утверждал, что все ощущения проводятся в сердце по каналам, за которые принимал нервы, то есть в какой-то мере предвосхитил их функцию. Недооценка мозга как органа ощущений не случайна. Видимо, его ввело в заблуждение то обстоятельство, что мозг сам по себе нечувствителен к боли и другим воздействиям. Возможно, он присутствовал на живосечениях или сам производил подобные опыты над каким-либо животным. В этом он совершенно прав. В мозговом веществе отсутствуют окончания болевых нервов, и при прикосновении к нему ни человек, ни животное боли не ощущают.

Душа – чисто идеалистическое, ненаучное, бессодержательное понятие. Представление о ней возникло на заре зарождения цивилизации и дожило до наших дней как пережиток религиозных суеверий. Однако в древние времена им широко пользовались и материалисты, понимая под этим термином совокупность психических явлений, представляющих собой одно из свойств высокоорганизованной материи – человеческого мозга.

Представления Аристотеля о душе ближе к материализму, чем к идеализму. В отличие от позже сложившихся представлений христианской религии, он считал, что душа отдельно от тела существовать не может. Мало того, Аристотель утверждал, что все свои функции она выполняет в тесном взаимодействии с телом. Их совместные усилия совершенно необходимы для возникновения ощущений, которые доходят до души с помощью вполне материальных органов тела, и даже для существования мыслей. Хотя они составляют исключительную принадлежность души, но все же невозможны без посредства тела. Оно непременный участник всех проявлений души, таких, как мужество, страх, сострадание, радость, любовь, ненависть, боль, но ведь в гнев и радость приходит не душа, а сам человек. Мыслит, любит, ненавидит, пугается не душа, а человеческое тело. Сама же душа с ее разумом бесстрастна. Подчеркивая, что аффекты души вызываются чисто материальными причинами и в своем развитии зависят также от чисто материальных обстоятельств состояния человека, Аристотель приходит к обоснованному выводу, что душа должна стать предметом изучения не только философии, но и естествознания и медицины.

Мысли античных ученых о душе интересны нам потому, что они позволяют понять особенности тернистого пути изучения мозга в последующие периоды развития науки. Отношение Аристотеля к вопросу о душе важно не только потому, что его труды наложили серьезный отпечаток на весь последующий ход развития естествознания. Они описаны здесь особенно подробно, так как без этого было бы невозможно понять, какие положения из работ Аристотеля пыталась скрыть от последующих поколений ученых христианская церковь.

От Александрии до Лондона

Летом 323 года той прошлой далекой эры Александр Македонский, величайший полководец древности, прибыл в Вавилон, столицу своего колоссального царства, чтобы отсюда отправиться в очередной поход. Срочно по всей империи собирались и строились боевые корабли. Александр мечтал завершить создание своего всемирного царства, покорить Карфаген и еще остававшимися свободными страны Юго-Западной Европы. Самая большая из когда-либо существовавших дотоле армад военных кораблей уже готова была выйти в море, когда царь внезапно занемог.

Состояние больного быстро ухудшалось. Ни искусство придворного эскулапа Филиппа, ни прохлада висячих садов царицы Семирамиды, куда поместили больного, не помогали, жар не спадал. Умирающий приказал перенести себя в тронный зал. В гробовом молчании, лишь изредка нарушаемом звоном оружия, проходили воины у ложа владыки: царь прощался с завоевателями мира.

После смерти тело Александра в золотом саркофаге было перенесено в Александрию и помещено в специально построенную великолепную гробницу. Город, названный его именем, был заложен самим царем как новая столица эллинского Египта. Здесь обосновался один из сподвижников Александра, талантливый полководец и умный правитель Птолемей I Сотер, давший начало целой плеяде Птолемеев. Его величайшей заслугой перед человечеством является создание Мусейона. Это учреждение, созданное первым из Птолемеев, больше всего напоминало научно-исследовательский институт, где ученые работали, освобожденные от повседневных забот. Царь постарался привлечь в Александрию многих выдающихся поэтов и ученых того времени. Здесь собрался цвет науки всего древнего мира. Александрийский мусейон был и исследовательским центром, и величайшим музеем древности (от слова «мусейон» и возникло слово «музей»), с парком, ботаническим садом, зверинцем. При нем была обсерватория, оборудованная астролябиями, глобусами, телескопами. Быстрому развитию научных исследований способствовало щедрое финансирование. Средств не жалели, и это создавало чрезвычайно благоприятные условия для творческой деятельности. Занимаясь исследованиями, ученые имели возможность ежедневно встречаться за совместными трапезами и на прогулках в прекрасных садах дома муз. У них были исключительные возможности обмениваться опытом, советоваться, находить истину в спорах и комплексно решать научные проблемы.

Потомки основателя Мусейона поддерживали созданные им традиции. Царская казна продолжала снабжать ученых средствами на конструирование научных приборов, организацию экспедиций, покупку необходимых материалов и создание библиотеки. Александрийская библиотека стала крупнейшим книгохранилищем древнего мира. Здесь было собрано около 500 тысяч свитков. Библиотека сильно выросла и получила широкую известность при Птолемее II, обманным путем, хотя и за большие деньги, получившем самые ценные рукописи афинского собрания. В числе знаменитых ученых, возглавлявших библиотеку, хочется упомянуть замечательного географа и математика Эратосфена, сумевшего вычислить диаметр Земли с невиданной по тем временам точностью – в 75 километров.

Были и теневые стороны жизни в Александрии. Работавшие здесь ученые должны были кроме развития самой науки заботиться и о прославлении своих благодетелей. Им вменялось в обязанность восхваление щедрости александрийских владык. Впрочем, то же самое требовалось при любом царском дворе и не помешало привлечению в Мусейон талантливых людей со всего Средиземноморья. Здесь работали поэты Феокрит и Каллимах; изобретатель механических автоматов Герон Александрийский; математики Евклид, написавший тринадцать томов «Начал» геометрии, Архимед, которого представлять читателям, вероятно, нет необходимости; астроном Аристарх Самосский, почти за две тысячи лет до Коперника сумевший понять, что Земля – шар, вращающийся вокруг солнца; математик Дионисий, изобретатель полибола – скорострельной катапульты; Теофраст, заложивший основы ботаники; архитектор Сострат Книдский – строитель Форосского маяка и многие другие. Недаром лишь за первые сорок лет существования Мусейона его ученые сумели создать одно из семи чудес света – первый в мире маяк, построенный на острове Форос.

В те далекие времена зарождались многие отрасли биологии и экспериментальной медицины. Мусейон сыграл важную роль в становлении некоторых из них. Самой важной и самой захватывающей биологической проблемой безусловно является познание человеком самого себя, строения и функций органов собственного тела, а дом муз в те времена был единственным местом, обладавшим подходящими условиями для анатомических исследований, где можно было решиться даже на вскрытие трупов. Вероятно, такая терпимость объясняется тем, что в Египте издавна практиковалось бальзамирование тел умерших. В процессе этой процедуры извлекались все внутренние органы человека и через левую ноздрю удалялся его мозг. Так что вскрытие тел умерших людей не было для египтян чем-то чрезвычайным.

При Мусейоне была создана анатомическая школа, снабженная всем необходимым. Неудивительно, что он стал тем местом, где родилась анатомия, а ее творцом явился александрийский ученый и личный врач Птолемея II Герофил. Он написал «Анатомику», книгу о строении человеческого тела, значительно опередившую уровень знаний той эпохи, а потом и не получившую признания у современников. Возможно, Герофил был первым, кто вскрывал человеческие трупы в чисто научных целях. Птолемеи и тут оказались достаточно щедрыми. Как утверждает молва, Герофил получил до 600 тел казненных преступников, и надо думать, что для создания монографии располагал вполне удовлетворительным материалом. Современники окрестили его не Герофилом Александрийским, что соответствовало бы существующим традициям, а Герофилом-мясником. Несомненно, его научная «жадность» объяснялась вовсе не кровожадностью и не пренебрежением или ненавистью к людям, как об этом судачили в Александрии. Просто в жарком египетском климате с трупом можно было работать совсем недолго.

Герофилу принадлежит много анатомических открытий. Он первый заметил наличие важных различий в строении артерий и вен, первый детально описал устройство глаза, изучил строение внутренних органов, а главное – выяснил особенности их взаимодействия друг с другом. Все это представляло огромный научный интерес, но для нас важнее, что он открыл мозг как место обитания нашей психики и воли и обнаружил его связь с периферическими нервами. Трудно сказать, как ему удалось догадаться, что именно мозг заведует умственной деятельностью. Ведь в ту пору не было даже известно, что мышцы животных и человека имеют прямое отношение к осуществлению движений. Чтобы понять, а потом и доказать такую очевидную теперь для всех истину, потребовалось несколько столетий. Неудивительно, что в отличие от Колумба, которому открытие Америки немедленно принесло всемирную известность и славу, в реальность открытий, сделанных Герофилом, современники не поверили.

Герофил сохранил веру в существование души, однако считал, что она помещается не в сердце, как думал Аристотель, а в специально отведенном ей помещении – четвертом желудочке мозга. Начатое им дело продолжил Эразистрат, придворный врач сирийского царя Селевка Никатора. Уже в преклонном возрасте он оставил медицинскую практику, переехал в Александрию и занялся анатомическими исследованиями. Эразистрат тоже имел возможность вскрывать человеческие трупы и производить живосечения, то есть вскрытия живых преступников, которые нередко осуществлял в присутствии царя и всего царского двора. Он первый обратил серьезное внимание на извилины поверхности больших полушарий мозга и понял их связь с развитием умственных способностей животных и человека.

С Александрией связано имя еще одного классика античной медицины – лейб-медика римских императоров, крупного анатома и основателя экспериментальной физиологии Клавдия Галена. Родился он в Пергаме в семье талантливого архитектора и всесторонне образованного человека. Начальное образование ему дал отец, заложив прочный фундамент математических знаний, а с 14 лет Галену пришлось посещать занятия философов различных направлений. Поскольку познание высоких философских материй было трудновато для детского ума, он ходил на занятия с отцом, помогавшим ему понять затронутые на лекциях проблемы.

С 17 лет Гален начал изучать медицину, сначала у себя на родине в Пергаме, затем после смерти отца совершенствовался в анатомии и философии, завершал образование в Смирне, Коринфе и Александрии, где уже перестали делать анатомические вскрытия, но зато имелся обширный музей скелетов и других анатомических препаратов человека и животных. Сочтя, что он ознакомился со всеми достижениями научной мысли и теперь обладает достаточно обширными знаниями, Гален занялся практической деятельностью на родине, а затем в Риме.

Для нас Гален интересен тем, что с его именем связан последний ослепительный взлет античной мысли, вслед за которым в развитии науки наступила длительная многовековая пауза, вплоть до эпохи Возрождения, начавшейся в XIV–XVI веках. В те годы, когда творил Гален, ни в самом Риме, ни во всей обширной Римской империи не было ни одного философа, ученого или поэта, труды которого представляли бы для потомства серьезный интерес. Правда, расцвет жизни и деятельности Галена совпал с тем периодом в истории Рима, когда на троне находился император-мыслитель, видный представитель философии стоицизма Марк Аврелий.

В Риме Гален имел огромную врачебную практику, но это не мешало ему заниматься научными исследованиями, видимо начатыми еще в Александрии, и читать лекции по анатомии и физиологии, сопровождая их демонстрациями на трупах животных. Ему случалось вскрывать и трупы людей, но крайне редко. Благодаря близости к императору Гален мог иногда получить труп казненного разбойника или раздобыть тельце незаконнорожденного ребенка, убитого своей жестокой матерью и выброшенного на улицу. Однако чаще ему приходилось знакомиться с ужасными ранами гладиаторов, полученными во время поединков и делавшими доступными для обозрения внутренние органы, или рассматривать останки тел преступников, отданных на съедение хищным зверям. Нужно признать, что и таким способом он получил немало ценных сведений о строении и функциях человеческого тела.

В отличие от Аристотеля Гален чаще всего осуществлял вивисекции, то есть вскрывал живых животных. По существу, он был не анатомом, а физиологом. В своих трудах Гален подробно  рассматривал функции различных частей тела, а анатомия имела для него подсобное значение и использовалась лишь для того, чтобы объяснить, каким образом эта функция выполняется. Живосечение в его эпоху являлось единственной доступной формой физиологического эксперимента.

Для своих исследований Гален использовал самых различных животных. Особенно часто под нож попадали свиньи и собаки. Очевидно, они были самыми доступными «лабораторными» животными. Нередко ему приходилось анатомировать львов, убитых во время римских игрищ. В числе изучавшихся Галеном животных значатся медведь, слон и другие, но сам он предпочитал ставить опыты на обезьянах. Пристрастие к ним не случайно. Гален писал, что «из всех ныне живущих созданий обезьяны наиболее похожи на человека по внутренностям, мышцам, артериям, венам и нервам, так же как по формам костей».

За свою жизнь, а Гален прожил около 70 лет, он сделал удивительно много. Им написано свыше четырехсот трактатов по философии, анатомии и физиологии, фармакологии, диагностике и терапии, но до нас дошло лишь около ста. Остальные погибли при пожаре в храме, где они хранились. Это был поистине титанический труд, так как в своих работах Гален обобщил опыт многих поколений медиков и мыслителей древности, начиная с Гиппократа и Аристотеля, и создал собственную систему медицинских взглядов. Характерная черта творчества Галена – самостоятельность суждений. Он не просто заимствовал сведения в трудах своих предшественников, как это практиковалось в его эпоху. Все оказавшееся доступным он старался проверить и осмыслить, что несомненно придавало его трудам особую весомость. Они были авторитетными для его современников и оказывали влияние на развитие медицины на протяжении последующих пятнадцати веков.

Далеко не все, чему Гален посвятил свой труд, имеет отношение к теме настоящего повествования, но чтобы понять роль, которая принадлежит ему в истории медицины, необходимо хотя бы бегло перечислить наиболее значительное из того нового, что находили читатели, знакомясь с его работами. В силу сложившихся обстоятельств, когда возможности изучения человека были до крайности ограничены, а отчасти в силу особого склада ума он широко использовал сравнительный метод исследования и описания анатомо-физиологических закономерностей. Так, рассказывая о человеческой руке, он сравнивал ее с передней конечностью обезьяны; знакомя читателя с органами пищеварения, подробно излагал сходство и различия между желудком обезьяны, медведя, лошади и барана, обращая внимание на связь между строением пищеварительного тракта и употребляемой животными пищей.

В работах Галена прекрасно изложена анатомия глаза с описанием функционального значения каждой его части и связи их структуры с выполняемой функцией. Книга о костях дает исчерпывающее представление о костной системе. Прогрессивные мысли высказываются в трех книгах, посвященных мышцам. Видно, что эта тема его особенно волнует. Здесь впервые доказывается, что движение тела и конечностей осуществляется благодаря деятельности мышц, их «съеживанию». Два трактата посвящены вопросам размножения. Хотя ни сам Гален, ни его предшественники не имели никаких конкретных данных о начальных этапах зарождения и развития плода, он уверенно утверждал, что должны существовать два вида семени – мужское и женское, из слияния которых и возникает зародыш. Наконец, Гален обобщил известные в его время способы обработки растительного и животного сырья и отделения действующих ингредиентов от основной массы балластных веществ. В память о его заслугах теперь эту группу фармакологических препаратов, в отличие от химико-фармакологических, называют галеновыми.

Самой важной темой и для самого Галена, и для нас является тема мозга, изучение строения и функций нервно-мозгового аппарата. Мы помним, что еще Гиппократ и более поздние античные ученые высказывали о мозге некоторые разумные предположения, но это были всего лишь догадки, возникающие при изучении трупов, к тому же обильно сдобренные уймой чисто фантастических домыслов, а Гален провел систематическое исследование на живых обезьянах. Он перерезал им нервные стволы и наблюдал, как при этом прекращались сокращения мышц диафрагмы и межреберной мускулатуры, мышц лица, рта, груди, передних и задних конечностей. Особенно убедительными ему казались опыты по изучению нервов языка, гортани и нервов, заведующих дыханием. При перерезке одного язычного нерва часть мышц языка переставала функционировать, а при повреждении обоих нервов язык полностью терял подвижность.

Наглядными были результаты экспериментов с гортанью. В античный период медики даже не мечтали об обезболивании. Естественно, что во время экспериментов обезьяны от боли кричали. При проведении публичных опытов, чтобы «не возмущать чувства зрителей» от сходства обезьяны с человеком, эксперименты проводились на молодых свинках. Голову и конечности животного накрепко привязывали к столу, и ученый начинал разрез изобретенными им специальными ножами. После перерезки одного из гортанных нервов или одной половины спинного мозга голос животного слабел, а рассечение обоих нервов или спинного мозга мгновенно делало его  немым. Можно было наблюдать паралич грудной клетки после повреждения нервов, заведующих дыхательной мускулатурой. Восемнадцать веков назад такие эксперименты воспринимались как чудо и могли производить впечатление колдовства, если бы Гален подробно не объяснял их природу, опираясь на весь багаж знаний тогдашней науки.

Еще удивительнее и совсем уж непривычно воспринимался эффект перерезки зрительных, слуховых или обонятельных нервов, после которой животное переставало видеть, слышать или теряло способность ощущать запахи. В результате этих экспериментов Гален пришел к выводу, что существует три типа нервов: двигательные, идущие к мышцам и заставляющие их производить движения; чувствительные, предназначенные для восприятия ощущений; и нервы, охраняющие органы тела от болей. Он высказал прозорливую мысль, что «без нерва нет ни одной части тела, ни одного движения, называемого произвольным, и ни единого чувства».

Большое внимание Гален уделил изучению функций спинного мозга. Он рассекал его на разных уровнях и убедился, что повреждение вызывает исчезновение чувствительности и паралич мышц всех частей тела, лежащих ниже уровня перерезки. Экспериментируя на спинном и продолговатом мозге, он выяснил удивительную вещь: что волокна, проходящие в правой половине продолговатого мозга, переходят в левую часть спинного, а идущие в составе левой половины продолговатого мозга, ниже переходят на правую сторону спинного мозга. Теперь мы знаем, что благодаря этому перекресту нервных волокон левое полушарие головного мозга человека руководит мышцами правой половины тела, а правое полушарие – мышцами левой.

Для изучения головного мозга требуется целый арсенал совершенно необходимой аппаратуры. Гален не имел ни средств обезболивания или обездвиживания животных, ни даже стального инструментария, сверл, пил, щипцов для вскрытия черепа, ножей для мышц, тонких и острых режущих инструментов для самого мозга, но все-таки пытался изучить функцию больших полушарий, срезая послойно его отдельные участки. Оказалось, что при удалении одних возникала потеря чувствительности, разрушение других участков проявлялось в нарушении двигательных реакций.

Первая разведка мозга подарила существенную информацию. Она позволила обнаружить или, во всяком случае, предположить локализацию функций в мозгу человека (так современные ученые называют то обстоятельство, что отдельные функции организма находятся под контролем определенных отделов мозга). Это помогло прочно утвердиться в мысли, что мозг – не железа, выделяющая слизь, не служит холодильником для сердца, освобождая его от избыточной теплоты, а что он является источником движения, чувствительности, душевных способностей и духовной деятельности человека. Проведенные эксперименты убедили Галена, что ни сердце и тем более ни диафрагма, а именно мозг представляет собою орган для осуществления произвольных движений, ощущений и мышления.

Не менее интересны для нас исследования сердечно-сосудистой системы. Благодаря экспериментам на животных Гален легко доказал, что в артериях находится кровь, а не воздух, как считали его предшественники. Он имел весьма искаженные представления о значении сердечной деятельности, но отдельные звенья этого процесса понял достаточно полно. Гален считал, что кровь, рождаемая печенью, поступив в правую часть сердца, под воздействием сердечного тепла освобождается от испорченных, уже использованных компонентов. Эти шлаки переносятся по легочным артериям в легкие и удаляются из организма во время выдоха. Взамен им кровь в легких получает воздух, смешанный с первичной душой, или пневмой, частью общей мировой души, и возвращается обратно, но теперь уже в левую половину сердца.

По Галену, сердце представляет собою что-то вроде реактора, где в пламени сердечного жара первичная пневма, дающая нам жизнь, перерабатывается в жизненную пневму, отвечающую за единство организма. Она предназначена для обеспечения жизнедеятельности всех без исключения частей человеческого тела. Попав вместе с кровью в печень, жизненная пневма становится здесь сырьем для переработки в физическую пневму, насыщая приготовляемую тут же кровь, и вместе с ней разносится по всему телу, питая и поддерживая его жизнедеятельность.

Третий, самый важный реактор, доводящий до совершенства жизненную пневму, находится в боковых желудочках мозга. Доставленная кровью, она «доваривается» тут, превращаясь в психическую пневму. Из мозга главная, высшая пневма по нервам, как по трубам, перекачивается во все части человеческого тела, организуя или, может быть, управляя нашими произвольными процессами и обеспечивая перенос в обратном направлении ощущений. Психическая пневма ответственна за интеллектуальную деятельность, за психические процессы. Признавая у человека наличие психической, или душевной, пневмы, а попросту говоря, души, Гален считал ее главным началом в организме. Телу, по его представлению, уготована участь служить лишь простым инструментом для души и находиться всецело в ее подчинении и под ее властью.

Деление пневмы на животную, физическую и духовную и ее отношение к телу, о котором говорится в анатомо-физиологических трактатах Галена, явилось логическим завершением его идеалистических воззрений. Эти взгляды на человеческий организм резко расходились с мнением Аристотеля и Гиппократа, проповедовавших наличие общей единой пневмы, или жизненной силы, но зато соответствовали представлениям богословов. Им особенно импонировало то, что наличие психической пневмы и ее главенство над остальными пневмами и всем организмом в трудах Галена выглядело как абсолютно достоверная, экспериментально подтвержденная истина. Поскольку анатомо-физиологические воззрения можно было использовать для утверждения догм христианской религии, церковников не смущало, что согласно тем же канонам душа не материальна, не доступна нашему восприятию и ее существование не может быть доказано, а потому ссылки на науку следует квалифицировать как злостное богохульство.

Гален был убежденным сторонником Платона и в представлениях на мир придерживался его идеалистических взглядов. Вслед за Платоном он считал, что идеи вечны. Они всегда были и будут существовать бесконечно. Они единственно реальны в нашем мире, а мы сами и все, что нас окружает, лишь причастны к вечным и незыблемым идеям. Мир наших чувств призрачен, все, что мы видим, слышим, ощущаем, – нереально. Подобно теням, этот мир – всего лишь простое отображение изначально существующих идей.

Гален настойчиво проповедовал, что окружающий мир и мы сами созданы в полном соответствии с мировой душой, так сказать, по проекту предсуществовавшей идеи. А поскольку тело и органы любого существа лишь орудия или слуги его души, они по своему устройству должны полностью отвечать ее потребностям. Вот почему органы тела у каждого животного имеют свое особое устройство, а сами животные так сильно отличаются друг от друга. По Галену выходит, что внешний облик и все внутреннее устройство животных целиком зависит от того, какая у него душа. У слона она длинноносая, вот откуда появился его хобот.

Гален далеко не все оспаривал и отвергал в учении Аристотеля. Напротив, заимствовал у него очень многое, в том числе представление о том, что якобы присущая природе целесообразность управляет всей жизнедеятельностью организма. Целесообразное в живой природе – излюбленная тема Галена. Он возвращается к ней всякий раз, как только для этого появляется хоть малейший повод. Всеобщая целесообразность, царящая в природе, мировой дух, иными словами – божество, получило в лице Галена восторженного почитателя. По Галену выходило, что мы сами, каждый наш орган, каждая косточка созданы в полном соответствии с божественным проектом. Эта божья задумка, его всеобъемлющий проект устройства мира кажутся Галену гениальными, и он по каждому поводу высказывает свое восхищение, восторгаясь гениальностью генерального конструктора проекта, как в Александрии умилялись щедрости Птолемеев. Сочинения Галена – это восторженный гимн «творцу» или «всеблагой природе». Буквально на каждой странице его трудов можно найти слова о «бесконечной благости» творца Вселенной, о его «невообразимой мудрости» и «всемогуществе».

В вопросах сотворения мира, а главное – в оценке совершенства деяний творца мнения Галена и столпов христианской религии полностью совпадают. Сравним его высказывания с мыслями Августина Аврелия, одного из основоположников теологии, жившего на рубеже IV и V веков, которого католическая церковь причислила к лику святых, а православная нарекла блаженными. Августин считал окружающий мир созданием всесильного и всеблагого творца, подчеркивая, что явления и законы природы показывают все бесконечное величие и красоту его замысла.

Церковь не преминула отметить общность мнения видного представителя науки и богословов и не обошла своим благосклонным вниманием пропаганду Галеном «мирового духа». Она присвоила Галену титул божественнейшего и канонизировала его учение, на тысячелетие оградив от любой, самой малейшей критики выдвинутые им научные идеи, от попыток дать им материалистическую трактовку.

Взяв на вооружение научное наследие Галена, церковь известным образом трансформировала его, чтобы добиться полного соответствия анатомо-физиологических представлений ученого и догм христианской религии. Если подойти к оценке работ Галена объективно, то станет совершенно очевидно, что многие его положения имели явно материалистический характер. Возьмем хотя бы вопрос о природе души, или пневмы.

Само представление о пневме в трудах Галена выглядело вполне материалистически, но чрезвычайно наивно и абсолютно не отражало существующей действительности. Он рассматривал эту триединую субстанцию как особую тонкую материю, которая, проходя горнило сердца, а затем печени или мозга, утончается, становится совершеннее и приобретает новые качества.

Церковь же трактовала психическую пневму в смысле «жизненного духа», то есть души, и в соответствии с этим рассматривала ее как нематериальную субстанцию, имеющую к тому же божественное происхождение, а вовсе не вырабатываемую самим организмом. Насколько все это далеко от представлений Галена, видно из его утверждения, что «горение поддерживается тем же, чем и жизнь». Не только в очаге, где пылают дрова, но даже в сердце образуются «сожженные и сажеобразные частицы», которые удаляются из организма через легкие. В этом вопросе он на полторы тысячи лет опередил Лавуазье, открывшего кислород и доказавшего наличие общности между горением и дыханием.

Можно перечислить множество вопросов, по которым Гален расходился с церковью. Остановимся еще на одном примере. Богословским нормам не соответствовали его представления о возможностях творца. Восхищаясь его мудростью и «творческими возможностями», Гален вовсе не считал бога абсолютно всемогущим, как было провозглашено столпами христианской религии. Чтобы не быть голословным, приведу точную цитату из его главного труда, посвященного физиологии.

«Если бы бог захотел в миг создать из камня человека, ему бы это было невозможно. И вот в этом-то и разница между мнением Моисея и нашим, ибо для Моисея достаточно, чтобы бог только захотел устроить материю – и она тотчас же устроена: он верит, что для бога все возможно, даже превращение пепла в лошадь или вола. Мы же не так думаем, а полагаем, что есть вещи, физически невозможные, которых бог не касается, но что между возможными вещами он выбирает наилучшие».

За подобные мысли в период средневековья ученых отправляли на костер. Их, несомненно, нужно было скрыть от верующих, что и было сделано учеными богословами. Трансформация взглядов Галена не потребовала особых усилий со стороны церкви. Гален в силу существовавшего в его эпоху обычая писал научные трактаты на греческом, то есть на своем родном языке. В Европе они стали известны в переводе на латынь, однако были сделаны не с подлинника, а с арабских переводов, которые в свою очередь являлись переводами с сирийского языка. Троекратное переложение с языка на язык, безусловно, не прошло даром. Внесенные многочисленными переводчиками искажения требовали существенной переработки, серьезного редактирования, что и было сделано под углом зрения представлений христианской религии и без особого беспокойства за соответствие подлиннику.

После смерти Галена научная мысль в области анатомии, как, впрочем, и в других областях науки, надолго замерла. Этому в первую очередь способствовало развитие схоластики – особого направления в философии феодального общества, господствовавшего в период средневековья. Ее основной задачей являлось философское обоснование существования бога, а также разработка вопросов сотворения мира, происхождения жизни и человека, то есть настойчивая попытка представить содержание христианской веры в цельном связном виде и в терминах античной философии. Богословы, преподававшие схоластику, считали, что ее главной задачей является приведение человеческого познания в полное соответствие с религией.

Схоластов часто называют книжниками. В наши дни такой эпитет звучит как комплимент. Действительно, научное творчество схоластов связано с изучением книжных текстов, но истинными книжниками, в нашем понимании этого слова, их назвать нельзя. Им разрешалось пользоваться лишь священным писанием, посланиями апостолов и трудами первоучителей церкви из тех, чьи взгляды полностью соответствовали догмам христианской религии. Наконец, схоластам было дозволено использовать некоторые произведения ученых и философов античного мира, но чаще не в подлиннике, а в переложении церковников, опираясь на сделанные ими комментарии, которые по объему часто значительно превышали сам текст подлинника. Это было еще хорошо, так как некоторые «рекомендованные» произведения являлись всего лишь короткими извлечениями из трудов философов древности, не всегда сделанными богословами достаточно добросовестно, или, того хуже, собраниями отдельных цитат, смысл которых, взятых отдельно от остального текста, мог совершенно не соответствовать авторским мыслям.

Проводить какие-либо исследования, ставить эксперименты, просто вести наблюдения схоластам не полагалось. Интерес к изучению природы или человека не поощрялся. Богословы утверждали, что люди об окружающем их мире уже знают практически все, что разрешил им знать бог, все, что доступно человеческому ограниченному разуму, и стараться узнать что-нибудь сверх того может только человек, обуянный гордыней, а значит – смущаемый дьяволом.

Ставить под сомнение какие-либо факты канонизированной науки или отвергать их категорически запрещалось. Подобные поползновения жестоко карались католической церковью. В XIII веке она создала для этого судебно-карательный аппарат – инквизицию, призванную бороться с неугодными католической церкви взглядами и лицами. Различные протестантские течения христианской религии по своей жестокости к инакомыслящим старались не отстать от католической церкви. Несмотря на жестокие, непримиримые и часто кровавые распри между различными вероучениями, они умели объединяться, чтобы покарать любого отступника, попытавшегося самостоятельно узнать что-нибудь об окружающем мире. По всей Европе пылали костры, и смрадный дым заживо сжигаемых тел и горящих книг стал привычным в самых передовых и развитых странах континента.

Среди анатомов одним из первых подвергся гонению Яков Беренгарио, рискнувший в чем-то не согласиться с Галеном. «Еретику» повезло! У богословов, видимо, еще не было опыта в таких вопросах, и они плохо разбирались в тонкостях устройства человеческого тела. Для первого случая церковь поступила на удивление мягко. Беренгарио публично осудили, затем выгнали из Болонского университета, а потом и вообще из города, запретив заниматься медицинской практикой.

Судьба испанца Мигеля Сервета (1511–1553) сложилась менее удачно. Он был всесторонне образованным человеком, но особенно увлекался медициной и богословием. Последнее его и погубило. Еще юношей он написал трактат «Об ошибках учения и троице» и издал его в Германии. Книга вызвала у официальных представителей церкви бурю негодования и была предана огню. Сервету пришлось бежать. Ему удалось благополучно добраться до Парижа и поступить в коллеж Кальви. В Париже тоже нужно было вести себя осторожно, и Сервет изменил имя на Михаила Вилланова. Он обнаружил блестящие способности и стал ассистентом крупного ученого профессора Винтера. Вторым ассистентом профессора был итальянец Андрей Везалий. С судьбой этого выдающегося ученого нам еще предстоит познакомиться. Оба ассистента помогали Винтеру в подготовке большого труда по анатомии.

Окончив коллеж, Сервет стал читать лекции по географии, математике и астрономии, но вскоре был отстранен от преподавания за изложение собственного мнения по затрагиваемым вопросам. Ученому пришлось расстаться с Парижем и отправиться на юг. Обосновавшись во Вьенне, Сервет занимается врачебной практикой, а ночами работает над большим трактатом «Восстановление христианства». Книга была опубликована анонимно. На обложке вместо имени автора стояли лишь его инициалы: М.С.В. В книге доказывалось, что Христос вовсе не бог, а всего лишь человек – основатель новой религии. Были в его трактате и другие «грешки»: Сервет в каких-то деталях подправил Галена, не согласившись с его представлениями о кровообращении в легких.

Может быть, инквизиции и не удалось бы догадаться, кто скрывается за инициалами М.С.В., но Сервета выдал глава протестантской церкви в Женеве Кальвин. К нему попал один экземпляр книги (утверждают, что послал ее сам Сервет), и Кальвин сразу понял, кто автор. Он был знаком с Серветом еще в ту пору, когда тому приходилось скрываться от католической церкви. Тогда им не раз случалось вступать в ожесточенную дискуссию по богословским вопросам, а позже обмениваться письмами, доверяя свои доводы бумаге.

Протестанты, в том числе кальвинисты, выступали не против христианской религии, а главным образом против порядков, царивших в католической церкви, против извращения ею некоторых принципов христианства. Кальвин гневно осудил инквизицию, но сам был еще менее терпим к любому инакомыслию. Книга Сервета, где, кстати, критиковался и он сам, вызвала его гнев. Он не мог дотянуться до автора, находившегося в другой стране, и не мог снестись непосредственно с руководством католической церкви, но выход был легко найден – Кальвин написал во Францию анонимный донос, и инквизиция тотчас отправила Сервета в тюрьму.

Следствие длилось долго, но не сломило Сервета. Когда стало ясно, что участь его предрешена, ему удалось бежать. Ближайшая граница была швейцарская. По другую ее сторону власть католической церкви кончалась. Беглец надеялся, что в Женеве он будет в полной безопасности – он ведь не знал, что его арестовали по доносу Кальвина, но вскоре ученый был опознан, схвачен и следствие по его делу возобновлено, но уже кальвинистами.

Французская инквизиция была в бешенстве. Ей пришлось судить Сервета заочно. Книгу и ее автора приговорили к сожжению, правда, Сервета пришлось заменить куклой. В июне 1553 года костер пылал на одной из площадей Вьенны, а 27 октября по решению консистории, протестантского варианта инквизиции, в Женеве на холме Шампель, обычном месте казней, сожгли и самого Сервета. Вместе с ученым еще раз сожгли и его книгу. 350 лет спустя здесь же, в Женеве, недалеко от того места, где когда-то находилась гостиница, в которой был схвачен Сервет, кальвинистская церковь установила ученому памятник.

Самым крупным анатомом со времен Галена стал Андрей Везалий (1514–1564). Он начал свое образование в Париже, а закончил в Падуе. В университетах Европы анатомию изучали по рисункам, в крайнем случае – на трупах животных, а вскрытия человеческих тел если и делались, то чрезвычайно редко и не самими анатомами, а служителями или цирюльниками. Везалий со студенческих лет старался участвовать во вскрытиях. В Падуе, где он остался преподавать после окончания университета, анатомические исследования оказались возможными. В короткий срок, всего за шесть лет, он подготовил и опубликовал труд «О строении человеческого тела» по описательной и топографической анатомии человека, состоящий из семи книг. По сравнению с работами Галена это был серьезный шаг вперед. Везалий не критиковал классика анатомии, но старательно уточнял его данные, а главное – исправлял допущенные им ошибки. Их было немало: Везалий обнаружил 200 мест, где мнение Галена расходилось с действительностью. В этом нет ничего удивительного – ведь вскрывать человеческие трупы Галену практически не приходилось. Он вынужден был ограничиваться лишь непосредственным изучением животных.

Книга Везалия вызвала бурю протеста. Особенно негодовали коллеги молодого ученого – маститые анатомы. Их возмущало, что «мальчишка», а Везалий действительно стал профессором в 23 года, смело опровергал взгляды Галена, которым профессора настолько свято верили, что у них даже мыслей не возникало о возможности проверки. Особенно неистовствовал первый учитель Везалия профессор Якоб Сильвий. Он написал на своего бывшего ученика злобный памфлет. Насколько профессор был оскорблен, видно уже из названия этого сочинения – «Опровержения клевет некоего безумца на анатомию Гиппократа и Галена, составленные Якобом в Париже».

Сильвий так ожесточился на своего ученика, что не ограничился публикацией пасквиля. Страшно подумать, но он взял на себя смелость обратиться с жалобой на Везалия к самому монарху – испанскому королю и императору Священной Римской империи Карлу V. Сильвий обеспокоил Карла не только как верховного владыку, но и как лицо, косвенно ответственное за действия новоиспеченного еретика. Дело в том, что Везалий родился в семье придворного аптекаря и вырос при дворе Карла V. «Я умоляю Царское Величество, – писал Сильвий, – жестоко побить и вообще обуздать это чудовище невежества, неблагодарности, наглости, пагубнейший образец нечестия, рожденное и воспитанное в его доме, как это чудовище того заслуживает, чтобы своим чумным дыханием оно не отравляло Европу…»

К общей кампании травли Везалия присоединилась и церковь. Сама по себе критика анатомии Галена, принятой церковью, вела к подрыву ее авторитета. Кроме того, в сочинении Везалия были отдельные места, непосредственно затрагивающие каноны христианства. Например, согласно библейской легенде о происхождении людей, первого человека, нашего прародителя Адама, бог слепил из глины, из праха земного, а для создания Евы ему почему-то понадобился более качественный материал – Адамово ребро. Следовательно, у Евы был полный набор ребер – по 12 штук с каждой стороны груди, а у Адама 23, на одно ребро меньше. Согласно представлениям церкви, аналогичное число ребер имеют все потомки Адама и Евы, мужчины – 23, женщины – 24. Между тем Везалий утверждал, что, исследовав скелеты десятков людей, он не встретил ни одного мужчины с меньшим числом ребер, чем у женщин.

Еще более принципиальным был вопрос о существовании в организме человека особой косточки, которая не горит в огне, не подвержена тлению и вообще не может быть уничтожена, так как предназначена всевышним для того, чтобы с помощью таинственной силы в день страшного суда человек мог воскреснуть и предстать перед господом богом. Естественно, ничего подобного Везалий не обнаружил, но, отлично понимая, насколько опасно дразнить инквизицию, заявил, что решить вопрос о существовании косточки должны богословы.

Несмотря на то, что Везалий был осторожен в формулировках, стараясь по возможности не вызывать раздражения богословов, обстановка вокруг него накалялась. Церковь, вначале просто присоединившаяся к травле, постепенно брала дело в свои руки. Везалий правильно оценил, чем ему это грозит, и покинул некогда гостеприимную Падую. Оставив университет, он отправился в Брюссель, где тогда находился двор Карла V. Незадолго до этого Везалий получил от императора приглашение занять место придворного лекаря. Карл беспрерывно воевал с Францией, которую поддерживал папа, а потому так своеобразно отреагировал на жалобу французского ученого и действия католической церкви.

При дворе Карла V Везалий находился в полной безопасности, зато с наукой пришлось покончить. Здесь для этого не было необходимых условий. Единственным светлым моментом стало второе издание его анатомического трактата. Наученный горьким опытом, он посвятил его «божественному», «величайшему», «непобедимому императору», а изданное чуть позже «Эпитоме», извлечение из этого труда, – «светлейшему принцу Филиппу, наследному сыну божественного Карла V, великого и непобедимого императора».

К сожалению, подобострастие Везалия, принятое в то время по отношению к сильным мира сего, не спасло его. Под воздействием обстоятельств Карл вынужден был отречься от престола и уйти в монастырь. Испано-нидерландский престол занял Филипп, не питавший к Везалию, как и к остальному человечеству, никаких добрых чувств. При Филиппе вновь было категорически запрещено вскрытие трупов, и для Везалия никто не собирался делать исключения. Теперь он был полностью лишен возможности хоть изредка заниматься наукой. А вскоре церковь нашла повод свести с ним счеты. На ученого было состряпано ложное обвинение в том, что он анатомировал живого человека. Приговор по тем временам не мог показаться особенно тяжелым – Везалий во искупление грехов должен был всего лишь совершить паломничество в «святые места» ко гробу господню. Однако в Европу он больше не вернулся, Везалий умер во время своего долгого путешествия.

Французский ученый Пьер Белон (1517–1564) был зоологом. Он написал прекрасные книги, посвященные птицам и рыбам, где наряду с описанием внешнего облика, образа жизни и повадок дал немало сравнительно-анатомических сведений. Ученый рассказал о всех известных ему животных, а о неизвестных очень неохотно написал с чужих слов. Работы, вышедшие до него, пестрели россказнями о встречах с разными фантастическими существами. Белон, безусловно, знал все зоологические басни и небылицы, но они на страницах его работ отсутствуют, а если некоторые диковинки вроде морского монаха и упоминались, то о возможности их существования он отзывался явно скептически. Точно так же он относился к различным чудовищам и фантастическим существам из «священного писания» и «житий святых». Естественно, что церковь да и светские власти испугались подобной ереси, и Белон оказался в тюрьме, откуда вышел лишь благодаря тому, что один из его почитателей внес за ученого приличный выкуп. Однако через несколько лет он был убит прямо на улице. Кто был его убийцей и в чем перед ним провинился Белон, мы не знаем. Не исключено, что это был наемный убийца, чей труд оплатили те, кто преследовал свободомыслие ученого.

Гибелью самых выдающихся анатомов средневековья не исчерпывается кровавая дань минотавру богословия. Были и другие жертвы. Наемные убийцы тяжело ранили Паоло Сарпи, «неистового монаха», политика, врача и анатома, впервые описавшего венозные клапаны, и лишь счастливая случайность спасла ему жизнь. Стремление к познанию истины обрекло на скитания выдающегося немецкого химика, врача и философа Парацельза Бомбаста, рискнувшего публично предать огню сочинения великого Галена. Почти всю жизнь бродил он по дорогам Европы, спасаясь от преследований инквизиции.

Жертвы невежеству и фанатизму не пропали даром. Они доказали, что развитие науки немыслимо без непосредственного наблюдения и эксперимента, и положили конец слепому догматизму в вопросах медицины, анатомии и физиологии.

Экспериментальный подход к изучению анатомии и физиологии окончательно закрепили работы Уильяма Гарвея (1578–1657), первого английского физиолога, открывшего кровообращение. Перевязывая кровеносные сосуды на живом животном, он доказал, что по артериям кровь разносится по всему телу, а по венам возвращается обратно в сердце. Это не противоречило твердо установившемуся мнению, что выносимая в мышцы и другие органы артериальная кровь полностью расходуется там на их жизнедеятельность, а по венам в сердце поступает кровь, вновь созданная печенью. При тогдашней экспериментальной технике проверить достоверность существовавшего предположения не представлялось возможным. Гарвей нашел косвенное, но весьма убедительное доказательство. Он произвел несложный расчет, показав, что если сердце при каждом сокращении выталкивает даже весьма незначительное количество крови (точными данными Гарвей не располагал), то за час, а тем более за сутки, суммарное количество прошедшей через сердце крови достигнет внушительной величины. Гарвей жил задолго до открытия закона о сохранении веществ и энергии, но интуитивно его предвосхитил, заявив, что для производства подобного количества крови явно недостаточно потребляемой человеком пищи.

Гарвей стал основоположником сравнительной физиологии. Хотя целью его исследования являлось изучение кровообращения у млекопитающих, он производил эксперименты на 60 видах животных, на мухах, осах, улитках, раках, рыбах, лягушках, ящерицах, птицах, в том числе на четырехдневном курином эмбрионе.

Ученые эпохи Возрождения сумели взглянуть правде в глаза и отказаться от многих догм, укоренившихся со времен Гиппократа, Аристотеля и Галена, но это совершенно не коснулось самого сложного и важного органа человеческого тела – мозга. Так, Андрей Везалий, обнаруживший в анатомии Галена огромное количество ошибок, принял в основных чертах его трактовку происхождения человеческой психики. Он тоже говорит о жизненном духе, находящемся в желудочках мозга, который, смешиваясь с воздухом, превращается в «животный дух» – душу. До органов чувств «животный дух» добирается по нервам, выходящим непосредственно из головного мозга, а до мышц – по нервам, выходящим из спинного мозга. Как видим, полтора десятка веков не внесли ничего нового в представления о высших психических функциях мозга.

Статус творца

Наука о человеке постепенно, хотя и медленно, развивалась. Лишь учение о мозге не могло похвастаться успехами. И это понятно. Функции мозга намного сложнее, чем функции других органов нашего тела. Деятельность мышц, сердца, некоторых желез, даже желудка и кишечника сразу бросается в глаза, а деятельность мозга непосредственно ничем себя не обнаруживает. Неудивительно, что представления Галена и Везалия о механизмах работы мозга, или, вернее, «души», оказались настолько живучи, что сохранились без больших изменений практически до начала XVIII века.

