Книга: Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку
Назад: Глава 2 Суп для убийцы
Дальше: Глава 4 Угроза для мозга
Глава 3
Прокладываем путь – и перекладываем
Мы увидели, как работают отдельные нейроны. Теперь давайте разберемся, как работают их большие и сложные соединения – нейронные ансамбли, скомпонованные для общей цели.
Возможно, этот наряд совершил больше исторических путешествий, чем все остальные. Накрахмаленная белая рубашка и белый шейный галстук. Бежевые бриджи с застежками на поясе. Темно-синий сюртук с латунными пуговицами. Неуместная соломенная шляпа с обвисшими полями. И самое важное – трость из дерева пекана с металлическим наконечником, знаменитая трость, с помощью которой лейтенант Джеймс Холман продвигался в Сибири, Монголии, Иерусалиме, на Маврикии, в Китае, Южной Африке, Тасмании, Трансильвании и практически повсюду в изученном мире.
Холман поступил на службу в Королевский военно-морской флот Британии в возрасте двенадцати лет и прослужил до начала войны 1812 года, когда у побережья Северной Америки его поразила загадочная болезнь. Военные врачи, озадаченные блуждающими болями в суставах и сильной мигренью, поставили диагноз «летучая подагра», что было бессмысленным общим термином. Но, несмотря на вымышленный термин, болезнь реально подкосила Холмана и заставила его уйти в отставку в возрасте двадцати пяти лет.
Приспосабливаясь к новой оседлой жизни в Англии, он остался приписан к флоту в качестве Виндзорского рыцаря ВМФ с соответствующей пенсией, что звучало красиво, но в действительности означало скуку и рутину. Его единственная обязанность заключалась в том, чтобы дважды в день посещать церковь и возносить дополнительные молитвы за здравие короля, его лордов и разных подхалимов из Виндзорского замка. Все остальное время он проводил в одиночестве в своей маленькой квартире и ничего не делал; он не мог даже читать.
Жизнь в Виндзоре оказалась для Холмана такой экзистенциальной пыткой, что его здоровье покатилось под уклон, но в нем проснулась жажда путешествий. Вскоре он уехал из Англии и провел остаток жизни в странствиях, храбро проникая в незнакомые и часто опасные уголки земного шара.
В одном из ранних странствий он решил пересечь Сибирь с запада на восток. Из-за страшных ям и колдобин на дорогах он преодолел большую часть пути пешком – просто шел рядом с экипажем, держась за веревку. Но он не успел достигнуть побережья Тихого океана и был задержан царскими чиновниками, которые заподозрили в нем шпиона и депортировали из России, так как никто не верил, что кто-то может путешествовать по Сибири ради развлечения.
В своих следующих путешествиях он преследовал работорговцев, составлял карту отдаленных регионов Австралии, вел переговоры с охотниками за головами, спасался от лесных пожаров, оказывался в зонах военных конфликтов и переправлялся через Индийский океан на судне с грузом сахара и шампанского (иногда бывали и положительные моменты). Он также поднялся на гору Везувий во время извержения и едва не сжег подошвы башмаков, но убедился в том, что может справиться с чем угодно, несмотря на свое увечье.
По пути Холман заработал репутацию дамского угодника и проделал обширную научную работу (например, о распространении семян растений по островам), в результате чего даже был избран в члены Королевского общества, и на его работы ссылался Чарльз Дарвин. Он редко путешествовал в роскошных условиях: его ежегодная пенсия составляла 84 фунта стерлингов. Он экономил на продуктах, имея собственные запасы провианта (обычно фрукты, вино и дешевые консервы из языка, которые могли храниться очень долго), а также всегда носил свой старый офицерский мундир.
С этим мундиром, соломенной шляпой и тростью он преодолел 400 000 километров (13) – эквивалент десяти путешествий вокруг экватора или одной поездки на Луну, – что сделало его самым усердным путешественником в мире.
Холман старался как можно реже возвращаться в Англию, а когда делал это, то преимущественно сидел дома и писал путевые заметки. Разрозненные и беспорядочные, они могли включать рецепт соевого соуса на одной странице и советы по охоте на кенгуру на следующей странице, а также многочисленные цитаты из стихотворений, которые он помнил наизусть. (Еще там можно было найти массу сплетен о грабежах, любовных историях и местных обычаях, вроде обтирания тела морской губкой.) Но прежде чем Холман заканчивал работу над книгой, им овладевала новая жажда странствий.