Более материалистически эти явления понимал французский философ и естествоиспытатель Рене Декарт (1596–1650). Он предложил разработанную им «физиологию анимального (жизненного) духа». Декарт писал, что «животные духи, похожие на весьма тонкую жидкость, или, скорее, на очень чистое и подвижное пламя, все время возникают в сердце и поднимаются в мозг, как в резервуар особого рода. Отсюда они вступают в нервы и распределяются по мышцам, обуславливая их сокращение или расслабление».

Некоторых ученых эти объяснения не удовлетворяли. Они хотели знать, каким же образом «животный дух», добравшись до мышцы, заставляет ее сокращаться. Решить эту загадку пытались многие выдающиеся умы, в том числе и Ньютон. Он высказал предположение, что в основе мышечного сокращения лежит распространение по нерву упругой волны. Однако самые тщательные наблюдения не обнаружили ничего похожего.

Когда перед наукой возникает неразрешимая загадка, к ее решению в первую очередь пытаются привлечь наиболее разработанные человеком области знаний. Казалось, что в данном случае ответ на мучивший физиологов вопрос могла дать гидродинамика. Недавно появившийся в лабораториях микроскоп был еще далек от совершенства и не позволял окончательно решить вопрос, является ли нерв сплошным или представляет собою скопление тончайших трубок. Авторитет древних ученых свидетельствовал в пользу трубок, и следовательно привлечение гидродинамики было вполне оправданно. Использование ее принципов, казалось, прекрасно объясняло весь круг событий, разыгрывающихся при нервном возбуждении. Согласно этой концепции, чтобы произвести движение, из мозга по полой нервной трубке накачивалась жидкость. Она поступала в мышцу, наполняя ее, делая упругой, раздувала мышцу, при этом длина ее уменьшалась, что и вызывало движение конечности.

Все тот же примитивный микроскоп, отсутствие четких представлений о том, как им пользоваться при изучении тканей организма, и постоянные опасения разойтись в мнениях с древними авторами не позволили ученым XVIII века отказаться от представлений о мозге как о железе, вырабатывающей особый «драгоценный флюид», или «нервный сок».

Теория «нервного флюида» вполне могла удовлетворить даже самого взыскательного ученого той эпохи. У нее был один недостаток – ее не удалось подтвердить экспериментально. Ученые самых различных направлений верили в существование флюидов: теплового, электрического, светового. Оно не вызывало ни у кого сомнений. Органы чувств человека прекрасно воспринимали эти флюиды, но «нервный» оказался столь «тонок», что его нельзя было просто ощутить или обнаружить иным способом.

Пролить свет на сущность «нервного флюида» удалось итальянскому ученому, профессору анатомии, акушерства и гинекологии в Болонье Луиджи Гальвани (1737–1798). Он открыл животное электричество, то есть обнаружил электрические явления в живых тканях, в первую очередь в нервах, а значит, определил природу «нервного флюида».

Об опытах Гальвани рассказывают множество легенд и небылиц. По одной из версий, «виновницей» его открытий была жена. Толчком к открытию послужил ее визит в мясную лавку. Итальянцы слывут завзятыми гурманами. От соловьиных язычков до лягушачьих окорочков – все приемлет итальянская кухня, лишь бы на ее утонченный вкус это казалось достойным употребления, а потому ассортимент товаров мясной лавки может быть необыкновенно широк.

Легенда гласит, что, выбирая у мясника деликатесный продукт, синьора Гальвани с ужасом увидела, как лягушачьи окорочка ни с того ни с сего дергались как живые. Естественно, она подумала, что дело тут не обошлось без нечистой силы. Ее супруг не верил ни в какую чертовщину. Он был осведомлен о том, что разряд лейденской банки, то есть электричество, способен вызывать сокращение мышц. Гальвани решил, что в лавке мясника атмосферное электричество заставляло лапки лягушек дергаться, и, чтобы успокоить жену, решил вместе с ней провести в ближайшую грозу соответствующий опыт.

Гальвани продемонстрировал жене, что не только в лавке мясника, но и у них на балконе лягушачьи лапки, подвешенные на медных крючьях к чугунной решетке, всякий раз дергаются как только ее касаются. Однако постепенно он убедился в том, что в сокращении лапок атмосферное электричество не повинно. Гальвани предположил, что они дергались потому, что электричество возникало непосредственно в нерве и мышце, а медный крючок и чугун балконной решетки выполняли роль простого проводника электричества. В то время ученым было известно всего два источника его получения. Оно возникало от трения таких веществ, как янтарь, и при разрядах электрических рыб. Поскольку при трении металлов электричество не возникает, естественно было предположить, что оно зарождалось в самом организме. Таким образом, Гальвани считал, что «нервный флюид» является в то же время и «электрическим флюидом».

Нужно сказать, что в данном случае Гальвани был не прав. Электричество возникало в цепи двух разнородных металлов: чугуна и меди. Это сумел доказать Александр Вольт (1775–1827), создавший по этой аналогии гальванические элементы. И все же животное электричество существовало. Гальвани продемонстрировал, что оно способно возникать без помощи металлов. Для этого он брал кусочек нерва и, изогнув его в виде латинской буквы U, клал на стол. Когда поверх него накладывался другой нерв, соединенный с мышцей так, чтобы в одной точке он касался неповрежденной оболочки первого, а в другой – места, где этот нерв был перерезан, то в момент их соприкосновения мышца вздрагивала. Хотя «электрический флюид» обеспечивал ученым широкий простор для всевозможных фантазий, мистический туман, окутывавший деятельность нервной системы, начинал понемножку рассеиваться.

Сущность опытов Гальвани вряд ли была понятна или интересна обывателям, для них был важен лишь факт существования животного электричества, способного якобы оживить мертвого человека. В таком искаженном виде сведения об опытах Гальвани быстро распространились по всей Европе, что несомненно способствовало развитию интереса к электричеству.

Открытие животного электричества не снимало с повестки дня вопрос о душе. Ученые упорно искали ее апартаменты, то есть тот участок мозга, где находится наша психика. Декарт считал, что за психические процессы отвечает шишковидная железа – особый вырост, скрытый между большими полушариями, фактически находящийся в центре нашего мозга, а потому, на его взгляд, являющийся наиболее подходящим местом для выполнения душой своих функций. В качестве резиденции психики называли такие структуры, как полосатое и мозолистое тела мозга, или отводили ей двухкомнатные апартаменты в белом веществе больших полушарий.

В XVIII веке получила развитие психология. Теперь ученые не рассматривали психику как нечто целое и неделимое, а выделяли ее отдельные свойства или способности, и это наталкивало на мысль о необходимости рассматривать мозг как завод с несколькими специализированными цехами.

Немецкий анатом И.-Х. Майер высказал предположение, что кора головного мозга заведует памятью, белое вещество полушарий – воображением и суждениями, а в базальных областях мозга находится воля и новые восприятия сравниваются с предшествующим опытом. Майер назвал и командные пункты мозга. Он считал, что за организацию совместной деятельности различных мозговых цехов отвечает мозолистое тело и мозжечок.

Смутные предположения Майера не привлеки особого внимания и не получили большой известности, может быть, в силу того, что он не очень настойчиво их пропагандировал. Зато домыслы Галля не остались незамеченными. Они снискали себе немало поклонников, но еще больше врагов и критиков и вызвали серию яростных дискуссий.

Австрийский врач и анатом Франц Галль (1758–1828) очень тщательно изучил строение человеческого мозга. Будучи врачом и имея дело с заболеваниями мозга, он заметил, что характер болезни зависит от того, какой участок мозгового вещества оказался поврежденным. Это укрепило его в мысли, что каждой психической функцией заведует особый участок мозгового вещества. Пожалуй, он имел достаточно оснований для подобных выводов, но ход его дальнейших рассуждений, мягко сказать, был цепью сплошных умозрительных домыслов. У Галля для них не было никаких оснований, и они не опирались на проверенные факты.

Галль предположил, что, если у человека особенно сильно развита какая-то черта характера или психическая функция, это не может произойти без того, чтобы соответствующий участок коры больших полушарий не разросся по сравнению с соседними областями мозга. Под давлением «мозговой шишки» кости черепа должны выгибаться дугой, образовав в этом месте настоящую шишку, которую можно увидеть или нащупать, если она скрыта волосами. А если какая-то психическая функция недоразвита, то в этом месте кора больших полушарий становится тонкой, на поверхности мозга возникает ямка и в соответствии с ней провал костей, что снаружи должно выглядеть как углубление на поверхности черепа. Ученый самым активным образом пропагандировал свое учение, а затем совместно с Г. Шпурцгеймом опубликовал обширное пятитомное сочинение, которое можно рассматривать как руководство по френологии – науки о душе. Сами авторы дали своему сочинению не менее нескромное название «Анатомия и физиология нервной системы».

Галль и его последователи выделили 37 психических способностей и соответствующее количество шишек. В их числе, кроме шишек, выполняющих физиологические функции, были такие, как зрительная или слуховая память, ориентировка в пространстве, чувство времени или инстинкт продолжения рода, были шишки смелости, честолюбия, остроумия, скрытности, осторожности, самооценки, утонченности, надежды, любознательности, податливости воспитанию, самолюбия, независимости, исполнительности, агрессивности, верности, любви к жизни и даже любви к животным.

Галль не сам выдумал эти психические способности, свойства и влечения, а позаимствовал из тогдашней психологии. Он только указал, где они якобы находятся в мозгу человека. Галль и его сторонники составили подробные топографические карты поверхности головного мозга человека с точным указанием, где и что у нас имеется, и такие же подробные карты человеческой головы, чтобы знать, где искать подходящие шишки и ямки. Выходило, что, изучив и обмерив череп (метод Галля требовал точности), можно было дать объективное и исчерпывающее описание характера, психических свойств и способностей обследуемого субъекта и выяснить, насколько он исполнителен, честолюбив, будет ли преданным слугой и можно ли доверяться его дружбе.

Трудно понять, как в эту галиматью верил сам Галль, но, по всей вероятности, верил, хотя некоторые современники в этом сомневались и, видимо, имели на то основания. Один из видных ученых того времени заявил, что «френология – это учение, изобретенное глупцами для глупцов». Многие современники Галля приняли его учение в штыки, и не только из-за его умозрительного характера, но просто потому, что не могли представить себе, каким образом внешне однородное мозговое вещество может иметь столь узкую специализацию.

На Галля рьяно ополчилась церковь. Она не могла поддержать френологию. Приняв ее, неизбежно пришлось бы распрощаться с мифом о непознаваемости божественной души. Нам трудно сейчас представить себе, насколько острой и непримиримой была дискуссия. Родись Галль немного раньше, гореть бы ему на костре, но начинался XIX век. Инквизиции больше не существовало.

Благодаря церкви дискуссия о душе вышла за пределы «академических» кругов и втянула в свою орбиту сильных мира всего. Сам Наполеон Бонапарт вмешался в нее и потребовал от австрийского императора выслать Галля из Вены. В 1802 году главе френологической школы пришлось покинуть родной город. Позже, потеряв трон и сам оказавшись в пожизненной ссылке, Наполеон захотел оправдаться перед потомством и, перечисляя свои заслуги перед человечеством, не забыл напомнить, что именно он способствовал прекращению пропагандистской деятельности Галля.

Несмотря на гонения церкви и участие в этом глав крупнейших европейских государств, френология нашла своего потребителя в лице реакционных представителей правящего класса. Она одинаково годилась как для подтверждения их исключительности, так и для увековечения своей власти над беднейшими и «неполноценными» представителями трудящихся.

В эпоху становления капитализма в Европе френология дала толчок к использованию в криминалистике внешних признаков людей для подтверждения или отклонения врожденных преступных наклонностей. Основатель учения о врожденной преступности итальянский антрополог и криминалист Чезаре Ломброзо утверждал, что вырождение мозга, с одной стороны, приводит к психическим аномалиям, а с другой – проявляется в ряде внешних признаков, таких, как уродство в строении ушей, зубов, половых органов, неправильность черепа, выпячивание нижней челюсти, возникновение «заячьей губы», чрезмерная волосатость, и других нарушениях и диспропорциях телесных форм. Совокупность внешних уродств и психических аномалий якобы создает тип «прирожденного преступника», самой природой предназначенного совершать злодейские поступки, а потому и неисправимого. От людей такого типа Ломброзо требовал социальной защиты, которая должна была применяться задолго до совершения ими преступления, чтобы уберечь общество от нанесения ему вреда. Он считал, что внешние признаки дают основание применять к их обладателям такие меры, как высылка на необитаемые острова, пожизненное заключение или смертная казнь, а также кастрация, чтобы избежать появления новых потенциальных преступников.

Теория Ломброзо не получила признания. Ее несостоятельность давно доказана. Тем не менее в некоторых штатах США был в свое время принят закон о принудительной стерилизации людей, совершивших тяжелые преступления.

Несмотря на фантастический донаучный характер представлений Галля о функциях мозга, они сыграли и некоторую положительную роль, привив анатомам любовь к точным измерениям при изучении и описании органов и частей тела. Идеи о «мозговых центрах» выдержали гонения, обрушившиеся на их автора и, надолго пережив френологию, в измененном виде частично используются и современной наукой.

Активная пропагандистская деятельность Галля привлекла внимание к функциям мозга. Вскоре после опубликования им своих френологических домыслов стали известны исследования французского физиолога и врача М. Флуранса. Большую часть экспериментов он осуществил на голубях и курах, удаляя у них отдельные участки мозга и наблюдая за изменением поведения. Флуранс смог убедиться, что через некоторое время после операции поведение птиц восстанавливалось, независимо от того, какие районы поверхности мозга были у них повреждены. Проведя большую серию экспериментов, он пришел к выводу, что серое вещество поверхности полушарий (сам Флуранс считал его корой больших полушарий) является местом обитания души, или «управляющего духа».

Результаты экспериментов на голубях, казалось бы, полностью перечеркивали домыслы Галля. Флуранс считал, что если мозг и является сложным органом, состоящим из многих самостоятельных блоков, то кора больших полушарий действует как единое целое и вся ее масса «однородна и равноценна, как масса любой железы, например печени».

Чтобы окончательно убедиться в своей правоте, Флуранс провел на петухах еще одну серию удивительных опытов. Он перерезал у них на одном крыле два нерва: один – идущий к мышцам-разгибателям, а другой – к мышцам-сгибателям, а затем вшивал их, но намеренно перепутав концы. В результате идущий от мозга нерв-разгибатель оказался сшит с обрывком нерва-сгибателя, а нерв-сгибатель – с обрывком разгибателя. Нервы легко срастаются, и по прошествии определенного времени функция крыла восстановилась. Эти наблюдения, казалось бы, должны были свидетельствовать о том, что тот участок мозга, который дает команды мышцам-сгибателям, с таким же успехом может командовать и разгибателями.

Флуранс был серьезным ученым и каждый свой вывод подтверждал данным собственноручно проведенных экспериментов и наблюдений. Однако сделанные им выводы в дальнейшем не подтвердились. Мозг птиц во многом отличается даже от мозга низших млекопитающих, тем более от человеческого. То, что он принимал за кору больших полушарий, являлось совершенно другой мозговой структурой. Она действительно работает как единое целое, тогда как кора больших полушарий высших млекопитающих, и особенно человека, состоит из отделов, выполняющих присущие только им функции.

Спор между сторонниками Галля и Флуранса был весьма плодотворным. Он толкал на проведение все новых и новых исследований и способствовал дальнейшему развитию физиологии, изучению функций отдельных структур мозга. Ученые конца XVIII – начала XIX века подорвали веру в существование непознаваемой души и поставили на очередь вопрос об изучении деятельности мозга, который уже нельзя было рассматривать как седалище нашей психики, каким его до того считали, – он получил статус ее творца.

Миллиарды деталей

Несколько фотоснимков

Одна из главных причин, сдерживавших развертывание работ по изучению мозга, – неверие в возможность осуществления подобных исследований. Сначала ученые думали, что психика продукт нематериальной, а следовательно и непознаваемой души. Поэтому изучение чего-либо, что к ней относится, не имело в их глазах никакого смысла. Когда же вера в божественную душу понемногу стала угасать, взяться за изучение физиологии мозга мешало представление, что мысль не материальна, а потому механизмы ее возникновения не могут быть изучены. Кроме того, невероятная сложность мозга, полное отсутствие сведений о том, что происходит в его недрах, не вдохновляли. Никто не знал, с какой стороны подойти к его изучению.

В.И. Ленин назвал человеческий мозг высшей формой организованной материи. Действительно, как по сложности своего устройства, так и по сложности и совершенству выполняемых им функций нет ничего равного мозгу. Он гораздо сложнее всего, с чем нам до сих пор приходилось сталкиваться в нашей Вселенной. Между тем на создание мозговой ткани природа особенно не расщедрилась. Мозг построен из относительно небольшого количества «типовых деталей» – разных видов нервных и глиальных клеток. Зато общее число использованных на его постройку деталей чудовищно велико. Только нервных клеток, или нейронов, как их сейчас называют ученые, около ста миллиардов и примерно столько же глиальных клеток.

Мозг современного человека – относительно небольшой орган. Его величина намного уступает размеру мозга некоторых животных, самым крупным природа одарила синего кита. Вес его мозга колеблется от 7 до 10 килограммов. Вес мозга индийского слона около 5 килограммов, северного дельфина-белухи – 2350 граммов, а дельфина-афалины – до 1735 граммов.

По сравнению с перечисленными животными размер мозга нашего обезьяноподобного предка был мизерным. У ископаемых австралопитековых обезьян он едва достигал 350 кубических сантиметров, но начал быстро расти. За время существования австралопитеков он постепенно увеличился от 450 до 750 кубических сантиметров, что уже значительно превышало размер мозга гориллы – самого крупного представителя современных человекообразных обезьян.

Было бы весьма интересно детально изучить мозг наших далеких предков, но это вещество больше других тканей организма подвержено разрушению. К счастью, об объеме мозга можно судить по объему черепной полости – она обычно немногим больше находящегося в ней мозга. Изучение костных останков рассказало о том, как шло развитие мозга. У предчеловека с острова Явы объем мозга возрос до 800 кубических сантиметров. У питекантропа он колебался от 750 до 900, а у синантропа достиг 915–1225 кубических сантиметров и почти приблизился к размеру мозга современного человека.

Объем черепной коробки африканского неандертальца достиг 1350, а европейского – 1610 кубических сантиметров. Наконец, среди кроманьонцев были по-настоящему «башковитые ребята» с объемом мозга до 1880 кубических сантиметров. Это была кульминация! Дальше величина мозга пошла на убыль. Если в среднем у кроманьонца емкость черепа составляла 1570, то в верхнем палеолите она упала до 1505, а у современного европейца до 1446, то есть уменьшилась на 125 кубических сантиметров! Этот процесс продолжался и в историческую эпоху существования человечества. Благодаря бальзамированию трупов лучше всего сохранились останки египтян. Их изучение позволило убедиться, что за 2–3 тысячи лет от царствования первых династий египетских фараонов до восемнадцатой династии емкость черепа сократилась с 1414 до 1379 кубических сантиметров, теряя примерно один кубический сантиметр каждые сто лет.

Не связан ли уровень развития интеллекта с размером мозга? Безусловно связан! Мозг шимпанзе в три раза меньше человеческого, и это определенно накладывает отпечаток на развитие умственных способностей обезьян. Однако не менее важна разница в его структурном совершенстве. Видимо, все-таки удачная конструкция важнее количества использованных для ее создания рабочих элементов.

Вес мозга современных людей подвержен значительным колебаниям – от 1017 до 2014 граммов. Разница почти в два раза, но она считается нормальной. Нашлись ученые, которым показалось заманчивым связать умственные способности людей с размерами их мозга. Они априорно, не проведя необходимых исследований, предположили, что мозг европейца крупнее, чем аборигенов других континентов, и сочли это доказательством превосходства белого человека над всеми остальными расами людей.

Расистски настроенные ученые поторопились. Им пришлось отказаться от своих домыслов. Между отдельными расами нет серьезной разницы в размерах мозга, во всяком случае она не в пользу европейцев. Средний вес мозга африканцев 1316, европейцев – 1361, в том числе немцев – 1291, швейцарцев – 1327, русских и украинцев – 1377. Вес мозга японцев – 1374, а бурят – даже 1508 граммов. Мозг мужчин обычно на 100–150 граммов больше женского.

Несмотря на то, что между появлением на земле каракатицы и человека прошли миллиарды лет, в организации тканей нервных ганглиев моллюсков и тканей головного мозга высших представителей млекопитающих не возникло принципиальной разницы. Нервная система любых организмов, как и любой другой орган, построена из клеток, правда, клеток весьма своеобразных и высококвалифицированных. По строению, характеру деятельности и значению их можно разделить на два типа – нервные и глиальные.

О глиальных клетках здесь будет сказано мимоходом, но не потому, что их роль ничтожна или их слишком мало. Глиальные клетки окружают нейроны со всех сторон. Предполагается, что они создают опору для нервных клеток и их тонких отростков, снабжают их всем необходимым, а может быть, выполняют и более важные обязанности.

Главными рабочими элементами мозга являются нейроны. Это удивительные клетки. От маленького, неправильной формы тела отходят многочисленные отростки. Один из них бывает особенно длинным. Его называют аксоном. Остальные – дендриты, они короче. И аксон и дендриты сильно ветвятся, причем аксон ветвится лишь на конце, а остальной его ствол веточек не дает. Если нарисовать нейрон аксоном вверх, он будет напоминать высокое и очень тонкое дерево, вырванное из земли с корнями.

Причудливое строение нейрона – не случайность. Каждая его часть выполняет свою особую функцию. Тело нейрона – это его энергетический центр и фабрика важнейших материалов, необходимых для жизнедеятельности нервной клетки. Дендриты предназначены для сбора информации. Их задача – увеличить поверхность нейрона. Вот почему они сильно ветвятся и образуют вокруг тела клетки густую чащу. Большинство сигналов, поступающих в нейрон от его соседей, перехватывается их бесчисленными отростками.

Функция аксонов заключается в передаче сигналов другим нервным клеткам. Это всего лишь проводник, кабель, идущий из одного отдела нервной системы в другой или из нервной системы в различные органы и ткани организма. Обычно аксон несколько тоньше дендритов, а его длина, в сравнении с мизерными размерами тела нервной клетки, поражает. Нейроны относятся к числу наиболее мелких клеток организма. Размер большинства из них обычно не превышает нескольких десятков микрометров, а длина аксонов человека варьируется от 0,1 миллиметра до 1 метра. Чтобы из спинного мозга донести команды до самых удаленных мышц ног или хвоста у крупных животных, например слона, кита, им нужно иметь длину от 1,5 до 3 метров. Наконец, у гигантского кальмара-архитеутиса, вместе с вытянутыми щупальцами достигающего в длину 18 метров, максимальная длина аксонов не должны быть меньше 10 метров. Выходит, что отросток может быть в миллионы раз длиннее собственной клетки.

Информация от одной нервной клетки к другой передается в местах их контакта. Для этого здесь формируются особые приспособления, обеспечивающие переход возбуждения с нейрона на нейрон. Их называют синапсами. Большинство синапсов, как уже говорилось, передают информацию от аксона одной клетки к дендриту другой, но известны и другие типы контактов: между аксоном одной клетки и телом другой, между двумя аксонами или двумя дендритами. Обычно нейрон имеет от 1000 до 10000 синапсов, через которые обменивается информацией с другими нейронами – получает от них сообщения или делится с ними имеющимися в его распоряжении сведениями.

Сложность строения нервных клеток сильно затрудняла изучение их взаимного расположения и общего устройства нервной ткани. Дело в том, что микроскоп не дает возможности проследить от начала до конца ни самый короткий аксон, ни крохотный дендрит. Путь нервных отростков извилист. Его трудно увидеть в густом переплетении соседних отростков и глиальных клеток, окружающих нейрон со всех сторон. Скажем откровенно, что и сейчас архитектоника многих участков человеческого мозга изучена еще недостаточно полно, но тем не менее уже появилась возможность дать принципиальную схему их взаимного расположения и взаимодействия.

Общий принцип устройства мозга правильнее всего представить в виде схематического изображения направления потоков информации от их поступления в нервную систему до направления распоряжений исполнительным органам. Мозг получает информацию от рецепторов. Здесь главным рабочим прибором служит видоизмененная нервная клетка. На нее возложена задача собирать и преобразовывать информацию, которая поступает из внешнего мира, в электрические сигналы. Фоторецепторы глаза реагируют на свет, обонятельные и вкусовые рецепторы – на химические воздействия, осязательные и звуковые – на механические. Для самых разных воздействий окружающего и внутреннего мира существуют рецепторы, но всю полученную информацию они переводят на язык электрических импульсов. Только в таком виде она становится понятной для клеток мозга.

Информация рецепторов адресуется нервным клеткам, которые, как правило, находятся здесь же, за пределами мозга. Отростки рецепторных клеток направляются к этим нейронам и вблизи них ветвятся. Таким образом, одна рецепторная клетка обычно посылает сигнал многим нейронам. В свою очередь, каждый из этих нейронов посылает аксон в мозг к нейронам следующего звена, который, как и полагается, делится на множество веточек и тоже передает информацию многим нейронам, а те переадресуют ее нейронам очередного звена.

Такой способ передачи информации вовсе не означает, что она мигом распространится на весь мозг, а число нейронов, занятых в ее обработке, будет расти как снежный ком. Дело в том, что каждый нейрон первого звена получает информацию не от одного, а от множества рецепторов, а каждый нейрон второго звена от множества нейронов первого. Так что информация рецепторных клеток, просочившаяся в мозг в виде тоненьких ручейков и дублированная здесь нейронами, ответственными за ее дальнейшее продвижение, может в конце концов действительно превратиться в могучий поток, но он потечет по своему руслу, не выплескиваясь за его берега.

Так от звена к звену передается в мозгу информация рецепторов, пока не достигнет исполнительных нейронов, которые шлют команды мышцам или железам. Таких звеньев как минимум должно быть два-три, но обычно бывает значительно больше. К сожалению, изучена в лучшем случае работа первых и последних одного-двух звеньев. Значительные успехи достигнуты лишь в изучении зрительной системы. Здесь путь информации прослежен до шестого-седьмого звена нейронной цепи, до нервных клеток в зрительных полях коры больших полушарий, занятых ее анализом. Что происходит в средних звеньях большинства анализаторных систем, пока почти не известно. Но именно это самое интересное, так как здесь возникают ощущения, осуществляется узнавание простых и сложных раздражителей и где-то здесь находятся кладовые нашей памяти. Наконец, именно в этих звеньях возникают эмоции, мысли, принимаются решения, формируется речь.

Пути информации в мозгу, конечно, не столь прямолинейны, как это изображено на нашей схеме. Чаще информация анализаторов адресуется в разные районы мозга и следует туда специальными дорогами. На дорогах мозга одностороннее движение. Передаваемой информации не угрожает катастрофа, столкновение со встречным потоком, но он существует. Для него предназначены другие магистрали, тоже с односторонним движением. Они берут начало где-то от средних звеньев нейронной цепи и служат для передачи в анализатор указаний, как ему дальше работать, то есть обеспечивают регулировку деятельности. Такие же встречные дороги обеспечивают «обратные связи», как называют их физиологи, между исполнительными органами и командными центрами мозга. Они дают возможность исполнительным органам – мышцам и железам – рапортовать командным центрам о выполнении их распоряжений.

Есть еще две особенности нейронных дорог. Нервные клетки каждого звена не только получают информацию от нейронов предыдущего, но и обмениваются информацией между собой посредством боковых связей. Кроме того, в каждом звене переключения информации наряду с обычными нейронами, обслуживающими линии связи, могут находиться и так называемые тормозные. Их импульсы действуют, как красные сигналы светофоров на наших людских магистралях, и способны приостановить, сократить, а то и полностью прервать движение потока информации.

Так выглядит в самых общих чертах устройство мозга. Со стороны может показаться, что мы знаем о нем чрезвычайно мало. Действительно, пока не так много, но в жизни все относительно. Понять принципиальную схему работы прибора, составленную из миллиардов элементов, – огромное, ни с чем не сравнимое достижение. Изучение мозга идет гораздо быстрее, чем можно было ожидать. Мы ушли от старта очень далеко, и то, что до финиша неизмеримо дальше, не должно нас смущать. Ведь процесс познания бесконечен, а секреты материи, тем более такой сложной и совершенной, неисчерпаемы. Но то, что неясно сегодня, станет понятным завтра и, конечно, даст повод для новых вопросов.

«Кирпичики» мозга

Чего только не придумали изобретатели! В Англии запатентована машинка, считающая петли при вязании вручную. Там же сконструировано и получило патент устройство для вскрытия скорлупы у яиц, сваренных всмятку. Французы изобрели скобы-зажимы, позволяющие, не обжигая пальцев, снимать кожуру с горячих вареных картофелин. Трудно сказать, сколько запатентованных изобретений не принесло человеку никакой пользы, зато другие способны прямо-таки на глазах изменить мир.

Считается, что зрение поставляет 90 процентов всей доходящей до нашего сознания информации. Каждый раз, когда делалось изобретение, позволяющее увидеть то, что раньше было недоступно глазу, наука делала крупный шаг вперед.

Английский физик Роберт Гук, живший в XVII веке, изобрел несколько астрономических и физических приборов, спиральную пружину для часов, оптический телеграф и усовершенствовал микроскоп. То, что он увидел, заглянув в окуляр своего детища, так потрясло ученого, что в 1665 году он опубликовал собственное сочинение с длинным, как тогда было принято, и малопонятным названием «Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные посредством увеличительных стекол». Среди изученных им объектов были срезы обычных бутылочных пробок. Приглядываясь к их строению, он увидел, что они более чем наполовину состоят из воздуха, заключенного в крохотные коробочки. Так были открыты растительные клетки.

Прошло еще немало лет, прежде чем удалось увидеть животные клетки, а потом убедиться, что все организмы состоят из клеток, являющихся их основной структурной единицей. В конце концов была открыта и нервная клетка, только это произошло почти два века спустя после опубликования Гуком своего знаменитого сочинения. В тот период уже существовали неплохие световые микроскопы, позволяющие разглядеть такие крохотные объекты, как тело нейрона и даже его отростки. Однако они казались прозрачными и поэтому невидимыми, а если их окрашивали обычными красителями, как красят срезы других органов тела, то из-за слишком плотной упаковки, из-за густого переплетения отростков, получался темно окрашенный мазок, на котором было невозможно рассмотреть отдельные детали.

Трудно представить процесс дальнейшего изучения мозга, если бы в конце прошлого века итальянский анатом К. Гольджи не создал метод окраски нервной клетки, позволивший наконец увидеть, что она собой представляет. Ценность метода состоит в том, что на мозговом срезе окрашиваются не все нервные клетки, а лишь некоторые из них. Прошло больше ста лет с момента изобретения способа окраски по Гольджи. Им пользуется большая армия анатомов, но до сих пор никому не удалось выяснить, почему окрашиваются лишь очень немногие клетки, что делает их восприимчивыми к красителю.

Метод Гольджи оказался очень удачным. Если нервная клетка оказалась восприимчивой к красителю, то окрашивается вся целиком, со всеми мельчайшими отростками, а оставшиеся неокрашенными полупрозрачные клетки не мешают ею любоваться. Правда, не видно, к чему тянутся отростки окрашенной клетки, но, изготовляя сотни препаратов, удалось в конце концов разобраться и в этом.

Хороший световой микроскоп обеспечивает увеличение в тысячу раз. Сегодня кажется, что это совсем немного. Между тем задолго до появления электронных микроскопов анатомы достаточно подробно изучили и описали самые различные типы нервных клеток. Одного они сделать не сумели – выяснить структуру нервных отростков в местах их соединений. Световой микроскоп не позволял увидеть такие подробности и ответить на вопрос, волновавший в ту пору исследователей: самостоятельны ли нервные клетки или нервная система представляет непрерывную сеть, где волокна сливаются друг с другом, являя собой неразрывное целое. Убедиться в том, что каждая нервная клетка – это самостоятельный элемент нервной системы, удалось лишь после создания электронного микроскопа. Он дал возможность увидеть, что в синапсах, местах контакта отростков, между ними всегда остается щель, правда очень узкая, шириной всего в 0,00002 миллиметра. Так что фактически в нервной системе отростки нейронов вплотную не соприкасаются ни с другими отростками, ни с телами нейронов.

Вторым важнейшим изобретением было создание микроэлектрода. Со времен Гальвани стало ясно, что в работе нервной системы электрические реакции играют значительную роль. Их изучение сначала сдерживалось отсутствием приборов, способных зарегистрировать и измерить столь малые электрические импульсы. Как ни странно, вторым прибором после нервно-мышечного препарата лягушки, обеспечившим на первом этапе проведение электрофизиологических исследований, оказалось человеческое ухо. Телефонный аппарат, подсоединенный к нерву, позволял слабые электрические реакции преобразовать в звуковые импульсы, отчетливо слышные человеческим ухом.

Телефон для исследования нервной системы впервые применил профессор Петербургского университета Н.Е. Введенский. Позже был изобретен струнный гальванометр, способный уловить биоэлектрические разряды в нерве или в мозговой ткани и оценить их величину. Первоначально он казался очень перспективным, но не дал возможности узнать о мозге что-нибудь принципиально новое. При существовавших тогда способах отведения от мозга биопотенциалов прибор регистрировал суммарные электрические реакции многих десятков, сотен, а может быть, и тысяч нейронов. Понять, что происходит в мозгу, при таком подходе не легче, чем по уровню шума определить, как организована работа на металлургическом заводе и какую продукцию он выпускает.

Записать электрические реакции одного-единственного нейрона позволило изобретение такого тонкого микроэлектрода, что его оказалось возможным погружать в мозг на любую глубину, не опасаясь существенно повредить мозговую ткань. Процесс изготовления микроэлектрода осложнен тем, что он должен по всей своей длине, за исключением острого кончика, иметь изоляцию, препятствующую проникновению электрических потенциалов всех других нейронов, кроме того, в который он уткнется.

В физиологических лабораториях пользуются двумя типами электродов – металлическими и стеклянными. Металлические изготовляются из упругих металлов – стали, платины, нихрома, вольфрама. Механически заточить кончик у тоненькой проволочки практически не удается. Для этого используют электрохимический метод. Кончик электрода опускают в раствор кислот и пропускают через него постоянный ток. Электрический ток уносит атомы металла, и конец электрода быстро утончается до 1–2 микрон. Можно получить и еще более тонкий кончик, но использовать такой электрод невозможно, так как он становится мягким и при введении в мозг гнется. Остальную часть электрода покрывают лаками и эмалями, что обеспечивает электроизоляцию и придает ему некоторую механическую прочность.

Еще удобнее стеклянные электроды. По существу, это пипетки, заполненные электролитом – раствором солей, хорошо проводящим электричество. Такую пипетку не приходится ничем покрывать – стекло, как известно, не проводит электрический ток. Стеклянные электроды удается получить с удивительно тонким кончиком, вплоть до 0,1–0,2 и даже 0,05 микрона, и при этом они сохраняют известную прочность. Есть у стеклянного электрода еще одно преимущество, которого нет у металлического. С его помощью можно не только отводить электрические потенциалы или раздражать нейрон электрическим током, но и вводить внутрь нервной клетки любые химические вещества.

С некоторым опозданием вслед за анатомами и физиологами в изучение мозга включились биохимики. Наука эта достаточно молода, и прежде чем приступить к изучению мозга, ей необходимо было создать и довести до совершенства сами методы анализа. Биохимия должна была ответить на вопрос, из каких веществ состоят отдельные участки мозгового вещества, из каких молекул построены находящиеся здесь нейроны или даже их отдельные части. Это было совершенно необходимо знать, чтобы понять, как мозг живет и работает. Следовательно, в первую очередь надо было научиться извлекать из мозга нейроны. Задача казалось невероятно сложной, но ученые сумели ее решить. Удалось не только найти способы, позволяющие демонтировать мозг – разбирать его на «кирпичики», но и осуществлять сортировку мозговых обломков.

Демонтаж мозговой ткани производится удивительно просто. Мозг только что убитой крысы помещают в фарфоровую ступку и растирают пестиком до состояния сметанообразной кашицы. Кажется, здесь разрушено все, но… Под микроскопом хорошо видно, что в грязно-серой сметанообразной массе много нервных клеток, правда с оторванными отростками, но без заметного повреждения клеточных тел. Оказывается, нейроны достаточно прочны. Обрываются их отростки, не выдерживают межклеточные связи, а сами нервные клетки не страдают. Даже при такой грубой процедуре большинство из них сохраняется.

Теперь нервные клетки нужно было отделить от глиальных и обрывков волокон. Для этого мозговую кашицу протирают через тончайшие сита, смешивают с какой-нибудь плотной жидкостью вроде глицерина и пробирку помещают в центрифугу. Подбирая соответствующим образом плотность растворителя и скорость вращения, удается добиться, чтобы в осадок выпали тела нервных клеток, почти без примеси других фрагментов мозга, или синапсы, то есть концевые бляшки нервного волокна с кусочком клеточной мембраны, к которой они прикреплены. Интересно, что даже в тщательно разрушенном мозгу не удается найти синаптических бляшек, отделенных от мембраны, к которой им полагается быть прикрепленными. Синапс оказался удивительно прочной структурой, что очень помогло в его изучении. Вырванные из мозга, они еще несколько часов остаются живыми и сохраняют работоспособность.

Мозг только кажется совершенно неприступным. Три далеко не замысловатых изобретения – создание красителя, производство микропипеток, умение тщательно растереть мозг в ступке, а затем отцентрифугировать полученную кашицу – создали условия для бурного развития морфологии, физиологии и биохимии мозга. Правда, этому предшествовало появление микроскопа, точных электроизмерительных приборов, высокоскоростных центрифуг и аппаратуры, позволяющей осуществлять точнейший биохимический анализ. Но все эти приборы, казавшиеся в момент их создания чудом совершенства, предназначались не только для изучения мозга. История трех изобретений показывает, как трудно дается изучение мозга и как новое орудие исследователей помогает добиваться победы, вырывать у мозга его очередные тайны.

Думающая «тара»

Как ни странно, мода играет в человеческой жизни заметную роль. В наши дни ей посвящают большие исследования и пишут на эту тему диссертации. Несколько лет назад в Англии группа исследователей провела серьезное изучение, посвященное отношению общества к вещам. Их выводы сводились к следующему: за пять лет до вхождения в моду новых моделей эта одежда «аморальна», за три года становится «кричащей», а за год – всего лишь «смелой». Разумеется, она прекрасна, когда в моде. Но год спустя – безвкусна, через пять лет – ужасна, через двадцать – комична, а через тридцать… оригинальна.

Народная мудрость не разделяет такого отношения к одежде. На этот счет существует множество пословиц и поговорок. Говорят, что по одежде встречают, а провожают по уму, что не одежда красит человека, а человек одежду. Об «одежде» нервных клеток, об их оболочках такого никак не скажешь. Безусловно, ни оболочка нейрона отдельно от его содержимого, ни содержимое нервной клетки отдельно от ее оболочки существовать не могут. И то и другое одинаково необходимо, но для нас важнее оболочка, мембрана, покрывающая нейрон, так как мы думаем, воспринимаем, творим с помощью оболочек. Это их прямая и к тому же важнейшая обязанность.

Работа мозга заключается в передаче, распределении, переадресовке потоков информации по нейронным цепям, в обработке собранной информации и формировании на этой основе команд исполнительным органам. Эти обязанности возложены на наружные оболочки. Как мы уже знаем, они у нейрона удивительно прочны, выдерживают тщательное растирание в ступке, между тем как у большинства других клеток организма их толщина ничтожна, всего 5 микрометров. Мембрана нейронов состоит из двух слоев молекул жироподобных веществ – липидов, выстраивающихся таким образом, что их легко смачиваемые водой концы образуют наружную и внутреннюю поверхность мембраны, а те концы молекул липидов, которые смачиваются ею хуже, оказываются спрятанными в толще клеточной оболочки.

Живые организмы умеют отлично сочетать типовые и индивидуальные формы строительства. Клеточные мембраны монтируются из стандартных блоков – молекул липидов. Индивидуальность, неповторимость им придают молекулы специфических белков, встроенные в липидную стенку или использованные для «отделки» наружного фасада нейрона. Белковые включения являются специальным оборудованием клеточной оболочки, ее рабочими элементами. Они несомненно самые важные части оболочки мембраны, так как именно на них возложено выполнение всех ее специфических обязанностей.

У липидной основы клеточной оболочки задача проще. Она должна обеспечить постоянство внутриклеточной среды. Однако неверно думать, что оболочка представляет собой действительно надежную преграду. По существу мембрана – это особая жидкость, тончайшим слоем обволакивающая жидкое внутриклеточное содержимое, а белковые включения «плавают» на ее поверхности или, как подводные лодки, находятся в «погруженном» состоянии. И тем не менее «жидкая» оболочка обладает достаточным запасом прочности. Когда в нее упирается микроэлектрод, она, прежде чем расступиться, выгибается под его воздействием, оказывая существенное сопротивление.

Как ни плотно упакованы в мозгу нервные и глиальные клетки, между ними всегда находится межтканевая жидкость. Ее состав серьезно отличается от того, что находится внутри нейрона. В протоплазме нервной клетки в десять раз меньше натрия, чем во внеклеточной жидкости, и примерно в десять раз больше калия. Для клетки чрезвычайно важно, чтобы ее внутриклеточная среда не менялась, а между тем ее тонкая оболочка не может быть непреодолимым препятствием для ионов натрия и калия. Они просачиваются в поры между молекулами липидов, благодаря чему клеточная среда беспрерывно обогащается натрием и не менее интенсивно теряет калий.

Хотя нейронная мембрана дырява, это не снимает с нее ответственности за поддержание постоянства внутриклеточной среды, в том числе и в отношении ионов калия и натрия. Не имея возможности стать для них серьезным препятствием, клеточная оболочка нейрона обзавелась натриево-калиевыми насосами, которые выкачивают из клетки излишки проникших туда ионов натрия и пополняют убыль в ионах калия.

Натриевый и калиевый насосы представляют собой крупные белковые молекулы, но могут быть смонтированы из нескольких более мелких белковых молекул. Даже совсем небольшой нейрон имеет около миллиона натриево-калиевых насосов, способных перекачивать за одну секунду до 200 миллионов ионов натрия и 130 миллионов ионов калия каждый. Не всегда работа насосов протекает столько энергично, но все же им приходится совершать постоянную напряженную работу, чтобы как-то скомпенсировать ненадежность самой мембраны.

Кроме насосов в стенке нейрона существуют каналы для пропуска ионов натрия, калия и кальция. Они также построены из белковых молекул. Каналы устроены так, что они могут открываться и закрываться. Как это происходит, пока выяснить не удалось, но особенно удивляться здесь нечему. Белковые молекулы способны менять свою конфигурацию, например, сжиматься. На этом, кстати, основана работа мышц.

Каналы устроены так, что преимущественно пропускают ионы какого-то одного типа, например натрия или калия. Свойство поистине удивительное, если иметь в виду, что калиевый канал, свободно пропускающий ионы калия, на каждые сто его ионов позволяет просочиться лишь семи значительно более мелким ионам натрия. Видимо, они устроены так, что к их стенкам «прилипают» ионы любых веществ, не предназначенных для прохождения по данному каналу.

«Двери» каналов снабжены надежными запорами. Как устроены эти замки, пока недостаточно ясно, но ключи к ним известны. Одни из них отпираются и запираются электрическим ключом, для других ключом служат молекулы особых веществ – медиаторов. Рассказ о химических ключах еще впереди. Сейчас нам важно знать лишь о том, что происходит с нейроном, когда широко открываются каналы в его оболочке.

Благодаря тому что внутри нейрона иная концентрация ионов натрия и калия, чем снаружи, а каждый ион несет положительный или отрицательный заряд, внутренняя среда нервной клетки оказывается на 70 милливольт заряжена более отрицательно, чем ее поверхность. Отрицательный заряд, называемый потенциалом покоя, сохраняется до тех пор, пока нервная клетка бездействует.

Но вот нервный импульс одного нейрона добежал по его аксону до дендритов или даже до поверхности тела другого, находящегося в состоянии покоя. Химический ключ открывает в его оболочке натриевые каналы, и натрий бурными многочисленными потоками устремляется внутрь клетки. Благодаря проникновению в нейрон огромного количества положительно заряженных ионов натрия отрицательный внутриклеточный потенциал сменяется на положительный.

Натриевые каналы работают одно мгновение и тотчас закрываются, а им на смену открываются калиевые каналы, и теперь калий начинает бурно покидать нейрон. Ионы калия тоже заряжены положительно. Покидая нейрон, они уменьшают его заряд, и тот снова становится отрицательным, достигая обычной величины минус 70 милливольт.

Хотя в том месте клеточной мембраны, где только что были открыты натриевые и калиевые каналы, все очень скоро приходит в норму, дело этим не ограничивается. Снижение и изменение знака внутриклеточного потенциала является ключом, отпирающим и запирающим ионные каналы на соседних участках клеточной мембраны. Если в основании главного нервного отростка – аксона внутриклеточный заряд уменьшается, тотчас в непосредственной близости от этого места распахиваются двери натриевых каналов, и там почти мгновенно начинает падать величина электрического потенциала, отпирая двери в соседнем участке нервного волокна. Так отпирая и запирая ионные каналы в оболочке нервного волокна, проносится по аксону волна изменения потенциала – нервный импульс, пока не добежит до синапсов. А там он может перескочить и на соседний нейрон, но об этом разговор будет особый.

Интересно, что стремительный бег по нервному волокну биоэлектрического потенциала, когда ему ничто не мешает, совершается медленнее, чем скачки с препятствиями. Только у низших животных нервные волокна бывают «голыми». В мозгу человека большинство аксонов, кроме клеточной мембраны, имеют дополнительную электроизоляцию. Эту функцию выполняют большие плоские швановские клетки, создающие для него несколько слоев надежной изоляции, накрученные, как изоляционная лента, на нервное волокно.

Муфты швановских клеток, надетые на аксон, не соприкасаются друг с другом. Между ними остаются узкие щели – перехваты Ранвье. Только здесь нервное волокно непосредственно соприкасается с внеклеточной жидкостью. Поэтому в нервной системе человека волна распространяющегося нервного импульса не бежит плавно, а движется скачками от одного перехвата к другому, что весьма ускоряет процесс распространения импульса.

Таким образом, одежда нейрона – его оболочка не только обеспечивает целостность и самостоятельность нервной клетки. Она ответственна за возникновение в нем возбуждения, за распространение этого возбуждения по отросткам нейрона и, как мы увидим дальше, имеет прямое отношение к переходу возбуждения с одного нейрона на другой. Роль одежды нейрона столь велика, что изучению нейронных мембран сейчас посвящается больше исследований, чем любым другим структурам нервной клетки.

Нейрон в «тисках»

Нейрон-крохотуля скрыт в глубинах мозговой ткани. В живом мозгу его не увидишь, не найдешь. Как же удалось узнать о его деятельности такие подробности? Казалось бы, что для исследования нужно «вырубить» нервную клетку из толщи мозга, извлечь наружу, зажать для устойчивости в «тиски». Только теперь можно начать исследование: ввести в нее микроэлектрод или микропипетку и попробовать выяснить, что происходит у нее внутри, что проникает туда через стенку и что выделяется наружу. Фантастическая картина! Но как иначе приступить к изучению нейрона? За такую ювелирную работу не взялся бы даже знаменитый лесковский Левша. И действительно, еще недавно ученые ни о чем подобном и мечтать не смели. А почему бы и нет? – задали вопрос киевские ученые Института физиологии, из лаборатории академика П.Г. Костюка, – и приступили к исследованию.

Первой задачей, вставшей на пути ученых, стала необходимость осуществить демонтаж мозга. Его нужно было разобрать на отдельные нейроны, но сделать более деликатно, чем это делали химики, чтобы сохранить нервные клетки живыми.

За большой и сложный мозг млекопитающих киевляне не взялись. Для начала был выбран объект попроще – нервный ганглий улитки, вроде тех, что живут в каждом самом маленьком пруду. Выбор моллюсков в качестве объекта исследования был сделан по целому ряду причин. Главная заключалась в том, что многие нейроны нервной системы улиток имеют «гигантские» размеры. Они такие большие, что видны простым глазом, без микроскопа или увеличительного стекла. Кроме того, они лежат на поверхности нервного ганглия, и поэтому добраться до них совсем не трудно. А что до того, что вместо нейрона человеческого мозга для исследования взят нейрон весьма примитивного существа, так ученые уже имели возможность неоднократно убедиться, что работа нейронов высокоразвитых и низших животных не имеет существенных различий.

Неожиданно оказалось, что разобрать нервный ганглий улитки на отдельные клетки совсем не трудно. Ганглий удалось растворить, воспользовавшись давнишним изобретением природы – пищеварительным ферментом пепсином, с помощью которого у нас в желудке перерабатывается мясная пища. Оказалось возможным подобрать такую концентрацию фермента, при которой в мозгу улитки растворяется все, в том числе связи между клетками, а мембрана нейрона не повреждается. Нейрон – очень важная деталь мозга, неудивительно, что она одета в гораздо более прочную, чем другие клетки организма, оболочку, способную уберечь ее от многих неприятностей.

Все же извлечь из мозга нейрон в абсолютно не поврежденном виде пока не удается. Невозможно выплести из ткани ганглия тонюсенькие отростки нервной клетки. Они легко рвутся. Ученых очень беспокоил вопрос – как залечить или заделать дырки в местах обрыва отростков, чтобы вещество клетки не выливалось наружу, как льется вода из крана, если оставить его открытым? К счастью, опасения оказались необоснованными. Нервные клетки снабжены удивительным механизмом самовосстановления. Чуть только произошел обрыв отростка, оболочка на конце культи начинает сжиматься. Мгновенье-другое, и рана закрылась. Еще две-три секунды, и клетка полностью здорова. Можно приступать к изучению ее деятельности.

Чудеса на этом не кончились. В Киеве для нервной клетки удалось соорудить даже «тиски». Их конструкция предельно проста. В центре тонкой металлической пластинки высверливается микроскопический конусообразный канал. Его размер подбирается таким образом, чтобы верхнее, входное отверстие было чуть больше нейрона, а нижнее, выходное – чуть меньше. Готовой пластинкой перегораживают крохотный сосуд. В его верхнюю часть наливают специальный раствор, чтобы нервная клетка могла чувствовать себя нормально, и опускают туда нейрон, извлеченный из мозга улитки. Жидкость просачивается сквозь отверстие в перегородке – и в конце концов засосет в канал нейрон. Если его стенки предварительно смазать специальным клеем, а в арсенале ученых нашелся и он, то нервная клетка, попав в отверстие, прилипает к его стенкам и прочно закрепляется. Зажатый в «тисках» нейрон – прекрасный объект для исследования. В крупные клетки моллюсков удается одновременно ввести до пяти стеклянных электродов. Нейроны удивительно выносливы. Пронзенные несколькими электродами, они много часов проживут в питательном растворе и будут нормально работать.

Нейрон слишком сложный объект. Даже извлеченный из мозга и прочно закрепленный, пронзенный несколькими электродами, он продолжает хранить свои тайны. Исследование пошло бы быстрее, если бы и нейрон удалось разобрать на составные части. В первую очередь исследователям хотелось получить кусочек живой, полноценной, надежно закрепленной мембраны, чтобы ее было удобно исследовать.

Удалось осуществить и этот фантастический проект. Для изготовления препарата используют зажатый в «тисках» нейрон. Мы уже неоднократно сталкивались с тем, насколько прочна и устойчива его оболочка. Действительно прочна, но есть немало способов, на первый взгляд совсем безобидных, позволяющих ее повредить. Кальций – один из важных компонентов жизнедеятельности нейрона. Обработка нервной клетки раствором, не содержащим кальция, приводит к появлению в его оболочке множества ультрамикроскопических отверстий. В результате она превращается в мелкое сито, легко отсеивающее мелкие ионы натрия, калия, кальция, хлора. Значительно более крупные молекулы белков и других органических веществ пройти через эти отверстия не могут. Подготовленная таким образом клетка сохраняет все, что ей необходимо для жизни, хорошо себя чувствует и нормально функционирует.

Подготовить такой опыт не трудно. В нейрон, зажатый в «тисках», вводят нужное количество электродов, а мембрану, выступающую в нижний сосуд, обрабатывают бескальциевым раствором, превращая ее в сито. Теперь можно управлять составом солей внутри нейрона. Нервная клетка так мала, а отверстий в ее оболочке возникает так много, что если быстро сменить раствор в нижней части сосуда, так же быстро, почти мгновенно, изменится солевой состав и внутри клетки. Теперь, по желанию экспериментаторов, можно было создавать в протоплазме нейрона любую концентрацию ионов натрия, калия, кальция и хлора. В руках ученых фактически оказался кусочек оболочки нервной клетки, но кусочек вполне полноценный, сохранивший собственную протоплазму и ядро, по-прежнему окруженный заботами собственного «комбината бытовых услуг» и поддержкой собственного энергетического центра. Этот уникальный препарат и позволил изучить работу «электростанции» нейрона, выяснить, как мембрана генерирует ионные насосы и какова их роль в распространении нервного импульса. Как и окружающая Вселенная, микрокосмос нашего мозга оказался вполне доступным для изучения.

Посредник

Еще лет пятьдесят назад размеры нашей страны, тем более всей планеты, подавляли своей необъятностью. Сотрудники Аэрофлота справедливо утверждают, что развитие авиации сильно сократило расстояния. Для общения народов оно теперь не помеха. Трудность в другом – в языковом барьере. Сейчас на земле существует более двух с половиной тысяч языков – явное излишество для ставшей тесноватой планеты.

Многоязычие создает колоссальные трудности. Особенно страдают ученые, которым необходимо оперативно знакомиться с новой информацией, публикуемой их коллегами на своих родных языках. Чтобы как-то выйти из этого положения, европейские ученые раньше использовали латынь. Мертвый язык, на котором не говорил ни один народ, постепенно потерял свое значение. Время от времени делались попытки создать искусственный международный язык. Наибольшее распространение получил эсперанто.

Ни один из искусственных языков пока не завоевал всеобщего признания, и языковой барьер до сих пор вносит в работу международных организаций колоссальные трудности. Этот барьер пытаются преодолеть разными путями. Особенно трудно малым странам. Хотя датский язык принят в руководящих органах Европейского экономического сообщества, на международной арене датчанам редко приходится сталкиваться с людьми, владеющими их родным языком. Неудивительно, что продолжаются настойчивые попытки «перепрыгнуть» через барьер. Дело дошло до того, что датская газета «Политикен» выступила инициатором широкой дискуссии о переходе датчан на… английский язык.

Перед клетками мозга стоят те же проблемы – расстояние и взаимопонимание. Первая проблема, как мы уже видели, решается просто. Длинные отростки нервных клеток – аксоны дотягиваются до любых районов мозга. Сложнее со взаимопониманием. Два нейрона – два самостоятельных государства. Природа должна была изобрести механизм, позволяющий одному нейрону, получившему заслуживающую внимания информацию, не только довести ее до сведения других нейронов мозга, но и добиться того, чтобы они на нее отреагировали.

Немало усилий пришлось затратить ученым, чтобы выяснить как общаются между собой нейроны. Уже давно было известно, что по отросткам нервных клеток, как по телеграфным проводам, бегут биоэлектрические импульсы. Физиологи подозревали, что этот импульс, дойдя до синапса – места, где отросток одной нервной клетки касается отростка или тела другой нервной клетки, вызывает в соседнем нейроне ответную электрическую реакцию. Такой путь перехода возбуждения с нейрона на нейрон действительно существует у примитивных животных, и соответствующие синапсы даже получили название электрических. Однако у человека дело обстоит значительно сложнее.

«Выведать» механизм общения нейронов, как ни странно, помогли американские индейцы. Захват и разграбление великих индейских империй, начатый Эрнандо Кортесом и Франсиско Писарро, протекал бы значительно быстрей, если бы у индейцев не было их страшного смертоносного оружия – отравленных ядом стрел. Особенно оно досаждало завоевателям, пытавшимся проникнуть в покрытые девственными тропическими лесами районы континента. Крохотной царапины, сделанной отравленной стрелой, оказывалось достаточно, чтобы убить человека или лошадь. Возвращаясь в Европу, конкистадоры вместе с награбленными богатствами привозили домой страшные рассказы о воинственных индейцах, а иногда в их сундуках оказывалось и само оружие коренных жителей Америки.

Стрельный яд, который использовали индейцы, называется кураре. Его получали из коры, корней и молодых побегов ядовитых тропических растений. Им смазывались наконечники боевых стрел. Через некоторое время сироп твердел, и стрела была готова. Действие яда сказывалось быстро. Сначала наступал паралич шейной мускулатуры, потом отказывали конечности. Несколькими минутами позже прекращалась работа дыхательной мускулатуры и раненый умирал от удушья.

Вряд ли в те времена кто-нибудь всерьез задумывался над механизмом действия яда. Людям казалось, что само слово «яд» исчерпывающе объясняет причину смерти: отравился, и все тут. Первым над способностью отравленных стрел почти мгновенно отнимать жизнь серьезно задумался выдающийся французский физиолог Клод Бернар. Он был очень удивлен, обнаружив, что у только что погибших от кураре животных раздражение нервов не вызывает сокращения мышц. Это казалось чрезвычайно странным, так как обычно мышца, иссеченная вместе с нервом у убитого животного, длительное время способна отвечать сокращением на его раздражение. Тщательно изучив необычное поведение нервно-мышечного препарата, ученый с удивлением убедился в том, что у отравленного кураре животного мышцы не теряли способности сокращаться, а нервы – проводить возбуждение, то есть передавать распоряжения нервных клеток. Почему же нервный импульс, добежав до вполне полноценной, способной к сокращению мышцы, тем не менее не вызывает ее сокращения? Это могло означать только одно: распоряжения нейронов, посылаемые мышцам, почему-то до них не доходят, видимо застревая в синапсах.

Клоду Бернару ничего достоверно выяснить не удалось, но он высказал догадку, впоследствии получившую экспериментальное подтверждение, что синапс работает как телеграфный аппарат, только, вместо того чтобы печатать распоряжения на бумажной ленте, издает для мышц химические приказы.

С догадками оперировать гораздо проще, чем с фактами. Предположение Бернара о способах передачи мышцам распоряжений нервных клеток перенесли и на общение нейронов. Но как подступиться к такому исследованию? Как уже говорилось, внутри синапсов оболочки двух контактирующих клеток друг с другом непосредственно не соприкасаются. Если химические «приказы» действительно отправляются, то скорее всего именно сюда, в узкую щель между оболочками контактирующих клеток. Но как извлечь оттуда это гипотетическое вещество?

Совершенно очевидно, что в каких бы мизерных дозах ни выделялся химический приказ, часть этого вещества в конце концов должна попасть в кровь. Значит, получить небольшую порцию передатчика не так уж сложно. Конечно, целый большой мозг для задуманного исследования не годился. Для эксперимента выбрали один из ганглиев вегетативной нервной системы, имеющихся у всех высших животных.

Исследование было организовано элементарно просто. Нервный стволик, идущий к симпатическому нервному ганглию, раздражали ритмическими ударами электрического тока. В ответ на каждый электрический импульс в синапсах ганглия должны были «издаваться» химические приказы. Чтобы ознакомиться с ними, нужно было собрать оттекающую от ганглия кровь, а еще лучше – пропустить по сосудам ганглия солевой раствор. В нем легче, чем в крови, нащупать новое, постороннее вещество. Но как его там обнаружить, ведь оно должно находиться там в ультрамикроскопических количествах? И как доказать, что в растворе находятся именно химические приказы, а не какие-то другие примеси?

Чтобы ответить на этот вопрос, не пришлось создавать специальный чувствительный прибор. Его удалось найти в самом организме. Оказалось, что, если солевым раствором, пропущенным по сосудам ганглия, подействовать на мышцу, она ответит сокращением. Некоторые химические приказы, предназначенные для общения нервных клеток, понятны и мышцам. Таким образом, существование химических приказов было доказано, а вещества, используемые для передачи информации от клетки к клетке, получили название медиаторов. Сейчас известно более 30 веществ, которые подозреваются в способности передавать информацию нейронов, и, надо думать, выявлены еще далеко не все.

Зачем понадобилась мозгу такая уйма медиаторов? Ответить на этот вопрос сейчас вряд ли кто-нибудь сможет. Видимо, чтобы не происходило путаницы. Раз утечка в кровь некоторого количества медиаторов возможна, значит, они могут попасть на оболочку любого нейрона и вызвать в нем возбуждение, хотя данный приказ ему вовсе не предназначался. Возможно, поэтому в каждой внутримозговой системе работает собственный медиатор, и общение происходит на собственном «национальном» языке. Это предохраняет от возникновения путаницы и сбоев в работе мозга, от вмешательства соседних нейронов в работу изолированных мозговых систем.

В химическом отношении медиаторы являются или моноаминами, то есть веществами, в состав которых входит одна аминогруппа – атом азота с двумя атомами водорода, или аминокислотами, тоже непременно имеющими в своем составе аминогруппу. Общим для всех этих веществ является то, что молекулы их невелики и атом азота, входящий в аминогруппу, несет положительный заряд. Интересно, что один и тот же медиатор может использоваться и в тормозных и в возбудительных синапсах.

Если историю изучения медиаторов рассказать подробно от расшифровки механизма синтеза и транспортировки до выяснения принципов использования, получится большой приключенческий роман. Здесь же придется ограничиться лишь рассказом о самом главном.

Синтез сложных молекул возможен лишь в самой нервной клетке, так как для этого требуется участие клеточного ядра. Отсюда ее продукция «течет» по шлангам отростков нервных клеток, добираясь до самых удаленных окончаний аксона, где используется большая часть доставляемых сюда веществ.

Еще лет тридцать назад никому и в голову не приходило, что древние греки были правы, предположив, что нервы представляют собою трубопроводы. В это особенно трудно поверить, зная, что в каждом нерве упаковано огромное количество тонюсеньких нервных отростков. И все-таки они действительно используются как трубы, только трубы совершенно фантастические.

Непонятно, как по такой тонюсенькой трубочке нейрону удается переправлять «грузы» одновременно в обоих направлениях, от тела клетки к ее отросткам и от отростков к телу, да еще с различной скоростью. Фактически в аксоне действуют три самостоятельные транспортные системы. Медленная гонит все содержимое аксона от тела клетки в окончания отростков со скоростью один миллиметр в сутки и используется для переноса веществ, необходимых для жизнедеятельности нервного волокна. Быстрая транспортная система переносит грузы в обоих направлениях, обеспечивая огромную скорость «перевозок» – от 10 до 20 сантиметров за 24 рабочих часа. Она снабжает нервные окончания сырьем, из которого здесь, на месте, будут синтезированы молекулы медиатора. В обратную сторону переправляется вторичное сырье – использованные в нервных окончаниях вещества.

На «складах» готовой продукции – образцовый порядок. Молекулы медиатора пакуются в специальную тару – синаптические пузырьки. Так они лучше сохраняются, огражденные от разрушительного действия ферментов. В каждом нервном окончании могут скопиться тысячи синаптических пузырьков, содержащих от 10 тысяч до 100 тысяч молекул медиатора, причем для хранения возбуждающего медиатора используются обычные шарообразные пузырьки, а молекулы тормозного медиатора упакованы в продолговатые пузырьки-пакеты.

Трудность передачи информации состоит в том, что каждая нервная клетка одетая в собственную добротную оболочку, закутанная слоями миелина – обмоткой из швановских клеток и окруженная глиальными клетками, – это маленькое самостоятельное государство. Какие бы революции здесь ни происходили, сор из избы не будет вынесен, все останется внутри клетки, пока ее двери будут надежно заперты. Чтобы передать сообщение, клетка-корреспондент должна открыть двери на нервных окончаниях своего аксона и добиться, чтобы открылись двери в мембране адресата – нервной клетки, получающей информацию.

Замки на дверях, находящихся в окончаниях аксона, отпирает пришедший сюда нервный импульс. Сейчас же распахиваются двери в синаптическую щель. За одну миллисекунду «за порог» выкатится 200–300 синаптических пузырьков. Находящиеся в них молекулы медиатора являются ключами, способными отпереть двери на фасаде соседней клетки.

Нужно сказать, что двери в нервных окончаниях аксона плотно не закрываются. И в обычном состоянии из них нет-нет да и вывалится контейнер с медиатором. В синаптическую щель в минуту попадает примерно 50–60 пузырьков. Однако находящихся в них ключей недостаточно для того, чтобы у клетки-адресата отпереть нужное количество дверей и вызвать ее возбуждение. Даже нервный импульс распахивает двери складов медиатора нервного волокна недостаточно широко. Однако в них из синаптической щели навстречу контейнерам с медиатором устремляются ионы кальция, отчего дверные створки раскрываются все шире и шире, и в конце концов обеспечат выход достаточного количества ключей.

В синаптической щели нет никаких приспособлений, помогающих ключам попасть в отверстие замков. Молекулы медиатора распространяются здесь в силу простой диффузии, и лишь немногие из них случайно находят замок, остальные бесцельно блуждают в своем тесном пространстве и очень скоро оказываются разрушенными. Вот почему ключей должно быть очень много. Однако синаптическая щель не широка, и ключи быстро достигаются ее противоположной стенки. Все же на это уходит гораздо больше времени, чем на движение возбуждения по нервному волокну. Необходимость перехода возбуждения с нейрона на нейрон приводит к замедлению распространения информации в мозгу.

Мы уже познакомились с тем, как удалось разобрать нейрон и собрать для исследования синапсы. А раз удалось извлечь из нервных клеток такую маленькую деталь, невольно напрашивался вопрос, не удастся ли и синапс разобрать на составные части. Эта фантастическая программа также была выполнена. Осуществить демонтаж синапса помог змеиный яд.

Обитатели тропиков змеи крайты относятся к числу наиболее опасных. Действие их яда сходно с кураре. Токсическое вещество крайта забивает замочные скважины на синаптической мембране клетки-адресата и не дает возможности отпирать замки с помощью предназначенных для них ключей – молекул медиатора ацетилхолина. Яд формозского крайта так прочно соединяется с замком, что разделить их почти невозможно. На него не действуют даже вещества, способные растворять нервные оболочки. Разрушатся все остальные части мозговой кашицы, и только крохотные кусочки мембраны предохранит от растворения прилипшая к ним молекула яда. С помощью яда крайтов удается «надергать» из синапсов достаточное для исследования количество замков. Уже подсчитали, что на синаптической мембране, имеющей площадь около 200 миллиардов квадратных ангстрем, – 3 миллиона дверей и у каждой свой замок. Они имеют размер не больше 7–10 квадратных ангстрем, значит, все вместе не занимают и 0,01–0,02 процента площади синаптической мембраны.

Замок представляет собой крупную белковую молекулу, вмонтированную в толщу полужидкой мембраны нейрона. На поверхность выглядывает лишь небольшая его часть – участок молекулы, несущий электрический заряд. Конфигурация замка и ключа таковы, что они, как осколки разбитого стакана, сложенные надлежащим образом, образуют единое целое и благодаря электрическим зарядам крепко удерживаются друг возле друга. Молекула медиатора, соединяясь с белковой молекулой замка, заставляет последнюю изменить свою форму, при этом в стенке мембраны открывается пора, позволяющая ионам, находящимся в синаптической щели, проникнуть в нейрон или ионам, находящимся внутри нейрона, вылиться наружу. В зависимости от того, для каких ионов медиатор отпирает двери и в каком направлении они движутся, нервная клетка или возбуждается или, напротив, затормаживается.

Одним из важнейших медиаторов является ацетилхолин. Нет на нашей планете таких существ, нервная система которых пользуется химическими синапсами, но не имеет ацетилхолина. Возможно, он был первым медиатором, созданным природой. Его широкое использование связано, видимо, с тем, что построен он достаточно просто, легко синтезируется и организм не испытывает недостатка в необходимом для этого сырье.

Приход нервного импульса в нервное окончание дает возможность выбросить в синаптическую щель 5 миллионов молекул ацетилхолина, однако по прямому назначению будет использовано не больше четверти, но и этого вполне достаточно, чтобы вызвать возбуждение нейрона-адресата.

Молекула ацетилхолина представляет собою цепочку, состоящую из атомов кислорода, азота и 5 атомов углерода. К атому азота, несущему положительный заряд, крепятся три метильные группы (атом углерода с прикрепленными к нему тремя атомами водорода). Эта массивная головка молекулы выполняет функцию бородки ключа. Она попадает в специальное углубление замка и удерживается его отрицательным зарядом.

Об устройстве замка удалось кое-что узнать, попробовав открыть его различными отмычками. Эти исследования подтвердили важность электрических зарядов ключей. Молекулу ацетилхолина легко лишить положительного заряда, если атом азота заменить углеродом. Такая отмычка способна отпирать замок, но действует в 12 тысяч раз слабее, чем настоящий ацетилхолин.

Использование грубо сделанных отмычек подтвердило, что отверстие замка по размеру точно соответствует бородке ключа. Если любую из метильных групп головки ацетилхолина заменить на более крупную этильную, состоящую из двух атомов углерода и пяти атомов водорода, такая молекула в 3–5 раз хуже отпирает ионные двери. Причина понятна – ключ стал велик и с трудом входит в замочную скважину. При замене двух или всех трех метильных групп сильно увеличенный ключ уже не помещается в замочной скважине и мембранных дверей не отпирает.

Точно так же можно испортить ключ, уменьшив у молекулы ацетилхолина размер ее головки. Легко заметить, что все три ее метильные группы могут быть заменены атомами водорода. Замена на водород одной метильной группы снижает результативность медиатора в 50 раз, двух – в 500, а всех трех – в 40 тысяч раз. Ключ легко входит в замочную скважину, но головка стала слишком маленькой, он «хлябает», проворачиваясь в замке, и не может его отпереть.

Ацетилхолин оказался ключом с двумя бородками. Второй бородкой является атом кислорода, несущий отрицательный заряд. Расстояние между бородками известно: атомы кислорода и азота разделяет два атома углерода и они удалены друг от друга на 4,7 ангстрема. Молекулу легко удлинить, вставив в цепочку дополнительно один, два или больше атомов углерода, и это полностью испортит ключ. Такая молекула не войдет в замочную скважину, и двери не откроются.

Зная размеры ключа, подобрать к замку отмычку нетрудно. Атом азота в молекуле ацетилхолина можно заменить любым другим, лишь бы он нес положительный заряд и оказался отделен от кислорода двумя атомами углерода.

Медиков особенно заинтересовали отмычки, которые, как и кураре, способны надежно выводить из строя замок. Это нужно хирургам, чтобы на время сложнейших операций полностью обездвижить человека или устранить судорожные сокращения мышц.

Неожиданно очень эффективными оказались крупные молекулы сходных с ацетилхолином веществ. Особенно значительный эффект давали молекулы с двумя атомами азота на концах, если между ними было 10 или 16 атомов углерода. Именно столько – не больше и не меньше. Не сразу удалось разгадать механизм их действия. А разгадка была проста. Двери, а следовательно и замки, не разбросаны на мембране как попало, а сгруппированы по четыре. Если замочные скважины соединить прямыми линиями – получится квадрат. У длинной отмычки каждый из двух атомов азота, как бородка ключа, попадает в отдельную замочную скважину. Этим объясняется эффективность отмычек. В отличие от молекул кураре отмычка выводит из строя сразу два замка. Меньший из ключей попадает в замки, лежащие по любой из сторон квадрата, а более длинный, чтобы попасть обеими бородками в замочные скважины, должен лечь по его диагонали. Зная размер ключей, нетрудно выяснить и размеры квадрата. В использованных веществах между атомами азота расстояния 14 и 20 ангстрем. Следовательно, замки находятся в углах правильного квадрата. В этом каждый легко убедится сам. Из геометрии мы знаем, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов двух катетов. Проверим цифрами высказанное предположение о расположении замков:

20² ≈ 14² + 14² (двадцать в квадрате приблизительно равно четырнадцать в квадрате плюс четырнадцать в квадрате)

Как видите, ошибка ничтожна.

В головном мозгу человека огромную роль играет тормозной медиатор ГАМК (его полное название гаммааминомасляная кислота). Считают, что не менее трети синапсов головного и спинного мозга человека используют этот медиатор. В отличие от ацетилхолина, обеспечивающего поступление в клетку положительно заряженного иона натрия, понижающего отрицательный внутриклеточный заряд, ГАМК открывает ворота для отрицательно заряженного иона хлора, что усиливает ее отрицательный заряд и препятствует возникновению возбуждения.

Механизм действия многих медиаторов значительно сложнее, чем ацетилхолина и ГАМКа. Например, норадреналин и дофамин, также весьма распространенные медиаторы, действуют на клетку с помощью посредников. На одном нейроне могут быть синапсы, использующие разные медиаторы – тормозные и возбуждающие. Они могут усиливать эффект друг друга или блокировать его. Характер взаимодействия различных синапсов определяет конечный эффект: возбудится ли нейрон или покой его не будет нарушен, донесет ли аксон свои сигналы до следующих нейронов или они будут перехвачены и блокированы тормозными воздействиями.

Физиологам уже многое удалось узнать о работе нейрона. Кажется, что в общих чертах мы понимаем, как он выполняет свою основную функцию – обработку информации, но совершенно очевидно, что дальнейшие подробности о механизмах его интимной деятельности будут не менее интересны. Нейрон еще не раз удивит нас невообразимой сложностью своего поведения.

Откуда берутся мысли

Черный ящик

Борьба с материалистическим подходом к изучению мозга всегда велась под знаменами церковников. Россия в этом отношении не была исключением. В начале шестидесятых годов XIX века редактор самого прогрессивного отечественного журнала «Современник» Н.А. Некрасов обратился к выдающемуся русскому физиологу И.М. Сеченову с просьбой написать статью о насущных вопросах естествознания. Сеченов охотно откликнулся. Он уже давно обдумывал основные положения будущего трактата «Рефлексы головного мозга». Журнальный вариант этой работы Сеченов озаглавил так: «Попытка свести способы происхождения психических явлений на физиологические основы». Редакция журнала, опасаясь преследований цензуры, изменила название, но это не спасло положения. Номер «Современника» со статьей Сеченова был конфискован. Оговорив ряд условий, в том числе требование сократить или коренным образом изменить заключительный раздел статьи, цензура разрешила ее публикацию лишь в специальном медицинском журнале.

Несколькими годами позже И.М. Сеченов попытался издать свой труд отдельной книгой, и тогда разразилась настоящая буря. Когда книга была напечатана, совет Главного управления по делам печати вынес постановление о наложении на нее ареста и возбуждении судебного преследования против автора. Петербургский цензурный комитет сообщал прокурору, что «сочинение Сеченова объясняет психическую деятельность головного мозга… Эта материалистическая теория… разрушая моральные основы общества в земной жизни, тем самым уничтожает религиозный догмат жизни будущей…». Как видите, чиновники царской России недалеко ушли от деятелей средневековой инквизиции.

После покушения Д.В. Каракозова на царя Александра II чрезвычайная следственная комиссия, поощряемая министром внутренних дел, организовала третий тур наступления на автора труда «Рефлексы головного мозга». Что же вызвало такой гнев у царских министров и охранников? Может быть, Сеченов в своей книге призывал к свержению царского режима или хотя бы критиковал его? Нет, книга посвящена работе мозга. Никаких политических проблем автор в ней не затрагивал, но зато доказал, что тайну психической жизни можно раскрыть методами естествознания, так как в ее основе лежат реально существующие физиологические процессы. Сама мысль, по мнению Сеченова, – всего лишь сложный рефлекс и, как всякий рефлекс, может быть изучена физиологами.

«Рефлексы головного мозга» ознаменовали начало нового этапа в изучении мозга. Сеченов первым из ученых сделал попытку представить психические процессы чисто физиологически. Он внес весомый вклад в изучение нервной системы, подводя экспериментальную базу под свои теоретические построения, но не располагал еще достаточным числом надежно проверенных фактов для построения законченного учения о функциях головного мозга. Честь создания физиологии высших психических функций выпала на долю другого выдающегося русского ученого – И.П. Павлова.

К изучению мозга Павлов пришел не сразу. В пору своего становления как ученого он и не дерзал мечтать о подобных исследованиях. В тот период наука располагала настолько скудными сведениями о физиологии центральной нервной системы, что мысли просто не за что было зацепиться, чтобы строить столь смелые прожекты. К необходимости познать мозг Павлова привели собственные исследования в далеких, казалось бы, областях физиологии, властно потребовав изучения функций мозга, и подсказали единственно возможный для того времени метод.

И.П. Павлов внес весомый вклад во многие разделы физиологии, но из исследований, выполненных в первую половину его жизни, наибольшую известность приобрело систематическое изучение главных пищеварительных желез. За открытия в этой области он первым среди отечественных исследователей был удостоен Нобелевской премии – высшей в те годы награды для ученого.

Успех в изучении пищеварения принесла разработанная им методика создания фистул – отверстий, дающих доступ в пищеварительные полости, позволяющих наблюдать за деятельностью желез, не нарушая ни кровоснабжения, ни нервного аппарата изучаемого органа. Эта методика позволила детально изучить деятельность основных пищеварительных желез.

В стройную систему физиологических представлений не укладывалось только одно явление, получившее название психической секреции. Оно состоит в том, что выделение пищеварительных соков, особенно слюны, может возникнуть у собаки еще до того, как ей в рот попадет пища, лишь под влиянием ее запаха, вида, бренчания кормушки, из которой обычно кормят животное, или шагов служителя, идущего забрать собаку в виварий, где ее уже ждет обед.

Психическая секреция представлялась загадочным явлением. Пока ее механизм оставался невыясненным, нельзя было считать изучение физиологии пищеварительных желез завершенным. Павлову необходимо было объяснить наблюдаемое явление, выяснить, каким образом, в силу каких причин шаги служителя, которого еще и не видно, вызывают у собаки слюнотечение. У некоторых сотрудников лаборатории эти явления не вызывали недоумения. В каждой лаборатории, видимо, бывает хотя бы один человек, которому все понятно. Они объясняли психическую секрецию тем, что собака чувствует запах пищи, видит ее или слышит, что за ней идет служитель, и надеется, что ее сейчас покормят.

В глубине души Павлов был согласен с таким объяснением. В течение ряда лет он сам развивал мысли о главенстве психического фактора в приспособлении пищеварительных желез к внешним воздействиям, но использовать в физиологической лаборатории психологические термины считал неправомерным и теперь категорически запретил сотрудникам произносить такие слова, как «собака захотела», «подумала», «решила», или объяснять ее поведение какими-то внутренними психическими состояниями. Он даже ввел денежный штраф за употребление психологических терминов и безжалостно штрафовал своих сотрудников. Будучи физиологом, Павлов хотел им и остаться даже при изучении психики.

Далеко не все сотрудники Павлова поняли и приняли новый подход своего учителя к «психическим» реакциям пищеварительных желез. И за пределами его лаборатории ученые не сразу заметили, что, продолжая экспериментировать с пищеварительными железами, он изучал не физиологию пищеварения, а функции мозга.

Когда Павлов приехал в Стокгольм получать медаль нобелевского лауреата, ему шел 56-й год – возраст, в котором ученые той эпохи обычно задумывались о пенсии, начинали собираться на покой. Иван Петрович был не таким. Именно в это время он задумал исследование, на которое не хватило бы жизни и молодого ученого, исследование, на которое не отваживался до него никто – изучение физиологии высших функций головного мозга. К 1903 желание изучить мозг стало совершенно очевидным, недаром его доклад, сделанный на очередном Физиологическом конгрессе в Мадриде, назывался «Экспериментальная психология и психопатология на животных». Правда, доклад Павлова не был понят, так необычно было то, о чем он говорил с трибуны. Сочли, что тема доклада всего лишь чудачество маститого ученого, желание прослыть оригиналом.

Итак, загадка психической секреции, явление, которое до Павлова либо не замечали, либо отмахивались от него как от случайного, нетипичного, как от ошибки эксперимента, позволила осуществить грандиозный прорыв в таинственную сферу деятельности мозга. Позже психическую секрецию Павлов назвал условным рефлексом и тем самым низвел таинственную деятельность собачьей души до конкретного, вполне физиологического явления. Вторгаясь в сферу таинственных психических процессов, он и здесь пожелал остаться и действительно остался убежденным материалистом.

Со времен Рене Декарта в физиологии утвердилось понятие рефлекса. Он считал, что все жизненные проявления организма имеют рефлекторную природу, и представил обобщенную схему рефлекторного акта. В основе его лежит рефлекторная дуга. Рефлекс осуществляется благодаря поступлению по чувствительным нервам информации в мозг, переработке ее мозгом и выполнению мышцами его распоряжений, передаваемых по двигательным нервам.

Основа представлений Декарта о существе рефлекторного акта сохранилась до наших дней. Уже во времена Павлова было твердо установлено, что каждый вид организмов имеет свой вполне определенный набор рефлексов, передающихся из поколения в поколение от родителей к детям. Условный рефлекс, новый, открытый Павловым класс явлений, полностью соответствовал тому, что физиологи подразумевали под словом «рефлекс», за исключением того обстоятельства, что животные не получают его в наследство от родителей. Он возникает (образуется) благодаря воздействию на организм внешних факторов.

Создание Павловым условнорефлекторной теории явилось величайшим достижением человеческой мысли. Его исследования далеко обогнали развитие мировой науки, а потому не сразу и не до конца были поняты учеными. Он вырвался далеко вперед, сделав два гигантских шага. Первый шаг осуществил, когда осознал, что, выясняя частные вопросы физиологии пищеварительных желез, он получил возможность изучать физиологические законы работы мозга. Второй шаг был еще более знаменателен. Павлов понял, что, изучая слюнные условные рефлексы, частное и малозначительное явление в жизни животных, он по существу получил доступ к изучению основных механизмов работы мозга.

Нашим и зарубежным физиологам, включившимся в изучение мозга, необходимо было вслед за Павловым пройти этот путь, чтобы приблизить свои исследования к тому уровню, на который вышли лаборатории Павлова. И если первый шаг сделан и первая часть пути уже преодолена, то второй еще предстоит завершить. Как ни странно, до сих пор еще далеко не все физиологи, занимающиеся изучением мозга, осознали, что Павлов изучал вовсе не секреторные условные рефлексы, и даже не условные рефлексы вообще, а более общее явление – временн́ые связи, те кирпичики, из которых строится все здание мыслительной деятельности мозга животных и человека.

Термины «условный рефлекс» и «временная связь» не вполне идентичны. По сравнению с условным рефлексом временная связь – явление более общего порядка. Правда, их часто употребляют как синонимы, поскольку в основе любого условного рефлекса лежит временная связь. Однако известны такие временные связи, которые условным рефлексом не назовешь, так как их образование не ведет к возникновению внешних реакций – ни к движению мышц, ни к секреции желез.

Павлов следующим образом представил процесс образования условного рефлекса. Предположим, что он вырабатывается на звонок. Действие звонка возбуждает соответствующие структуры слухового центра собаки. Пища, всегда сопровождающая звучание звонка, вызывает возбуждение в пищевом центре. Благодаря тому, что возбуждение в обоих очагах возникает почти одновременно, после нескольких сочетаний звонка и пищи, между возбужденными мозговыми центрами замыкается временная связь. Теперь при действии звонка возбуждение из слухового центра, в силу возникшей связи, будет распространяться в пищевой центр, вызывая его возбуждение, а следовательно и выделение слюны, еще до того, как пища попадет в рот собаки.

Примерно то же самое произойдет в мозгу трех-четырехлетнего малыша, когда он впервые столкнется с грозой. После того как несколько раз подряд вслед за яркой вспышкой света прозвучит оглушительный раскат грома, между возбужденными очагами зрительного и слухового центров в мозгу ребенка образуется связь. Аналогичные связи возникают в речевом анализаторе при изучении иностранного языка между нервными центрами, ответственными за восприятие слов родного языка и аналогичными центрами восприятия соответствующих им слов иностранного языка. Психологи называют подобные явления ассоциациями. Если подойти к этому явлению с позиций физиологии, то становится очевидным, что с точки зрения мозговых механизмов между ассоциациями и условными рефлексами нет существенных различий.

Изучение ассоциаций требует особых методов. Павлов подошел к этим исследованиям лишь в конце своей жизни, хотя с самого начала стремился понять наиболее общие законы работы мозга. Изучение условных рефлексов было выбрано им как модель для выяснения механизмов образования и использования мозгом временных связей, лишь в качестве способа, позволившего познакомиться с физиологическими механизмами психической деятельности. Именно об этом он думал, именно эти вопросы – главное в его многолетних грандиозных исследованиях.

Временная связь – основной, центральный механизм мозговой деятельности. Безусловно, дальнейшие исследования позволят нащупать еще немало других механизмов работы мозга, однако не исключено, что ничего равного по значению временным связям найдено не будет. Это сказано не в качестве прогноза. В отношении мозга делать прогнозы невозможно. Я хочу лишь подчеркнуть значение сделанного Павловым открытия, чтобы можно было яснее понять парадокс, с которым столкнулась современная физиология.

Павлов осуществил в естествознании настоящий переворот, создав физиологию головного мозга. Между тем, в этом и заключается парадокс, он не располагал возможностью непосредственного изучения функций мозга. О мозговой деятельности, о механизмах работы мозга он делал заключения, сопоставляя характер внешних воздействий на организм и его ответных реакций. Все высказывания Павлова о конкретных механизмах мозговой деятельности – всего лишь предположения. По существу мозг для него являлся «черным ящиком», заглянуть в который еще не представлялось возможным. Но созданные на столь скудной основе представления о физиологии мозга обеспечили на протяжении почти ста лет весьма продуктивное развитие физиологических исследований, и их значение вряд ли будет исчерпано в ближайшем обозримом будущем.

Зайчики бывают и морскими

Таким образом, И.П. Павлову и его многочисленным ученикам и соратникам в результате упорного труда удалось создать стройное учение о высших функциях головного мозга. В этой титанической работе верными помощниками ученых были собаки – самые надежные экспериментальные животные. Сам Павлов считал, и это была отнюдь не шутка, что половина успеха принадлежит именно им. Недаром в Ленинграде под окнами павловской лаборатории был сооружен памятник собаке как дань ученых их верным помощникам в деле развития физиологии, и в первую очередь физиологии мозга. В те годы в мире существовал лишь один монумент, посвященный животным, – памятник лягушке в Париже, созданный на средства признательных французских врачей. У лягушек тоже немалые заслуги перед биологией и медициной.

С тех лет в лабораториях ученых получили прописку и стали лабораторными тружениками самые разнообразные животные – белые мыши и крысы, морские свинки и золотистые хомячки, аксолотли и шпорцевые лягушки, хорьки, обезьяны, карликовые свиньи… Кто же из них может претендовать на новый монумент, на честь быть увековеченным в бронзе?

Если взвесить заслуги разных животных в изучении интимных механизмов работы мозга, то, пожалуй, пришла пора сооружать пьедестал для… морского зайца – двустворчатого моллюска, больше известного в среде ученых как аплизия. В нашей стране морских зайцев легче всего поймать в дальневосточных морях. Вот почему с наступлением теплых дней сюда, на побережье бухты Пасьета, на остров Попова, устремляются физиологи из Ленинграда и Москвы, Киева и Минска, Тбилиси и Ростова-на-Дону и других научных центров страны.

Чем же прославились аплизии? Как смогли эти примитивные животные, по существу не имеющие настоящего головного мозга, помочь ученым выведать какие-то его тайны? А главное – чем они оказались лучше собак? Как смогли занять их место в физиологических лабораториях?

При доброй помощи собак удалось многое узнать о важнейших механизмах работы мозга. Неизвестным оставалось главное – нейронная организация мозговых функций. У Павлова еще не было возможности разобраться в интимных механизмах работы мозга. В те годы ученые не знали, как, впрочем, не знают они еще и сейчас, что же конкретно происходит в мозгу при формировании условного рефлекса. Об этом можно лишь высказывать предположения, но досконально проверить их пока никому еще не удалось.

Появление в лабораториях ученых сложнейших электронных приборов дало возможность осуществить давнишнюю мечту физиологов – попробовать разобраться, какова же нейронная организация самых элементарных психических актов. Помочь ученым в этом исследовании собаки бессильны. Нервные клетки высших животных мелки. Трудно изготовить такой миниатюрный электрод, чтобы он мог проникнуть в глубь клетки, серьезно ее не повредив. Трудно, вслепую вводя электрод в мозг животного, попасть его кончиком в какую-нибудь нервную клетку. Как же изучить функцию каждого члена целого нейронного ансамбля?