Не дождавшись издания своей первой книги в 1822 году, он поспешил покинуть Англию сразу же после того, как закончил править верстку. Книга стала бестселлером, но к тому времени, когда лондонские книголюбы смогли взять ее в руки и увидеть отпечатанный портрет автора, Холман уже находился в тысяче километров от них.
Холман не мог знать об этом, но его портрет в книге, хотя в целом довольно красивый, имел одну тревожную особенность: его глаза, казалось, смотрели в разные стороны.
Более поздние портреты были еще менее лестными. На одном из них он выглядел пьяным, с расфокусированным взглядом. На более поздней картине маслом художник изобразил его с неприглядной бородкой в стиле Рип Ван Винкля, опять-таки с пустыми белыми глазами. Еще на одной картине Холман изображен кладущим руку на пустой белый глобус, похожий на глаз без зрачка.
Вид глобуса, лишенного всяких очертаний, может показаться странным, так как Холман исходил больше дорог, чем кто-либо из живших на земле в то время, но на самом деле художник был прав. Видите ли, Холман был слепым.
Проблемы со здоровьем начались у Холмана во время его службы на флоте. Патрульный маршрут его корабля проходил между Новой Шотландией, где пар от дыхания замерзал в воздухе, и Карибским морем, где солнечный жар мог легко растопить восковую свечу. Болтанка между этими крайностями оказалась гибельной для его суставов, и его лодыжки так распухали, что он не мог натянуть сапоги, уже не говоря о том, чтобы расхаживать по качающейся палубе.
Он уходил в увольнительную на берег и выздоравливал, но свирепые северо-западные ветры и знойные южные вечера в конце концов доконали его. Его глаза начали ужасно болеть; обычный солнечный свет ощущался как иглы, пронзающие сетчатку.
Его мир постепенно темнел, и хотя врачи лечили его глаза пиявками, припарками, опиумом и свинцовыми примочками, ничто не могло спасти его зрение. Сегменты его оптических нервов (14) окончательно умерли, когда ему было двадцать пять лет, оборвав эту связь с мозгом и оставив его совершенно слепым. В итоге он побывал почти во всех странах на свете, но не видел ни одной из них собственными глазами.
Холман едва не лишился возможности путешествовать из-за пожалованного ему дворянства. Устав Виндзорских рыцарей гласил, что он и шестеро его товарищей могут отсутствовать в Англии не более десяти дней в году. Сначала Холман подчинялся, но монотонность жизни в Виндзоре оказалась невыносимой. После нескольких месяцев, проведенных там, его лихорадка вернулась, и «летучая подагра» снова принялась грызть его суставы.
Он нуждался в активной деятельности, и врачи уговорили двух распорядителей ордена позволить ему отплыть на следующем судне. Поначалу они благосклонно отнеслись к просьбе и разрешили Холману уехать. Поездка сотворила чудеса с его здоровьем, но, когда он вернулся к рутинным занятиям в Виндзоре, боли снова начали терзать его. Он получил следующую визу и немедленно почувствовал себя лучше, но болезнь возобновилась сразу же после очередного возвращения. Так продолжалось раз за разом.
Сочинение книг немного смягчало боль (память – это сильный анальгетик), но каждый раз, заканчивая рукопись, он чувствовал себя хуже, и ему требовалось больше времени на выздоровление. Когда Холман стал пропускать некоторые похороны и коронации, распорядители ордена начали проявлять недовольство.
Они были не единственными, кому это не нравилось. После публикации каждой книги местные «эксперты» ставили под сомнение саму мысль о том, что слепой человек мог так много путешествовать. Как мы убедимся, современная неврология полностью оправдывает Холмана, но в начале XIX века отношение общества к слепцам было в лучшем случае снисходительным. Большинство из них просто ставили миску для подаяния и начинали выпрашивать милостыню. Те, кому везло больше (хотя это как посмотреть), устраивались на работу в бродячем цирке, где надевали ослиные уши и/или огромные фальшивые очки и выступали на сцене, где бродили без всякого заранее составленного сценария, натыкаясь на предметы и падая в разные стороны. Поэтому, когда речь заходила о слепцах, люди думали о нищих и клоунах, а не о путешествиях и приключениях.