Однако главная трудность изучения мозга собаки состоит в том, что он слишком большой. Собачий мозг содержит более миллиарда нервных клеток, и каждая из них имеет не менее 3500 синапсов. В таком сложно устроенном мозгу проследить все связи даже одной-единственной нервной клетки пока невозможно. Невольно взоры ученых обратились к примитивным животным, чья нервная система проще, чем у собаки. Вот так в поле зрения физиологов оказались морские зайцы.

Нервная система аплизии миниатюрна, но и она содержит около 100 тысяч нейронов. Тоже немало. Но, к счастью, у моллюсков нейроны рассредоточены по девяти ганглиям. Самый маленький – подглоточный. В нем содержится всего 2000 нервных клеток, в 500 тысяч раз меньше, чем в мозгу собаки. Таким образом, появилась реальная надежда выяснить, в каких взаимоотношениях между собой находятся нейроны и как они себя ведут, когда мы чему-нибудь обучаем животное.

Изучая строение нервной системы моллюсков, невольно приходишь к мысли, что они созданы природой главным образом для того, чтобы физиологи смогли наконец разобраться, как функционирует мозг. Действительно, их нервная система представляет интерес во многих отношениях. Выше уже говорилось, что по сравнению с собакой у моллюсков гигантские нейроны. В такую большую нервную клетку нетрудно ввести электрод, и не один, а 4–5. У собаки от тела нервной клетки отходят несколько отростков: более крупный – аксон и мелкие – дендриты. На дендритах, да и на теле нервной клетки, много синапсов, через которые поступает информация от соседних нейронов. У нервной клетки моллюсков всего один отросток – аксон, а синапсов на теле клеток не бывает. Понять, как работает такой нейрон, гораздо проще.

Сам нервный ганглий очень удобен для исследователей. Нервные клетки покрывают его снаружи, а их отростки находятся внутри. Если вскрыть моллюска и разглядывать ганглий через сильную лупу, можно увидеть практически все нервные клетки, из которых он состоит. Детальное их изучение позволило сделать удивительное открытие, которое и является главной причиной повышенного интереса к моллюскам. Нервные ганглии низших животных содержат вполне определенное количество нейронов, причем каждый из них имеет характерную форму и занимает строго свое, заранее предназначенное именно для него, место. Например, нервная система паразитического червя аскариды содержит всего 162 нервные клетки: 80 в левой половине и 82 – в правой.

Эти исследования, сделанные достаточно давно, привлекли внимание только сейчас. Они заставили нейрофизиологов отказаться от представления, за которое так ратовали инженеры, создающие счетно-решающие устройства, – что все нервные клетки равноценны. Наблюдая строгую упорядоченность строения нервной системы, нетрудно догадаться, что каждый нейрон выполняет вполне определенную работу в соответствии с занимаемым им положением. Специфичность нейронов проявляется абсолютно во всем. Даже их электрические реакции настолько различаются, что это сразу бросается в глаза: каждая нервная клетка имеет свой собственный «электрический почерк». Кстати, электрические реакции нейрона вполне могут служить в качестве удостоверения личности, по которому его легко опознавать.

В строении нервной системы беспозвоночных нет ничего случайного. Чтобы каждая нервная клетка выполняла предназначенную ей функцию, она должна быть связана с вполне определенными нейронами. Ученые пока не знают, как отростки нервных клеток находят друг друга, но то, что они умеют это делать, ни у кого не вызывает сомнений. В этом нетрудно убедиться, перерезав у аплизии или червя нервный стволик, соединяющий два соседних ганглия. Отростки, проходящие в этом стволике, погибнут, но с самими клетками, находящимися в ганглиях, ничего страшного не произойдет. Взамен утраченных отростков у них вырастут новые и, что самое удивительное, каждый из них найдет ту нервную клетку, с которой ему необходимо вступить в контакт.

Еще одна особенность, очень удобная для исследователей, – симметрия нервных клеток. Кроме нескольких нейронов, лежащих точно посередине, у каждой клетки левой половины ганглия есть двойник, находящийся на соответствующем месте справа. Исключения из этого правила известны, но встречаются редко. Об одном из них уже упоминалось. У аскариды правая половина нервной системы имеет на две клетки больше, чем левая. У примитивных животных количество нейронов выдерживается очень строго. Наличие у аскариды 163 нервных клеток должно рассматриваться таким же уродством, как наличие на человеческой руке шести пальцев.

К сожалению у моллюсков абсолютная точность не соблюдается. С возрастом число нейронов у них постепенно возрастает, а под старость начинает уменьшаться. Однако с некоторыми клетками, особенно с самыми крупными, этого не происходит. Поэтому топографию брюшного ганглия аплизии удалось изучить достаточно полно. Были составлены карты расположения 60 крупных нейронов и 10 скоплений мелких нервных клеток. Они получили свои названия-номера, и функции многих из них уже изучены.

У нейронов брюшного ганглия аплизии много обязанностей. Они заведуют работой внутренних органов, дыханием, кровообращением, выделением и внутренними процессами, связанными с размножением. Кроме того, ганглий командует осуществлением защитного оборонительного рефлекса втягивания в мантийную полость жабры и сифона, по которому между полостью и морем осуществляется циркуляция воды, необходимая для дыхания.

Стенка мантийной полости моллюска очень чувствительна. Малейшее прикосновение к ней вызывает оборонительную реакцию, и жабра с сифоном мгновенно исчезают в мантийной полости. Однако, поскольку ничего страшного не произошло, аплизии не было больно, через минуту-другую из щели в мантийной полости снова выглянет жабра, расправится сифон. Если теперь опять слегка дотронуться до животного, все повторится в прежней последовательности. Однако после 5–10 или 15 прикосновений станет заметно, что моллюск не так поспешно закрывает мантийную полость, не так полно втягивает сифон и значительно быстрее оправляется после очередного испуга. Если продолжать время от времени дотрагиваться до животного, то в конце концов удается добиться, чтобы моллюск не пугался, не вздрагивал, не убирал сифон и жабру. Аплизия как бы убеждается, что прикосновение ничем страшным ей не грозит, и привыкает его не бояться. Ученые так и назвали этот вид обучения, умение чего-то не делать, – реакцией привыкания.

Кажется, пустяк – научиться не бояться прикосновения. Но нужно иметь в виду, что аплизия – весьма примитивное существо. Привыкание для нее – высшая форма психических реакций. Оно и было избрано для дальнейшего изучения.

Благодаря простому устройству нервной системы аплизии удалось установить полный перечень всех 33 нервных клеток, участвующих в осуществлении оборонительной реакции. В стенке мантийного выступа находятся чувствительные нервные клетки. Их здесь немного, всего 24. При прикосновении к мантийному выступу они шлют об этом информацию в брюшной нервный ганглий, адресуя ее 9 находящимся здесь нейронам. Информация чувствительных клеток в первую очередь предназначена моторным клеткам, которые и дают команду мышцам убрать жабру и сифон. Мотонейронов 6: 3 крупных и 3 мелких. Кроме того, чувствительные клетки связаны с одной промежуточной тормозной и с двумя промежуточными возбуждающими нервными клетками. Промежуточными они называются потому, что с одной стороны связаны с чувствительными клетками, а с другой – с моторными, находясь как бы между ними. Сами вызвать оборонительный рефлекс промежуточные клетки не способны, но могут оказать влияние на его осуществление: возбудительные клетки усиливают реакцию мотонейронов, а тормозная клетка уменьшает их возбуждение, тормозит их.

Из всех девяти перечисленных нервных клеток самой «общительной», и это важно знать, чтобы понять дальнейший ход рассуждений ученых, является промежуточная тормозная клетка. У нее имеются связи со всеми тридцатью двумя нервными клетками. Она посылает ответвления своего аксона к каждому из шести мотонейронов, а кроме того, контактирует с отростками всех двадцати четырех чувствительных и двух промежуточных возбуждающих нервных клеток, пресекая распространение возбуждения по этим нервным волокнам.

Какая же из названных клеток ответственна за развитие реакции привыкания и как оно осуществляется? Рассуждая теоретически, можно допустить, что привыкание возникает или непосредственно в любом из четырех типов нейронов, участвующих в осуществлении оборонительного рефлекса, или в шести типах синапсов – в местах контактов этих нейронов. Наконец, могло оказаться, что привыкание – простая усталость мышцы, втягивающей жабру и сифон.

Проще всего было убедиться в том, что мышца не утомилась. Кроме оборонительных реакций она осуществляет ритмические сжатия мантийной полости, создавая в ней постоянный обмен воды, необходимый для дыхания. Если бы мышца устала, это сразу стало бы заметно по дыхательным движениям. Кроме того, если аплизии, переставшей бояться прикосновения, сделать больно, ущипнув ее за мантию, привыкание мгновенно разрушается. Теперь любое слабенькое прикосновение снова вызовет оборонительную реакцию, и ни малейшей усталости не будет заметно.

Чтобы выявить, в каком звене нервной системы возникает привыкание, ученые проверили работу каждого нейрона и каждого синапса. Оказалось, что сами нервные клетки не виновны в возникновении привыкания. Не участвует в его выработке и большинство синапсов: моторная клетка не теряет способность передавать команды мышцам о сокращении, синапсы между промежуточными и двигательными клетками способны нормально функционировать, и только синапсы между чувствительными и моторными клетками выходят из строя. Чувствительные клетки продолжают реагировать на каждое прикосновение и информацию об этом добросовестно направляют в брюшной ганглий. Нервные импульсы, как обычно, бегут по длинному отростку чувствительной нервной клетки, добираются до синапса с двигательным нейроном и здесь затухают, так как не в состоянии перейти на соседний нейрон.

Затухание нервного импульса связано с выходом из строя синапса. Окончание нервного волокна чувствительной клетки с приходом сюда каждого нового импульса выпускает в синаптическую щель все меньше и меньше пузырьков медиатора. В соответствии с этим соседняя клетка будет возбуждаться все менее и менее сильно, вызывая с каждым разом все более слабые сокращения жаберной мышцы, пока наконец не настанет такой момент, когда оборонительный рефлекс совсем перестанет возникать.

Почему синаптические пузырьки с медиатором вдруг перестают выливаться в синаптическую щель? Оказывается, из-за нехватки в нервном окончании ионов кальция. Нервный импульс, как уже говорилось, развивается с помощью двух ионов: ион натрия поступает в волокно, а ион калия его покидает. Кроме натрия в нервное волокно поступают и ионы кальция. В возникновении нервного импульса эти ионы участия не принимают, зато помогают медиатору выбраться из нервного волокна и попасть в синаптическую щель. При отсутствии кальция синаптические пузырьки теряют способность прилипать к оболочке нервного волокна в тех местах, где они могут просочиться наружу. С каждым новым раздражением мантийного выступа, с приходом в нервное окончание чувствительной клетки каждого нового импульса кальциевый канал открывается на все более и более короткий срок, все меньше в волокно поступает кальция, все меньше пузырьков прилипает к его мембране и изливается в синаптическую щель, все меньше здесь оказывается молекул медиатора, пока их количество не сократится настолько, что двери на фасаде соседнего нейрона совсем нечем будет отпереть и он не сможет возбудиться. Вот, оказывается, какова технология привыкания – самой простой психической реакции.

Рак, таракан и другие

Усилия нейрофизиологов позволили расшифровать нейронный механизм привыкания вплоть до молекулярного уровня. Однако скептики могут решить, что эти исследования никакого отношения к человеку иметь не могут. Мало ли что может происходить в нервных ганглиях примитивных существ. Мозг высших животных, и тем более человека, вовсе не обязан слепо следовать данной моде. Скептицизм, конечно, имеет определенный резон, ведь на земле обитает около двух миллионов организмов. Они отличаются друг от друга не только внешним видом, но и устройством нервной системы. Однако спешу огорчить скептиков: ученые давно заметили, что природа не столь щедра на выдумки, чтобы для нервной системы каждого вида животных выдумывать особые индивидуальные правила работы. В отношении привыкания это можно считать доказанным.

Первыми после аплизий в лабораториях нейрофизиологов получили прописку раки. С легкой руки И.А. Крылова сложилось мнение, что они ретрограды и якобы ходят только задом наперед, так сказать, постоянно пятясь назад. Это неверно. Конечно раки, как и другие существа, наделенные ногами, умеют это делать, но пользуются такой возможностью не чаще, чем мы с вами, а вот плавают действительно хвостом вперед.

Если рака потревожить, напугать чем-нибудь, он делает взмах хвостом, загребая воду под себя, и стремительно уплывает задом наперед. Оборонительная реакция возникает благодаря тому, что информацию о прикосновении чувствительные клетки хвоста направляют двум гигантским промежуточным клеткам, а отсюда она передается гигантским мотонейронам, которые дают команду мышцам. Однако после 5–10 прикосновений рак привыкнет к раздражению и уплывать больше не будет. Привыкание, как и у аплизии, развивается за счет того, что синапсы между нервными волокнами чувствительной клетки и промежуточными нейронами прекращают работу, перестают передавать информацию о прикосновении к хвосту.

У таракана на заднем конце брюшка находится пара придатков – церки. Если обдуть их струей воздуха, насекомое пустится наутек. Команду о необходимости спасаться бегством дают чувствительные нервные клетки, расположенных в церках. У таракана нетрудно выработать привыкание к струе воздуха, и он перестанет ее бояться. Оказалось, что и в этом случае прекращают работу синапсы нервных окончаний чувствительных клеток.

Наконец, попробовали выяснить, как развивается у кошки привычка не отдергивать лапу в ответ на раздражение кожи. Нервная система кошки чрезвычайно сложна, и проследить весь путь осуществления рефлекса пока не удалось, впрочем, так же, как рефлекса убегания у раков и тараканов, но и здесь исследователи убедились, что информация от чувствительных клеток кожи перестает доставляться мотонейронам. Все так же, как у аплизий. Между прочим, человек и кошка относятся к одному классу млекопитающих. Поэтому можно быть уверенным, что привыкание и у нас осуществляется по образцу аплизий, позаимствованному у них кошками и другими животными.

Аплизии позволили осуществить глубокую разведку и вырвать у мозга одну из его важнейших и строго охраняемых тайн. На этом их карьера не кончилась. Была сделана попытка расшифровать технологию еще одного вида обучения, образования другой психической реакции, так называемой сенситизации.

В отличие от привыкания, когда животное перестает замечать раздражитель и реагировать на него, в результате сенситизации чувствительность по отношению к раздражителю обостряется и реакция усиливается.

В качестве модели сенситизации был взят все тот же оборонительный рефлекс аплизии – втягивание сифона и жабры в мантийную полость. Если голову моллюска несколько раз ущипнуть, то оборонительные реакции заметно усилятся. Это состояние может сохраняться от нескольких часов до нескольких дней.

Механизм сенситизации также оказался весьма простым. Чувствительные нейроны головы, воспринимающие болевое ощущение, рассылают об этом информацию во все районы нервной системы моллюска, в том числе возбуждающим вставочным нейронам, и теперь отростки этих вспомогательных нервных клеток сами начинают подстегивать чувствительные клетки, усиливая их реакцию. Отростки возбуждающего вставочного нейрона образуют синапсы на окончаниях отростков чувствительных клеток вблизи того места, где последние сами образуют синапс с мотонейронами или промежуточными возбуждающими клетками. Импульсы вставочного нейрона увеличивают выход медиатора в синапсе нервного окончания чувствительной клетки и усиливают рефлекс втягивания жабры.

Успехи нейрофизиологии повергли в глубокое изумление зоопсихологов. Их удивляет не само по себе изменение в поведении животного, а способность отдельного нейрона путем обучения стойко менять характер своей деятельности. Сами нейробиологи оказались подготовленными к полученным результатам, но и на них производит впечатление, что всего три-четыре урока способны коренным образом изменить характер работы нейрона и он в течение многих часов, дней или даже нескольких недель продолжает придерживаться этого модуса.

Раскрытие технологии двух типов элементарных реакций является важным этапом в расшифровке тайн мозга. Атака на мозг продолжает набирать темпы. На очереди расшифровка нейронного механизма условного рефлекса. Есть основания предполагать, что у аплизий могут образовываться и условные рефлексы. Затем придется сравнить технологию сенситизации и условного рефлекса моллюсков с механизмом осуществления этих реакций у других животных.

Расшифровка нейронных механизмов первых психических реакций – величайшее достижение научной мысли. Всего за один век изучения мозга наука сумела не только выяснить общие принципы работы, условнорефлекторный характер деятельности, но и приступила к выяснению нейронного механизма реакций мозга. За эти достижения научной мысли мы должны быть благодарны нашему верному другу – собаке и морскому моллюску – аплизии.

Путь наверх

Лукавые инфузории

XVII века голландский торговец мануфактурой Антони Левенгук увлекся шлифованием оптических стекол и достиг в этом деле поразительных по тем временам успехов. Собственноручно изготовленные им линзы увеличивали в 150–300 раз. В 1674 году ему впервые пришло в голову взглянуть на каплю воды, взятую из старого, заросшего тиной озера. То, что он там увидел, его глубоко потрясло. В капле оказался целый мир живых существ, ведущих активную, если не сказать бурную, жизнь.

Анималькулы – так назвал Левенгук обнаруженную им мелюзгу – изменили всю его жизнь. Теперь каждую свободную минуту он бежал в свою домашнюю лабораторию и часами просиживал, склонившись над линзой. Левенгук впервые увидел и зарисовал клетку растений, красные кровяные тельца, сперматозоидов, обнаружил бактерий и простейших. Более двухсот объектов описал он в своем главном труде «Раскрытые тайны природы».

Открытия Левенгука получили широкую известность. Спрос на линзы сразу возрос. Их покупали не только ученые. Великосветские дамы и кавалеры часами наслаждались картинами из жизни одноклеточных существ. А посмотреть было на что. В капле воды ежеминутно возникали драмы. Одни крохотные создания гибли, поедаемые другими, а те в свою очередь попадали на обед более сильному хищнику. Взамен им тут же, прямо на глазах, возникали новые существа, чтобы через минуту погибнуть или стать причиной гибели более слабых созданий. Рассказы об образе жизни, о коварстве, сообразительности или глупости анималькул стали модными в светских салонах. Ученые тоже поддались всеобщему увлечению, а некоторые заодно и всеобщим заблуждениям.

В конце XIX века отмечается резкое повышение интереса к психическим явлениям, к психике животных, в том числе и примитивных. Спускаясь все ниже и ниже по эволюционной лестнице, ученые на всех ее этапах, вплоть до самых низших, постоянно сталкивались с несомненной целесообразностью поведения живых организмов, что чаще всего ошибочно воспринималось ими как свидетельство разумности изучаемых животных.

Мода на психологию привела к тому, что за исследования брались малоподготовленные люди. К изучению психики животных подключались психологи, совершенно незнакомые с зоологией, и зоологи – очень далекие от психологии. Неудивительно, что они частенько совершали грубые ошибки. Нужно признать, что биология не была готова расширить границы своих изысканий в эту сторону. Чтобы не быть голословным, сошлюсь на свидетельство профессора Санкт-Петербургского университета А. Фомицина. В предисловии к своей обширной монографии, изданной журналом «Мир божий», он пишет: «Естествознание переживает в настоящую минуту серьезный кризис, кризис, вызванный включением в круг его расследований еще новой категории явлений, именно явлений психических». А дальше на протяжении трехсот страниц, потрясенный сложностью и внешней осмысленностью деятельности примитивных существ, он приписывает простейшим организмам и растениям наличие психики и «сознательной деятельности».

А. Фомицин – ничтожно малая величина в развитии науки о поведении, но он ярко отображает существовавшие в то время представления. Всеобщее увлечение психологией и уровень ее развития удачно высмеял Иммерман, «обработавший» воспоминания барона Мюнхгаузена. В книге, вышедшей у нас в 1838 году, барон заявил: «Я нашел, что инфузории, быт которых, между прочим, занимает меня в последнее время, представляют собой, в сущности, недоразвившихся карпов и обладают памятью».

Начало XX века ознаменовалось величайшим достижением И.П. Павлова в изучении высших функций мозга, в создании условнорефлекторной теории его работы. Эти исследования дали толчок к объективному изучению примитивных существ. Конечно, не разум и не сознательную деятельность искали у них физиологи, а память и условные рефлексы. В сравнении с сознанием, которое в прошлом порой обнаруживали у инфузорий кое-какие горе-ученые, это не так уж и много. Однако попробуем взглянуть с другой стороны. Одноклеточное существо – это всего лишь клеточное ядро, оболочка и совсем немного протоплазмы. Какие же структуры могут взять на себя функцию выработки условного рефлекса и где находится хранилище памяти?

Из огромной армии простейших одноклеточных организмов в лабораторию почему-то проникли одни инфузории. Наблюдая за их поведением, придумывая простые и сложные эксперименты, ученые пришли к выводу, что для таких маленьких существ, какими являются инфузории, они необыкновенно умны и обладают отличной памятью.

Инфузорию-туфельку сажали в такой узкий капилляр, что ей трудно было протиснуться. Добравшись до конца капилляра, туфелька старалась повернуться. После 4–5 минут упорного труда это ей обычно удавалось. Терпеливо наблюдая в течение часа за ее прогулками по капилляру, можно было заметить, что повороты туфельке стали даваться легче. Через 10–12 часов она настолько осваивается с ситуацией, что поворачивается всего за 1–2 секунды. Чем еще можно объяснить результаты опытов, если не способностью инфузорий обучаться совершать поворот в сильно стесненных условиях узкого капилляра?

Находясь в питательном растворе, где содержат и разводят инфузорий, туфельки передвигаются толчками, совершая хаотические движения, и беспрерывно меняют направление. Но если их пересаживают в крохотные сосуды и инфузории вынуждены постоянно наталкиваться на стенки, поведение туфелек коренным образом меняется. Вместо того, чтобы петлять по своему помещению, они начинают двигаться вдоль его стенок. Причем в круглых микроаквариумах инфузории вписывают в берега своих водоемов почти правильный восьмиугольник, в квадратных – квадрат, расположенный косо по отношению к стенкам аквариума, а в треугольных – треугольник, упирающийся своими углами в середину стенок аквариума.

Наказывая инфузорию за непослушание, удалось научить туфельку, помещенную в капилляр, находиться только в темной или, наоборот, в освещенной его части. Получив свою порцию наказаний, инфузория, заплывая за границу света и тени, сразу же останавливалась и тотчас поворачивала обратно. Вот, оказывается, какими умными могут быть эти удивительные крохотные создания!

Восхищение «умственными» способностями инфузорий продолжалось довольно долго, но всему приходит конец. Постепенно выяснилось, что у безмозглых существ не может быть и ума. Во всех описанных выше опытах никакого обучения на самом деле не происходит, поведение инфузорий менялось по другим причинам. Туфельки, как и прочие живые существа, используют для дыхания кислород и выделяют углекислый газ. В тесном пространстве капилляра концентрация углекислого газа быстро возрастает. Его становится больше и в теле инфузорий. Под воздействием накапливающихся кислых веществ протоплазма разжижается и, естественно, поворачиваться туфельке становится значительно легче.

Не следует думать, что инфузории плавают вдоль стенок своего микроводоема в поисках выхода. Просто у себя дома, где в воде много бактерий и выделяемого ими углекислого газа, у инфузорий принято совершать хаотические движения. Из мелкого микроводоема углекислый газ быстро улетучивается, а в чистой воде инфузории предпочитают двигаться прямолинейно. Однако крохотные размеры водоема не дают им полностью проявить свои способности. Инфузории постоянно натыкаются на стенки, и здесь срабатывает еще одна особенность их движения – наткнувшись на препятствие, инфузории отскакивают от него под углом 20 градусов. Вот почему в маленьких мелких сосудах движения туфелек упорядочиваются.

Еще проще объясняется приобретение инфузориями умения не пересекать границ света и тени. Они ни на свет, ни на темноту не обращают абсолютно никакого внимания. Если границу света и тени сдвинуть, туфельки будут невозмутимо проскакивать эту черту и останавливаться на прежнем месте, где их раньше наказывали. Инфузории вооружены стрекательными капсулами. Когда туфельку подвергают воздействию электрического тока, она в ответ отвечает залпом своих батарей, выстреливая длинными ядовитыми гарпунами. Поскольку во время обучения удары электричества обрушиваются на инфузорию в момент перехода границы света и тени, именно здесь постепенно образуются целые облачка взвешенных в воде ядовитых гарпунов. Натыкаясь на свое же оружие и получая чувствительные уколы, инфузории невольно останавливаются и поворачивают вспять. Так что и в этом случае никакого обучения не происходит.

Означают ли эти опровержения, что одноклеточных животных ничему научить нельзя, что у них нет совершенно никакой памяти? Нет, все живые существа обладают памятью и способностью обучаться, только следует подбирать им задачи по силам.

Среди многочисленных видов инфузорий есть настоящие гиганты. Это спиростомумы амбигуум. Самые крупные из них достигают в длину 2 миллиметров и отлично видны невооруженным глазом. При небольшом увеличении спиростомумы выглядят белесыми червячками с миниатюрной ушастой головкой, активно ползающими по поверхности стекла или любого другого субстрата.

Спиростомумы – пугливые существа. Малейшее сотрясение воды, даже вызванное прикосновением кончика карандаша к ее поверхности, заставляет всех инфузорий, находящихся в сосуде, немедленно остановиться и в ужасе сжаться в крохотный комочек. Такой испуг мимолетен. Поскольку ничего опасного для жизни спиростомумов не произошло, они очень скоро снова распрямятся и как ни в чем не бывало продолжат свой путь.

Притрагиваясь раз за разом к поверхности воды, удается научить инфузорий меньше пугаться безобидного воздействия, не сжиматься и быстрее возобновлять обычное движение. Проявив настойчивость, можно приучить спиростомумов совершенно не бояться легких сотрясений воды, не вздрагивать и не прекращать своего движения.

Любое существо удается научить не делать чего-то лишнего, не нужного организму. Мы помним, что этот тип обучения называется привыканием. Оно заключается в постепенном ослаблении какой-нибудь реакции на многократно повторяющийся раздражитель. Привыкание вырабатывается у любых животных. Голодная гидра хватает каждый объект, коснувшийся ее щупалец, и даже может проглотить несъедобную добычу. Схватив в первый раз кварцевую песчинку, она под ее тяжестью падает на бок. В лупу видно, с каким трудом гидра вытаскивает свои щупальца из-под придавившего ее микровалуна. Когда ей наконец удастся принять прежнюю вертикальную позу, можно кинуть новую песчинку, гидра прельстится и ею. Чтобы выработать привыкание, нужно бросать ей песчинки одну за другой и лишь от 25–35-й животное впервые решит отказаться. Это не усталость. Ненароком наткнувшуюся на нее дафнию гидра тотчас же схватит и отправит по назначению.

У крохотных молочных планарий, относящихся к классу плоских червей, легко вырабатывается привыкание к свету. У многощетинковых червей – полихет, весьма активных и осторожных животных, удается выработать привыкание к сотрясению, вибрации, движущейся тени, уменьшению или увеличению освещенности, слабому электрическому току и другим раздражителям.

Насекомое богомол – прожорливый и коварный хищник, способный мгновенно наброситься на любую жертву, оказавшуюся в пределах его досягаемости. У богомолов удается выработать привыкание к живым и мертвым мухам и к их моделям, после чего хищник перестает делать попытки их схватить. Интересно, что насекомое, переставшее обращать внимание на модели мух, схватит мертвую муху, а научившись на мертвых мух, не откажется от живой. Привыкание у богомола очень конкретно. У насекомого оно вырабатывается не к мухам вообще, а к вполне конкретной мухе. В этом легко убедиться. Если через час после того как он научится не замечать живую муху, богомолу снова ее показать, он нападать на нее не станет, но на новую набросится тут же.

Этим типом реакций широко пользуются и высшие животные. Птенцы воробьиных птиц активно выпрашивают корм у прилетевших к гнезду родителей. Они широко разевают свои клювики, вытягивают шею, а некоторые попискивают. Реакцию выпрашивания вызывают не только родители, но любой темный предмет, показавшийся над краем гнезда, или его простое сотрясение. К этим раздражителям легко возникает привыкание. У кошки его можно выработать к легкому раздражению кожи, и животное перестает отдергивать лапу.

Безусловно, для высших животных привыкание не является ни главной, ни ведущей психической реакцией. Им не исчерпывается репертуар их психики, но без этой, самой примитивной психической реакции не смогли бы обойтись даже люди. Благодаря привыканию мы утром менее чем за минуту перестаем замечать прикосновение одежды. Если одежда новая и непривычная, реакция наступает не так легко и быстро. Мы привыкаем к тиканью часов, к шуму за окном нашей спальни и перестаем замечать эти воздействия.

Прочность привыкания зависит от того, сколько усилий потрачено на его образование, и от состояния памяти. Если после того как привыкание образовалось, продолжать действовать на животное тем же раздражителем, оно укрепляется и может сохраняться в течение нескольких дней или недель. У одноклеточных животных память никудышная. Привыкание у них сохраняется 30–40 минут, редко один-полтора часа. По мере усложнения нервной системы память явно становится надежнее и сохранность привычек возрастает. После усиленных упражнений реакция сохраняется особенно долго.

У низших животных возможен и еще один вид обучения. О нем уже шла речь. Он прямо противоположен привыканию и состоит в том, что под влиянием внешних воздействий животное приобретает способность отвечать определенной реакцией на раздражитель, который раньше ее не вызывал. В отечественной литературе этот вид обучения получил название суммационного рефлекса, что хорошо отражает механизм его становления. За рубежом его называют сенсибилизацией или сенситизацией, что характеризует внешнее выражение реакции, изменение чувствительности к одним раздражителям под воздействием других.

Пресноводные гидры относятся к свету весьма положительно. Если аквариум заклеить бумагой, оставив в ней маленькую щелку, то через несколько дней все животные переберутся в освещенную часть. Совершенно очевидно, что свет их не пугает. Однако можно добиться, чтобы они его боялись. Для этого гидру раздражают ударами слабого электрического тока, от которого она будет съеживаться в комок. После нескольких десятков ударов током внезапно включенный свет тоже заставляет гидру сжиматься.

Аналогичные реакции имеют широкое распространение. Сильно напуганный человек вздрагивает от любого слабого звука, от любого внезапного раздражителя, в котором явно нет ничего опасного. Причина повышения возбудимости – суммация возбуждения. Удар электрического тока вызывает возбуждение в нервной системе гидры. Если каждое следующее воздействие током обрушивается на нее, когда возбуждение от предыдущего еще полностью не улеглось, новое возбуждение суммируется с остатками старого. После серии электрических ударов возбуждение в нервных цепях накапливается и становится столь велико, что добавление даже небольшой его порции оказывается достаточным, чтобы вызвать оборонительную реакцию. Вот почему свет, который в обычном состоянии гидрам нравится, теперь их пугает.

Как и привыкание, суммационный рефлекс сохраняется очень недолго. Кратковременность – весьма необходимое качество. Нервные клетки или их синапсы не должны на длительный срок менять свои свойства. Условия, вызвавшие возникновение суммационного рефлекса, могут в считанные минуты измениться, и для животного не будет никакого резона вздрагивать от любого случайного раздражителя или производить какие-то другие реакции.

Низшие формы обучения, простейшие психические реакции – привыкание и суммационный рефлекс – имеют для животных огромное значение. Их роль особенно заметна у низших существ, ведь они ничему другому обучиться просто не могут. Но и для высших животных и человека их значение никак не меньше. Привыкание обеспечивает реакциям организма адекватность, устраняя все лишнее, не обязательное, не приносящее ощутимой пользы, что позволяет экономить массу энергии и сосредоточиваться на чем-то действительно важном или необходимом.

Благодаря привыканию животные способны притерпеться к любым условиям существования, с которыми ежедневно встречаются на своей территории, в своей семье или в своем стаде. Это привыкание позволяет птицам вить гнезда в перекрытиях железнодорожных мостов, по которым каждые 3–5 минут с грохотом проносятся железнодорожные составы. Не существуй привыкания, любое животное было бы похоже на пуганую ворону, которая от каждого куста шарахается.

Не менее важную роль играет суммационный рефлекс. Для организма, подвергшегося вредному воздействию, выгодно отреагировать оборонительной реакцией на любой новый раздражитель, так как в этой ситуации достаточно велика вероятность, что и он связан с опасностью. При систематическом столкновении с пищевыми раздражителями организму целесообразно отреагировать на любой новый раздражитель пищевой реакцией, так как и он может оказаться связанным с присутствием пищи. Короче говоря, образование суммационного рефлекса должно повышать приспособленность животных к условиям существования и увеличивать их шанс на выживание.

Отличники и двоечники

Жизнь на земле развивалась от одноклеточных организмов к многоклеточным, от совсем примитивных к все более развитым и сложно устроенным организмам. Поразительно совершенство одноклеточных созданий. Все приборы для обеспечения жизни уместились в одной крохотной клетке. Здесь и система анализаторов, и пищеварительная система, и энергетическая установка, извлекающая из пищевых веществ энергию, необходимую для осуществления движений и других потребностей организма, здесь и двигательный аппарат и устройства, обеспечивающие размножение, и, наконец, устройства, занятые координацией деятельности всех систем микроорганизма… Ясно, что больших способностей, большого ума от таких существ ожидать трудно.

Некоторые одноклеточные организмы приспособились жить колониями. Это оказалось выгодным. По мере того как связи между ее членами крепли, она превращалась в многоклеточный организм. Первые многоклеточные существа мало отличались от колонии. Совместные реакции их клеток возможны благодаря передаче возбуждения от соседа к соседу, от одной клетки организма к другой. Как видите, уровень координации невысок. Она осуществляется слишком медленно и ненадежно.

В примитивном многоклеточном организме все клетки примерно равны между собой. Каждая должна обладать известной чувствительностью, уметь улавливать воздействия внешней среды и передавать полученные сведения своим соседям. Позже между клетками многоклеточного организма началось разделение труда. Одними из первых обособились нервные клетки, взяв на себя функцию сбора внешней и внутренней информации и быстрого распространения ее по всему организму, в том числе тем клеткам или органам, которые способны ответить на раздражение полезной реакцией. Благодаря своеобразному строению нервной клетки, имеющей маленькое тело и длинные отростки, протянувшиеся из конца в конец организма, они имеют возможность выполнять свои обязанности достаточно быстро.

В момент своего появления нервная система примитивных существ, видимо, представляла собой жиденькую сеть нервных клеток, равномерно распределенную по всему организму. На первых порах она удовлетворительно справлялась со своими обязанностями, однако дальнейшее усложнение организмов предъявляло нервной системе дополнительные требования. Возникавшие специализированные органы нуждались в систематическом руководстве, и вблизи них появлялись более густые скопления нервных клеток. Этот принцип отчетливо выражен у пресноводной гидры. В ее крохотном тельце нервные скопления расположены вокруг ротового кольца, в щупальцах и у подошвы, которой гидра прикрепляется к субстрату.

Следующим этапом усовершенствования нервной системы явилось превращение отдельных сгущений нервных клеток в четко оформленные нервные тяжи и образование в местах их пересечений скоплений нервных клеток – нервных ганглиев. Появление у животных двигательного аппарата, возникновение в связи с этим двусторонней симметрии и формирование переднего конца тела предъявило нервной системе очередные требования. На переднем конце сосредоточились органы зрения, равновесия, осязания и химической рецепции. Огромное количество нервных клеток, обслуживающих эти органы чувств, послужило основой для создания здесь головных ганглиев.

У примитивных животных аналогичные ганглии существуют и в других частях тела. Все они более или менее равны между собою. Наивысшее совершенство нервная система из многочисленных ганглиев и соединяющих их нервных тяжей получила у плоских червей. Возникновение нервных ганглиев явилось важным рубежом развития психики. До их появления у животных существовало два типа обучения: выработка привыкания и образование суммационного рефлекса. Появление компактных объединений нервных клеток позволило усовершенствовать эти реакции. У таких животных привыкание может сохраняться неделями, а суммационный рефлекс становится больше похож на доминанту – способность нервных центров длительное время находиться в возбужденном состоянии и на все воздействия отвечать главным образом реакциями, исходящими из доминантного очага. Доминантность способна поддерживаться столь длительно, что такие реакции часто называют ненастоящими условными рефлексами.

Нервная система, представляющая собой объединение множества равноценных ганглиев, не способна осуществлять руководство сложными поведенческими реакциями. Она сама нуждается в координации своей работы, в указаниях «верховного главнокомандующего». Когда руководство нервной системой налаживается, возникает возможность образования истинных условных рефлексов.

Термин «условный рефлекс» получил в нашей стране такую известность, что нет большой нужды описывать обозначаемые им явления. Напомним лишь основные положения. Суммационный рефлекс и доминанта возникают при систематическом воздействии на животное каким-нибудь безусловным раздражителем, повышающим возбудимость нервных центров, после чего раздражители, раньше не оказывавшие на организм заметного влияния, приобретают способность вызывать оборонительную, пищевую или другую реакцию. Условный рефлекс, напротив, образуется только при систематическом сочетании двух раздражителей – индифферентного (т. е. не вызывающего никакой видимой реакции) и безусловного.

В лабораториях Павлова чаще всего изучались пищевые условные рефлексы. Процедура их выработки состояла в том, что собаке предъявлялся какой-нибудь раздражитель, например звонок, и еще до его включения давали пищу – мясосухарный порошок. «Закуска» вызывала у животных обильное слюнотечение. После 10–15 сочетаний этих раздражителей задолго до дачи пищи одно звучание звонка начинало вызывать секрецию слюны. Это и есть проявление условного рефлекса.

Образование условных рефлексов имеет для животных огромное значение. Благодаря их выработке серьезно расширяются представления животных об окружающей среде. Они позволяют им реагировать не только на действия безусловных раздражителей, число которых относительно невелико, но и на любой другой раздражитель, если он как-то связан с безусловными, что, несомненно, расширяет ориентировку животного в окружающей среде.

В условнорефлекторной деятельности важен сигнальный принцип. Условные раздражители как бы сигнализируют животному о том, что в самое ближайшее время начнет действовать безусловный раздражитель, и дают возможность приготовиться к этому заблаговременно. Звонок, вызывая обильное выделение слюны, создает условия, совершенно необходимые, чтобы проглотить вкусный, но суховатый мясосухарный порошок. Этим дело не исчерпывается, к поступлению мясосухарного порошка подготавливаются другие отделы пищеварительной системы и органы, обслуживающие пищеварительный процесс.

Условные рефлексы по многим показателям отличаются от суммационного рефлекса и выработанных реакций, осуществляемых на основе стойкой доминанты. Одна из главных особенностей условного рефлекса – его стойкость. Это не означает, что он не может быть устранен. Возможность его подавления, затормаживания, как называют этот процесс физиологи, – одно из характернейших и важных свойств условного рефлекса. Если вслед за действием условного раздражителя перестает следовать действие безусловного, условный рефлекс угашается, то есть условный раздражитель теряет способность вызывать условнорефлекторную реакцию животного.

Угашение условного рефлекса – это не разрушение, а всего лишь подавление, временное выключение механизма его осуществления. Действительно, если собаке в течение получаса 20–30 раз предъявить условный раздражитель, не сопровождая его пищей, он перестанет вызывать слюноотделение. Однако повторив опыт час-полтора спустя, легко убедиться, что звонок снова вызывает пищевую реакцию собаки. Во время перерыва произошло восстановление условного рефлекса, причем абсолютно без нашего вмешательства. Таким образом, хотя условный рефлекс может быть устранен временно или, при полном прекращении подкрепления условного раздражителя, постоянно, без специального угашения он способен сохраняться неопределенно долго, у высших животных практически всю жизнь.

Условный рефлекс, так же как привыкание или суммационный рефлекс, в одно и то же время является и физиологической, и психической реакцией. Во всех этих реакциях находят отражение некоторые знания животных об окружающей их среде. Однако степень, глубина этих знаний весьма различна. Мало того, что привыкание и суммационный рефлекс – это весьма кратковременные знания, они к тому же неопределенны, неконкретны, в них находит отражение лишь некоторая ситуация, да и та отражена весьма приблизительно. А в условном рефлексе заключены достаточно четкие знания, которые легко поддаются корректировке, если меняется ситуация и отраженные в условном рефлексе закономерности окружающего мира перестают соответствовать реальной действительности. Таким образом, условнорефлекторные ответы организма на внешние раздражители за точность и конкретность можно оценить высшим баллом, тогда как привыкание и суммационный рефлекс, если применить к ним пятибалльную систему, не всегда заслужат и тройки.

От муравья до гориллы

Кто из животных самый умный? Если судить по русским сказкам, – Лиса Патрикеевна. Современные дети, проводящие немало времени у телевизора, с этим не согласятся, они уверенно скажут – заяц. Ну, а специалист по зоопсихологии, опираясь на твердо установленные научные факты, отдаст пальму первенства человекообразным обезьянам.

Из обитающих в настоящее время на земле наших четвероруких родственников и генетически, и по строению головного мозга ближе всего к нам шимпанзе. Видимо, они и есть самые умные и способные. Шимпанзе легко обучаются, когда мы хотим привить им какой-нибудь навык, а предоставленные сами себе, охотно копируют наши действия.

Об обезьяньем уме и способности обучаться знали давно. Французский дрессировщик П. Гаше-Супле, имевший, как и наш знаменитый соотечественник В.Л. Дуров, вкус к психологии, считал, что обезьянам равны только слоны и некоторые породы собак. В качестве критерия умственного развития он пользовался способностью обучаться, точнее – податливостью к дрессировке. Как опытный дрессировщик, он не мог не знать, что одни трюки даются животным легче, а другие труднее, но не смог предложить перечня контрольных задач по обучению, придумать конкретные тесты, на основании которых можно было бы давать точную оценку умственным способностям животных. Вместо этого он делал упор на способность животного подчиняться воле человека, включая в это понятие и степень их приручаемости.

Способность обучаться, несомненно, является одной из важнейших характеристик развития интеллекта. Об этом уже шла речь. Сейчас необходимо рассмотреть одну из важнейших особенностей психики высших животных – развитие у них ориентировочно-исследовательской деятельности.

При знакомстве с человекообразными обезьянами у нас на севере, где они, помещенные за надежную решетку и тщательно опекаемые человеком, освобождены от всех забот – добывания пищи, необходимости всегда быть начеку, ежедневного строительства гнезд для ночлега, а потому имеют достаточно большой досуг, поражаешься, сколько времени и с каким самозабвением шимпанзе способны отдаваться изучению любой игрушки, любого сложного предмета, оказавшегося в их клетке. Самое удивительное, что эта игра, длящаяся часами, осуществляется совершенно бескорыстно.

Конечно, разобрав последовательно шесть матрешек, обезьяна не откажется съесть орех или сливу, оказавшуюся на месте седьмой, но интерес к игрушке сразу же коренным образом меняется. Животное больше не будет подолгу возиться с матрешками, разнимать их и пытаться складывать снова, засовывать одну половинку в углубление другой, исследовать это углубление пальцем, стукать матрешек друг о друга или бросать на пол, прислушиваясь к звукам, которые они издают. Теперь, получив игрушку в собранном виде, шимпанзе, не теряя времени даром, доберется до сливы, если она туда положена, и потеряет интерес к самим матрешкам. А если внутри ничего не найдет, то может не на шутку рассердиться, но игра с матрешками уже не возобновится.

Любопытство или любознательность выражается у обезьян в ориентировочно-исследовательской деятельности? По мере того как ученые в своих исследованиях спускались вниз по филогенетической лестнице животного царства, они обнаружили, что реакции животных на новизну, на новые и непонятные им явления или предметы меняются. Из ориентировочно-исследовательских они постепенно превращаются в чисто ориентировочные. Явление это легко объяснимо. Деградация ориентировочно-исследовательской деятельности обусловлена многими обстоятельствами.

Первая причина чисто техническая. Низшие животные не располагают необходимыми приспособлениями для осуществления исследовательской деятельности. Поставьте перед собакой матрешку и понаблюдайте, что она станет с ней делать. В сравнении с обезьяной ее возможности мизерны. Большинство собак ограничится тем, что тщательно обнюхает игрушку и, если не обнаружит запаха съестного, другой собаки или какого-нибудь зверя, тотчас же утратит к матрешке интерес. Редкая собака сочтет необходимым лизнуть ее, взять в зубы или тронуть лапой. Вот и все ее исследовательские возможности.