Даже те, кто не отвергал Холмана, относились к нему свысока. «Меня постоянно спрашивают, какой смысл в путешествиях, если ничего не видишь», – однажды написал он. Некоторые идиоты сомневались, что Холман на самом деле покидал Англию, поскольку все континенты должны были выглядеть одинаковыми для него. Он скрежетал зубами и объяснял, что далекие земли полны незнакомых запахов и звуков, имеют иные погодные условия и повседневные ритмы жизни.
Холман в своих сочинениях уделял много внимания другим чувствам. Скрип досок и звон посуды на корабле в шторм вызывают тошнотворное ощущение. Он говорит о вкусе обезьян, «приготовленных на манер ирландской тушенки», и описывают осязательные ощущения предметов – от змеиной кожи до статуй в Ватиканском музее. Человек не нуждается в зрении для описания ужасов дизентерии или таких густых туч мошек и комаров, от которых может спасти только кольчуга.
По словам Холмана, в некоторых отношениях слепота сделала его истинным путешественником (15): вместо того чтобы полагаться на поверхностное чувство зрения, слепота вынуждала его говорить с людьми и задавать вопросы.
Однако Холман подвергался настоящему риску и нуждался в особой тактике для освоения мира, который он не мог видеть. Вместо неразличимых бумажных купюр он требовал монеты для оплаты счетов. Он приобрел специальные карманные часы, за стрелками которых можно было следить, не останавливая механизма.
По словам Холмана, в некоторых отношениях слепота сделала его истинным путешественником.
Для записи своих впечатлений он пользовался бесчернильной машиной для записи под названием Ноктограф (16) – плоской дощечкой с проволочками, натянутыми через каждый сантиметр, чтобы направлять движение руки по бумаге. А в качестве оплаты за морское путешествие он часто предлагал свои услуги – особенно рассказы о былых подвигах, подобно Гомеру, чтобы уменьшить скуку от ежедневных забот.
Одна из таких историй, несомненно, включала короткую экскурсию (2200 километров), которую он предпринял со своим глухим знакомым. «Это был довольно курьезный случай, – впоследствии написал он. – Нам нередко выдавалась возможность пошутить насчет нашего путешествия, но в целом мы старались сделать его комфортным». Все путешественники должны иметь чувство юмора.
Пожалуй, наиболее важно, что Джеймс Холман преуспел в самостоятельных путешествиях по всему свету благодаря использованию возможностей мозга. Как и большинство слепых людей, Холман изучал ближайшие объекты, прикасаясь к ним. (По этой причине женщины считали Холмана привлекательным; они обожали его обостренное чувство осязания и часто разрешали ему «осматривать» свое лицо и даже тело.) Но для ориентировки в большом мире – для того, чтобы огибать столбы и деревья или прокладывать путь на оживленном рынке, – Холман полагался не на руки, а на свою трость из дерева пекана. Он пользовался тростью не так, как делают слепые люди в наши дни, наподобие удлиненного пальца, ощупывающего ближайшие окрестности. Вместо этого он через каждые несколько шагов стучал металлическим наконечником по дорожному покрытию и прислушивался.
Слепой путешественник Джеймс Холман. Обратите внимание на невидящий взгляд и механизм для диктовки.
Каждый раз, когда он стучал тростью, звуковые волны отражались от ближайших предметов и эхо достигало каждого уха через разные, хотя и очень короткие, промежутки времени. После определенной тренировки его мозг научился считывать эти промежутки и определять характер местности перед ним.
Отраженные звуковые волны также раскрывали подробности формы, размера и текстуры предметов: звук, отраженный от твердых и узких каменных статуй, отличался от звука, отраженного от мягких и широких лошадей. На овладение этой сенсорной способностью, называемой эхолокацией и используемой летучими мышами, ушли годы сосредоточенной работы, но у Джеймса Холмана было достаточно времени в запасе.
А когда он достиг совершенства, то мог ориентироваться повсюду – от художественных галерей Ватикана до склона Везувия во время извержения. Подобно вспышкам света в темной комнате, стук трости стал вторым зрением для Холмана.