Вторая причина – уровень развития мозга. Чтобы заниматься исследовательской деятельностью, нужно уметь шевелить мозговыми извилинами, а для этого необходимо, чтобы они были. С дефицитом мозговой деятельности связаны и другие изменения ориентировочно-исследовательского поведения. Широкую любознательность, которую мы наблюдали у обезьян, сменяют узкоспецифические интересы. Менее развитые животные редко задаются вопросом: «Что это такое?» Обычно их интересует: «Не опасно ли это?», «Съедобно ли?» А в период размножения: «Не суженая ли (или суженый) передо мной?»

Какой уровень развития мозга необходим для осуществления ориентировочных реакций? По этому вопросу у ученых нет единого мнения. Одни исследователи связывают появление у животных типичных ориентировочных реакций с началом формирования коры головного мозга, то есть начиная с рептилий. Другие приходят к выводу о существовании ориентировочного рефлекса уже на стадии рыб, высших моллюсков, насекомых, ракообразных и червей.

Наблюдения за муравьями-разведчиками на принадлежащей им территории показывают, что их внимание привлекает все – пища, враги, состояние дорог, надземных и подземных сооружений, строительные материалы, наличие продовольственных запасов на промежуточных базах, встречные муравьи-фуражиры и муравьи-разведчики. Не менее наглядно проявляется ориентировочная реакция у морского червя полихеты-нереис, когда она обследует встретившуюся ей норку.

Способности замечать новизну, отвечать на нее ориентировочно-исследовательской реакцией не приходится обучаться. Это умение животные получают от своих родителей в готовом виде. И.П. Павлов был полностью согласен с тем, что ориентировочный рефлекс – реакция врожденная, но считал, что он занимает как бы промежуточное положение между условным и безусловным рефлексами, так как легко подавляется (затормаживается) по мере того, как новый раздражитель, повторяясь, становится обычным.

Как убедились в лабораториях Павлова, условный рефлекс вырабатывается, когда в коре головного мозга встречаются два возбуждения. Первое – более слабое, вызванное раздражителем, который никакой реакции, кроме ориентировочного рефлекса, не вызывает, второе – более сильное, связанное с действием безусловного раздражителя – оборонительной, пищевой или другой важной для организма реакции. Невольно возникает вопрос: а что будет, если провести сочетания двух раздражителей, вызывающих лишь ориентировочный рефлекс?

В лабораториях Павлова еще в начале развертывания работы по изучению мозга поняли, что условный рефлекс – это частный случай весьма распространенного явления: образования временной связи. Когда мы знакомимся с новым человеком, невольно вглядываемся в его лицо, запоминаем отдельные черты. Их сочетание неповторимо, характерно только для данного конкретного человека. Из этих черт, признаков возникает и хранится в мозгу образ этого человека. Поэтому, встретившись с ним вновь, мы его безошибочно узнаем. А образ формируется благодаря образованию множества временных связей между отдельными раздражителями, отдельными признаками: формой лица, размером и цветом глаз, формой и величиной носа, характером изгиба бровей, особенностями губ, лба, подбородка, скул, ресниц, ушей, цвета кожи… Даже особенности волос, а для мужчин и растительности на подбородке и на верхней губе, хотя эти признаки весьма непостоянны, непременно входят в образ каждого человека.

Можно ли доказать, что именно таким путем благодаря образованию множества временных связей формируется образ? Оказывается, можно! В природе очень редко действуют одиночные раздражители. Обычно любое явление обрушивается на животное целым комплексом взаимосвязанных сигналов. Поэтому наряду с обычными простыми раздражителями типа звонка, действия касалки, вспышек света в лабораториях И.П. Павлова стали использоваться комплексы, составленные из нескольких подобных раздражителей. Оказалось, что образование условного рефлекса на простой раздражитель ничем существенным не отличается от образования условных рефлексов на их комплекс. Разве что при использовании комплексов они вырабатываются чуть-чуть быстрее и бывают более прочными, чем на одиночные раздражители.

Изучая условные рефлексы на комплекс, физиологи, конечно, поинтересовались, как реагируют животные на отдельные его компоненты. Предположим, что рефлекс вырабатывался на одновременный комплекс – совместное действие трех раздражителей – звонка, касалки и света электрической лампы. Проба этих компонентов, когда рефлекс на комплекс уже хорошо укрепился, выявила интересную подробность: свет вызывал очень слабый рефлекс, действия касалки – чуть-чуть больший, а звонок – почти такой же рефлекс, как целый комплекс.

Исследователи были подготовлены к подобным результатам. Уже давно было известно, что величина условного рефлекса находится в известной зависимости от характера условного раздражителя. Обычно на зрительные раздражители, если они не меняют своего местоположения в пространстве, и на слабые кожные раздражители условные рефлексы не достигают значительных величин. Зато на звуковые и обонятельные стимулы величина условного рефлекса может быть внушительной. Павлов объяснил это явление физиологической силой раздражителей. Оказалось, что на входящие в комплекс слабые раздражители, испытанные по отдельности, всегда возникает слабый условный рефлекс или они вообще не способны его вызывать.

Ученые предполагали, что по мере упрочения условного рефлекса на комплекс его слабые компоненты в конце концов приобретут способность вызывать условный рефлекс, а на те, что его уже вызывали, величина рефлекса возрастет. Проверка действия компонентов через месяц-два, через полгода ежедневной тренировки рефлекса на комплекс не только не выявила увеличения величины рефлекса на слабые компоненты, а, наоборот, обнаружила значительное ослабление или исчезновение его на сильные раздражители. Этот процесс можно было ускорить, если время от времени испытывать действие отдельных компонентов, не сопровождая их подкреплением, действием безусловного раздражителя.

На первый взгляд, у подопытных собак наблюдались парадоксальные явления – раздражители, каждый из которых, действуя отдельно, не вызывал никаких пищевых реакций, при совместном использовании приводили к значительному слюнотечению. Это объясняется тем, что в процессе выработки условного рефлекса собаки начинают воспринимать комплекс как особый, самостоятельный, целостный раздражитель. В их мозгу образуется «образ» этого комплекса, и только он оказывается связанным с пищевым центром, только он способен вызвать в нем возбуждение.

Изучение комплексных раздражителей, казалось бы, решило вопрос формирования образов. Однако сам Павлов не был полностью удовлетворен этим, ведь подавляющее большинство образов возникает у нас без участия безусловных раздражителей. Тихий шелест листвы, своеобразный аромат и целый комплекс самых разнообразных зрительных раздражителей, вызывающих возникновение массы ассоциаций, создают образ нашего русского леса. В него непременным компонентом не входят ни пищевые, ни оборонительные элементы. Поэтому физиологам нужно было доказать, что и у животных образы могут формироваться без участия безусловных раздражителей.

И.П. Павлов был уверен, что ассоциации, легко возникающие у людей и хорошо известные психологам, могут вырабатываться и у животных. Мы уже упоминали, что эта уверенность легла в основу созданной им концепции механизмов психической деятельности. Он предполагал, что при сочетании раздражителей – одновременном предъявлении света, действия касалки и звонка – между ними возникнут временные связи – ассоциации и благодаря им сформируется образ комплексного раздражителя. Но как это доказать? Как узнать, что творится в мозгу собаки? Ее об этом не спросишь. Собаке необходимо задавать вопросы в такой форме, чтобы она смогла на них ответить и этот ответ был бы нам понятен. Такую форму диалога удалось придумать.

Схема экспериментов оказалась удивительно простой. Сначала проводили 20–40 сочетаний двух раздражителей, например касалки и звонка. Потом, чтобы выяснить, образовалась ли между ними временная связь, на один из этих раздражителей вырабатывали условный рефлекс, после чего проверяли второй раздражитель. Если после выработки условного рефлекса на действие касалки звонок тоже оказывался способен вызывать условный рефлекс, это означало, что между сочетавшимися ранее раздражителями действительно возникла временная связь.

Новый эксперимент позволил убедиться в возможности образования ассоциаций и проследить, как они соединяются между собой и как функционируют такие цепочки. В приведенном примере сначала возникла ассоциация звонок – касалка, затем касалка – пища. В результате получилась цепочка из двух звеньев, способная передавать информацию от центра к центру. Действие звонка возбуждает соответствующие центры звукового анализатора, отсюда возбуждение передается в кожный анализатор, а оттуда – в пищевой центр, вызывая соответствующую реакцию животного.

Образование временных связей, или ассоциаций, между «индифферентными» раздражителями осуществляется на основе возбуждения, вызванного новизной, стимулирующей развитие ориентировочной реакции животного. Прочные ассоциации возникают только у высокоразвитых существ – млекопитающих и птиц. Особенно значительной стойкостью они обладают у обезьян, благодаря чему их значение в жизни этих животных сильно возросло. Таким образом, формирование ассоциаций возможно лишь тогда, когда конструкция мозга станет достаточно совершенной.

Способность животных пользоваться новым типом временных связей – важный этап развития психики, открывший безграничный простор для их познавательной деятельности. Если образование условного рефлекса является усвоением лишь важнейших для животных закономерностей внешнего мира, то образование ассоциаций – это улавливание связей между любыми явлениями, даже не представляющими для них непосредственного интереса. Именно широкое оперирование ассоциациями сделало нас людьми, позволив овладеть речью. Ассоциации обеспечили связь отдельных понятий с определенными словами, ставшими обозначениями и сигналами этих понятий. В основе нашей речи и нашего мышления лежат бесчисленные ассоциации, ежедневно формируемые человеческим мозгом. Временная связь – основа ассоциаций, основа всех видов психической деятельности.

Прослеживая, как в процессе эволюции живых организмов от самых примитивных созданий до человека включительно развивается какая-нибудь функция, удается глубже понять особенности ее осуществления у человека, где возможности эксперимента по вполне понятным причинам весьма ограничены. Сравнительно-физиологический подход – важный метод познания наиболее сложных функций, в первую очередь функций головного мозга. Он является краеугольным камнем эволюционной физиологии. Основоположником этой новой научной дисциплины, получившей в нашей стране широкое признание, является ленинградский физиолог, выдающийся советский ученый академик Л.А. Орбели.

Братья по разуму

Петухи из курятника папы римского

Умение говорить – привилегия человека. Никто из животных не сумел последовать нашему примеру и обзавестись развитой речью. Но и животным совершенно необходимо общаться: предупредить членов своей стаи об опасности, поделиться информацией о наличии запасов пищи, позвать отставшего от родителей непослушного отпрыска. Ну а о взаимных обменах любезностями в брачный период нечего и говорить. Без этого невозможно существование ни одного вида животных. Вот почему каждый обитатель нашей планеты умеет и подавать и понимать целый набор сигналов, используемых для передачи важной для него информации.

Много лет назад – сначала зоопсихологами, а в XX веке и этологами – стал использоваться термин «язык животных». Теперь он принят повсеместно. С каждым годом накапливается все больше сведений о способах обмена информацией у животных. Сумму сигналов, используемых для общения, а они могут быть не только звуковыми, но и обонятельными, тактильными, вибрационными, зрительными, световыми и т. д., и называют языком животных, имея в виду, что это язык низшего рода, имеющий с человеческой речью лишь очень небольшое сходство. Поведение животных опирается на знаки (слова) этого языка, регулируется ими. Без обмена информацией жизнь для большинства видов стала бы невозможной.

Тигрица, возвращаясь в логово, издает короткое негромкое «ууф». Этот сигнал называют «приветом тигра». Он подается для того, чтобы успокоить тигрят, сообщить им, что к логовищу приближается не посторонний, а родная мать.

Самец небольшой коренастой цапли-кваквы сообщает членам собственной семьи о своем возвращении, демонстрируя им эгретку – три-четыре длинных перышка, образующих хохолок на его иссиня-черном затылке. Когда глава семьи пробирается сквозь густые ветви к своему «дому», он непрерывно кланяется, чтобы находящаяся в гнезде супруга и малолетние детки видели в первую очередь эгретку. По другим признакам они его не узнают. Эгретка и позы самца – это сигналы другим кваквам, слова их языка.

Многие рыбы в качестве языка тоже используют разнообразные позы, сопровождая их выразительной цветовой сигнализацией. Особенно виртуозны маленькие экзотические рыбки, уже давно получившие прописку в аквариумах любителей комнатного рыбоводства. Когда владелец аквариума нагреет воду до 24–26 градусов, самец бойцовой рыбки приступает к сооружению многоместной кроватки-гнезда из пузырьков воздуха, заключенных в оболочку из собственной слюны, а затем отправляется на поиски подруги. Если встреча состоялась, тело маленького кавалера начинает переливаться всеми цветами радуги, как бы загораясь изнутри. Это уже не просто сигнал, а целая поэма, признание в любви, клятва дружбы и верности. И хотя отдельные слова не ясны, переводчик не нужен. Смысл предельно ясен.

Хорошо разговаривать на таком языке, который понятен любому. Но это не всегда удобно. Чуть стемнело – кончай разговор. Ночные насекомые и глубоководные рыбы, живущие в вечном мраке океанских глубин, пользуются для обмена информацией световой сигнализацией.

Очень распространен и удобен звуковой язык. Многие чайки, возвращаясь в свои крохотные владения на большое и шумное гнездовье, подлетая к «птичьему базару», издают несколько особых криков. Второй член супружеской четы в многотысячном птичьем гомоне узнает голос своего супруга и поймет его как призыв освободить место в гнезде.

Широко распространен язык запахов. Их удобно употреблять и для живой разговорной речи, и для письменных сообщений. Огненный муравей, возвращаясь домой с добычей, время от времени прикасается жалом к земле, оставляя пунктирный след, по которому другие муравьи смогут найти место, где много пищи. Запах держится всего 100 секунд. Это, несомненно, разговорная речь.

С помощью запахов пчелы передают сигнал тревоги. Жаля врага, пчела вместе с ядом выделяет и особое пахучее вещество – призыв о помощи. Вытащить назад жало пчела не сможет, так как оно имеет 12 зубчиков, направленных остриями назад. Поэтому жало обрывается и со всеми железками, распространяющими аромат, сходный с запахом бананового масла, остается в теле врага. Пчела, напавшая на своего обидчика, как бы прикрепляет к нему радиопередатчик, беспрерывно передающий в эфир сигнал о помощи. Теперь врагу не скрыться. Куда бы он ни кинулся, радиопередатчик продолжает работать. Повинуясь сигналу тревоги, пчелы устремляются на помощь, норовя ужалить как можно ближе к пахучей метке. Пчелиный радиопередатчик работает 10 минут.

Четвероногие животные используют пахучие вещества, чтобы обозначать границы своих владений. Ароматные объявления на «пограничных столбах» сохраняются несколько дней. Подновлять их приходится не слишком часто.

С обонятельным сходен химический язык. Он служит, главным образом, для письменных сообщений. С его помощью очень удобно рассылать письменные приказы всем членам сообщества. Рабочие пчелы, ухаживающие за маткой, слизывают с ее тела особое маточное вещество и раздают всем встречным пчелам, а те распространяют дальше. Таким путем пчелиная матка доводит до сознания каждого члена своей семьи, что в улье все благополучно и следует спокойно заниматься своим делом. Если матку посадить в крохотную клеточку, чтобы рабочие пчелы не смогли до нее дотянуться, а значит и получить письменные распоряжения, жизнь в улье нарушится. Пчелы, тревожно жужжа, начинают толпами бесцельно бродить по сотам, а через некоторое время приступают к сооружению маточников – колыбелек для выращивания новой хозяйки улья. Кроме того, не получая письменных запретов от владычицы, некоторые рабочие пчелы вспоминают, что они тоже в некотором роде женщины, и начинают откладывать яички.

С помощью химического языка насекомые на больших митингах умудряются обсуждать самые животрепещущие для них вопросы. Эцитоны – кочевые муравьи, живущие в Америке, – однажды с наступлением ночи выстраиваются в колонны и, забрав весь скарб, личинок и куколок, отправляются в многодневный поход. У этих муравьев все шиворот-навыворот. Можно сказать, что у них яйца учат курицу. Команду собираться в поход дают личинки. Они выделяют особое вещество, которое ухаживающие за ними няньки слизывают и раздают всем остальным членам семьи. Оно, как сигнал горна, играющего «поход», вызывает у муравьев страстное желание кочевать. Возбужденно потолкавшись, они хватают за шиворот личинок – и марш-марш в поход! Но вот прошло 18–19 дней, личинки повзрослели, приступили к окукливанию и больше не выделяют «вещества странствий». Муравьи успокаиваются, делают остановку и живут оседло до тех пор, пока из вновь отложенных яичек не выведутся и не подрастут смутьяны – новые личинки, которые и дадут сигнал к очередному походу. Ученые подсчитали, что муравьиной семье достаточно десяти этофионов – возбуждающих веществ. Различные сочетания их дают возможность обсуждать с исчерпывающей полнотой все муравьиные проблемы.

Сигналы опасности и сбора, призыв к обеду и просьба покормить ужином, признание в любви и таблички с надписью «Вход воспрещен!» на границах своих владений – да мало ли о чем у животных возникает потребность сообщить своим собратьям. Хотя по словарному запасу языки животных далеко отстают даже от языковых фондов двух-трехлетних детей, однако позволяют им «обсуждать» все важнейшие события и проблемы. Язык животных ни в какое сравнение с человеческой речью, конечно же, не идет, но вполне их удовлетворяет, так как количество проблем, возникающих перед ними и требующих взаимодействия, сравнительно невелико. Он позволяет животным согласовывать свое поведение с поведением членов стаи или семьи, что имеет колоссальное значение при защите от врагов, обеспечении безопасности, поисках пищи.

В отличие от человеческого язык животных врожденный. Учиться ему не приходится. Если вылупившегося в инкубаторе цыпленка воспитывать в строгой изоляции от других кур, то, став взрослым, он продемонстрирует, что владеет «словарным запасом» в полном объеме, какой полагается иметь курице или петуху.

Вторая особенность языка животных состоит в том, что они пользуются им не преднамеренно. Сигналы у них возникают под воздействием эмоционального состояния, служат его выражением и специально не предназначаются соплеменникам. Инкубаторный петух, никогда не видевший кур, гуляя в полном одиночестве, немедленно не проглотит найденного им аппетитного червяка, а сначала издаст ритуальные звуки, являющиеся для нормально живущих кур привычным призывом к завтраку. Животных нельзя заставить не пользоваться своим языком. Учиться воспринимать язык им тоже не приходится. Ответные реакции носят такой же врожденный характер, как и вызывающие их сигналы. В этом отношении животные напоминают работающие механизмы. Характерный звук тормозящей автомашины не предназначен специально для передачи информации, но оповещает нас об усложнении дорожной ситуации на проезжей части улицы. Правда, наши реакции на подобные сигналы отнюдь не врожденные. Нам приходится учиться ими пользоваться.

Характерная черта человеческой речи заключается в том, что она употребляется для взаимной, обоюдной коммуникации. Годовалый ребенок, еще не умеющий говорить, тем не менее реагирует на обращенные к нему слова матери и тем самым определяет характер ее последующих высказываний. Настоящая особенность речевой коммуникации еще отчетливее проявляется при общении взрослых. Каждая очередная фраза беседующих находится в известной зависимости от предшествующей реплики других участников беседы. Даже если наш собеседник замолчал, не желая продолжать начатый разговор, мы воспринимаем подобную реакцию как своеобразный ответ и реагируем на него соответствующим образом.

Общение животных носит иной характер. У них коммуникация однонаправленная и никак не корректируется ответной реакцией партнеров по стае. Диалоги между высшими животными хотя и возможны, но происходят редко. То, что мы иногда воспринимаем как диалог, в действительности чаще всего представляет собой два самостоятельных монолога, произносимых одновременно.

Есть еще одна отличительная черта человеческой речи. Знаки-слова нашего языка имеют четкий дискретный характер и однозначны, тогда как между сигналами животных нет четких границ, а их значение зависит от ситуации, в которой они воспроизведены. Поэтому так трудно точно подсчитать количество «слов» в языке животных и так сложно понять их значение.

Мы пока плохо знаем, что «говорят» друг другу животные. Например, у зеленых макак описано 36 различных звуков. Из них 23 расшифрованы. Среди них группа сигналов, означающих «воздушную тревогу», звуки, предназначенные для предупреждения об опасности во время пребывания на земле, и даже отдельный сигнал «змеиной тревоги».

У шимпанзе описано свыше 60 различных поз, жестов и звуков, используемых в качестве коммуникационных сигналов. Из них 20 применяются для выражения дружеских чувств, 11 предупреждают об агрессивных намерениях, 9 служат для того, чтобы умилостивить агрессора, и 9 сигналов используются детенышами во время игры. Значение остальных пока не совсем ясно.

Для животных 60 сигналов не предел. Как утверждает английский ветеринар Джон Айстер, звуковой язык лошадей содержит более 100 «слов». Лошади понимают переданные им сообщения даже в далекой от совершенства магнитофонной записи.

Большинство животных способны усвоить значение сигналов других животных. Это всегда важно. Например, от глазастых внимательных птиц, которым «сверху видно все», можно узнать о приближении опасности, о наличии крупных запасов пищи. Существуют даже общеупотребительные языки, вроде эсперанто, используемого в человеческом обществе. В лесу таким «эсперанто» служит язык ворон и сорок. Сигналы опасности этих птиц понимают все обитатели леса. Жителям морских побережий знаком язык бакланов. Услышав их тревожный крик, тюлени немедленно уходят в воду. Африканским четвероногим падальщикам о наличии пищи сообщают грифы. Когда они кончают выписывать в безоблачном небе широкие круги и все вместе спешно устремляются в одну точку, гиены знают, что в саванне обнаружен труп.

Среди животных есть особенно способные «лингвисты». Шимпанзе прекрасно понимают сигналы павианов, предупреждающие об опасности, знают сигналы тревоги многих антилоп и птиц, улавливают степень опасности и догадываются о месте, откуда она исходит.

Способность усваивать значение сигналов других животных – это, так сказать, пассивное знание языка. В гораздо меньшей степени животные способны активно овладевать чужой речью, воспроизводить заимствованные «слова» или самостоятельно создавать новые и употреблять их в качестве сигналов. Такие таланты обнаружены только у самых развитых существ – обезьян, слонов, собак, лошадей, медведей, свиней и, конечно, у птиц – пересмешников и попугаев.

У павианов сигналом угрозы является зевота. Эта врожденная реакция, как и у человека, предназначена для устранения кислородного голодания. Однако когда пасть обезьяны буквально раздирает зевота, становятся видны все ее весьма внушительные зубы. Они способны нагнать страх на кого угодно. Умные обезьяны не могут не заметить, что пугают своих товарищей по стаду, и начинают применять этот прием сознательно. В результате разверзнутая в зевоте пасть превратилась в сигнал агрессии и широко используется павианами.

В песне черной каменки встречается до 30 заимствований из песен других видов птиц. Некоторым птицам, например, синице и щеглу, подражают все самцы черной каменки. Голоса воронов, соколов, куликов, удодов встречаются лишь у части пересмешников.

Некоторые имитаторы способны вплетать в свою песнь любые звуки, в том числе умудряются копировать даже слова человеческой речи. К числу наиболее способных относятся скворцы, майны, вороны, в́ороны, галки и сойки. Изредка лингвистические дарования обнаруживаются и у других птиц. Об одном из уникумов – черноголовой славке с Канарских островов – рассказал А. Брем. Птичка принадлежала монахине, которая, задавая ей по утрам корм, обычно приговаривала: «Моя милая деточка». Славка скоро запомнила эти слова и повторяла их громко и четко. В Ленинграде широкую известность приобрел говорящий кенар Пинчи. В девятимесячном возрасте он воспроизводил длинную тираду, которую скорее напевал, чем произносил, высоким голосом, но все слова звучали вполне отчетливо. Придя в хорошее настроение, он многократно повторял: «Пинчи, Пинчи! Брики, Брики! Вот какие маленькие птички, миленькие птички, чудненькие птички! Вот какие прелести!»

Наиболее одаренные имитаторы – попугаи. Их способность копировать слова человеческой речи в свое время вызвала смятение в рядах католической церкви. Она одарила их своим особым вниманием и нарекла попугаями. В переводе с итальянского это слово означает – папский петух.

Попугаи пользуются всеобщей любовью. Нет, видимо, ни одного зверинца, где не держали бы этих пестрых и шумных птиц. Утром, перед открытием Берлинского зоопарка, служители рассаживают попугаев по его аллеям. Во многих странах их не запирают в клетки, а держат, как дворовых собак, на привязи. Крепкая цепочка (клюв попугая – инструмент серьезный), надетая на лапку, не мешает совершать прогулки по жердочке, но создает у посетителей иллюзию, что пернатые красавцы на свободе.

В зоопарке около попугаев целый день толпятся дети. Многие пытаются завязать знакомство покороче, и сколько восторга у малышей, если птица соблаговолит вступить в диалог. С особенно способными попугаями беседа может быть достаточно содержательной. Словарный запас талантливого пернатого лингвиста не мал – 500–600 слов, и хотя птицы чаще используют короткие фразы, некоторые из них могут состоять из 10–15 слов. С таким болтливым попугаем можно всласть поговорить, и беседа будет вполне осмысленной.

Сентиментальные любители животных, поселяющие у себя дома четвероногих или пернатых друзей, обычно склонны наделять своих любимцев – кошек, собак, попугаев – интеллектом и способностью понимать человеческую речь. Разубедить хозяев «умных» животных обычно не удается. Между тем, конечно, не только собакам, но и умнейшим обезьянам в умственном отношении далеко до человека, а попугай-полиглот, бойко выдающий свой обширный репертуар, не понимает значения ни одного слова.

Твердая вера в высокий интеллект наших питомцев – одно из самых распространенных заблуждений. Спорить на эту тему со «знатоками» животных бесполезно. Между тем действительность удивительнее, чем наши домыслы, когда мы беседуем с другом о важном для нас деле, мы не только вдумываемся в смысл его слов, но внимательно вслушиваемся в интонации, с которыми они были сказаны, всматриваемся в выражение его лица и по всем этим дополнительным признакам догадываемся, насколько друг искренне высказывает свое мнение, радует ли его то, что мы ему рассказали, или печалит.

Несмотря на богатство речи, внеречевая информация не утратила для нас своего значения. Животные, для которых анализ мельчайших нюансов поведения своих партнеров является единственным способом осуществления коммуникации, несомненно более внимательные и способные наблюдатели. Их умение воспринимать и верно истолковывать мельчайшие детали нашего поведения способно поставить нас в тупик. Мы не замечаем, не улавливаем и половины того, что доступно им.

Моя собака фокстерьер и попугай амазон – преданные существа. Они не только защищают меня самого, но и охраняют квартиру, особенно кабинет. Любой гость может свободно переходить из комнаты в комнату, выходить в прихожую, даже брать свое пальто, и они относятся к этому совершенно безразлично, но стоит ему сказать: «Пожалуй, пора идти» – или как-то иначе выразить желание покинуть мой дом, как они дружно бросаются наперерез, преграждая путь в прихожую. Я провел десятки экспериментов, стараясь выяснить, что для них является сигналом, но так и не смог этого сделать. Их не удается обмануть, если гость молча встает и, не прощаясь, направляется к выходу, или, не собираясь еще покинуть мой дом, имитирует сцену прощания.

Для наших питомцев лишь некоторые слова человеческой речи являются командами, остальные не имеют никакого значения. Гораздо важнее, каким тоном они говорятся, в какой ситуации, как при этом ведет себя хозяин и целый ряд других мелких особенностей нашего поведения, совершенно для нас неуловимых. Это позволяет им очень точно угадывать наши желания, намерения и реагировать на них адекватным образом.

Говорящие птицы не понимают значения слов, которые сами же произносят. Для них человеческая речь является отнюдь не средством коммуникации, не песней, а своеобразной звуковой игрой. Однако, тонко анализируя сигналы, исходящие от окружающих людей, они способны улавливать и суть ситуации, связывать с ней отдельные слова и фразы и в дальнейшем согласовывать свои «высказывания» с особенностью текущего момента. Мой амазон, увидев меня в окно или услышав на лестнице мои шаги, начинает истошно вопить: «Папа, папа, папа, папочка» и, заметив в моих руках лакомство, кричит: «Эра, Эра, Эра». Так зовут амазона. Внешне это выглядит так, как будто попугай хочет сказать: «Дай это Эре».

Многие попугаи отлично помнят, когда следует говорить «добрый вечер!», а когда «доброе утро!», и употребляют только в соответствующее время суток. Эра с удовольствием в любой момент скажет каждому вновь пришедшему гостю: «Привет» и только в сумерках: «Спать пора!» Такое осмысленное использование заученных попугаем слов объясняется тем, что птица их слышала от нас лишь в соответствующих ситуациях.

Из-за удивительно тонкого проникновения в ситуацию нередко происходят забавные случаи. Серый африканский попугай по кличке Кукси, живущий в семье моих друзей, часто одаривает слушателей своей птичьей мудростью. Кукси сильно привязан к пятилетнему сыну хозяина, с которым готов играть часами, да и к другим членам семьи относится весьма дружелюбно. Только с престарелой бабушкой у них взаимная антипатия. Всякий раз, когда малыш подходил к попугаю, чтобы затеять очередную возню, бабушка возмущенно требует, чтобы мальчик не трогал руками эту гадкую птицу. Обычно Кукси терпеливо сносил оскорбления, но однажды не выдержал и отпарировал: «Обезьяна!», – хотя никто специально не учил его этому слову. Так в семье называли сынишку, когда, расшалившись, он начинал кого-то дразнить. Со стороны может показаться, что новое слово использовано попугаем вполне сознательно, хотя это, конечно, не так.

Ленинградский натуралист и писатель А. Батуев рассказал несколько забавных историй из жизни своих попугаев. Старый степенный попугай жако, давно разучившийся летать, подружился с самкой сенегальского попугая. Утром, как только открывали дверцы птичьих апартаментов, краснохвостый кавалер забирался на крышу своей клетки, и сюда же прилетала сенегалочка. Птицы нежно перебирали друг другу перышки и расточали другие нежности. Но женское сердце непостоянно. Вскоре сенегалочке надоедал ухажер, и она отправлялась в путешествие по комнате. Это приводило жако в отчаяние. Он начинал взволнованно бегать по клетке и кричать: «Иди домой, слышишь, иди домой!» Попугай знал более 50 слов, но из этого запаса выбрал те, что более всего подходили к данному случаю. Ведь то же самое говорили и ему, когда он не хотел идти в свою клетку.

Другой случай из коллекции Батуева относится к желтохохлому какаду. Это была умная и отзывчивая птица. Когда его хозяйке случалось заплакать, он говорил ей нежным голосом: «Зачем расстраиваться?» О еще более курьезном эпизоде поведал орнитолог К.Н. Благосклонов. История касалась говорящего ворона. Птица была совершенно ручной, и ее свободу ничем не стесняли. Вернувшись с очередной прогулки домой, ворон стучал клювом в стекло и кричал: «Бабка! Открой!»

Подобные забавные истории происходят и с каждым говорящим попугаем. На фоне обычной бессвязной птичьей болтовни они невольно обращают на себя внимание и надолго запоминаются. Но при всей кажущейся разумности птичьих реплик не возникает сомнений в том, что значение произносимых слов птицы не понимают. Ручной ворон, некогда живший в Ленинградском зоологическом саду, на вопрос: «Хочет ли Яша горошку?» – всегда отвечал: «Яше горошку». Эту же реплику он выдавал и при виде любимого лакомства, но не было случая, чтобы он, испытывая голод, сам, без внешнего стимула, обращался с такой просьбой к служителям зоопарка. Вообще не известно достоверных случаев, чтобы попугая удавалось научить просить есть или пить, когда птица ощущает жажду или проголодается. Специалистам пока непонятно, почему они этого не делают.

Несмотря на обширность словарного запаса, на точность произношения и интонаций, на умение к месту подать свои реплики, никто не рискнет сказать о таких лингвистах, что они владеют человеческой речью. Устройство голосового аппарата позволяет попугаям быть талантливыми имитаторами, но у них в буквальном смысле недостает мозгов, чтобы использовать свои таланты для сознательного обмена информацией с хозяином. Таким образом, птицы оказались не способны ни создать свой собственный язык, сопоставимый по значению с человеческим, ни овладеть нашим языком. К сожалению, болтовня попугаев, привлекавшая пристальное внимание ученых средневековья и порой вызывавшая их растерянность, всего лишь обязьянничанье.

О чем молчат дельфины

Мы убедились, что язык животных – это далеко не человеческая речь, но само слово «язык» завораживает. Людям одиноко на нашей маленькой планете – хочется найти компаньона по разуму из числа других обитателей Земли.

Около трех десятилетий назад американский нейрофизиолог и психиатр Дж. Лилли впервые непосредственно столкнулся с дельфинами и был очарован этими удивительными существами. На него глубокое впечатление произвел размер их мозга, близкий к человеческому, и разнообразие издаваемых дельфинами звуков. Понаблюдав за ними вволю и наслушавшись всевозможных «правдивых» историй, Лилли пришел к выводу, что дельфины по меньшей мере так же умны, как и люди, или даже значительно умнее нас. А раз так, решил ученый, значит у них тоже должен быть язык не хуже нашего и скорее всего – звуковой. Учитывая некоторую склонность дельфинов к звукоподражанию, Лилли предположил, что «интеллигенты моря» в качестве иностранного языка вполне могут овладеть английским.

С этого момента Лилли стал усиленно пропагандировать идею поиска братьев по разуму. В 1961 году он опубликовал книгу «Человек и дельфин». Предпосланное ей предисловие он начал словами: «В течение ближайших 10–20 лет человечество наладит связь с представителями других биологических видов, то есть не с людьми, а с какими-то другими существами, возможно, не наземными, скорее всего морскими, но наверняка обладающими высоким уровнем умственного развития или даже интеллектом».

В научных кругах США Дж. Лилли был известен как серьезный ученый. С его мнением привыкли считаться. Неудивительно, что широкая пресса отнеслась к его идеям контакта с братьями по разуму весьма одобрительно и в печати запестрели восторженные отзывы о книге. В водовороте сенсационных сообщений и хвалебных отзывов остались незамеченными немногочисленные академически выдержанные рецензии крупных специалистов в области поведения, лингвистики и биоакустики. Ажиотаж вокруг книги Лилли достиг такого масштаба, что спустя всего четыре года она была переведена на русский язык.

К книге Лилли нельзя отнестись серьезно. В ней перемешаны домыслы автора с явно фантастически-невероятными россказнями бывалых людей и прочих «знатоков» животного мира океана. Он, например, писал как о хорошо известном факте, что если дельфину «создать такие условия, когда для удовлетворения своих потребностей он вынужден издавать звуки, обращенные к человеку, и воспринимать его ответы, то у отдельных животных могут возникнуть зачатки речи». Обсуждая длинный путь воспитания детеныша, Лилли высказывает предположение, что мать обучает своего малыша с помощью «речи». И вообще с помощью речи дельфины из поколения в поколение передают весь накопленный опыт, как это происходило у всех примитивных народов, не сумевших создать письменности.

Таких курьезов в книге достаточно много. Не являясь зоологом и не будучи знакомым с зоологической литературой, Дж. Лилли походя сделал много зоологических «открытий». Его богатое воображение превратило дельфинов в морских кочевников, перегоняющих рыбьи стада с одного океанского пастбища на другое, а касаток наделило настолько развитой речью, что они оказались способными объяснить своим собратьям, как по гарпунной пушке на носу корабля отличить китобойное судно от всех остальных.

Книга Дж. Лилли написана так, что она не могла не вызвать сенсации. Можно подумать, что шумиха ему понадобилась лишь для того, чтобы легче было добиваться субсидий из разных фондов. А какая борьба страстей может разгореться вокруг дельфиньей проблемы и сколько можно выколотить под нее денег, нетрудно догадаться, познакомившись с прошедшим у нас несколько лет назад американским фильмом «День дельфина». Действительно, деньги полились к Лилли рекой и благодаря щедрым субсидиям он организовал в Коконат Гроув и на острове Сент-Томас (Виргинские острова) Институт исследования общений. Однако коллеги ученого утверждают, что дело не в деньгах. Лилли якобы искренне верил в осуществимость своих идей.

Представления Лилли об умственных способностях дельфинов были настолько наивны и в научном отношении бесплодны, что возглавляемое им учреждение продержалось очень недолго. Лаборатория под открытым небом на Сент-Томасе перестала существовать уже в 1966 году, а через два года закрылся и Институт исследования общений. Видимо, крах научных доктрин так потряс ученого, что он не только перестал бывать на конференциях и симпозиумах, посвященных дельфинам, но даже прекратил общение со своими бывшими сотрудниками.

В Институте исследования общений и занимались расшифровкой языка дельфинов, и учили их говорить по-английски. Оба направления не дали заметных результатов, хотя сам Лилли считал, что некоторые ученики добились значительных успехов. В многочисленных статьях и книгах Дж. Лилли поведал миру, что дельфины в лаборатории на острове Сент-Томас подражали человеческой речи и другим звукам. Самым сенсационным было заявление дельфина Лиззи, сделанное ею за несколько часов до смерти. В конце рабочего дня, когда усталые исследователи торопились закончить эксперимент, вмешавшись в человеческий разговор, Лиззи выкрикнула: «This is a trick» («Нас обманули»). Впрочем, Дж. Лилли допускает, что это было недостаточно точное воспроизведение фразы «It's six o'clock!» («Уже шесть часов»).

Реплику Лиззи зафиксировал магнитофон, однако мы, видимо, так никогда и не узнаем, что имела в виду юная представительница дельфиньего племени. Как объясняет Дж. Лилли, слова, произносимые дельфином, трудно понять из-за специфического дельфиньего «акцента». Подражая звукам человеческой речи, животные якобы используют все свои акустические возможности и включают в речь высокочастотные и ультрачастотные компоненты. Чтобы сделать высказывания дельфинов понятными для человека, отфильтровывали все звуки выше 5 килогерц, а звуки, лежащие ниже этого уровня, усиливали. Кроме того, прослушивая записи, скорость воспроизведения звуков уменьшали в 4–16 раз. Но и в этом случае, чтобы уловить в издаваемых дельфином звуках английские слова, нужно было привыкнуть к дельфиньему «акценту» (вероятно правильнее сказать, что нужно было бы обладать известной долей фантазии), иначе могло показаться, что нет никакого подражания человеческой речи. Дж. Лилли признается, что даже среди его сотрудников, постоянно общающихся с теми же животными и, видимо, достаточно хорошо освоившими дельфиний «акцент», далеко не все разделяют его уверенность в том, что в издаваемых дельфинами звуках есть элемент звукоподражания. Судите сами, насколько велика достоверность результатов эксперимента.

Известно, что попугаи хорошо осваивают наш язык, когда заниматься с ними начинают еще в птенцовом возрасте. Важно, чтобы в первые годы обучения ученик жил среди людей и не имел возможности слышать голоса других птиц, особенно попугаев. Дж. Лилли решил аналогичным образом поступить с дельфинами. Он поселил в просторный крытый бассейн дельфина по кличке Питер и воспитательницу Маргарет Хад. Ученик и учительница провели в заточении несколько месяцев, ни на минуту не расставаясь. Питер предпочитал держаться в глубоких участках бассейна, а Маргарет там, где ноги доставали дно, и на ночь забиралась на подвешенный к потолку помост, служивший ей постелью. Связь с внешним миром поддерживалась только с помощью телефона.

В этом опыте человек и дельфин имели 18 часов речевого общения. Маргарет систематически давала Питеру уроки английского языка. Однако говорить дельфин не стал, хотя уроки доставляли ему явное удовольствие. За два с половиной месяца он не научился использовать речь для активной сигнализации, да и повторить мог всего два слова «hallo» (алло – начало всех телефонных разговоров Маргарет, сигнализирующих о перерывах в играх и уроках) и «ball» (мяч – любимая игрушка дельфина). Несомненно, Маргарет отлично разбиралась в «акцентах» и интонациях своего ученика, но и она вынуждена была признать, что даже эти слова произносились дельфином очень нечетко. Так, вместо «бол» Питер обычно произносил «бавл», а иногда коверкал слова до полной неузнаваемости.

Главная идея Дж. Лилли – научить дельфинов языку людей – потерпела фиаско. Над разрешением второй работают во многих лабораториях мира, пытаясь найти и расшифровать собственный язык дельфинов.

Прежде чем начать подобное исследование, необходимо было решить, каким должен быть дельфиний язык. Логичнее всего допустить, что он у них звуковой, – слишком разнообразны издаваемые ими звуки, велика звуковая активность и достаточно остер слух. К тому же звуковые волны значительно лучше распространяются в воде, чем в воздухе. Звуковая сигнализация удобна, так как позволяет передавать информацию на весьма значительные расстояния и пользоваться ею ночью, в густом лесу или в мутной воде. Недаром она так широко распространена в животном мире.

Одним из подходов к изучению языка дельфинов стал тщательный анализ производимых ими звуков. Главным образом изучались свисты. Они оказались не так разнообразны, как того ожидали, и исследователи сочли, что их совершенно недостаточно для «обсуждения» важнейших проблем, которые неизбежно должны возникать перед такими умными животными. Однако это не обескуражило исследователей. Будучи твердо уверенными, что по своему развитию язык дельфинов сопоставим с человеческим, они предположили, что животные из отдельных звуков комбинируют сложные сигналы, как в нашем языке из отдельных звуков складываются фонемы, а из фонем слова.

В одном из подобных исследований, также проведенном в США, было проанализировано две тысячи свистов. Их удалось систематизировать. Оказалось, что они могут быть отнесены к 59 типам. Более обстоятельные исследования советских ученых показали, что в «алфавите» дельфинов 7 исходных сигналов-букв, из которых формируется 31 элемент более сложного состава – «фонемы» дельфиньей речи. Еще более сложные сигналы, или «слова», как их условно назвали исследователи, обычно строятся из 2–5 фонем, хотя встречаются и значительно более длинные, 24-фонемные гиганты. Исследование не давало возможности высказать предположения о смысле дельфиньих высказываний.

Другой подход к изучению языка заключался в анализе способностей общения дельфинов. Одно из таких исследований принадлежит американскому исследователю Дж. Дрееру, сотруднику авиастроительной фирмы «Локхид». Исследователь из обычных звуков, издаваемых дельфинами, отобрал 6 наиболее типичных свистов, а затем давал их прослушать группе из шести дельфинов и записывал их ответные реакции.

Исследование не дало, да и не могло дать каких-нибудь ощутимых результатов. Один и тот же свист в разное время вызывал различный ответ. Почему – об этом можно только догадываться. Высказать по этому поводу какие-либо соображения невозможно. Исследователю даже не пришло в голову изучить ответы каждого из шести дельфинов в отдельности. А ведь животные не автоматы: реакции самцов могли отличаться от реакции самок, ответы юных дельфинов от «высказываний» представителей старшего поколения, занимающих в стае лидирующее положение.

Другое исследование американских ученых Т. Ланга и Дж. Смита лишено этого недостатка. Два молодых дельфина, самец Даш и самка Доррис, хорошо знакомые друг другу, были посажены в разные бассейны, связанные гидротелефоном. Когда телефон включали, дельфины могли между собой переговариваться, а исследователи записывать их разговоры. Последующий анализ записей показал, что для переклички использовались шесть типов свистов от «А» до «Е». Когда гидротелефон был выключен, животные становились менее разговорчивыми. Они подолгу молчали, а если и генерировали звуки, то использовали всего три типа свистов – «А», «Б» и «Г». Самка оказалась более «разговорчивой», чем самец. Диалог обычно начинала она. Анализ диалогов позволил заметить несколько закономерностей. Во-первых, дельфины очень любят повторять свои высказывания по 5–10 раз подряд. Во-вторых, собеседники стремятся копировать реплики друг друга. Наконец, реплика «Г» почти всегда вызывает в ответ «Б», причем свист «Б» издает только самка, а реплику «Г» генерирует лишь самец. Видимо, «Б» и «Г» – имена дельфинов или, во всяком случае, призыв, обращенный друг к другу. Свист «А» скорее всего приглашение к диалогу, а «Е» наверняка какое-то сообщение, так как он производился только в то время, когда работал телефон. В одиночестве дельфины его не издавали. Опыт интересен, но и он мало что дал. Ясно, какими сигналами обмениваются дельфины, но содержится ли в них какая-то определенная информация, выяснить не удалось.

В настоящее время выполнено много исследований по изучению языка дельфинов, но воз и ныне там. Они не пролили свет на способность дельфинов обмениваться информацией. Впервые исследование, которое могло бы ответить на этот вопрос, выполнил американский психолог, специалист в области психолингвистики Дж. Бастиан. Он поместил своих дельфинов в круглый бассейн, разгороженный сетью на два отсека. В каждом из них находилась автоматическая кормушка и два рычага, при правильном нажатии на которые обе кормушки одновременно выдавали по рыбке. Кроме того, в отсеке самца находилась стартовая лампа. Когда зажигался свет, это означало, что надо начать опыт. В отсеке самки кроме стартовой лампы находилась вторая, сигнальная. Если она загоралась обычным ровным светом, нужно было нажимать на левый рычаг, а когда мигала – на правый.

Убедившись, что дельфины научились правильно реагировать на сигналы, из отсека самки рычаги убрали, а сеть заменили брезентовой перегородкой. Теперь самка могла получить рыбку только тогда, когда самец правильно нажимал на рычаги, но он без ее помощи решить эту задачу не мог, так как брезент не позволял видеть сигнальную лампу. На некоторое время реакции самца потеряли прежнюю точность, но постепенно дело наладилось, и в 90 процентах случаев задача решалась правильно. Бастиан имел все основания утверждать, что самец получал указания от самки, а следовательно, дельфины действительно имеют собственный язык и он у них звуковой, ведь у животных не было другой возможности обмениваться информацией, кроме использования звуков.

Ученые – народ недоверчивый. Бастиан несколько раз изменял условия опытов, чтобы исключить ошибку. Брезент был заменен звуконепроницаемой перегородкой. Теперь самец не мог получать указаний от самки и без ее помощи ему редко удавалось догадаться, какой рычаг следует нажать, чтобы получить рыбку.

Опыты повторили после годового перерыва и убедились, что дельфины не забыли, как следует себя вести, чтобы иметь внеочередной завтрак. Затем изменили условия опыта. Теперь, когда сигнальная лампа мигала, нужно было нажимать на левый рычаг, а когда просто загоралась – на правый. Дельфины быстро разобрались в новом задании, и все пошло как по маслу.

В то время, когда Бастиан начинал свои опыты, все специалисты по дельфинам были уверены, что в основе их языка лежат свисты. Во время экспериментов все звуковые реакции дельфинов фиксировались на магнитную пленку, однако изучение свистов не обнаружило никакой закономерности. Ничто не подтверждало, что животные используют их для обмена информацией. Пришлось скрупулезно проанализировать восемнадцать километров магнитной пленки. Оказалось, что, когда сигнальная лампа мигала, самка молчала, но если лампа загоралась непрерывным светом, она издавала короткую серию эхолокационных щелчков. После изменения условий опыта изменились и звуковые реакции самки. Теперь, как только лампа зажигалась, самка тотчас генерировала длинную серию локационных сигналов, а когда лампа мигала – она после непродолжительной паузы издавала короткую серию не очень частых щелчков. Эти эксперименты дали повод для сенсационных публикаций в журналах и газетах и приковали к себе внимание прессы. Бастиан гораздо скромнее оценивал результаты своих опытов. Он заявил, что они не дают оснований утверждать, что дельфины обладают развитым языком, так как не было установлено, издавала ли самка свои сигналы произвольно, вкладывала ли в них какой-то определенный смысл или это были обычные эмоциональные реакции, которыми самец научился пользоваться.

Не только разгадать язык дельфинов – просто убедиться в его существовании оказалось труднее, чем расшифровать египетские иероглифы. Многие ученые, не надеясь добиться успеха, решили последовать примеру Дж. Лилли и обучать дельфинов новому языку, но не английскому, а специально для этого созданному, который животным легче освоить и которым не слишком сложно пользоваться людям.

Впервые опыт с искусственным языком организовал профессор машиностроения Д. Батто из университета Тафта. Он сконструировал прибор, преобразующий звуки человеческой речи в свисты, и транслировал их в бассейн к дельфинам. Были придуманы специальные слова, не слишком длинные, чтобы их было легче воспринимать, и, как правило, начинающиеся и кончающиеся согласными. Обучение шло медленно, но в результате два дельфина научились выполнять 15 команд такого характера: «толкни ластом мяч», «подними хвост», «проплыви сквозь обруч», «кувырнись», «издай локационный щелчок» и т. д. Во время эксперимента все звуки, издаваемые дельфинами, записывались.

Когда обучение животных достаточно продвинулось, их обучили команде «повтори» (повтори только что прослушанное слово). Эксперименты не довели до конца. Может быть, позже дельфины и заговорили бы, хотя их не учили практически ничему, с чем им имело бы смысл обратиться к человеку. Впрочем, хорошо, что до этого дело не дошло. Ученые, конечно, могли выполнить некоторые «просьбы» дельфина, вроде «толкни ластом мяч», но вероятно были бы в затруднительном положении, если бы им предложили ударить хвостом по воде. Эксперимент Батто подтвердил умение дельфинов ориентироваться в достаточно сложной обстановке. Во время опыта на них обрушивался целый каскад команд. Сначала называлась кличка дельфина, затем следовала стандартная команда «вперед», после чего давался приказ на выполнение одного из 15 заданий и подтверждался распоряжением «выполняй». Если приказ был выполнен правильно, следовала оценка «хорошо», и животное награждалось рыбкой. В случае ошибки дельфина стыдили – «плохо» и рыбешки, естественно, не давали.

В других экспериментах в качестве слов языка, которому пытались обучить дельфинов, использовались случайные звуки. Ими обозначались обычные для животных предметы и действия. За 4 месяца дельфин запомнил названия трех предметов и обучился выполнять три действия. В дальнейшем дельфин должен был выполнять команды, составленные из двух слов – действия и названия предмета, на который направлено действие. Из заученного дельфином набора слов можно было составить девять предложений. Задача для животного оказалась посильной.

В экспериментах, осуществленных на других группах дельфинов, словарный запас звуковых команд или сигналов, подаваемых жестами, удалось довести до 25 и научить животных выполнять 45 двусловных распоряжений. Дельфины оказались способны понять команды из трех слов, но это давалось им с трудом. Только половина таких команд выполнялась правильно.

Эксперименты с искусственным языком были направлены на выявление возможности его пассивного усвоения, способности понимать язык, но не говорить на нем. Лишь в самое последнее время сделана попытка научить дельфинов активно пользоваться заученными сигналами. Как и в предыдущем случае, использовали язык звуков и жестов. Дельфины научились с помощью «жестов» просить рыбу, игрушку или чтобы их погладили. Это немного! Любая со средними способностями собака без нашего специального обучения сама «придумывает» несложный набор коммуникационных сигналов для общения с нами. Она будет лаять у двери, когда ей нужно на улицу, греметь пустой миской, если почувствует жажду, и принесет игрушку, чтобы с ней поиграли.

Невелики успехи и в области изучения дельфиньего языка. Лишь зоологи и зоопсихологи добились ощутимых результатов. Они обнаружили сигнал бедствия и сигнал для выражения протеста в виде особого свиста, напоминающего пронзительный скрип, когда животному что-то очень не нравится. Резкий щелчок – предупреждение об опасности. Тявканье издается во время брачных игр. Хлопок челюстями означает угрозу. Серии громких, быстро генерируемых свистов используются при общении матери с детенышем или между членами семейной группы. С их помощью потерявшийся малыш зовет мать, а отставший от стаи дельфин просит его подождать.

Зоопсихологи подтвердили предположение, что каждое животное имеет собственный опознавательный сигнал. Когда дельфина отсаживают в отдельный бассейн, он начинает его беспрерывно генерировать, пытаясь сообщить членам стаи, где его следует искать. Иногда животные генерируют чужие позывные. Что это значит, пока неясно. Может быть, звери, как попугаи, передразнивают друг друга, однако не исключено, что это приглашение пообщаться, адресованное вполне определенному члену стаи.

Мы видели, что в опытах Бастиана дельфины обменивались информацией с помощью серий эхолокационных щелчков. Трудно судить, случайно ли это или Бастиану удалось обнаружить важную закономерность. Ясно одно, что при общении животных эхолокационные щелчки имеют большое значение. На это в последние годы обращают внимание многие видные отечественные и зарубежные зоопсихологи. Дельфинам не нужно специально изобретать язык. Эхолокация открывает уникальную возможность для передачи самой различной информации. Раз дельфин умеет с помощью эхолокации отличить скумбрию от селедки, значит он отчетливо представляет, какой вид должен иметь эхосигнал, отраженный от любой из этих рыб, а способность к звукоподражанию позволяет ему имитировать эти эхосигналы, делясь с товарищами по стае накопленной информацией. Вот почему при общении дельфины так часто пользуются локационными посылками.

Использование для передачи информации копий эха может сделать общение очень полным. Действительно, локационная посылка, вернувшись к дельфину слабым эхом, содержит об отразившем ее предмете достаточно полную информацию. Почему бы теперь дельфину не повторить этот эхосигнал, но уже громко, чтобы слышали все сородичи и поняли, чем заинтересовался один из них, какую он получил информацию.

Использование эхолокационных посылок может сочетаться с применением врожденных коммуникационных сигналов. Это должно выглядеть примерно так. Предположим, что один из членов стаи обнаружил сети. Почувствовав опасность, дельфин подает свистовой сигнал тревоги и одновременно генерирует копию эха той локационной посылки, которая отразилась от сети. Таким образом, члены стаи не только предупреждены об опасности, но и информированы, в чем она заключается.

Зоологи, наблюдая за поведением дельфинов на воле, давно заметили, что их стаи часто используют разведчиков. Необходимость в них возникает в связи с тем, что прозрачность воды значительно ниже, чем воздуха, а эхолокатор по дальности действия сильно уступает глазам наземных животных. Плотную стаю рыб дельфины способны обнаружить метров за сто, но на таком расстоянии не могут определить вид, величину, а тем более упитанность и другие важнейшие характеристики добычи. В этом случае на сближение с ней отправляется дельфин-разведчик. Он подходит к стае на достаточно близкое расстояние, лоцирует ее, собирает необходимую информацию и возвращается к товарищам, чтобы передать собранные им сведения. Ознакомившись с ними, стадо решит, организовать ли охоту или рыба не представляет для них интереса.

Использование эхолокационных посылок – весьма экономный способ передачи информации. Чтобы полно охарактеризовать окружающие предметы, приходится тратить много времени и много слов. Например, чтобы объяснить товарищу, что предмет, который находится у меня в руках, является стальным шаром диаметром 50 миллиметров, необходимо пять слов, а дельфин получает всю эту информацию в одной короткой локационной посылке, отразившейся от шара. Стоит задуматься, не целесообразен ли подобный способ для кодирования информации, не окажется ли он пригодным для использования в технических каналах связи.

Как поживаешь, мартышка?

С давних пор ученых волнует вопрос, способны ли животные говорить. Лингвисты считают, что использование животными развитой системы для передачи информации еще не означает, что они владеют настоящим языком. Наличие развитого языка, сопоставимого с человеческим, предполагает достижение определенного уровня обработки информации, соответствующего подхода к ее кодированию.

Можно ли считать, что использование дельфинами для коммуникации эхолокационных сигналов, обнаруженное в последние годы, подтверждает предположение Дж. Лилли о возможности языкового контакта с животными? Можно ли надеяться на то, что мы нашли наконец братьев по разуму и, чтобы организовать общение с ними, нам осталось провести пусть очень большую, сложную и трудоемкую, но доступную работу по составлению словаря дельфиньего языка? Подобные надежды преждевременны, да и вообще вряд ли обоснованны. Нам пока неизвестно, насколько широко и полно используют дельфины свою уникальную возможность, применяют ли они этот «язык» сознательно и адресуют ли свои «сообщения» товарищам по стаду или копирование отраженных эхосигналов для них такая же непроизвольная реакция, как подача сигнала тревоги и других сигналов врожденного видового языка.

Свободный обмен информацией легко осуществляется на доречевом уровне. Например, когда я возвращаюсь домой, мой пес слышит мои шаги на лестнице и с радостным лаем бежит в прихожую. У Рут нет желания с кем-то делиться доступной ей информацией, просто она так эмоционально выражает свою радость, а мои домашние уже знают, что я иду домой.

Объем передаваемой информации, ее точность или ее характер сами по себе еще не свидетельствуют о сложности и совершенстве языка. Только в том случае, если обмен сигналами происходит не автоматически, а сознательно, если дельфины могут произвести копию эха своей локационной посылки, воспринятой вчера, неделю назад или еще раньше, если они способны не просто повторить эхосигнал от только что обнаруженной стаи ставрид, а имеют в своем словаре специальный обобщенный сигнал, передающий характерные черты любой ставриды, только тогда это будет похоже на нашу речь. Однако маловероятно, чтобы дельфины обладали столь развитым языком. Проблемы, которые перед ними возникают, не сложнее тех, что волнуют других животных, да и по уровню умственного развития они занимают среди них далеко не первое место, так что особенно совершенный язык им просто не нужен. Использование эхолокационных сигналов позволяет кодировать и передавать огромное количество самой разнообразной информации и могло бы послужить основой для формирования высокоразвитого языка, но, видимо, эта возможность за ненадобностью дельфинами не используется.

До возникновения дельфиньего бума за рубежом ни у кого не было сомнений, что среди животных наиболее развитыми существами являются человекообразные обезьяны. Из них ближе всего к нам стоят шимпанзе. Это подтверждают и биохимические и генетические данные. Кроме того, шимпанзе обладают наиболее высоким интеллектом. На развитии их мозга благоприятно сказался стадный образ жизни, необходимость согласовывать свои действия и желания с действиями и желаниями вожака и других членов стаи. Из ныне живущих человекообразных обезьян кроме шимпанзе только гориллы живут стадами. Гиббоны, придерживающиеся оседлого образа жизни, занимают определенную, сравнительно небольшую территорию, с которой изгоняются все сородичи, кроме обитающих здесь членов маленькой обезьяньей семьи, а орангутаны, в особенности взрослые самцы, вообще предпочитают одиночный образ жизни. Одиночество, ограниченность общения не способствует развитию.

Известный отпечаток накладывает и характер питания. Гиганты обезьяньего мира – гориллы питаются зелеными частями растений, листьями и молодыми побегами. В джунглях перебоев с такой пищей не бывает, она в изобилии. Плохо только то, что она малопитательна и долго переваривается. Гориллам не приходится тратить время на поиски пищи. Кончив объедать ветку, на которой она сидит, обезьяна перебирается на соседнюю и продолжает обед. Ей надо нарвать и пережевать массу зелени. На это уходит почти все светлое время суток. Закончив обед, обезьяна чувствует себя столь утомленной, что вынуждена часок-другой поспать, чтобы отдохнуть и переварить съеденную пищу, а там, смотришь, пора ужинать. Как видим, существование весьма однообразное.

Шимпанзе питаются несравненно более калорийной пищей – плодами, зернами, бобами, орехами. Их в джунглях тоже много, но нужно помнить, где что растет и когда созревает. Иногда шимпанзе разнообразят свое меню мясными блюдами, устраивая охоту на мелких обезьян, или лакомятся муравьями, термитами и другими насекомыми.

Процесс поглощения пищи не требует значительных усилий, а переходы из одного участка леса в другой и коллективная охота позволяют приобретать массу новых сведений и не длятся слишком долго, оставляя достаточно времени для досуга, для игр и удовлетворения собственного любопытства.

Таким образом, если строго следовать данным науки и показателям развития мозга, но не обращать внимания на разные модные течения, то братьев по разуму следовало бы искать среди человекообразных обезьян, и главными претендентами на этот титул, несомненно, являются шимпанзе.

Когда 150 лет назад Ч. Дарвин начал работу над своим основным трудом по эволюции живых организмов нашей планеты, в этой титанической работе главным и самым трудным стал раздел об общности происхождения человека и животных. Это удалось доказать, собрав огромное количество фактов о морфологической и физиологической близости и общности психических процессов человека и высших животных. Ученики и последователи Дарвина не уделяли значительного внимания этому вопросу, как неоспоримому и доказанному. Напротив, в огромном количестве исследований подчеркивается, что человек в своем развитии далеко опередил животных и теперь между ними образовалась непреодолимая пропасть. Может быть, тут сказывается неосознанное желание человека видеть себя высшим существом, не допускающим даже мысли, что у нас с такими примитивными созданиями, как животные, сохранилось единство некоторых черт психики.

Как уже говорилось выше, главным, что отличает человека от животного, является речь. Видимо, именно поэтому долгое время не было серьезных попыток обучить нашему языку какое-либо животное, в том числе шимпанзе, а первые подобные эксперименты завершились полной неудачей и надолго отбили у исследователей желание тратить время попусту.

Все обезьяны чрезвычайно шумные существа. Они издают много громких и неблагозвучных, неприятных на человеческий слух звуков. У шимпанзе они больше всего напоминают дикие вопли и возгласы. Только голоса гиббонов радуют слух. Ежедневно по утрам обезьяны устраивают длительные концерты, час-два оглашая джунгли мелодичными «песнями». Чистыми голосами, в мажорной, ликующей тональности поют они гимн солнцу и начинающемуся дню.

Изучая вокальные способности обезьян, ученые обратили внимание, что при генерации звуков они не пользуются ни языком, ни губами. Обезьяны способны издавать лишь звуки, не требующие для своего воспроизведения участия этих органов, а человеческая речь без них невозможна. Исходя из этих наблюдений, можно было заранее предсказать неудачу с речевым воспитанием обезьян. Тем не менее несколько терпеливых исследователей провели длительный эксперимент, обучая их говорить.

Первой говорящей обезьяной стал молодой орангутан. Опыты с ним прервались из-за преждевременной смерти животного. Обезьяну удалось научить всего двум словам: «папа», обращение к своему воспитателю, и «чашка» (английское «кап»).

Обезьяна не только их произносила, но и умела правильно употреблять. Оставшись один или чем-то напуганный, орангутан звал «папу», а когда испытывал жажду, просил чашку.

Супругами Хейс из США очень обстоятельно был организован эксперимент на юной шимпанзе Вики. Ее учили говорить и одновременно изучали умственные способности и самой обезьянки и ее одногодков – человеческих детей. И если по умственному развитию Вики существенно не отличалась от своих сверстников, то по развитию речи ни в какое сравнение с ними идти не могла. Вики с грехом пополам научилась произносить всего четыре слова.

Исследование, проведенное на Вики, выполненное весьма квалифицированно, должно было убедить ученый мир, что речь – привилегия человека. Однако именно Вики и подсказала другим исследователям – супругам Гарднер, каким должен быть обезьяний язык. Просматривая фильм о поведении Вики, ученые обратили внимание на то, с каким трудом давалось ей произнесение заученных слов и насколько непринужденной была жестикуляция, сопровождавшая речь. Жесты оказались столь выразительными, что произносимые слова просто были не нужны, они ничего не дополняли и не содержали новой информации. Анализируя увиденное, ученые пришли к выводу, что не низкий уровень развития мозга является препятствием к овладению речью, а строение голосового аппарата шимпанзе не дает им возможности членораздельно произносить звуки.

Гарднеры решили предпринять еще одну попытку, но обучать обезьян не звуковой речи, с которой шимпанзе справиться не в состоянии, а амслену – жестовому языку американских глухонемых, в котором каждый жест является обозначением какого-нибудь предмета, явления или действия. Их решение опиралось на наблюдения за шимпанзе в природе, которые показали, какое важное значение имеют для них жесты при взаимной сигнализации. Были замечены жесты, приказывающие детенышу забраться на спину матери, жест, выражающий тревогу, жест, означающий подчинение высшей по рангу обезьяне, и другие сигналы. Многие жесты понятны без переводчика, так как мы сами пользуемся сходными. Например, рука, протянутая ладонью вверх в сторону партнера, выражает просьбу дать игрушку или поделиться пищей. В общем, не приходится сомневаться, что передача информации с помощью жестикуляции для обезьян – дело привычное, а их ловкие руки способны произвести любой жест.

Для своих экспериментов Гарднеры приобрели почти годовалую самку, недавно отловленную в Африке, и нарекли ее Уошо. Для жизни и умственного развития обезьяны были созданы идеальные условия, но работа поначалу не ладилась. Беатрис и Ален Гарднеры были специалистами по зоопсихологии крыс и пауков, до знакомства с Уошо никогда не имели дела с обезьянами и не столько учили свою подопечную, сколько учились у нее сами. Кроме того, до начала экспериментов они не смогли раздобыть хорошего руководства по амслену и полного словаря, а потому не успели достаточно хорошо изучить этот язык.

Главная трудность, однако, заключалась в том, что не сразу удалось разработать методику обучения обезьяны. В конце концов, перепробовав несколько приемов, экспериментаторы остановились на том, что стали складывать руки обезьяны в нужный жест, а когда она наконец начинала проявлять инициативу, самостоятельно воспроизводя отдельные элементы жеста, отпускали ее руки и лишь иногда подправляли их положение, чтобы добиться высокой четкости сигнала. За правильное выполнение задания Уошо награждали горсткой изюма, но скоро система поощрений была отменена, так как ученые поняли, что в этом нет абсолютно никакой необходимости. На примере наших детей мы хорошо знаем, что они овладевают речью без помощи изюма, леденцов и орехов. Чтобы у обезьяны было больше стимулов для самосовершенствования, в ее присутствии люди общались только на амслене.

В конце концов дело наладилось. К концу третьего года обучения «словарь» Уошо содержал 85 слов – репертуар не очень разговорчивого попугая. Даже закончив пятый класс, она овладела всего 160 словами, зато в отличие от попугаев, использовала их вполне сознательно.

Как и у детей, способность понимать знаки опережала у Уошо уменье их производить. Еще не умея пользоваться амсленом, она легко улавливала смысл сложных предложений. Это значит, что уже тогда обращала внимание не только на смысл отдельных знаков, но и на их порядок в предложении. Когда много позже Уошо сама научилась делать комбинации из 2–3 знаков, стало ясно, что она расставляет их в определенном порядке. В трехзнаковых предложениях она на первое место ставила сказуемое, а на последнее подлежащее: «Открой ключ пища», «Открой ключ одежда». Если в предложении использовалось местоимение, то оно оказывалось на первом месте: «Ты дать банан». Когда Уошо в одном предложении применяла два местоимения «ты» и «я», то обычно оба они оказывались впереди сказуемого: «Ты я выпустить». В более старших классах чаще стала употребляться другая последовательность: «Ты дать я», где личное местоимение «я» оказывалось на самом последнем месте.

Первыми словами, которыми овладевают наши дети, бывают наиболее простые и наиболее важные: «мама», «папа», «баба». Для Уошо самыми нужными оказались слова: «смешно», «щекотать», «еще». Щекотка для шимпанзе является более весомой наградой, чем горстка сладкого изюма, а слово «еще» нужнее и дороже «всех красивых слов». Владея им, можно было обойтись без многих общеупотребительных и часто встречающихся слов. Съев яблоко, достаточно было сложить кисти рук в полукольцо – знак «еще» и, умильно улыбаясь, ожидать повторения.

В словах человеческого языка заключена высокая степень обобщения, что оказалось характерно и для языка обезьян. Словом «шапка» Уошо обозначала не какой-то определенный головной убор, а любые шапки и шляпы, которые ей приходилось видеть на человеческой голове. Слово «ключ» Уошо использовала для обозначения ключей любой формы, «брюки» – для обозначения пеленок, младенческих штанишек и брюк разного покроя и цвета. Некоторые обобщения Уошо осуществила сама. Увидев на картинке тигра и не зная его названия, она справедливо нарекла хищника кошкой.

Уошо широко пользовалась словом «ребенок», которым кроме человеческих детей обозначала кукол и любых игрушечных животных. Знаками «сладкое», «запах», «слушать» соответственно обозначались любые сладости; любые ароматизированные вещества – духи, табак; все громкие или необычные звуки. Обезьяна умела пользоваться словами с высокой обобщающей функцией, такими, как «торопись», «больно», «смешно», «пожалуйста», «открыть», и многими другими.

Когда сходного с Уошо уровня речевого развития достигает человеческое дитя, лингвисты не сомневаются, что имеют дело с начальными стадиями овладения речью. К собственным детям мы относимся с должным почтением, чего никак не скажешь о говорящих обезьянах. Вокруг успехов Уошо разгорелась жаркая дискуссия: ученые спорили, можно ли язык обезьян назвать настоящим языком. Между тем нашлось немало исследователей, пожелавших повторить и проверить результаты опытов Гарднеров. В лаборатории оказались и совсем юные существа, и почти взрослые животные. Среди четвероруких учеников и учениц большинство обладали более развитыми способностями, чем Уошо, и даже отчасти превосходили по способностям детей одного с ними возраста. В отличие от последних юные шимпанзе уже в возрасте 3–4 месяцев могли активно пользоваться языком. Малютку Элли, родившегося в неволе, в первые же дни жизни отсадили от матери и начали обучать амслену. В три месяца его словарный запас составлял 90 слов, больше чем у Уошо после трехлетнего курса обучения.

Еще в период обострения интереса к языку животных, вызванного работами Дж. Лилли, появилось немало исследователей, старавшихся найти критерии, на основании которых можно было бы отличить истинный язык человека от эрзац-языков животных. В одной из наиболее солидных работ приводилось семь признаков настоящего языка.

Одна из главных отличительных особенностей языка животных состоит в том, что для каждого конкретного сообщения у них существует особый сигнал. Настоящий язык, напротив, имеет ограниченное число сигналов, не имеющих самостоятельного значения, из комбинации которых создаются более сложные сигналы, несущие определенную информацию. Звуки человеческой речи складываются в фонемы – минимальные, лишенные смысла единицы языка, а фонемы – в слова. Информацию передают только слова. Из них составляются более сложные сообщения-предложения. Если судить по этому признаку, то язык обезьян можно смело отнести к настоящему языку. Слова амслена, положенные в основу обезьяньего языка, – сложные жесты. Они строятся из 55 более простых элементов – черем. Синтаксис амслена значительно проще, чем у развитых звуковых языков, но и в нем есть свои твердые правила. Некоторые из них легко усваиваются обезьянами. Благодаря этому они способны понимать и создавать большое количество сообщений из относительно небольшого числа единиц, не имеющих смысла.

Человеческий язык обладает свойством произвольности в том смысле, что между его словами и понятиями, которые они обозначают, нет внешнего сходства. В словах «стул», «ложка», «карандаш» нет ничего общего с обозначаемыми предметами, точно так же, как между знаком амслена «еще» и обозначаемым им понятием.

Важным свойством взаимозаменяемости языки животных не обладают. Система используемых сигналов у них зависит от возраста, пола и даже от иерархического положения животных. Они не могут произвольно заимствовать из репертуара друг друга нужные сигналы. У «говорящих» обезьян собеседники равны. Характер и количество используемых ими слов зависит только от того, как далеко продвинулось обучение и что они успели запомнить.

Слова языка должны быть специализированными. Они оказывают воздействие на собеседника своей семантикой, а не физическими качествами. Когда на территорию южноамериканской лягушки древолаза вторгается другой древолаз, хозяин участка особым криком предупреждает агрессора, что тот находится в частном владении, то есть подает специализированный сигнал. Если чужак не обращает внимания на предупреждение, возмущенный владелец усадьбы прыгает пришельцу на голову. Это – неспециализированный сигнал, так как он одновременно является и сигналом, и формой физического воздействия на древолаза, вторгшегося на чужую территорию.

Настоящий язык должен обладать свойством перемещаемости. Сообщение может быть перемещено в пространстве и во времени по отношению к предмету сообщения, то есть удалено от него. Если язык обладает свойством перемещаемости, он выпадает из-под единовластия непосредственных стимулов. Когда детеныш подает сигнал, что он голоден, реакция вызывается реальными стимулами, а если мы после обеда обсуждаем меню еще неблизкого ужина, здесь налицо перемещаемость, так как отсутствуют непосредственные раздражители, способные вызвать пищевую реакцию. Обезьяны, как и маленькие дети, чаще «говорят» о том, что их в данный момент волнует, что находится у них перед глазами, но они способны и к перемещаемости. Однажды Уошо «рассказали», что на улице бродит большая собака, которая хочет ее съесть, а через некоторое время пригласили на прогулку. До этого не было случая, чтобы обезьяна устояла от соблазна хоть ненадолго вырваться из однообразия домашней жизни, но на этот раз она твердо сказала: «Нет!»

Наконец, последнее свойство – культурная преемственность. Если мать научит языку свое дитя или одна обезьяна – другую, будет доказана преемственность. На этом поприще обезьяны пока не обнаружили большого рвения. Даже когда объединяли в одну компанию несколько обезьян, овладевших основами амслена, они для общения друг с другом пользовались им не часто. Обычно это были просьбы подойти, пощекотать, дать игрушку или чего-нибудь вкусненького. В последнем случае «беседы» не получается, она выглядит бесконечным монотонным монологом: «Дай… дай… дай». Нельзя сказать, что собеседник абсолютно не реагирует на просьбу, но его ответная реакция проявляется главным образом в том, что он нарочито не обращает внимания на подаваемые ему знаки и спешит поскорее отправить в рот то, что вызывает вожделение у его товарища.

При столь ничтожной потребности в языковом общении трудно рассчитывать на быстрые успехи в изучении преемственности. Впрочем, Уошо сама, без помощи людей обучила своего приемного сына многим словам языка жестов. Исследователи ничего другого и не ожидали, так как было замечено, что и взрослые обезьяны способны усвоить смысл адресованных им знаков и даже сами начинают их использовать. По окончании курса обучения Уошо перевели в большую колонию шимпанзе, незнакомых с амсленом. На первых порах ученая обезьяна тщетно пыталась «заговаривать» со своими необразованными товарищами и в конце концов завела себе друга, которому сумела объяснить, что означает знак «подойти обнять», и он не только охотно выполнял обращенную к нему просьбу, но и сам часто пользовался магическим сигналом.

Что еще можно сказать о языке обезьян? Совершенно неожиданно оказалось, что они способны ругаться. Самое интересное, что программы обучения этого не предусматривали, инициативу проявляли сами обезьяны. И уж совсем фантастично, что из своего репертуара шимпанзе в качестве бранных выбирают одно и то же слово «грязный».

Обезьяны могут усвоить двойной смысл некоторых слов. Маленький Элли отлично знал, что такое орех. Кроме того, он неоднократно «слышал», как экспериментаторы, говоря о нем, называли его «трудным орешком». Элли как-то сумел догадаться, что имели в виду люди.

Язык жестов оказался для обезьян достаточно удобным, но ученые часто ищут и другие формы языкового общения. В частности, одну из них удалось обучить языку фишек. Слова здесь представляли собой пластмассовые жетоны, означающие названия предметов, действий или явлений. Обезьяна раскладывала слова-фишки в строго определенной последовательности и в таком же виде получала вопросы и ответы экспериментаторов. Естественно, язык фишек менее удобен, чем амслен. Он не годится для изучения общения между матерью и ребенком. Ведь не будет же шимпанзе, отправляясь на прогулку, брать с собой мешок с фишками. Но есть здесь и определенные преимущества. Начатки языка фишек способны усваивать и другие животные, чья конструкция тела не позволяет производить жесты амслена. Поэтому его удобно использовать для сравнительного изучения лингвистических способностей различных животных.

Не будем дальше углубляться в обсуждение вопроса, насколько обезьяний язык близок к человеческому. Он важен лишь для западных идеалистически настроенных психологов, скованных представлениями о божественном происхождении человека или, во всяком случае, верящих в существование неодолимой пропасти между человеком и обезьяной и стремящихся во что бы то ни стало доказать существование такого рубежа. А его нет и быть не может. Мы связаны с животными общностью происхождения и, как справедливо заметил свыше 100 лет назад Ф. Энгельс, «нам общи с животными все виды психической деятельности…». Язык человеку не достался в дар, он возник и получил развитие в процессе эволюции наших предков, человекообразных существ. Однако, овладев языком, мы сделали громадный шаг вперед и действительно в своем психическом развитии далеко обогнали животных, так как для нас язык не только средство коммуникации, но, что еще более важно, основа мыслительной деятельности, позволившая на новом, неизмеримо более высоком уровне осуществлять анализ окружающей среды, обрабатывать, накапливать, хранить и передавать из поколения в поколение собранную по крупицам информацию, используя ее для преобразования окружающего мира.

Двуликий Янус

Вдвоем под одной крышей

В двух предыдущих главах мы познакомились с процессом совершенствования психических способностей животных в ходе исторического развития организмов от простейших существ до человекообразных обезьян. Отдельно было рассказано об одной из высших форм психической деятельности – коммуникационных системах животных и о том, чем они отличаются от речевого общения человека. Теперь пора вернуться к человеческому мозгу, чтобы посмотреть, как организованы здесь высшие психические функции. Для этого целесообразно вернуться в XVII век к Декарту, чье имя и в наши дни нейрофизиологи упоминают с особым уважением.

Французский естествоиспытатель и философ Рене Декарт начал свою научную деятельность в Париже. Однако католическая Франция не могла гарантировать безопасность свободомыслящему ученому. Даже Сорбонна не была для этого достаточно надежным местом. Работая здесь, постоянно приходилось оглядываться на богословов, опасаясь быть обвиненным в ереси.

Декарт переезжает в протестантскую Голландию. Там в тиши уединения он создал свои основные философские труды. Но кальвинизм, об этом уже говорилось, был не менее ортодоксальным христианским вероучением, а протестантские богословы оказались не демократичнее католических. Они единодушно ополчились против ученого. Декарта приводила в ужас перспектива подвергнуться унижению, перспектива вынужденного отречения от основных положений своего учения, и он с радостью принимает приглашение шведской королевы переехать в не столь фанатически религиозную Скандинавию.

Увлечение точными науками сделало Декарта родоначальником биокибернетики. Он проповедовал мысль о том, что биология всего лишь усложненная физика, а все организмы – сложные механизмы. Растения – великолепно сконструированные машины, животные – блестяще сооруженные и эффективно действующие автоматы. Эти машины приводятся в действие специфическим фактором, которым не одарены неорганические тела – животными духами, вполне материальной субстанцией, без которой работа живого автомата немыслима.

Широкая эрудиция, обширные знания в области анатомии и физиологии позволили Декарту в самых общих чертах представить механизм рефлекторного акта, предсказать существование дуги рефлекса. Конечно, рефлекторный механизм в его изложении выглядел по меньшей мере фантастично, но по тем временам это было несомненно всплеском передовой научной мысли. Декарт полагал, что внутри нерва находятся нити, идущие в определенные районы мозга, дергая за которые можно управлять его работой. Когда на органы чувств действуют соответствующие раздражители, нити натягиваются, тянут за определенные части мозга, открывая поры на его внутренней поверхности. «Животные духи» через эти поры проникают в нервы, идущие к мышцам, и механизм рефлекса приводится в действие. Просто и, несомненно, материалистично.

Человеческое тело, все что связано в нем с анатомией и физиологией, является, по Декарту, таким же автоматом, как и организм животных. Но люди в его представлении наделены помимо всего прочего еще нематериальной душой, представляющей для нас источник сознания, разума, воли, членораздельной речи. Она, как нераскатанное тесто, аморфна и однородна – из любого куска можно выпечь отличный кулич.

Декарт несомненно имел инженерный склад ума. Обдумывая возможные механизмы управления работой живых автоматов, он пытался угадать конструкцию командного пункта и его дислокацию в мозгу. Представляя все физиологические механизмы весьма конкретно, он, по-видимому, первый обратил внимание на одно обстоятельство, которое предыдущими исследователями не осознавалось. Как бы ни был устроен штаб верховного главнокомандования, верховный главнокомандующий должен быть один. А где может находиться его ставка? В большом и сложном мозгу человека оказалось трудно найти для нее подходящее место. Большие полушария, например, для этого не годились, так же как и полушария мозжечка. Даже нематериальную душу Декарт не мог представить одновременно находящейся в двух местах, но поместить ее в одно из полушарий тоже нельзя. Как объяснить тогда предназначение второй половины симметричного органа? Как представить работу штаба, расположенного где-то сбоку, на периферии? Из такого места вряд ли удобно управлять своими подчиненными и сноситься с ними.

После тщательного взвешивания всех за и против Декарт выбрал шишковидную железу, крохотный малозаметный мозговой придаток, действительно бункер командующего, а не дворец, зато орган непарный, да к тому же расположенный так удачно, что оттуда до любых мозговых окраин примерно одинаковое расстояние.

По Декарту, шишковидная железа является орудием души, посредником между нею и телом. В отличие от животных органы чувств человека – глаза, уши, кожа, нос, язык – воспринимают информацию и при помощи животных духов направляют ее прямо в шишковидную железу. Душа, ознакомившись с поступившими известиями, если они ее взволнуют, приводит железу в движение, передающееся все тем же духам, которые, выполняя волю души, по нервам отправляются к мышцам и организуют их работу.

Тело человека и высших животных, кроме отдельных очень редких исключений, имеет двустороннюю симметрию. Отчасти она прослеживается и во внутреннем устройстве, во всяком случае строго выдерживается в отношении опорно-двигательного аппарата – скелета и двигательной мускулатуры. Возникновение симметрии организма обусловлено симметрией окружающей среды и развилось под направленным воздействием сил поля земного тяготения. Чтобы живые организмы могли передвигаться в пространстве и не теряли при этом устойчивости, их плоскость симметрии должна обязательно совпадать с одной из бесчисленных плоскостей симметрии поля земного тяготения, а сам организм, следовательно, иметь двустороннюю симметрию.

Анатомы привыкли к симметрии живых организмов, в том числе к симметрии мозга, значительно раньше, чем сумели разобраться в его назначении. Постепенно накапливающиеся сведения о функциях мозга смогли лишь подтвердить необходимость симметричности его строения. Действительно, если тело имеет двустороннюю симметрию, почему бы органам управления не обладать таким же симметричным строением.

У позвоночных животных четкая симметричность мозга сразу бросается в глаза. Наиболее заметные его отделы – большие полушария конечного мозга и полушария мозжечка – парные органы, но и остальная часть мозга также разделена на две половины. Управление двигательными реакциями и воспринимающие части мозга, перерабатывающие поступающую в мозг информацию, равномерно распределены между обеими половинами головного и спинного мозга. Этого можно было заранее ожидать, однако в характере взаимоотношений мозга и тела много неожиданного. Например, двигательные отделы больших полушарий руководят работой мышц противоположной стороны тела: правое полушарие командует мышцами левой части тела, а левое – правой. Это происходит потому, что нервные волокна, передающие двигательные команды из полушария клеткам спинного мозга, покидая головной мозг, совершают перекрест, переходя на противоположную сторону спинного мозга.

В свою очередь нервные волокна, несущие информацию от органов чувств, вестибулярного аппарата, от рецепторов кожи и мышц, тоже совершают перекрест. Только перекрест этот не полный. У человека перекрещивается не более 50 процентов чувствительных волокон, то есть информацию от одного глаза в равной мере получают оба полушария мозга. В неравномерном участии мозга по выполнению чувствительных и двигательных функций скрыт глубокий смысл – участие всего мозга в обработке информации гарантирует ее всесторонний и всеобъемлющий анализ, командные же функции выгоднее сосредоточить в одних руках, иначе возникнет разнобой, и не удастся обеспечить надлежащий порядок.

Большинство внутренних органов человеческого тела – сердце, желудок, кишечник, печень, селезенка – имеются в единственном числе. Казалось бы, центры для управления ими должны располагаться лишь в одной из половин мозга. Природа почему-то не пошла этим путем. Ради управления внутренними органами симметрия мозга не была нарушена. Все сведения о мозге животных, служивших главным объектом физиологических исследований, и немногочисленные данные о человеческом мозге, постепенно накапливающиеся учеными, недвусмысленно подтверждали скрупулезное дублирование мозговых функций в правой и левой его половинах.

Первый удар по прочно устоявшимся представлениям о симметрии функций мозга нанес провинциальный врач из города Монпелье – старинного университетского центра Франции. Медицинская школа университета была в числе лучших школ страны. Анатомы Монпелье одни из первых в Европе получили право вскрывать человеческие трупы, и анатомическим исследованиям отводилось здесь подобающее место. Именно сюда на суд медицинского общества принес свое исследование дотоле никому не известный немолодой сельский врач Макс Дакс. Он посвятил ему всю жизнь и набрал немалый по тем временам материал материал – сорок тщательно изученных случаев не очень распространенного заболевания. Но кто в университетских кругах мог всерьез отнестись к впервые выступавшему здесь провинциальному врачу! Да и выводы исследования звучали слишком неожиданно и непонятно. Другое дело, если бы с подобным сообщением выступил кто-нибудь из своих. Неважно, приняли бы его идеи или отвергли, но о них обязательно заговорила бы вся страна. Дакса же никто не заметил, его доклад не имел последствий, и за пределами Монпелье о нем не узнали.

Работа Дакса была посвящена последствиям апоплексического удара. По современной медицинской терминологии это инсульт, или кровоизлияние в мозг – заболевание, с которым приходится сталкиваться каждому практикующему врачу. Кровь, изливаясь в мозговую ткань и не имеющая сил прорвать преграду ее оболочек и костного футляра черепа, невольно сдавливает мозг, нарушая снабжение мозгового вещества кислородом и другими необходимыми веществами, что приводит к массовой гибели нервных клеток. Если кровоизлиянием затронуто лишь одно из полушарий мозга, а так чаще всего и бывает, это нередко приводит к параличам в полном соответствии с распределением обязанностей между симметричными мозговыми образованиями. При повреждении правого полушария парализованной оказываются левая рука и нога, а при повреждении левого – правые конечности человека.

Кровоизлияния в мозг нередко сопровождаются и серьезными расстройствами речи. Об этом знали очень давно, и особого удивления это не вызывало. Нарушения речи объясняли параличом лицевой мускулатуры, и известный резон подобная трактовка имела. Дакса особенно заинтересовали случаи речевых расстройств. Для врача это трудные больные, ведь общаться с ними нелегко. Да и уход за парализованным человеком обеспечить сложно – больные слишком беспомощны. Дакс заметил, что у больных с расстройствами речи бывает парализована правая, особенно нужная рука. Трудно сказать, почему на это раньше никто не обратил внимания. Наверное, обращали, но считали такое положение вещей случайным. Дакс не мог успокоить себя тем, что и над ним пошутил повеса-случай: из 40 лечившихся у него пациентов с расстройством речи не было ни одного с параличом левых конечностей, с поражением правого мозгового полушария.

Открытие Дакса – один из ключевых моментов в истории изучения мозга. Результаты его исследования интересны тем, что они поставили под сомнение такое очевидное явление, как морфологическая и функциональная симметрия мозга. Этакая кривобокость, неравноценность мозговых полушарий могла кого угодно ошеломить. Если отбросить шарлатанские концепции Галля, это был первый серьезный разговор о странностях нашего мозга, первые научные факты, выявившие его функциональную асимметрию.

История порой жестоко обходится с первооткрывателями. Если бы не настойчивость сына Дакса, опубликовавшего доклад своего отца 25 лет спустя после его смерти, мы вообще не знали бы этого имени. Но хотя истина стала известна довольно скоро, честь открытия мозговой асимметрии приписывают совсем другому французскому ученому, который не располагал для такого открытия достаточно убедительными фактами и не хотел брать на себя ответственность за выводы, сделанные научной общественностью из его немногочисленных наблюдений.

Поль Брока начал свою трудовую деятельность в прозекторской, что помогло ему стать хорошим хирургом. Однако любовь к анатомии пустила глубокие корни. Завоевав научный авторитет, он основывает в Париже общество антропологов и в течение многих лет остается его секретарем.

В круг интересов молодого хирурга не входили такие высокие материи, как речь человека, он никогда не задумывался над организацией мозговых функций и, видимо, не вникал в топографию шишек Галля на карте больших полушарий. Галль утверждал, что способностью говорить заведуют лобные доли полушарий. Этим предположениям нельзя было отказать в известной логике. Галль настаивал на том, что человек от животных отличается двумя основными признаками: способность говорить и высоким лбом, подпираемым изнутри лобными долями мозга. Естественно было связать обе человеческие особенности причинно-следственной связью и приписать лобным долям функцию руководства речью.

В числе активных почитателей Галля почему-то оказался член Парижской Академии наук врач Жан Батист Буйо, сам никогда изучением мозга и нервным болезнями не занимавшийся. Его внимание в первую очередь привлекла речь. Он настолько был уверен в Галле, что пообещал выплатить премию в 500 франков, по тем временам весьма внушительную сумму, тому, кто обнаружит больного с повреждением лобных долей мозга, но сохранившего речь.