Ученые часто называют человеческий мозг самым сложным из когда-либо существовавших механизмов. Он содержит примерно сто миллиардов нейронов, и оконечность каждого аксона соединяется с тысячами соседей, создавая огромное количество связей обработки информации. (Этих связей так много, что нейроны подчиняются знаменитому правилу «шести шагов»: любые два нейрона разделены не более чем шестью связями.)
А такие случаи, как история Джеймса Холмана, еще более показательны: они свидетельствуют, что человеческий мозг может отходить от стандартного плана «прокладки путей» и даже «перекладывать» их, изменяя схему соединений с течением времени. Некоторые из этих изменений кажутся такими же фантастическими, как путешествие слепого человека на вершину вулкана, но они дают нам представление о невероятной пластичности наших нейронных цепей.
* * *
Для того чтобы понять, как работают нейронные цепи, представьте звук – например, стук по мостовой, – достигающий уха Джеймса Холмана. Этот стук отдается в разных костях и мембранах ушного канала и в конце концов передает свою энергию жидкости во внутреннем ухе. Эта жидкость омывает ряды крошечных волосковых клеток и, в зависимости от звука, в большей или меньшей степени наклоняет некоторые из них.
Волоски соединены с дендритами соседних нервных клеток, которые мгновенно активизируются и передают электрические сигналы по длинным аксонным «проводам», идущим в мозг. Достигая мозга, сигнал заставляет аксон выбрасывать смесь нейротрансмиттеров на ближайший синапс. В конечном счете это приводит к возбуждению нейронов слуховой коры, участка серого вещества в височной доле, который анализирует высоту, громкость и ритмичность звука.
Но достижение слуховой коры – это лишь начало. Для того чтобы Холман сознательно воспринял стук и мог ориентироваться по нему, сигнал должен дойти до других участков серого вещества для дальнейшей обработки. При этом сигнал сначала направляется вниз, под поверхность серого вещества, и проникает в белое вещество мозга.
Белое вещество в основном состоит из скоростных аксонных «кабелей», передающих информацию от одного узла серого вещества к другому со скоростью до 400 километров в час. Эти аксоны могут быстро переносить информацию, поскольку они толще обычных аксонов и заключены в оболочку из жировой субстанции, называемой миелином.
Миелин действует как резиновая изоляция на проводах и препятствует рассеиванию сигнала; у китов, жирафов и других крупных существ нейрон в миелиновой оболочке может передать сигнал на несколько метров почти без искажений. (С другой стороны, разные заболевания, которые приводят к истончению миелиновых оболочек, такие как рассеянный склероз, нарушают связи между различными узлами мозга.) В целом вы можете представлять серое вещество как мозаику из компьютерных чипов, анализирующих разные виды информации, а белое вещество – как проводники, передающие информацию между этими чипами.
Прежде чем двигаться дальше, я должен указать на то, что «серое» и «белое» вещество – это неправильные термины. Серое вещество в живом мозге имеет розовато-коричневый оттенок, а белое вещество, составляющее основную массу мозга, кажется бледно-розовым. Серый и белый цвет появляется лишь после того, как вымочить мозг в консервирующих жидкостях. Эти жидкости также приводят к отвердению мозга, который в обычном состоянии имеет консистенцию вязкого крахмала. Это объясняет, почему разрезы головного мозга, которые делают на практических занятиях по биологии, не приводят к распаду тканей.
Сигнал, передаваемый по нейронному «кабелю» белого вещества, может либо пробудить к жизни другие нейроны (Внимание!), либо анестезировать их (Не обращать внимания!). Но с учетом громадного количества нейронов и триллионов связей между различными нейронными узлами, один из главных вопросов неврологии заключается в том, откуда первоначальный сигнал «знает», по какому пути он должен следовать, какие нейроны нужно возбуждать или анестезировать. Ответ довольно прост: как и повозка Джеймса Холмана в Сибири, сигнал идет по наезженным колеям.