Задуматься над локализацией в мозгу речевых функций Брока заставили два обстоятельства: перевод в его клинику для срочной хирургической помощи из дома хроников больного, давно лишившегося речи, и напоминание Эрнста Обуртена, зятя Буйо, сделанное с трибуны антропологического общества, об обещанной его тестем премии. Через несколько дней больной умер, и вскрытие показало наличие очага повреждения в нижнем отделе заднелобной области левого полушария. В правом полушарии повреждения отсутствовали. Брока сделал сообщение о своем больном на следующем заседании антропологического общества и продемонстрировал препараты мозга.

Вскоре поступил второй больной с расстройством речи. Его судьба оказалась столь же печальной, как и первого, а повреждение мозга захватывало примерно ту же область левого полушария. Брока вынес этот случай на обсуждение антропологов и в отличие от первого сообщения это вызвало бурную дискуссию. Неожиданно Брока понял, что ему приписывают пропаганду идей о локализации функций в мозгу, хотя он сам еще не решался поверить в то, что обязанности мозга распределены между его отдельными частями, а об асимметрии в распределении функций еще и не помышлял.

Невольно оказавшись в центре беспрерывных дискуссий, Брока вынужден был собирать материал о больных с потерей речи. Изучив за два года еще шесть подобных случаев, он подчеркнул самое интересное и больше всего поразившее его наблюдение – у всех больных повреждение располагалось примерно в одном и том же месте левого полушария. Брока был ошеломлен, но не пытался сделать из этих наблюдений каких-нибудь выводов и, опасаясь, что ему опять припишут гораздо больше, чем он мог на себя взять, старался оповестить об этом научную общественность. Ему понадобился еще год, чтобы созреть до признания асимметрии мозговых функций. С тех пор участок мозга в задней части третьей лобной извилины левого полушария получил название центра Брока, или моторного центра речи, так как при его повреждении нарушается речевая артикуляция и больной теряет способность говорить.

Лиха беда начало! Не прошло и десяти лет с момента первых сообщений Брока, как немецкий невропатолог Карл Вернике обратил внимание на то, что при повреждениях левого полушария возникают затруднения в понимании речи. Вскоре были обнаружены больные, у которых избирательно нарушалось чтение, письмо, устный счет или выполнение по инструкции целенаправленных двигательных актов. Все эти дефекты оказались связанными с повреждением левого полушария. Постепенно за ним утвердилось право называться ведущим полушарием для речи и всех высших человеческих функций, а правое стало считаться тунеядцем, выполняющим второстепенные задания под контролем и по инициативе своего левого «двойняшки», занявшего в мозгу начальствующие позиции. Концепция о неравноценности функций мозга завоевала всеобщее признание. Чтобы быть совершенно объективным, придется признать, что люди давно располагали фактами об этом, но не делали правильных выводов. Ну кто не знает, что у нас одна рука, обычно правая, развита значительно лучше другой. Этой рукой-умелицей мы делаем любую мало-мальски квалифицированную работу, а левую используем как ее помощницу на подсобных работах.

Неравноценность наших рук возникла очень давно, по-видимому еще у нашего обезьяноподобного предка. Во всяком случае, охотники на наскальных рисунках кроманьонцев, которым по меньшей мере 30 тысяч лет, дубину или копье держат в правой руке.

Ученые издавна считали, что мы потому охотнее пользуемся правой рукой, что она у нас лучше развита. Действительно, мышцы правой руки значительно массивнее, чем левой. Но мы вовсе не потому пользуемся ею чаще, что она у нас сильнее. Здесь обратная зависимость. Эта рука потому у нас и сильнее, что мы часто ею пользуемся, беспрерывно ее тренируем. А умелицей мы зовем ее зря. Это не правая рука проявляет свою рабочую сноровку. Умелица не она, а двигательные центры левого мозгового полушария. Это они до тонкостей овладели операторской профессией и талантливо руководят работой своей подопечной. Все это стало понятно только после открытий Дакса–Брока в ходе планомерного прорыва в тайны мозга.

Забастовка по-итальянски

Трудовые конфликты в западном мире – дело достаточно обыденное. Предприниматели редко добровольно соглашаются удовлетворить даже весьма умеренные и действительно справедливые требования трудящихся. Тогда рабочим ничего иного не остается, как объявить забастовку. Однако обувщики города Виареджо, получив категорический отказ хозяев увеличить им заработную плату, решили поступить по-итальянски: вместо объявления забастовки они ответили повышением производительности труда, но теперь изготовляли ботинки только на… левую ногу. Когда на складах предприятия не осталось свободного места и новые ботинки некуда стало складывать, владельцы предприятия сдались.

Левый уклон вроде продукции итальянских обувщиков из Виареджо в духе человеческого мозга. История изучения высших психических функций мозга – это восторженный гимн левому полушарию. Действительно, наша речь, наши мысли, облеченные в слова, шагают под звуки «левого марша». Однако это все, что еще недавно ученые знали о функциях нашего мозга. Случаи расстройства речи вызывали у них лишь недоумение. Механизм речевых реакций, причины их расстройств, возникающие при повреждении определенных областей мозга, долго оставались неизвестными.

Все основные сведения о функциях человеческого мозга ученые получали, изучая больных. Клинические наблюдения за изменениями психики при различных формах поражения больших полушарий головного мозга давали возможность судить о распределении обязанностей между их отдельными участками. Однако по-настоящему разобраться в этом вопросе стало возможным только теперь, после появления новых методов диагностики, хирургического и терапевтического лечения. Наблюдения врачей, сделанные в ходе использования этих методов (проведение экспериментов на человеке, естественно, недопустимо), значительно расширили наши представления об организации высших психических функций человека.

Проникнуть в тайны человеческого мозга, в распределение обязанностей между его полушариями помог метод, позволяющий временно, на короткий срок, выключать одно из них и изучать речь и мыслительную деятельность однополушарного человека.

Около пятидесяти лет назад некоторые тяжелые болезни мозга, не поддающиеся медикаментозному лечению, стали лечить с помощью электросудорожной терапии. На голове больного укрепляли электроды и от уха к уху пропускали электрический ток, вызывая сильный судорожный припадок. Хотя знакомство с этим методом лечения оставляет тягостное впечатление, от него до сих пор не отказались, так как он оказывает неплохой терапевтический эффект. Правда, теперь при использовании этого метода пропускают электрический ток ото лба к затылку правой или левой стороны головы, раздражая одно из полушарий мозга и почти не затрагивая второе. При том же терапевтическом эффекте односторонний судорожный припадок бывает менее глубоким.

Мы уже познакомились с тем, как нервные клетки мозга переговариваются между собой с помощью слабых электрических импульсов. Более сильный ток, пропускаемый через ткань мозга, полностью нарушает его работу. Он настолько дезорганизует генерацию электрических импульсов, что обычная деятельность мозга, главным образом его полушарий, на некоторое время полностью прекращается. Внешне это выглядит как выпадение функций одного или обоих мозговых полушарий. Этим и воспользовались ленинградские исследователи из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова в Ленинграде. В короткий отрезок времени после окончания лечебной процедуры, пока нормальная деятельность подвергшегося раздражению полушария больного еще не восстановилась, экзаменуется второе, оставшееся бодрым полушарие. Выполнение таким испытуемым различных тестов позволяет выяснить степень сохранности отдельных психических функций и точно установить, какую работу выполняет каждое из полушарий нашего мозга.

В момент полного выключения левого полушария испытуемые даже и не пытаются произнести какой-либо звук. Только когда его функции начинают восстанавливаться, они делают первые попытки что-то сказать по собственной инициативе или ответить на заданный вопрос, но эти попытки не дают результатов. Немного спустя способность производить звуки восстанавливается, появляются первые, еще нечленораздельные звуки, затем возникают первые односложные слова, а позже целые предложения. В этот период язык и губы еще полностью не повинуются испытуемому. Если попросить его открыть рот и кончиком языка сначала дотронуться до нижних зубов, потом до нёба, он с таким простым заданием не справится.

Инактивация левого полушария полностью нарушает восприятие речи и вообще звуков. Когда состояние оглушенности проходит, испытуемый начинает поворачивать голову в сторону сильного звука, затем откликаться на свое имя, позже восстанавливается способность понимать обращенную к нему речь, выполнять простые инструкции. В последнюю очередь восстанавливается способность называть такие простые и обыденные предметы, как ложка, карандаш, чайник, а затем и те, с которыми испытуемому приходится сталкиваться редко, вроде отвертки, циркуля, фонендоскопа.

Иногда повреждение мозга при травмах или его заболеваниях приводит к выключению работы преимущественно моторного центра речи, зоны Брока, или звуковоспринимающего центра Вернике. В возникающих при этом расстройствах речи на первый взгляд много общего. Это вызывало недоумение. Долгие годы оставалось загадкой, почему при выключении моторного центра не только страдает сама речь, но нарушается и ее понимание. Лишь в наши дни стало понятно, насколько двигательный контроль важен для восприятия речи.

Маленькие дети учатся не только говорить, то есть производить речевые звуки, но и воспринимать их. Эти два процесса так тесно переплетены, что один без другого полноценно выполняться не могут. Каждое новое слово ребенок должен обязательно повторить, одновременно анализируя и сопоставляя звуки речи и двигательные реакции языка, гортани, голосовых связок, возникающие при произнесении данного слова. В нашем мозгу отдельные фонемы и целые слова хранятся в виде их «двигательных» и «звуковых» копий, но двигательные образы фонем для нас важнее звуковых. Без участия двигательного центра речи невозможно пользоваться «двигательными» копиями фонем и слов, а значит контроль за восприятием речи становится односторонним и неполным.

При неполадках в моторном центре речи воспроизводство некоторых звуков вызывает у человека особенно серьезные затруднения. Он постоянно путает «л» с «н», «д» смешивает с «т», а «б» с «п». Ему трудно их произнести, а потому и невозможно понять.

Очень долго не удавалось понять механизм нарушения восприятия речи при выключении центра Вернике. С доисторических времен известны глухонемые люди, потерявшие слух в раннем детстве или глухие от рождения. Лишенные возможности слышать звуки человеческой речи, они, естественно, не смогли научиться говорить. Глухота или полное отсутствие интеллекта считались единственно возможными причинами неспособности понимать человеческую речь. Между тем выключение или повреждение центра Вернике не приводило к значительному снижению интеллекта. Оставался, следовательно, слух. Именно на недостаточность слуха и относили вину за потерю способности к восприятию речи.

Изучение случаев нарушения восприятия речи не подтвердило этих предположений. Испытуемые с временно выключенным левым полушарием не становятся глухими. В этом нетрудно убедиться, хотя испытуемый и не способен говорить. Ему объясняют, что, услышав определенный звук (дают его прослушать), он должен поднимать правую руку, а на другой, достаточно похожий звук, – левую. Простая процедура, и испытуемый с нею легко справляется. Значит, слышит и хорошо различает даже похожие звуки.

В хорошей сохранности слуха испытуемых убеждают и наблюдения за их поведением. Они легко ориентируются в самых различных звуках. Не спутают звонок телефона со звуком дверного звонка, дребезжание трамвая за окном легко отличают от грохота грузовика, карканье вороны – от лая собаки. В пользу полной сохранности тонкого анализа неречевых звуков свидетельствует способность испытуемого не только слышать птиц и наслаждаться их пением, но и узнавать по голосам. Правда, пока ему трудно рассказать о том, что он услышал. Когда речь начнет восстанавливаться, испытуемый может заявить, что птица мяукает или лает, а собака поет или каркает, но совершенно очевидно, что эти ошибки являются следствием затруднения в подборе слов, а не нарушения слуха.

Наблюдения убеждают, что выпадение функций левого полушария серьезно не отражается на слухе. Правополушарный человек, оперируя лишь одним полушарием, отлично справляется со всеми заданиями по распознаванию неречевых звуков, зато к звукам человеческой речи особого интереса не проявляет. Он часто не замечает, что к нему обратились с вопросом. Для того, чтобы испытуемый услышал адресованную ему речь, обратил на эти звуки внимание, они должны быть несколько усилены. И тем не менее время от времени он перестает их воспринимать. Исследователю постоянно приходится повторять вопрос или задание, добиваясь, чтобы испытуемый наконец его услышал. Все же многие слова тот не узнает и отвечает на вопросы медленно, не сразу, точно ему всякий раз требуется секунда-другая, чтобы собраться с мыслями.

Расстройства восприятия речи, возникающие после нарушения функций левого полушария, объясняются двумя причинами. Близкие звуки человеческой речи, близкие фонемы не имеют четких различительных границ. Однако их необходимо различать, несмотря на то, что у каждого из нас своя высота и тембр голоса, разная скорость речи, неодинаковая громкость, восприятие речи чаще всего осуществляется в условиях звуковых помех. Все же мы с этим справляемся, хотя нам постоянно приходится иметь дело с дифференцированием длинных потоков речевых звуков, к тому же следующих с достаточно высокой скоростью. Для различия длинных верениц именно таких звуков и предназначен центр Вернике. При выключении или частичном подавлении его функций понимание речи нарушается.

Вторая причина затруднений в восприятии речи – нарушение звуковой памяти, способности запоминать речевые звуки. Если к правополушарному испытуемому возвращается способность узнавать и повторять их по отдельности, то одновременно с несколькими звуками он справиться обычно не может. Простую комбинацию из трех звуков «а-о-у» способен повторить только сразу после прослушивания, а спустя минуту начинает путаться. Уже забыл!

Объем памяти на звуки у таких людей сужен и значительно укорочена ее длительность. При достаточно хорошо сохранившейся способности узнавать отдельные речевые звуки и повторять их человек запутается, если их три–пять. Хотя каждый отдельный звук он узнал, но процесс анализа очередного звука мешает ему удержать в памяти предыдущий. Когда он дошел до третьего звука, первый уже забыт. Анализ целого слова для него представляет большие трудности, особенно если в нем есть плохо дифференцируемые звуки («п» и «б» – «забор» и «запор»). Из-за трудностей в анализе речевых звуков страдает и их синтез. Человек теряет способность подбирать необходимые звуки и выстраивать их в длинные цепочки так, чтобы из них возникали слова или предложения. Вот почему при выключении центра Вернике человек не только перестает понимать речь, но и сам теряет способность говорить.

При полном изолированном выключении центра Вернике человек совсем не говорит. Хотя артикуляция не пострадала, поток звуков, которые он извергает, может стать совершенно неразборчивым. Врачи называют этот симптом словесным салатом. Создается впечатление, что обычная речь разрублена на мелкие кусочки, все тщательно перемешано и в таком виде выдается слушателям.

По мере восстановления речевого слуха возвращается способность узнавать и воспроизводить слова, такие, как «стол», «стул», «очки». Но попробуйте то же слово «стол» произнести не слитно, а с крохотным интервалом между отдельными звуками – «с-т-о-л». Испытуемый узнает их и даже запомнит последовательность, но не сможет составить в цепочку, синтезировать из них слово. Опять слишком велика нагрузка на память.

Инактивация левого полушария вызывает нарушение и более высоких речевых функций, которые сохраняются даже после восстановления способности к тонкому анализу звуков. Пользуясь услугами лишь правого полушария, испытуемому не только трудно услышать и понять обращенные к нему слова, но еще труднее ответить. Его речь состоит из отдельных слов или из простых и коротких фраз. Преобладают предложения, построенные всего из двух слов, а сложнораспространенные предложения отсутствуют. Бросается в глаза бедность словарного запаса. Видно, с каким трудом человек находит нужные слова. Особенно трудно ему вспомнить названия предметов. Слова, обозначающие такие отвлеченные понятия, как «отдых», «наслаждение», вообще исчезают из обращения. Резко уменьшается количество служебных слов – предлогов, союзов, частиц и глаголов-связок, которые определяют грамматику предложений, взаимоотношения между словами. Вообще количество глаголов уменьшается, и в результате речь состоит, главным образом, из существительных, местоимений, прилагательных и наречий.

Пока функция левого полушария не восстановилась, испытуемому трудно вспоминать названия предметов и трудно разбираться в грамматике предложений. Он никогда не скажет сам и не поймет таких фраз, как «положи тетрадь под книгу», «Алена светлее Татьяны, а Игорь темнее Кости». Полная сохранность функций левого полушария совершенно необходима, чтобы человек мог уловить разницу между такими выражениями, как «брат отца» и «отец брата», «одолжил Ивану» и «одолжил у Ивана», «хозяин собаки» и «собака хозяина». Если ему будет понятно предложение простой конструкции, например, «собака укусила кошку», то фразу, где порядок слов противоположен порядку обозначаемого действия, – «кошку укусила собака» – он проанализировать не в состоянии.

Центр Вернике занимается лишь анализом речевых звуков. Во всех остальных свойствах речи, как ни удивительно, ни центр Вернике, ни вообще левое полушарие не разбираются. В послешоковый период на фоне значительных затруднений по восприятию речи, когда способность испытуемого понимать адресованные ему слова еще не восстановилась, обращает на себя внимание, что он в состоянии по голосу безошибочно узнавать знакомых ему людей, легко отличает мужчин от женщин. Не уловив смысл обращенной к нему речи, такой человек по интонации способен понять, был ли это вопрос или какая-то очередная инструкция. Несмотря на значительно сниженный интерес к речевым звукам, если речь, обращенная к испытуемому, все-таки услышана, воспринята им, локализовать ее в пространстве для него не составляет труда. Он никогда не перепутает, где находится собеседник, – справа или слева, спереди или сзади, даже если не может его увидеть.

В процессе восстановления функций левого полушария бросается в глаза потеря испытуемыми интереса к человеческой речи. Они не прислушиваются к ней, не обращают на нее внимания. Разговаривая с ними, невольно хочется выключить радио, закрыть окно, чтобы посторонние звуки не мешали разговору, не затрудняли и без того нарушенное восприятие речи. Совершенно неожиданным оказалось, что при нарушении функций левого полушария, развившемся после левостороннего электрошока, достаточно сильный шум менее резко нарушает восприятие речи, чем у того же испытуемого в обычном состоянии. Разгадка этих удивительных наблюдений, видимо, проста. За помехоустойчивость звукового восприятия (и не только звукового) отвечает правое полушарие. Видимо, в период, пока функции левого собрата нарушены, оно прилагает максимум усилий, чтобы облегчить его деятельность.

Левое полушарие не только заведует устной речью, оно же руководит чтением и письмом. Чтобы иметь возможность записать услышанное слово, человек должен сначала разобраться в составивших его звуках. Для этого нам мало его услышать, необходимо повторить хотя бы про себя. Только разобравшись в звуках и на слух, и, так сказать, на ощупь, имеет смысл браться за перо. Нарушение тонкого анализа звуков речи лишает человека возможности излагать на бумаге свои мысли. Он даже теряет способность писать под диктовку. Испытуемые пропускают и путают отдельные звуки, меняют их порядок.

Процесс письма связан и с другими отделами левого полушария, в том числе с двигательными центрами речи, с зонами, осуществляющими управление движением. Если выключен только центр Брока, испытуемый может не ощущать особых трудностей в анализе отдельных звуков и в написании отдельных букв, но ему трудно произнести целое слово. Закончив один звук, трудно перейти к другому. Нарушение артикуляции вызывает и нарушение письма. Записывая слово, испытуемый быстро теряет порядок букв, по нескольку раз подряд пишет одну и ту же букву, в результате понять то, что он хотел написать, становится невозможным.

Процесс письма может быть нарушен и при расстройстве зрительных центров. Анализ звуков речи при этом не нарушен. Испытуемый отлично говорит и прекрасно понимает речь. Но точно зная каждый звук, который ему необходимо записать, он совершенно не может вспомнить, какие буквы соответствуют этим звукам. И вообще, он забывает, как выглядят буквы.

Аналогичным образом нарушается и процесс чтения. Разница состоит лишь в том, что при чтении для понимания письменной речи нам не всегда необходим буквенно-звуковой анализ слов. Например, на самых ранних этапах обучения чтению у детей возникает тенденция обходиться без звуко-буквенного анализа, что в этот период резко замедляет процесс обучения. Однако позже навык чтения превращается в акт зрительного узнавания привычных слов без детального анализа последовательности составляющих их букв. В первую очередь начинают узнаваться такие слова, как «СССР», «мир». Взрослый читатель схватывает значение начального комплекса букв, иногда целого слова или даже группы слов, и мозг тут же строит предположение о том, что должно последовать дальше. Поэтому чтение становится активным процессом, поиском ожидаемого продолжения, анализом совпадений и несовпадений с ожидаемой гипотезой. Процесс сличения протекает быстро, а гипотеза при ее несовпадении с реальным значением слова мгновенно отбрасывается.

Если зрительные центры больших полушарий повреждены или полностью выключены, испытуемый теряет способность узнавать буквы, не в состоянии отличить одну букву от другой. Ни о каком чтении и речи быть не может. В более легких случаях он не в состоянии прочитать текст, написанный от руки даже вполне разборчивым почерком, но печатный шрифт продолжает понимать. Известны случаи, когда отрывок, небрежно напечатанный мелким шрифтом, испытуемые не понимали, а с крупным, четко напечатанным текстом были способны справиться. В других случаях способность узнавать буквы сохраняется, но угадывать целые слов, в том числе и такие привычные, как «СССР», «Москва», «мама», не удается. Их приходится прочитывать по буквам, как это делают первоклашки.

Неспособность анализировать звуки, составляющие слово, или синтезировать из отдельных звуков слова мешает и чтению. Испытуемый не в состоянии прочесть отдельные буквы, незнакомые слова. Зато значение наиболее знакомых слов, таких, как «мир», «Москва», «Волга», свою фамилию угадывает правильно, но не может произнести вслух. Люди с хорошей зрительной памятью могут даже просматривать заголовки газет и получают достаточно правильное представление об их содержании.

Сходные формы нарушений чтения возникают при затруднении анализа собственно речевой моторики, но достаточно знакомые, часто употребляемые слова, особенно при чтении про себя, испытуемый продолжает понимать. Если пострадал моторный синтез звуков речи, он узнает отдельные буквы, иногда может их произнести, но синтезировать из них слово не в состоянии.

При раздельной работе каждого из полушарий характерна определенная особенность нарушения памяти. Левосторонний шок нарушает память на слова. Испытуемый из достаточно короткого набора слов, произнесенных экспериментатором, запомнит всего 2–3, но уже через час-полтора забудет и их. Зато зрительная память обострена. Фигуры причудливой формы, для которых не подберешь словесных обозначений, испытуемый легко запоминает. Он и через несколько часов и даже на другой день найдет их среди большого набора всевозможных фигур и сможет изобразить на бумаге.

Издавна считалось, что в осуществлении зрительных функций в одинаковой степени участвуют оба полушария. Это не совсем так, хотя в обычных условиях заметить какие-то различия в их деятельности не удается. Только когда глаза трудятся в особенно тяжелых для нашего зрения условиях, различия становятся очевидными.

Во время опыта специальный прибор всего на полсекунды открывает шторки, чтобы была видна картинка. Если испытуемый не успел разобраться, что на ней изображено, ему дают возможность вновь на нее посмотреть, но теперь уже в течение целой секунды. В следующий раз картинка предъявляется на полторы секунды и так далее, пока испытуемый не определит, что там нарисовано. Людям, оперирующим двумя полушариями, для опознания знакомых предметов вполне достаточно полсекунды. Однако, если на рисунке отсутствует какая-то важная деталь предмета: носик у чайника, хобот у слона, дуги у троллейбуса, то при этом люди испытывают затруднения. Им приходится 2–3 раза взглянуть на картинку, чтобы иметь возможность внимательно рассмотреть все детали изображения и, проанализировав их, сделать заключение об увиденном. Без участия затылочной области левого полушария человек будет испытывать некоторое затруднение в узнавании даже полностью нарисованных предметов, если картинки показывать мельком, всего на несколько мгновений. Во время их первого предъявления испытуемый успеет рассмотреть всего одну-две детали. Обычно он узнает их правильно и тут же называет, но что нарисовано на картинке, догадаться не может. Даже если он обратит внимание на носик чайника и узнает его, это почему-то не помогает ему догадаться, что нарисован именно чайник. При следующем предъявлении картинки испытуемый разглядит еще 1–2 детали и т. д. В конце концов рисунок будет правильно назван, но это произойдет только после того, как он рассмотрит все или почти все его детали. К примеру, вот как проходил процесс узнавания велосипеда. Многократно рассматривая рисунок, испытуемый комментировал: колесо, еще колесо, кобура, нет, не кобура – это сиденье, перекладина. Самокат! Нет, не самокат. Здесь два колеса, сиденье, перекладина, руль и педаль. Это мотоцикл или спортивный велосипед.

Просмотр всех деталей – необходимое условие для опознавания изображенного предмета. Отсутствие любого, даже малозначимого его признака вызывает сильное затруднение, ну а если отсутствует важный признак, узнать предмет становится невозможно. Сколько раз их ни показывай, испытуемый не узнает ни чайник, ни слона, если к ним забыли пририсовать носик или хобот. Зато если нарисованы все детали предмета, но изображены по отдельности, такая картинка дополнительных затруднений не вызовет. Рассматривая набор строительных деталей, где вместо дома отдельно изображены его стены, крыша, окна, двери, труба, испытуемый в условиях кратковременного предъявления рисунка скажет, что видел дом. Он даже не заметит, что вместо вполне законченного строения рассматривал строительные блоки, предназначенные для его возведения. Изображение дома будет синтезировано, «построено» зрительной областью правого полушария.

Нарушение функций левого полушария не мешает распознавать цвета, их насыщенность, яркость. Обычно это делается точнее, чем в норме, когда левое полушарие немного придерживает усердие правого собрата, мешая ему использовать свои возможности полностью. Зато назвать цвет испытуемый часто не в состоянии. Из набора цветных карточек не может выбрать названные оттенки. Если с названиями основных цветов иногда справляется, то промежуточные тона назвать затрудняется, не скажет, например, что предмет ярко-красный или светло-зеленый. С тонкостью оценки цвета по светлоте и яркости без участия левого полушария справиться трудно. Испытуемый перестает давать обозначения по цвету даже хорошо знакомых предметов. От него теперь не услышишь таких названий, как «огуречный», «кирпичный». В общем цветоощущение нормальное, но правильно обозначить воспринятое трудно, так как страдает логический механизм речевого кодирования цветовых ощущений.

Образное восприятие мира и образное мышление, которыми человеку приходится оперировать в период нарушения функций левого полушария, накладывает определенный отпечаток на решение логических задач. Испытуемого после левостороннего шока просят рассортировать четыре таблички. На каждой из них изображено всего одно число: 5 или 10 в арабском или римском начертании. Для человека в обычном состоянии это тоже труднорешаемая проблема, ведь карточки можно классифицировать двояким способом. При классификации по внешнему признаку – способу начертания – в одной группе окажутся арабские цифры, а в другой римские. Не менее логично ориентироваться на абстрактный признак – само число. Тогда в одной кучке окажутся пятерки, в другой – десятки. Человеку с одним (правым) полушарием справиться с задачей оказывается проще. Он пользуется наглядной стороной и сортирует карточки, ориентируясь лишь на их начертание.

Несмотря на то, что испытуемый может пользоваться лишь одним полушарием, он хорошо ориентирован в пространстве и во времени. Это не значит, что он назовет число, месяц и год или скажет, где находится. Память на даты, названия улиц, учреждений временно исчезает вместе с утратой словесной памяти. Однако, опираясь на образную информацию, увидев на рисунке прилавок и витрины, уставленные товарами, он догадается, что это гастроном, а рассмотрев на фотографии бесконечные стеллажи с книгами, поймет, что снимок сделан в библиотеке.

Поскольку при нарушении функций левого полушария словесная память резко угнетена, временно утрачивается и весь багаж знаний, годами накопленный человеком с помощью устного и письменного слова. Историк перестает быть историком, врач оказывается не в состоянии ответить на простой медицинский вопрос, лингвист и математик полностью утрачивают свой научный багаж.

Мышление и речь связаны неразрывными узами. С утратой функций левого полушария, приводящей к расстройству речи, утрачивается и способность к абстрактному мышлению. Причина и характер расстройств мыслительных функций понятны и не вызывают недоумений. Непонятно лишь, почему человек теряет при этом и хорошее настроение. После левостороннего шока он часто мрачнеет, сутулится, исчезает улыбка, все положительное встречается с недоверием. В момент выключения левого полушария глубокий пессимизм является главным критерием в оценке любого события. Оказывается, только благодаря деятельности левого полушария мы не становимся безнадежными пессимистами.

Изучение распределения функций между большими полушариями головного мозга открыло исследователям удивительное явление. Выяснилось, что человек как бы обладает двумя слуховыми системами и двумя формами мышления. Одна слуховая система предназначена исключительно для анализа звуков речи, другая – главным образом для восприятия всех остальных звуков окружающего нас мира. Первая у всех людей, кроме левшей, находится в височной коре левого полушария. Эта система, а вместе с ней и абстрактное мышление утрачиваются в момент действия левостороннего электрошока. Места для второй звуковой системы в левом полушарии не нашлось. Неспособно оказалось оно и к образному мышлению, эти функции взяло на себя правое полушарие нашего мозга. Попробуем выяснить, что произойдет с человеком, если речевое полушарие на время лишится помощи своего «ленивого» собрата. Посмотрим, как изменится в этом случае речь, мышление, настроение.

Львы в перчатках

Еще совсем недавно правое полушарие человеческого мозга врачи и физиологи единодушно считали бездельником и тунеядцем. Мало того что оно решительно уклоняется от участия в важнейших видах человеческой деятельности, в речевых функциях, оно белоручка, не желающее марать свою руку, да и не умеющее выполнять сколько-нибудь квалифицированную работу. Действительно, левая рука, которой руководит правое полушарие, совершенно беспомощна и физически отстает от другой руки-труженицы.

Временное выключение функций правого полушария не вызывает затруднений в анализе человеческой речи, не нарушает способности говорить. Левополушарный человек, это необходимо подчеркнуть, обнаруживает удивительную словоохотливость, если не сказать – становится болтливым. Он то и дело заговаривает со знакомыми и незнакомыми людьми, делится своими впечатлениями, по каждому вопросу высказывает свое мнение. Если его не сдерживать, а сделать это подчас нелегко, инициатива разговора переходит в его руки.

Речь человека с выключенным правым полушарием становится богаче, появляются новые слова, новые сложные обороты, любой затронутый вопрос он старается осветить со всеми подробностями. Фразы становятся длинными и строятся из длинных слов. Конструкция фраз усложняется, в них возрастает количество служебных и вспомогательных слов. Оказывается, при временном неучастии в общей мозговой деятельности правого, «молчаливого» полушария, его говорящий левый партнер становится болтуном. Выходит, что правое полушарие обычно держит в шорах своего собрата, не дает ему разойтись, не выпускает из-под своего неусыпного контроля.

Несмотря на повышенную словоохотливость, испытуемые после правостороннего шока не становятся приятными собеседниками. Голос у них бывает глухим, сиплым, сюсюкающим или лающим. Иногда они начинают заикаться. Речь утрачивает свой привычный ритм. Фраза, начатая тихим голосом, может закончиться неестественно громко, визгливо. Ударения и в отдельных словах, и в целых фразах постоянно оказываются не там, где им полагалось бы быть, а потому не сразу поймешь, что человек хотел сказать. Речь становится аритмичной, иногда прерывистой, логические и эмоциональные паузы исчезают. Иногда возникают неестественные, режущие слух интонации. В общем, голос всегда значительно меняется, утрачивая свои индивидуальные черты, становясь менее выразительным. По интонации становится труднее понять, радует ли человека то, что он рассказывает, или огорчает, задает ли он вопрос или пытается шутить.

Задача по сдерживанию своего логически мыслящего и потому несколько оторванного от реальной действительности левого собрата является, очевидно, одной из важнейших обязанностей правого полушария. Оно мешает левому полушарию проявлять особое рвение и максимально напрягаться при восприятии и анализе речевых звуков. Вот почему в момент его выключения улучшается точность опознания всех элементов речи.

Исследователи, впервые столкнувшиеся с этим явлением, не знали, как его оценить. Выходило, что правое полушарие не только само не работает, но серьезно мешает повседневной деятельности мозга. Конечно, это не так! Оно вовсе не мешает левому полушарию правильно воспринимать речь, а просто регулирует уровень его работоспособности в полном соответствии с потребностями данного момента. Нерационально, чтобы все области мозга всегда работали с полной нагрузкой. Такая работа неэкономна, и в ней нет особой необходимости. Правое полушарие добросовестно помогает своему левому собрату работать рационально, не утруждая себя чрезмерными нагрузками.

Кроме помощи своему соседу правое полушарие имеет и собственные, вполне самостоятельные обязанности. Как известно, хорошо знакомых людей мы узнаем не только в лицо, но и по голосу. Этим занято исключительно правое полушарие. В момент его выключения испытуемый перестает различать голоса даже самых близких людей. Он не в состоянии определить, кто из группы собеседников обратился к нему с вопросом, если в этот момент не смотрел на их лица. С выключенным правым полушарием человек не в состоянии даже отличить мужской голос от женского. Для него остается непонятным смысл интонаций. Мы можем не расслышать обращенные к нам слова, но их интонация позволяет догадаться, что к нам обратились с вопросом, сообщили нам что-то веселое или, наоборот, грустное. Левое полушарие эти сведения черпает из характера самого сообщения или получает их путем грамматического анализа прослушанного высказывания. Собранную таким образом информацию правое полушарие дополняет и уточняет путем анализа интонаций.

При выключении правого полушария мир звуков меркнет. Все, что не является человеческой речью, перестает волновать, обращать на себя внимание. Грохот весеннего грома, курлыканье журавлей в осеннем небе, заразительный смех ребенка, кукареканье петуха – все кажется однообразным, неинтересным шумом. Из-за неспособности разобраться во всей многообразной гамме бытовых и природных шумов испытуемые не могут получить удовольствия от спектакля, прослушанного по радио. Веселый перестук девичьих каблучков по каменным ступеням лестницы, нежные трели соловья, дополняющие поэтическую картину ночи, трагический звук выстрела, вой сирены воздушной тревоги – все сливается в однообразный шум, нисколько не помогая воспринимать радиопостановку, а только мешая вникнуть в ее содержание.

Мир музыки доступен только правому полушарию. После правостороннего электрошока музыка перестает интересовать испытуемых. Они не способны заметить существенной разницы между двумя музыкальными фразами, если их ритм совпадает, не узнают мелодии знакомых песен, отрывки из широко известных музыкальных произведений. Человек утрачивает способность и желание петь. Даже при музыкальном сопровождении он безбожно фальшивит. Интересно, что способность узнавать мелодии восстанавливается после правостороннего шока значительно раньше, чем умение петь. Нужно ли говорить, что умение исполнить музыкальное произведение тоже нарушается вместе с расстройством прочих музыкальных способностей. Оно затруднено еще и потому, что при игре на многих музыкальных инструментах, в частности на скрипке, левой руке, руководимой правым, музыкальным полушарием, доверяется самая ответственная часть исполнительской деятельности, и трудно рассчитывать, что в период его инактивации работа этой руки окажется на высоте.

После правостороннего шока на 10–20 минут нарушаются двигательные функции. Человек не может самостоятельно одеться. Затруднения вызывают рукава, длинные полы халата, пуговицы, пояс. После выключения правого полушария человек как бы забывает, где у него руки и ноги. Трудно выполнять действия, для осуществления которых необходимо знать точное расположение частей своего тела. Трудно вспомнить, где правая, а где левая рука, еще труднее показать правую руку у любого из присутствующих.

В момент выключения правого полушария человек перестает замечать то, что находится слева. Если попросить рассказать, что он видит на картине, находящейся у него перед глазами, он расскажет только о том, что расположено в ее центре и справа. О том, что нарисовано в левой части, не будет сказано ни слова. Она выпала из поля зрения. Рисуя сам, испытуемый займет только правую часть бумаги. Левые части изображенных предметов окажутся недорисованными. У фигурки слева не окажется ни руки, ни ноги, у ромашки лепестки будут нарисованы только в правой части цветка. Стрелки на часах непременно будут направлены вправо, и все цифры от 1 до 12 тоже станут тесниться в правой части циферблата. В раскрытой книге испытуемый прочтет только правую страницу. Звук, раздавшийся слева, он воспримет как звук, прозвучавший справа.

Образная память – функция правого полушария. После его выключения она расстраивается. Испытуемый без удивления будет смотреть на корову без хвоста, на лошадь с обвисшими, как у спаниеля, ушами или на льва в изящных лайковых перчатках. Он просто не заметит на рисунках несоответствия.

Левополушарному человеку трудно запомнить сложные фигуры, если для них нельзя подобрать названий, зато он отлично удержит в памяти набор слов, фразу или стихи. Ему, несомненно, доступнее абстрактные представления. Сортируя таблички с римскими и арабскими цифрами, такой человек сложит в одну кучку пятерки, а в другую десятки независимо от того, какое они имеют начертание. Большинство зрительных задач вызывает затруднение. Трудно отыскать глазами на полке нужный предмет, трудно удержать на нем взгляд, совершенно невозможно проследить за движущимся предметом. Даже самый восторженный почитатель футбола в момент инактивации правого полушария теряет интерес к спортивной игре. Он не сядет к телевизору, так как не сможет разобраться в происходящем на экране, а значит, и не получит удовольствия. Зато послушать спортивного комментатора не откажется. В словесном виде информация легко найдет дорогу в его мозг.

С выключением правого полушария тускнеет мир красок. В нем становится трудно разобраться. Человек начинает путать цвета, ну а уловить различия в их яркости и насыщенности оказывается еще сложнее. Может показаться неожиданным, что в момент функционального выключения правого полушария, когда обследуемые испытывают явные затруднения в определении цветов, они начинают пользоваться в своей речи такими оттенками как «бирюзовый», «палевый», «терракотовый», «ультрамарин». Это левое, раскрепощенное «болтливое» полушарие, пытаясь компенсировать затруднения в анализе цветов, дает изощренные обозначения, извлекая их из глубин своей памяти.

Правое полушарие заведует образным видением мира. Вот почему в отсутствие функций левого полушария при полном или, во всяком случае, значительном нарушении речи и связанных с нею дефектах мыслительных процессов у испытуемых сохраняются музыкальные и художественные способности. Об этом свидетельствуют и поведение испытуемых и наблюдения медиков над людьми с повреждением мозга. Например, известный венгерский скульптор Бени Ференци, потерявший речь вследствие нарушения кровообращения в левом полушарии, что сопровождалось параличом правых руки и ноги, продолжал работать левой рукой. Правда, в его акварелях чувствовалась некоторая неуверенность линий, держать кисть левой рукой он по-настоящему так и не привык, зато скульптурные произведения остались, несомненно, на прежнем уровне.

Инактивация правого полушария не приводит к нарушению ни чтения ни письма, если, конечно, человек пользуется буквенной системой письменности. Зато для китайцев участие правого полушария при начертании иероглифов совершенно необходимо. Иероглифы по существу являются сильно стилизованными рисунками, изображающими тот предмет, который они обозначают. Зрительное восприятие связано с работой затылочно-теменных областей правого полушария. При их инактивации оно нарушается. Испытуемые не узнают даже реалистично изображенные предметы. Неудивительно, что способность понимать текст, написанный с помощью иероглифов, у них полностью утрачивается. Если при этом они сохраняют способность узнавать буквы, как менее сложные знаки, то чтение и письмо на европейских языках не страдает.

Аналогичным образом при инактивации правого полушария нарушается жестикуляционная речь глухонемых людей, пользующихся жестовым языком типа амслена, где каждый жест обозначает определенный предмет, действие или понятие. Если же человек овладел пальцевой азбукой, в которой каждой букве соответствует специальный жест, или обучен обычному звуковому языку, способность ими пользоваться не страдает. Эта функция связана с левым полушарием, а словарь иероглифов и образных жестов языка глухонемых хранится у правшей в правом полушарии.

Таким образом, особенностью левого полушария является врожденная способность работать со знаковыми системами. Какую бы форму ни принимала человеческая речь, вернее, какими бы знаками ни кодировались ее слова, анализ и синтез их берет на себя левое полушарие. Это оно обрабатывает и анализирует зрительно воспринимаемые сообщения знаков пальцевой азбуки глухонемых и синтезирует ответную речь из таких же цепочек двигательных актов, являющихся буквенными знаками. Следовательно, для левого полушария важен принцип использования знаков, а способ их кодирования не имеет значения. Оно работает как опытный шифровальщик, переходя от одного кода к другому. Такой вид деятельности правому полушарию недоступен.

Инактивация или повреждение правого полушария не нарушает устный счет. Человек без труда подсчитает число находящихся перед ним предметов, решит в уме несложный пример. Счет, количественная оценка окружающего мира, как и другие действия с абстрактными понятиями, – сфера деятельности доминантного полушария. А письменное изображение чисел, независимо от того, какое они имеют начертание – римское или арабское, ближе к иероглифам, и потому память о них хранится в правом полушарии.

Древний человек использовал для передачи информации наскальные рисунки. Их лаконичный стиль напоминает современные карикатуры. Серия стилизованных рисунков-пиктограмм могла передавать сложное сообщение. Они понятны всем. Не случайно пиктограммы стали международным языком и окружают нас повсюду. Наибольшее распространение имеют дорожные пиктограммы. Перечеркнутое красной чертой изображение автомобиля, человек, спускающийся по лестнице, стрелки поворотов понятны каждому без специального объяснения. Пиктограммы используются при создании топографических планов, электронных схем, для всевозможных указателей. Пиктографические символы тоже хранятся в правом полушарии, и при его инактивации понимание их может оказаться нарушенным. Без участия правого полушария невозможно ни создать, ни прочесть рассказы в картинках – пиктографические тексты. После правостороннего электрошока испытуемые не справятся с простой задачей – разложить в нужном порядке несложные картинки, чтобы из них получился связный рассказ.

Интересно, что в отличие от письменной речи, которой заведует левое полушарие, музыкальное письмо – запись музыки с помощью нотных знаков – находится в ведении правого полушария. В нем сочетается память и о музыкальных звуках, и о нотных знаках, и о способах их использования. В медицинской литературе описано несколько случаев, когда выдающиеся музыканты из-за повреждения левого полушария теряли речь, но в полном объеме сохраняли свои профессиональные навыки. Так, французский композитор Морис Равель вследствие паралича потерял дар речи и способность писать, но продолжал успешно сочинять музыку и сам записывал свои произведения на бумагу нотными знаками.

Правое полушарие человеческого мозга имеет дело с конкретными образными впечатлениями. После его инактивации у испытуемых зрительное восприятие затруднено, а воспринятый мир беден. Выключение функций правого полушария не нарушает ориентировку во времени и пространстве. Человек назовет год, месяц и число, а взглянув на циферблат часов, даже если на них нет цифр, по положению стрелок определит, который сейчас час. Не задумываясь сообщит свой адрес и адреса своих друзей, расскажет, к кому каким транспортом проще добраться. Все эти сведения хранятся в речевой памяти. Но ориентация в обстановке по ее конкретным признакам нарушена. Простой вопрос о том, в какое время года происходило действие только что просмотренного телевизионного фильма, вызовет серьезные затруднения. Он не скажет просто – зима, а ответит, что раз везде лежит снег, то, по всей вероятности, это зима.

Умение разбираться в конкретной ситуации настолько нарушено, что испытуемый забывает планировку своей квартиры, а тем более не способен ориентироваться в новой для него обстановке. Хотя он отлично помнит, что, например, находится на обследовании в железнодорожной больнице имени Семашко и помещен в седьмую палату третьего отделения, но самостоятельно вернуться в свою палату из процедурного кабинета не сможет.

Вместе с нарушением ориентировки в окружающем мире испытуемый утрачивает способность производить оценку времени. Он не знает, долго ли находился в процедурном кабинете. На такой вопрос он скорее всего ответит, что прошло полчаса, а на самом деле его привели сюда только пять минут назад или, наоборот, он пробыл в процедурном кабинете больше часа.

Способно ли правое полушарие к мыслительной деятельности, к абстрагированию? Безусловно способно, только его абстракции не связаны с логическими построениями, не облечены в слова. Как и всё правополушарное, они носят образный характер. Если нам необходимо создать обобщенный образ предмета, имеющего настолько сложную форму, что для нее не подобрать словесных обозначений, эта операция совершается в правом полушарии. Благодаря его деятельности мы, ознакомившись со строительными деталями разборного домика, сможем представить, как он будет выглядеть в собранном виде. Это оно помогает нам выбрать в магазине подходящий отрез и достаточно точно представить, как будет выглядеть сшитый из него костюм. Абстракции и обобщения правого полушария трудно передать словами. Вот почему мы знаем о них так мало.

Теменные области правого полушария связаны с такой специфической функцией, как опознание человеческих лиц. Иногда врачи сталкиваются со случаями локального повреждения мозга при травмах, когда, кроме утраты способности узнавать людей в лицо, другие симптомы заболевания отсутствуют. Подобные пациенты перестают узнавать самых близких людей: родителей, детей, жену или мужа. Да что там говорить о близких или знакомых, больной в зеркале не узнает сам себя. Ну а о врачах, медицинских сестрах, массажистках, инструкторе лечебной физкультуры и говорить не приходится. В общем, среди новых для него людей больной ориентироваться вообще не в состоянии. Не может отличить лицо женщины от лица мужчины, особенно если у представительницы «слабого» пола отсутствует коса и нет в ушах сережек, а у представителя «сильного» пола нет бороды и усов. Тем более ему трудно понять, что выражает лицо человека на предъявленной ему фотографии, смеется ли он, улыбается или сердится, огорчен или обрадован.

Зрение страдает при выключении любого из полушарий мозга, но при отстранении от работы правого полушария зрительные расстройства будут выражены значительно сильнее. В этом случае нарушается восприятие и узнавание отдельных деталей рассматриваемых предметов. Поэтому трудно узнать и сами предметы.

Правое полушарие имеет тенденцию видеть мир в черных красках. Оно вполне заслуженно может именоваться «рыцарем печального образа». Во время его выключения настроение больных резко улучшается. Они становятся веселее, улыбчивее, с большей доброжелательностью начинают относиться к окружающим, у них появляется склонность к шуткам. Интересно, что первая улыбка после правостороннего электрошока нередко появляется еще до того, как к испытуемому вернулось сознание.

Изучение специфических функций правого полушария начато значительно позже, чем левого. И хотя клиницисты давно описывали особые синдромы, которые никогда не отмечались при поражении левого полушария, исследователям, чтобы взяться за их изучение всерьез, необходимо было сначала перешагнуть психологический барьер, преодолеть представление, что они имеют дело с полнейшим бездельником. Действительность превзошла любые ожидания. В результате правое полушарие реабилитировано и уравнено в правах со своим левым соседом.

Драконы-мыслители

В мифологии любых народов встречаются многоголовые монстры и чудовища. Трехголовый Змей Горыныч – обычный персонаж русских народных сказок. Чаще всего он фигурирует в качестве верного стража при замке Кощея Бессмертного. Китайцы просто заполонили свои сказки многоголовыми крылатыми драконами. Они здесь встречаются почти так же часто, как воробьи на улицах Москвы. А римляне даже выдумали себе двуликого бога Януса с одной головой, но с двумя лицами – одним молодым, смотрящим вперед, в будущее, а другим старым, обращенным назад, в прошлое.

Мы с детства привыкаем обходиться одной головой, хотя порою на это и ропщем. Кажется, что владеть двумя-тремя головами значительно лучше, несомненно с ними каждый чувствовал бы себя увереннее. Однако если обратиться к сказкам, многоголовые чудовища чаще всего злые и не очень умные существа. Наличие нескольких голов не делает их сообразительнее.

Змей Горыныч в интерпретации старинных сказок совершенно не выглядит мыслителем. Видимо, сказители интуитивно чувствовали, что многоголовая конструкция далека от совершенства. Недаром на нашей планете обитают создания, обладающие десятками глаз, ног, сотнями зубов, но многоголовые существа отсутствуют. Впрочем, нужно быть справедливыми, и многохвостые тоже почему-то не встречаются.

Ученые, философы, писатели часто отмечают двойственность человеческой личности. Эта проблема обсуждалась уже на заре возникновения наук и постепенно обрастала и случайными наблюдениями, и точными, тщательно проверенными фактами. Почти каждый из нас, объективно проанализировав свои чувства, намерения и поступки, невольно почувствует себя Янусом, как бы имеющим два лица, объединяющим под одной черепной крышей две различные человеческие личности.

В нашей двойственности нет ничего удивительного. Скорее может показаться странным, что мы ее не ощущаем ежеминутно, что она не часто дает себя знать в совершенно отчетливой, неприкрытой форме. Самая важная часть нашего мозга, обеспечивающая мыслительные процессы, – большие полушария, достаточно обособленные друг от друга мозговые образования. Правда, они соединены между собой мозолистым телом, состоящим из 200–350 миллионов проводов – отростков нервных клеток. Это позволяет мозговым полушариям осуществлять всеобъемлющий обмен информацией и обсуждать любые проблемы. И все-таки кажется странным, что они умеют между собой договориться и не доставляют нам неприятностей беспрерывной дискуссией.

В том, что полушария способны обмениваться информацией, нетрудно убедиться. Представьте себе, что кошка смотрит на мышь одним глазом. Оба ли полушария ее мозга при этом информированы, что под столом находится мышь? Безусловно, оба. Тут обмен информацией не нужен. Каждый глаз связан с обоими полушариями мозга и снабжает их примерно одинаковыми сведениями. Однако небольшая операция может лишить полушария мозга этой возможности.

Зрительные нервы встречаются на нижней поверхности мозга и частично перекрещиваются, образуя фигуру, напоминающую букву «x». Если рассечь вертикальным разрезом этот перекрест, у каждого глаза сохранятся связи только со своим полушарием. Теперь каждый глаз будет поставлять новости лишь в одно полушарие, расположенное на той же стороне тела. Но это ничего не изменит. Оба полушария по-прежнему будут располагать сведениями о любой зрительной информации, независимо от того, с помощью какого глаза она получена. В этом легко убедиться. Наложим повязку на левый глаз нашей кошки, а ее правому глазу покажем, где спрятан кусок колбасы. Теперь перенесем повязку на правый глаз и пустим кошку бродить по комнате. Она, конечно, сразу же отправится за колбасой. Значит, большие полушария действительно обмениваются информацией через свои системы связи.

Полушариям мозга можно помешать общаться, перерезав кроме зрительно перекреста еще и мозолистое тело. Если теперь повторить предыдущий опыт, выявится удивительная особенность. Кошка, видевшая правым глазом, куда положили колбасу, не найдет ее с помощью левого. Мало того, как только ей закроют повязкой правый глаз, она полностью теряет интерес к колбасе. Можно подумать, что она забыла о ее существовании. Но нет, не забыла. О колбасе помнит правое полушарие, а левое, которое сейчас смотрит на мир через левый глаз, просто ничего о ней не знает. После перерезки мозолистого тела полушария не имеют возможности обмениваться новостями. Не подлежит сомнению, что эта операция превращает кошачий мозг в два самостоятельных мозга.

Только что вылупившиеся из яйца цыплята не кажутся беспомощными существами. Они отлично бегают, умеют клевать корм, знают, что необходимо держаться поближе к матери, всюду следовать вслед за нею. Учиться этому им не приходится. Эти умения они получают в готовом виде. Отличное образование, полученное в наследство, имеет лишь один небольшой дефект – цыплята не знают, как выглядит их мать. Это им предстоит узнать самим.

У цыплят принято считать матерью первый движущийся предмет, который им доведется увидеть в жизни. Когда курица сама насиживает яйца, малыши знают только родную мать. Но если они появились на свет в инкубаторе, над ними можно сыграть злую шутку. У цыплят первые 8–12 дней жизни мозолистое тело мозга еще не функционирует. Поэтому в их маленьких головках в это время существует как бы два самостоятельных мозга. Если в первый день жизни малышам заклеить правый глаз и выпустить к ним курицу, одна половина их мозга очень быстро привыкнет считать ее матерью. На второй день жизни цыплятам можно заклеить левый глаз и оставить в обществе утки. Теперь другая часть их мозга станет считать матерью крякуху. В результате малыши, в зависимости от того, каким глазом смотрят на мир, будут считать своей матерью то курицу, то утку. Даже в крохотном мозгу цыпленка могут умещаться две цыплячьи личности.

Кошка, собака или обезьяна после разобщения полушарий головного мозга и рассечения перекрестка зрительных нервов кажутся более прилежными учениками, чем они были до проведения операции. Перенося повязку с одного глаза на другой, их можно одновременно обучить двум различным программам. Такое животное, смотрящее на мир левым глазом, можно научить открывать ту кормушку, на крышке которой нарисован кружок, радостно мяукать, когда зажигается свет, и нажимать на педаль левой лапой, когда свет начнет мигать, чтобы открыть кормушку с пищей. То же животное, смотрящее на мир правым глазом, можно научить выбирать кормушку, на крышке которой нарисован треугольник, яростно ощериваться при зажигании света и выключать правой лапой ток, чтобы избежать его удара, когда свет начнет мигать. Посмотришь на подобные метаморфозы и не верится, что их вызывает перенос повязки с одного глаза на другой. Легче допустить, что просто подменили животное.

Четвероногих невозможно научить на один и тот же раздражитель осуществлять разные реакции в зависимости от того, каким глазом они его воспринимают. Даже после многих недель тренировки такие ученики будут постоянно путать задания. Оперированной обезьяне путать нечего. Ее правое полушарие ничего не знает о том, что видит левый глаз, а левое – на что смотрит правый. Вот почему она ведет себя как две разные обезьяны. Хирург способен превратить один мозг в два достаточно полноценных и совершенно независимых друг от друга мозга. Тогда в одном кошачьем теле оказываются две разные кошки, в одной обезьяньей шкуре – две разные обезьяны.

Почти полвека назад нейрохирурги США стали разрабатывать операцию перерезки мозолистого тела у человека. Ее предполагали использовать для помощи больным, страдающим тяжелыми формами эпилепсии, не поддающейся другим способам лечения. Обычно у таких больных в мозгу существует болезненный очаг повышенной эпилептической активности. Когда возбуждение в нем возрастает до предела, оно распространяется сначала на одно полушарие, а затем через мозолистое тело переходит на противоположную сторону мозга, захватывая другое. В результате развивается тяжелейший эпилептический приступ.

Хирурги рассчитывали, что, перерезав мозолистое тело, они прервут пути распространения эпилептической активности, ограничат ее одним полушарием и тем серьезно смягчат течение болезни. Надежды врачей оправдались в гораздо большей степени, чем они ожидали. И все же к этой тяжелой и опасной операции прибегают очень редко. Психологи не могли обойти своим вниманием случаи столь радикального изменения конструкции мозга. Большинство людей, подвергшихся перерезке мозолистого тела, были подвергнуты тщательному всестороннему обследованию. Оно позволило узнать много нового об особенностях взаимодействия больших полушарий человеческого мозга.

Безусловно, прежде чем рискнуть погрузить нож в мозг человека, операцию промоделировали на разных животных – кошках, собаках, обезьянах. Больше всего ученых удивило то, что после такой существенной переделки мозга поведение животных не менялось. Наблюдая за ними, абсолютно невозможно решить, у какой из трех кошек или обезьян рассечено мозолистое тело. Пока органы чувств – глаза, уши, тактильные рецепторы кожи – сохраняют способность снабжать оба полушария примерно одинаковой информацией, животное ведет себя как вполне нормальное.

До сих пор не совсем ясно, почему разобщение полушарий не приводит ни к нарушению поведения, ни даже к заметному затруднению в его организации. Непонятно, как две кошачьи натуры, втиснутые в один общий череп, или две обезьяны, одетые в одну шкуру, мирно уживаются между собою. То же самое можно сказать и о людях, подвергшихся операции рассечения мозолистого тела. Поражает, как мало эта серьезная реконструкция мозга отражается на личности больного. Внешнее поведение таких людей, пока им не дают специальных заданий, совершенно нормальное. У них хорошая координация движений, походка не меняется. Если до операции больные умели плавать или ездить на велосипеде, они прекрасно это делают и с расщепленным мозгом. Перенесенная операция не мешает играть в теннис, волейбол, другие подвижные игры, и качество игры серьезно не снижается.

Ни характер, ни интеллект, ни темперамент тоже не претерпевают заметных изменений. Правда, в первые дни и недели после операции у части больных возникает синдром разъединения – нарушается речь, возникают затруднения в управлении левой стороной тела, левые конечности кажутся не своими. Именно в этот период, пока движения еще не вполне наладились, между руками, а следовательно между разобщенными полушариями, иногда возникают серьезные конфликты. Одного больного жена застала на кухне в то время, когда он правой рукой чиркал зажигалкой, чтобы зажечь газ, а левой закрывал кран на газовой плите, предварительно открытый правой рукой, совершенно не подозревая о ее намерениях. Нет ничего удивительного, что двойной мозг по каждому вопросу способен вынести два прямо противоположных решения и настойчиво добиваться выполнения каждого из них. Менее понятно, почему острые конфликты происходят крайне редко, главным образом вскоре после операции, а позже полушария умудряются каким-то образом находить общий язык и избегать серьезных разногласий.

В более поздний период отмечались признаки ухудшения памяти. Может быть, просто старались найти какие-нибудь отклонения в работе мозга? Во всяком случае достоверных подтверждений этому не обнаружили. Сами больные иногда жалуются на то, что им становится трудно узнавать человека в лицо. Нет, они не забывали своих знакомых, знают, что их связывает с ними, помнят их имена, но кому принадлежит какое имя, разобраться трудно. Некоторые больные жаловались, что перестали видеть сны. Так ли это, сказать трудно. Может быть, правое полушарие продолжает ими развлекаться, а левое ничего не знает и потому предъявляет свои жалобы. Электрофизиологические исследования не обнаружили нарушений течения сна.

Острый симптом разъединения проходит быстро. Пациенты с расщепленным мозгом – нормальные, работоспособные люди. Они позволили ученым еще раз проверить, какое из полушарий является у нас мыслителем, а какое художником. Для таких исследований очень важно было придумать способ посылать зрительную информацию одному из полушарий. Человеческий глаз устроен таким образом, что, когда мы смотрим прямо перед собой, все, что находится от нас слева, поступает для анализа в правое полушарие, а то, что находится справа, отправляется в левое. Это происходит потому, что правые части сетчатки обоих глаз посылают информацию правому полушарию, а левые – левому…

Во время эксперимента испытуемого усаживают против небольшого экрана, в центре которого находится точка, и предлагают внимательно двумя глазами смотреть на нее. Убедившись, что он правильно выполняет задание, с помощью специального прибора всего на 0,1–0,2 секунды проецируют на экран справа или слева от точки какое-нибудь простое изображение. Если эксперимент проводится безукоризненно, изображения, появляющиеся справа от точки, поступают для анализа в левое полушарие, а появляющиеся слева – в правое. Таким образом, этот метод позволяет подвергать испытанию по отдельности зрительные способности каждого полушария. Правда, он не совсем удобен, так как изображение можно демонстрировать лишь в течение очень коротких отрезков времени, чтобы испытуемый не успел переместить взор со средней линии и не создал условий для участия в зрительном анализе второй половины мозга.

Чтобы избежать этого неудобства, был сконструирован специальный приборчик. За рубежом он получил название «Z»-линзы. Прибор состоит из двух частей: обратного телескопа, уменьшающего любое изображение до размера, занимающего не больше половины сетчатки глаза, и контактной линзы, по желанию экспериментаторов посылающей изображение в наружную или во внутреннюю половину сетчатки. Контактной линза называется потому, что крепится непосредственно к глазу испытуемого. Он может сколько угодно вертеть своим глазом, при этом изображение, создаваемое телескопом, или вообще не будет падать на контактную линзу, или будет проецироваться все в ту же заданную экспериментатором половину сетчатки.

Во время эксперимента на второй глаз испытуемого надевают повязку, а контактная линза не позволяет видеть ничего, кроме изображения, проецируемого обратным телескопом. Поэтому предметы, лежащие на столе, испытуемый может только ощупывать правой или левой рукой. Это приспособление позволяет зрительные и тактильные стимулы направлять для анализа в любое из полушарий испытуемого.

Изучение людей с расщепленным мозгом подтвердило, что лингвистом у нас действительно является левое полушарие. Вот как протекают такие эксперименты. Левому полушарию испытуемого показывают расческу. Он уверенно сообщает о том, что видел. Затем правому полушарию демонстрируют очки. Человек молчит, он ничего не видел. И действительно, левое полушарие испытуемого, отвечающее на вопросы ученых, ничего не видело, а правое лишено возможности поделиться с ним необходимой информацией или ответить самостоятельно. Не следует, однако, думать, что правое полушарие не способно опознать предъявленный предмет. Если нашему молчаливому полушарию предоставить возможность сформулировать ответ в доступной и привычной форме, станет очевидно, что его познавательные способности велики. Испытуемого просят левой рукой (мы помним, что ею командует правое полушарие) найти тот предмет, который ему показывали и который он якобы не видел. Вопрос, заданный в такой форме, не вызывает затруднений, и очки будут немедленно предъявлены. Правое полушарие прекрасно понимает, что должны представлять собой на ощупь предметы, которые оно рассматривало.

Испытуемые с расщепленным мозгом подтвердили, что левое полушарие более склонно к логическому мышлению, а правое обнаруживает большие успехи в анализе пространственных отношений. Обрабатывая зрительную информацию, левое полушарие старается вникнуть в смысл увиденного, а правое больше интересует сам характер изображения, индивидуальные особенности предметов, их внешнее сходство или различия. Испытуемому показывают широко раскрытые ножницы и просят подобрать к этому изображению пару из двух рисунков. На одном из них катушки с нитками, наперсток и иголки, на другом нарисованы нож и вилка, положенные крест-накрест, так что внешне они явно напоминают раскрытые ножницы. Левое полушарие к ножницам выберет иголку с ниткам, а правое – нож и вилку.

Сопоставив решения наших двойняшек, немудрено прийти к выводу, что правое полушарие работает более примитивно, но по другим тестам оно явно превосходит своего левого собрата. Человека с расщепленным мозгом просят сначала левой, а затем правой рукой нарисовать объемно любой простой предмет, например куб. Мы хорошо знаем, как трудно правше выполнить левой рукой столь квалифицированную работу, а операция расщепления мозга не делает ее более ловкой. Испытуемый трудится с большим напряжением и все же рисунок, созданный левой рукой, выглядит весьма коряво, хотя в принципе выполняется правильно. Зато изображение, сделанное правой рукой, совершенно беспомощно. Правда, линии рисунка могут быть более четкими, но понять, что старался изобразить художник, – невозможно. Левое полушарие не способно разобраться в пространственных взаимоотношениях, и кубик в его исполнении скорее всего окажется похож на звезду, паука или детские каракули, но никак не на объемное тело.

Удивительные результаты дали эксперименты по опознаванию фотографий-химер. Их составляют из фотоснимков двух знакомых испытуемому людей, снятых в одинаковом масштабе и строго анфас. Их разрезают по средней линии (по оси носа) и составляют химерное изображение из правой половины одного и левой половины другого фотоснимка, так чтобы линии лба, бровей, глаз и рта совпали. Во время эксперимента человек смотрит на точку в центре экрана, на которую накладывается средняя линия химерной фотографии, появляющейся всего на 0,2 секунды. Благодаря этому каждая половина изображения анализируется лишь одним из мозговых полушарий.

Как воспринимается составное изображение? На вопрос, кого он видел, испытуемый называет человека, чье изображение анализировало левое полушарие. Очень интересно, что никто из участвующих в эксперименте людей не заметил, что рассматривал всего лишь половину лица, а не целую фотографию. Вторую половину дорисовало его воображение. Эффект «завершения», как назвали этот феномен психологи, – весьма характерная особенность работы мозга, во всяком случае работы человеческого мозга.

Такие же результаты дают люди с расщепленным мозгом при анализе химерных изображений знакомых предметов, что наглядно подтвердило двойственность человеческой натуры. Один и тот же испытуемый на вопрос, что он видел, называет предмет или человека, которых рассматривало его левое полушарие, а на просьбу найти такой же рисунок или фотографию выбирает то, что видело его правое полушарие. И опять удивляешься, что человека не мучает двойственность. Он ее совершенно не ощущает.

Самые различные тесты показали, что большие полушария людей с расщепленным мозгом абсолютно не информированы о деятельности друг друга, а потом о взаимопомощи, казалось бы, и речи быть не может. Особенно наглядно отсутствие взаимодействия между ними проявляется в пробах, раздельно выполняемых правой и левой руками. Пальцам одной руки испытуемого придают определенное положение, например складывают их в кулак, и просят, не глядя на них, воспроизвести это положение пальцев на другой руке. Элементарнейшее задание для здорового человека, но расщепленный мозг справиться с ним не может.

Прошло несколько десятилетий изучения расщепленного мозга, прежде чем ученые заметили, что полушария, лишенные традиционных линий связи, стараются найти обходные пути для общения и взаимодействия. Было замечено, что, поставленные в такие необычные условия, полушария все же способны помогать друг другу при выполнении трудных заданий. Наиболее простой и в то же время типичный случай такой взаимопомощи был обнаружен у совсем молоденькой испытуемой из Калифорнии. Как и другие люди с расщепленным мозгом, девушка не могла назвать предметы, которые ощупывала левой рукой, но уверенно находила их на картинке. После многих недель ежедневных исследований в лаборатории результаты выполнения ею различных заданий значительно улучшились. В том числе она стала называть некоторые предметы, информация о которых направлялась в правое полушарие и, казалось бы, не могла стать доступной для левого.

Между учеными разгорелся жаркий спор. Одни, учитывая молодость испытуемой, высказали предположение, что ее правое полушарие оказалось способным обучиться речи. Другие склонялись к мысли, что полушария нашли способ общаться, используя каналы связи правой и левой половин других частей мозга. Ни то ни другое предположение не подтвердилось. Оказалось, что, когда в левую руку испытуемой попадал такой предмет, как расческа или зубная щетка, она проводила пальцами по зубьям или ворсинкам, заставляя их производить тихий, но весьма характерный звук, который слышала двумя ушами, и следовательно для анализа он направлялся обоим полушариям мозга. Если левое полушарие узнавало его, испытуемая могла назвать предмет. Она называла и другие предметы, если при их поглаживании и постукивании можно было что-нибудь услышать. Самое интересное, что звуки возникали отнюдь не случайно. Этой работой руководило правое полушарие, отлично знавшее, из каких предметов и как можно извлечь звук, необходимый для их опознания. Левое полушарие, успешно пользовавшееся подсказкой своего собрата, даже не подозревало, что звуки специально производит левая рука, чтобы помочь речевому полушарию узнать ощупываемый предмет.

Правому полушарию другого испытуемого во время опытов показывали цифры 0 и 1. Как и полагалось, в первые дни испытуемый был в полной растерянности и говорил, что ничего не видит. Однако вскоре дело наладилось, и левое полушарие стало безукоризненно правильно называть цифры, хотя видеть их не могло. Тогда эксперимент усложнили, дополнительно введя для опознания цифры 2, 3, 5 и 8. Снова у испытуемого возникли затруднения, но после некоторой тренировки он справился и с этой задачей. Здесь способ обмена информацией предложило левое полушарие. В момент предъявления задания оно считало про себя: 0, 1, 2, 3… и каждую цифру сопровождало чуть заметным кивком головы. Правое полушарие считало эти кивки и, как только доходило до нужной цифры, прекращало движения головы. Левое полушарие было начеку. Оно точно фиксировало, на какой цифре прерывали его счет, и правильно называло число.

Правому полушарию еще одного обследуемого показывали красные и зеленые вспышки света и просили назвать цвет. Так как отвечать приходилось левому полушарию, а оно вспышек света не видело, то, естественно, постоянно ошибалось. Тогда испытуемому разрешили угадывать с двух попыток, и он перестал ошибаться, хотя наблюдатели первый ответ никак не комментировали. Когда он оказывался правильным, испытуемый уже не отступал от него. А если при первой попытке ошибался, то недовольно морщил лоб и тотчас вносил в свой ответ поправку. Механизм взаимодействия прост. Когда левое полушарие угадывало неправильно, правое с досады давало команду соответствующим мышцам наморщить лоб. Эту мимическую реакцию неодобрения немедленно улавливало левое полушарие и, догадавшись, что была сделана ошибка, вносило коррективы в свой ответ.

Меня в этих экспериментах удивляет то, что две человеческие личности, оказавшиеся запертыми в тесном помещении нашего черепа, не конфликтуют между собой, а настойчиво ищут способы для установления взаимопонимания. Если полушария лишаются внутренних связей, то развитый мозг человека, не терпящий разобщенности, быстро находит для общения внешние каналы. Соскучившись в одиночестве, двойняшки изыскивают способы установить контакт и опять начинают активно общаться.

Одноголовый Янус

Если приглядеться к скульптурному изображению бога Януса, какие его ваяли древние римляне, то становится очевидным, что хотя он и двуликий, но голова-то у него одна. Это нечто принципиально отличное от Змея Горыныча, драконов и прочих многоголовых чудовищ и чем-то напоминает обычных людей, являющихся целостными человеческими личностями, но проявляющими порой двойственность в поведении.

Опыты над животными и наблюдения за больными, перенесшими операцию разобщения мозговых полушарий, выполненные в первые десятилетия настоящего столетия, натолкнули исследователей на мысль, что у каждого из нас два самостоятельных, хотя и не разобщенных мозга, каждый из которых занят своим делом и функционирует независимо от другого. Эта идея показалась особенно привлекательной значительно позже, когда быстрыми темпами стали появляться сведения о специализации функций больших полушарий головного мозга. Поначалу казалось неоспоримым, что каждое из них действует в достаточной степени независимо, выполняя строго свои, присущие ему функции.

В настоящее время совершенно очевидно, что подобное предложение весьма далеко от действительности. У здоровых людей над каждой проблемой всегда трудятся оба полушария, совместными усилиями решая задачи. У нас не два, а один целый и неделимый мозг, правда, состоящий из многих отдельных блоков, участие которых совершенно необходимо для сбора, анализа и хранения различных видов информации и для принятия решений по всем возникающим перед нами вопросам. Мы уже познакомились со специфическими чертами деятельности каждого мозгового полушария. Теперь попробуем представить, как строится деятельность целого, нерасчлененного мозга.

Одна из главных, чисто человеческих функций мозга – речь. Она важна не только потому, что служит средством коммуникации. Человеческая речь в первую очередь является новым способом обработки информации, который дал нам огромное превосходство над животными и по существу сделал людьми.

В речевой коммуникации на паритетных началах участвуют оба мозговых полушария. Анализ речевых звуков, а также их синтез, формирование из них отдельных слов и целых предложений сосредоточены в левом полушарии. Анализируя и синтезируя речь, оно опирается на грамматические правила и на грамматическую информацию. Таким образом, в конечном счете оно является устройством для абстрактного логического мышления. В нем хранятся логические программы, используемые нашим мышлением. Однако без участия правого полушария невозможны ни анализ, ни оформление эмоционально-интонационной окраски речи, которая придает ей однозначный смысл, соответствующий данной ситуации. Интонационная окраска ограничивает излишнюю избыточность нашей речи, придавая ей конкретный смысл, и тем самым исключает неправильную интерпретацию содержащейся в ней информации.

Правое полушарие, напротив, полностью обслуживает мыслительные функции и обеспечивает возможность коммуникации на доречевом уровне. Жесты, которыми ребенок овладевает в раннем детстве, и жестовая речь глухонемых находятся в ведении правого полушария, точно так же как иероглифическая или пиктографическая письменность. В общем, любая форма общения, основанная на обозначении отдельных понятий определенными знаками, использование которых не требует выработки сколько-нибудь сложных грамматических правил, будет осуществляться правым полушарием. Эти способности у правшей не нарушаются даже при самых обширных поражениях левого полушария.

Помощь правого полушария имеет огромное значение не только для овладения речью, но и для развития математических способностей. Счетные навыки, которым мы обучаемся в раннем детстве, связаны с умением оперировать во внешнем пространстве, где находятся те предметы, пересчет которых ведет ребенок. Позже счет, как и все абстрактные операции, переходит в ведение левого полушария. Именно здесь хранится «смысл» цифр, и, если он пострадает, устный счет нарушится. Больной может считать на бумаге с карандашом в руке, но, правильно выполнив задание, назвать результат не сможет.

Нет таких форм речевой деятельности, которые не требовали бы участия правого полушария. На что уж поэзия выглядит чисто речевой, левополушарной функцией, но при обширных поражениях правого полушария она нарушается. Никто не поставляет сочинителю достойных поэтических образов, не помогает придать рифмованным строчкам музыкальное звучание.

И так в любом деле на паритетных началах участвуют оба полушария, но у каждого собственный подход к решаемой проблеме. Левое полушарие не интересует вся информация, которую оно могло бы иметь. Из потока поступающей в мозг информации оно выхватывает лишь то, что считает наиболее важным. А правое полушарие не успокоится, пока по интересующему его вопросу не будет располагать исчерпывающими сведениями, иначе оно работать не может, оказывается беспомощным.

У наших двойняшек разный принцип обработки поступающей к ним информации. Правое полушарие склонно осуществлять одновременную обработку сложного сигнала, левое, напротив, особенно интересуется последовательностью сигналов. Неудивительно, что именно оно оказалось способным не только овладеть анализом речевых звуков, но и извлекать из них смысловую информацию, рассматривая их сквозь призму грамматических правил.

Обрабатывая зрительную информацию, левое полушарие интересуется формой рассматриваемого предмета. Большой он или маленький, где находится и как расположен – не имеет для него специального значения и не мешает узнать рассматриваемый предмет. Соседнее полушарие обращает пристальное внимание на все особенности предмета, место его нахождения и особенности расположения. В общем, оно заботится о самом подробном, конкретном описании рассматриваемого изображения. Вникнуть в смысл письма – обязанность левого полушария, узнать по почерку писавшего – правого.

Особенности восприятия внешнего мира накладывают определенный отпечаток на многие функции полушарий, который на первый взгляд никак с восприятием не связаны. Например, память в правом полушарии организована по принципу «все или ничего». Если из образа, хранимого в правом полушарии, выпадают какие-то детали, то он теряет свою конкретность, разваливается. В левом полушарии хранится обобщенная абстрагированная информация. Любая абстракция, приближая нас к познанию абсолютной истины, в то же время отдаляет от конкретной действительности. Некоторое обеднение информацией лишь изменит степень абстракции, но не разрушит ее. Поэтому при расстройстве функций левого полушария возникают нарушения памяти самой различной глубины, от легких до достаточно тяжелых.

По этой же причине правое полушарие у нас является строгим поборником правды. Любая маленькая ложь полностью искажает действительность. Левое полушарие – лгунишка. И как же ему им не быть? Ведь истина не бывает абсолютной. Она всегда относительна.

В каждый образ как отдельный компонент входит и время его формирования. Без этого образ потерял бы свою конкретность. Очевидно, поэтому правое полушарие обращено в прошлое, к тем отрезкам времени, когда формировались образы, и оперирует настоящим и прошлым временами. Другое дело – понятия. Не имеет значения, когда они сформировались, и вполне естественно, что левое полушарие обращено в будущее и занято планированием помимо текущей еще и предполагаемой в последующем деятельности.

Способы хранения собранной информации в правом и левом полушариях мозга, по-видимому, тоже имеют существенные различия. Многие функции левого полушария, отдельные кладовые его памяти очень четко связаны с определенными, хорошо обособленными друг от друга районами полушария. В правом полушарии локализация выражена менее отчетливо. Здесь нет узкоспециализированных хранилищ памяти, а информация равномерно распределяется по всему объему полушария. В выполнении любой деятельности принимают участие обширные районы правого мозга. Нейроны, привлеченные к осуществлению вполне определенной работы, распределены здесь довольно диффузно и перемешаны с другими, занятыми иной деятельностью. Поэтому повреждение сравнительно небольших участков левого полушария обычно приводит к серьезной патологии, а повреждение таких же по объему районов правого чаще всего не вызывает заметных нарушений мозговых функций.

У полушарий-двойняшек различный подход к решению сложных задач. Левое, обдумывая любую проблему, использует логический аппарат мыслительной деятельности. Однако, чтобы творчески ее осмыслить, этого явно недостаточно. Необходима интуиция, а это важнейшая функция правого полушария. Левый двойняшка в каждой проблеме выделяет важнейшие, ключевые моменты и, опираясь на них, пытается решить проблему. Но, если этого оказывается недостаточно, он бессилен. Правое полушарие охватывает проблему в целом. Оно легко образует различные ассоциации и с большой скоростью перебирает варианты, что помогает ему разобраться в ситуации и высказать гипотезу, сформулировать идею, пусть даже бредовую, но обычно нестандартную, а нередко и правильную.

Правое полушарие – сфера бессознательного. Мыслительные операции осуществляются в правом полушарии скрытно, независимо от левого, и оно имеет возможность знакомиться лишь с окончательным результатом этой работы. Поэтому левое полушарие, командующее всем и вся, не в состоянии вмешиваться в эту потаенную деятельность и не может погубить на корню зачинающую зарождаться идею, показавшуюся ему неожиданной и парадоксальной. Творческая деятельность правого полушария, полностью защищенного от вмешательства скептически настроенного соседа с его словесным мышлением и логикой традиционного здравого смысла, позволяет ему создавать смелые научные гипотезы, проникать в тайны микро- и макромира.

Левое полушарие постоянно проявляет барственность. Оно привыкло, чтобы ему всё было подчинено, все были у него на побегушках. Когда левое полушарие занято какой-то проблемой, над ней трудится, по-видимому, весь мозг. Одновременно с этой творческой работой логически мыслящего полушария могут осуществляться только достаточно автоматизированные процессы: неторопливая ходьба, управление автомобилем где-нибудь на тихом загородном шоссе, насвистывание несложной мелодии, игра на музыкальных инструментах. Автоматизированный труд, создавая условия для сосредоточенности, в какой-то степени даже помогает мыслительной деятельности. Правое полушарие, напротив, помехоустойчиво. Оно способно работать в любой обстановке и действительно трудится не покладая рук и когда его левый собрат занят весьма квалифицированной работой, и когда он отдыхает, и даже во время нашего сна. Работа правого полушария ничему не мешает, не отвлекает наш мозг от других важных и неотложных дел.

Озарение, которое может к нам прийти и когда мы спим, и когда наш мозг занят совершенно другой работой, – результат творчества правого полушария. Может быть, мы зря назвали мыслителем его собрата? Нет, ошибки не произошло. Само по себе правое полушарие – не творец. Чтобы добиться чего-нибудь путного, ему необходим внешний стимул. Это обязанность левого полушария. Именно оно формулирует задачу, над которой предстоит работать правому собрату. Кроме того, беспечное, неунывающее, восторженное левое полушарие время от времени снабжает своего помощника должным запасом энергии, хорошего настроения, необоснованной, но так необходимой уверенности в конечном успехе, а когда задача будет выполнена, привлекает весь свой логический аппарат, чтобы проанализировать предположение молчаливого труженика. Но тут опять вмешивается правое полушарие. Оно, со своим мрачным, скептическим подходом, с постоянными опасениями, заставляет левое полушарие не забываться от радости, не дает ему парить в облаках, не позволяет принять впопыхах осколок бутылочного стекла за бриллиант, а заставляет самым скрупулезным образом осмыслить возникшую идею и дать окончательное заключение о ее пригодности. Таким образом, вклад правого полушария в мыслительную деятельность, в разработку научных проблем может быть ничуть не меньше, чем левого.

И все-таки в одном вопросе наши полушария не равноправны. Работа правого осуществляется автоматически, по заранее заданным программам, а левое произвольно управляет психическими процессами, принимает решения по любым вопросам, и правое подчиняется ему беспрекословно. Командующим для мозга, несомненно, является левое полушарие, и с этим нужно считаться.

Принцип единоначалия – необходимое условие работы мозга. Когда срочно требуется принять решение, дискуссии недопустимы. Малейшие разногласия сводили бы на нет совместные усилия больших полушарий мозга по выполнению важнейших психических функций. Ведь на судне – один капитан, распоряжения которого обязательны для всей команды. Автомашиной единолично управляет один водитель. Если бы их было двое, число аварий на транспорте возросло бы в десятки раз. Вот почему между большими полушариями головного мозга так четко разграничены обязанности, и, действуя одновременно, они никогда друг другу не мешают, зато на взаимопомощь не скупятся.

И совсем неудивительно, что на нашей планете нет многоголовых существ. Они просто не выдержали бы конкуренции с одноголовыми. Хотя человеческий мозг имеет два полушария, психические процессы формируются у нас иначе, чем у животных, подвергшихся перерезке мозолистого тела, и тем более не так, как у Змея Горыныча. Стиль и принципы работы человеческого мозга заимствованы у одноголового, но двуликого Януса. И в этом наше счастье. Даже для решения наших обычных повседневных дел единый мозг, один ум определенно значительно лучше, чем несколько.

Итак, специализация больших полушарий человеческого мозга – это не случайная ошибка природы, не забавный парадокс, а насущная необходимость, столбовой путь развития нашего мозга.

Вынужденный шаг

Вместо эпилога

Успехи в изучении мозга, достигнутые за последние пятьдесят лет, позволили узнать о нем значительно больше, чем удалось выяснить за весь предшествующий период развития науки. Особенно заметны успехи в изучении деятельности самой маленькой структурной единицы мозга – нейрона. Открытия, сделанные на нейрональном и молекулярном уровнях изучения мозга, позволили понять самые общие, основные механизмы его функционирования и перейти к расшифровке механизмов элементарных психических реакций у животных с наиболее просто устроенной нервной системой.

Сейчас уже не приходится сомневаться в том, что мы сумеем разобраться в тонкостях работы просто устроенного нервного ганглия моллюска, но мозг человека имеет массу своих специфических тайн и секретов. Окажутся ли они доступны нашему пониманию? Давайте сделаем последний экскурс в прошлое, чтобы на примере выдающегося представителя науки, шведского естествоиспытателя XVIII века Карла Линнея еще раз прикоснуться к логике развития науки.

Первой любовью Линнея была ботаника. Еще будучи совсем молодым человеком, он принял участие в экспедициях на острова Балтийского моря и по Лапландии, во время которых основательно изучил растительный мир этих регионов нашей планеты. К его удивлению, собрать образцы местной флоры оказалось проще, чем потом в связном и систематизированном виде рассказать о своих сборах. Сделать это не позволяла существовавшая в то время неуклюжая система классификации живых организмов. Поэтому он ограничился публикацией краткого рассказа о своих коллекциях, на пять лет отложив выпуск полного издания «Флора Лапландии».

Прежде чем приступить к подробному описанию всего собранного материала, Линней ни много ни мало засел за создание фундаментального произведения «Система природы», однозначно определившего последующий подход биологов к описанию живых объектов. В своем труде он сформулировал новый принцип классификации «трех царств природы» – минералов, растений и животных. В его системе каждый минерал, каждый растительный или животный организм заняли отведенное им место.

Классификация Линнея вобрала в себя все элементы живой и мертвой природы Земли. Ею оставался не охваченным лишь человек. Хотел Линней этого или нет, но человека тоже необходимо было куда-то «приткнуть». Но куда?

Логика научного подхода к любой проблеме такова, что не оставляет нам места для произвольного выбора. Это в полной мере относится и к систематике животных, созданной Линнеем. Она позволила каждому животному дать точное научное описание, указать вполне определенное место среди родственных видов живых существ и сформулировать его научное название. Применив к человеку сформулированные критерии, Линней получил такой результат, что не рискнул познакомить с ним научную общественность. Только двадцать лет спустя, подготавливая к выпуску уже десятое издание своей «Системы», он пошел на включение в нее человека. Линней был великим ученым и, конечно, не мог покривить душой. Человек он отвел место там, где ему и полагается быть, – среди прочих живых организмов нашей планеты, хотя и на фланге класса млекопитающих животных, но все же среди них, отнеся его к приматам, то есть поместив в один отряд с обезьянами.

Десятое издание «Системы природы» вызвало бурю в научном мире, да и не только в научном. Систематика Линнея наносила жестокий удар по одному из основных догматов христианской религии – о божественном происхождении человека, о его создании по образу и подобию божьему. Однако официально придраться к ученому было трудно. Линней нигде и не говорил, что человек произошел от обезьяны. Он и сам еще не созрел для подобного вывода. А то, что человек имеет общие черты с обезьяной, на то воля его «создателя», и не Линнею отвечать за деятельность творца.

Систематика выдержала проверку временем. Безусловно, за прошедшие 250 лет она подверглась многочисленным изменениям. Биологи всего мира уточняли, дополняли и исправляли ее. Ничего неожиданного в этом нет. Ведь Линнею было известно всего 4208 животных, а современный перечень описанных наукой видов приближается к 2 миллионам. Однако место человека осталось прежним. В наши дни справедливость отнесения человека к млекопитающим уже никем не оспаривается. Наше кровное родство с ними гарантирует не только сходство в строении тела человека и наших четвероногих братьев, но предполагает и общность основных элементов психики. Это уже давно не догадка, а твердо установленная истина. Она позволила нам исподволь, со стороны наших более примитивных «родственников», подобраться к тайнам многих основополагающих процессов высшей нервной деятельности.

Если сопоставить высшие психические функции человеческого мозга и мозга животных, даже таких высокоразвитых, как человекообразные обезьяны, несомненно будут бросаться в глаза серьезные различия. Однако, если сравнивать все стороны мозговой деятельности, разница окажется не столь велика, а во многих случаях ее даже трудно будет обнаружить. Человеческая психика – это деятельность нервных клеток нашего мозга, устроенных практически так же, как у кошки и обезьяны, а разница в уровне психического развития связана отчасти и с разницей в количестве нейронов, образующих мозг, и, главным образом, с разницей в организации их деятельности. Только одно это обстоятельство должно вселить в нас уверенность в доступность изучения функций нашего мозга.

Тема мозга неисчерпаема. Рассказать обо всех аспектах его деятельности невозможно. Мне хотелось познакомить читателя с основными вехами истории изучения мозга, упомянуть о некоторых принципах его устройства, рассказать об основной рабочей единице – нейроне, о разных способах и разных уровнях изучения мозга, о некоторых результатах этих исследований, показать, что дал сравнительный подход к исследованию высшей нервной деятельности животных для понимания механизмов человеческой психики.

Хотя подавляющее число исследований, упомянутых на страницах этой книги, выполнено на животных, главным героем настоящего повествования, несомненно, является человеческий мозг. Маленькая книжка не может дать всеобъемлющего представления об особенностях функций человеческого мозга. Ее задача значительно скромнее – опираясь на современные достижения в изучении мозга, ответить на основные вопросы философии об отношении сознания к материи и о познаваемости мира.

С позиций марксистско-ленинской философии сознание, мышление, разум есть продукты деятельности вполне материального мозга, и, как мы видели, вся многовековая история его изучения является ярким подтверждением этого положения. Хочется подчеркнуть, что сомневающихся в этом вопросе с каждым годом становится все меньше. Да и среди них трудно отыскать последовательного идеалиста. Даже самые убежденные из них, какие бы доктрины они не провозглашали, сталкиваясь с неполадками в психической деятельности, не отказываются от помощи врачей, медикаментов и лечебных процедур, в том числе и от операций на мозге, в надежде восстановить его деятельность и тем самым привести чисто материалистический подход к проблемам психики.

Рассказ о способах и подходах к изучению мозга, об успехах в этой области должен убедить читателя в том, что человек способен проникать в самые сокровенные тайны деятельности собственного мозга. Ничего, что мы знаем о нем пока маловато. Исследование мозга идет сейчас столь впечатляющими темпами, что буквально каждый день приносит новые открытия. То, чего сегодня мы не знаем, завтра будет уже известно. То, что утром вызывало недоумение, к вечеру может стать понятным. Человеческая пытливая любознательность – характернейшая черта нашей психики, и в этом залог дальнейших успехов в изучении человеческого мозга.

Content

Борис Сергеев
Парадоксы мозга

Предисловие

Великие невежды

Во тьме веков

От Александрии до Лондона

Статус творца

Миллиарды деталей

Несколько фотоснимков

«Кирпичики» мозга

Думающая «тара»

Нейрон в «тисках»

Посредник

Откуда берутся мысли

Черный ящик

Зайчики бывают и морскими

Рак, таракан и другие

Путь наверх

Лукавые инфузории

Отличники и двоечники

От муравья до гориллы

Братья по разуму

Петухи из курятника папы римского

О чем молчат дельфины

Как поживаешь, мартышка?

Двуликий Янус

Вдвоем под одной крышей

Забастовка по-итальянски

Львы в перчатках

Драконы-мыслители

Одноголовый Янус

Вынужденный шаг Вместо эпилога