Начнем с двух нейронов. Если один нейрон раз за разом активирует другой в быстрой последовательности, синапс между ними начинает изменяться. Оконечность аксона первого нейрона становится крупнее и выделяет больше пузырьков с нейротрансмиттерами, заполняющими синаптическую щель; могут даже вырасти новые аксонные ветви. Второй нейрон может сделать связь с первым нейроном приоритетной, протягивая больше дендритовых рецепторов в его направлении. Это позволяет второму нейрону реагировать даже на слабые сигналы. В целом, как колеса фургона проделывают колеи на дороге после многократных поездок, так и повторная активация нейронов прокладывает в мозге «колеи», по которыми сигналы движутся с большей вероятностью, чем по другим маршрутам.
Ученые пользуются другой метафорой для объяснения того, как нейронные связи становятся крепче со временем: нейроны, срабатывающие вместе, соединяются друг с другом. И обычно это не два или три нейрона, которые срабатывают вместе. Когда «колея» установлена, создаются цепи из многих тысяч нейронов, срабатывающих в быстрой последовательности (17).
Благодаря аксонным «кабелям» в белом веществе эти цепи могут соединять даже отдаленные участки серого вещества, позволяя мозгу автоматически выполнять сложные действия. К примеру, все мы рождаемся с готовыми нейронными цепями в нижних отделах мозга, которые контролируют такие рефлексы, как чихание, глотание и зевание: как только первые нейроны срабатывают, остальные следуют за ними, как костяшки домино от малейшего толчка. Поэтому рефлекторные реакции у всех людей в целом одинаковы.
Вы можете представлять серое вещество как мозаику из компьютерных чипов, анализирующих разные виды информации.
Нейронные контуры в высших отделах мозга работают по такому же принципу. После долгой тренировки мы учимся связывать буквы в слове «собака» с образом пушистого четвероногого зверя и с речевыми слогами со-ба-ка. Любой элемент этой триады автоматически подключает остальные. Негативный опыт тоже может устанавливать нейронные связи. Войдите в аллею, где вы однажды сильно испугались, и ее запахи и тени вернут ощущение страха.
Человеческий мозг имеет стандартный план коммутации нейронных соединений, гарантирующий, что определенные группы нейронов всегда могут обратиться к другим группам, и это очень хорошо. Хорошо, что ваши глаза могут активировать контуры страха, а они, в свою очередь, велят ногам убираться куда подальше, иначе бы вы долго не протянули в этом мире. Эта общая схема закладывается еще до рождения, когда аксоны начинают формироваться и вытягиваться, как ростки. Тем не менее детали этой общей схемы могут варьировать от одного человека к другому. Один из ярких примеров – это синестезия, состояние, при котором человеческие чувства смешиваются странным и непредсказуемым образом.
У большинства людей один сенсорный стимул вызывает одну чувственную реакцию. Вишни на вкус – это просто вишни, а трение наждачной бумаги по коже ощущается как почесывание. У людей с синестезией один сенсорный сигнал вызывает множественные чувственные реакции – ожидаемый вкус вишни плюс, например, некий фантомный звук.
Эти наложенные ощущения являются непроизвольными и стойкими: каждый раз, когда человек с синестезией слышит ноту соль-диез, он ощущает запах перца, щекочущий ноздри. Синестезия также строго индивидуальна: если один человек всегда видит цифру 5 как цветок фуксии, то другой может настаивать на зеленом цвете, как у пирога из лайма.
Самый распространенный тип синестезии создает цветовую симфонию, особенно когда люди слышат определенные звуки или видят определенные буквы и цифры. Ричард Фейнман видел бежевые «j», индиговые «n» и шоколадные «x» в уравнениях. Владимир Набоков однажды сказал, что для него долгий звук «ааах» имеет «оттенок старого дерева», а более короткое «ах» «похоже на полированную слоновую кость». Франц Лист укорял музыкантов своего оркестра (которые могли лишь изумленно глядеть на него в ответ) в том, что они исполняют его музыку в неправильном цвете: «Господа, прошу вас немного усилить голубой оттенок, звучание зависит от этого!» В другой раз он умолял: «Это темно-фиолетовый [пассаж]!.. Не нужно так уходить в розовое…»
Буквенно-цветовая и звуко-цветовая синестезия является наиболее распространенной из-за особенностей «географии» мозга: некоторые участки, анализирующие звуки, буквы и цвета, находятся рядом друг с другом, поэтому сигналы могут легко «просачиваться» за границу. Но теоретически синестезия может связать любые два ощущения в мозге, и нам известно около шестидесяти ее типов.
Людям с синестезией осязания и змоций апельсины кажутся шокирующими, воск-смущающим, а джинсовая ткань – мрачной.
Люди с синестезией звука и движения могут услышать сладкое пение при виде простой экранной заставки с движущимися точками. Людям с синестезией осязания и эмоций шелк кажется успокаивающим, апельсины – шокирующими, воск – смущающим, а джинсовая ткань – мрачной. Для людей с синестезией осязания и вкуса ограда из кованого железа может показаться соленой, а некоторые виды мяса «заостренными». (Один человек пожаловался за обеденным столом, что приготовленное им фрикасе из курицы получилось слишком «сферическим».) Люди с сексуальной синестезией видят цветные образы, плавающие перед ними во время полового акта. Люди с синестезией цвета и времени могут воспринимать дни недели, месяцы в году или даже жизненные этапы как мозаику цветов и оттенков. Представьте себе, что вы слышите речь Жака о «семи возрастах человека» из пьесы «Как вам это понравится» и видите радугу над сценой.
Возможно, в синестезии присутствует генетический компонент, так как она передается из поколение в поколение и проявляется в большинстве культур. Важно также отметить, что неврологи отвергли идею о том, будто люди с синестезией болтают метафорическую чепуху точно так же, как многие из нас говорят о «цельном вкусе» или «остром чеддере». Как показывают тесты, мозг этих людей действительно работает по-другому.
В одном эксперименте людям показывали листки с группами пятерок в прямоугольном начертании (где двойка выглядит как перевернутая пятерка) и несколькими двойками, разбросанными в случайном порядке. Обычным людям оказалось почти невозможно найти двойки без механического перебора цифр. Для людей с синестезией двойки мгновенно выделялись на фоне остальных цифр. (Это похоже на автоматически проявляющиеся цифры в тестах на дальтонизм.)
Вот еще один фокус. Если показать человеку с синестезией огромную четверку, составленную из рядов маленьких восьмерок, его цветовое восприятие цифры будет меняться в зависимости от фокусировки на целом (четверка) или на составных частях (маленькие восьмерки).
Другие тесты вызывают у таких людей неприятные ощущения. Обычные люди без труда могут прочитать текст практически любого цвета. У людей с синестезией цифры или буквы «неправильного» цвета могут вызвать дезориентацию или отвращение, так как цвет на странице вступает в конфликт с цветом в их сознании.
В общем и целом, неврологи знают, как должна работать синестезия: нейронные цепи, анализирующие одно ощущение, случайно активируют цепи, анализирующие другое ощущение, и оба процесса накладываются друг на друга. Но точно определить, почему это происходит, оказалось непростым делом. Появилось два возможных объяснения, анатомическое и функциональное.
Согласно анатомической теории причина заключается в недостаточном удалении избыточных нейронных связей в детском возрасте. Все маленькие дети имеют гораздо больше нейронов, чем им необходимо; их нейроны также имеют избыточное количество аксонов и дендритовых ответвлений. Вероятно, в раннем детстве люди постоянно испытывают синестезию. По мере взросления и развития формируются устойчивые нейронные цепи, и эти активные нейроны сохраняются. Тем временем неиспользуемые нейроны постепенно чахнут и отмирают. Избыточные ответвления также удаляются, как кроны деревьев, растущих у высоковольтной линии.
Такое уничтожение выглядит жестоким, это буквально естественный отбор, но он приводит к формированию более прочных и эффективных связей между выжившими нейронами. Вероятно, у людей с синестезией этот процесс остался незавершенным и в их мозге сохранились дополнительные связи между разными сенсорными зонами.
Функциональная теория подразумевает, что процесс удаления избыточных связей идет нормально, но некоторые нейроны не могут эффективно ингибировать активность своих соседей. Тесно связанные нейроны должны препятствовать прохождению сигнала по неверным путям в другие отделы мозга; они делают это, нейтрализуя определенных соседей химическими ингибиторами. Но даже если эти обходные пути находятся в спящем состоянии, они все же существуют и теоретически могут стать активными. Возможно, у людей с синестезией мозг недостаточно ингибирует эти «подземные каналы», и информация просачивается из одного отдела мозга в другой.
* * *
Первая догадка на пути к выбору между анатомической и функциональной теорией была сделана швейцарским химиком. В 1938 году фармацевтическая компания Альберта Хофмана искала новые стимуляторы, и он приступил к исследованию некоторых химических веществ, полученных из грибов. Вскоре он перешел к другим соединениям, но его не оставляла гнетущая мысль, что он что-то упустил с грибами.
Поэтому в пятницу вечером в апреле 1943 года он стал проводить опыты с новой порцией вещества под названием «диэтиламид лизергиновой кислоты». Во время синтеза он внезапно почувствовал головокружение и увидел цветные полосы. Впоследствии он догадался, что занес крупинки порошка на палец, а потом потер глаза. Но он не был в этом уверен, поэтому проверил свою догадку в понедельник, 19 апреля, который с тех пор стал известен как День велосипеда.
Он растворил крошечную порцию, четверть миллиграмма порошка, в стакане воды. Это произошло в 16.20, и хотя Хофман пытался записывать свои ощущения в лабораторном журнале, к пяти часам его почерк превратился в неразборчивые каракули. Последними словами было «желание смеяться». Не находя себе места, он попросил своего ассистента отвезти его домой на велосипеде. Это была та еще поездка.
Во время поездки перед его глазами снова появились цветные полосы, и все вокруг стало удлиненным и искаженным, как будто отражалось в кривом зеркале. Время замедлило ход; Хофману казалось, что поездка продолжалась много часов, но его ассистент помнил, как быстро крутил педали.
Оказавшись в своей гостиной, Хофман попытался говорить связно, и в конце концов дал понять, что по какой-то причине считает молоко лекарством, которое может исцелить его. Соседка терпеливо носила ему бутылку за бутылкой, и в тот вечер он выпил два литра, но это никак не помогло. Хуже того, у Хофмана начались сверхъестественные видения. В его сознании соседка превратилась в ведьму, и он чувствовал, как внутри его пробуждается демон и сжимает его душу. Даже мебель казалась заколдованной и дрожала от скрытой угрозы. Он был уверен, что умрет прямо на диване.
Лишь спустя несколько часов он успокоился, а последний час доставил ему настоящее удовольствие. Его глаза стали настоящими калейдоскопами с фонтанами света, «извергавшимися, перестраивавшимися и менявшимися в непрерывном потоке». Как он сообщил впоследствии, его также радовало, что «каждое звуковое ощущение, такое как скрип дверной ручки или шум проезжающего автомобиля, превращалось в зрительное ощущение. Каждый звук порождал яркий изменчивый образ со своей формой и цветом». Иными словами, препарат создавал синестезию, которую он никогда ранее не испытывал.
Диэтиламид лизергиновой кислоты Хофмана в конце концов стал известен как ЛСД, и с тех пор тысячи фанатов таких групп, как «Фиш» и «Грейтфул Дэд», имели сходный опыт. Наркотические «трипы» под воздействием ЛСД явно не могут изменить устойчивые нейронные контуры мозга. Однако ЛСД может вмешиваться в процесс выработки нейротрансмиттеров и в течение нескольких часов искажать информацию, проходящую по этим контурам.
Это все равно что переключить телевизор с документального фильма Кена Барнса на кошмарную нарезку из фильмов Дэвида Линча: картинка обеспечивается теми же аппаратными средствами, но содержание гораздо более необузданное.
Это сильный аргумент в пользу функциональной теории синестезии. Есть некоторые свидетельства того, что случаи естественной синестезии все же могут объясняться немного иной компоновкой нейронных цепей. Но опыт Хофмана и других людей свидетельствует, что все мы обладаем латентной способностью к синестезии и можем пробудить ее.
* * *
Наркотическая синестезия Хофмана показала, что определенные впечатления могут изменять поток информации, проходящий по нашим нейронным «проводам», – по крайней мере временно. Но могут ли какие-либо впечатления на самом деле перепрокладывать нейронные цепи на постоянной основе?
Детский мозг может легко перестраиваться и образовывать всевозможные новые связи; поэтому дети, как губки, впитывают языковые навыки и многое другое. Но почти до конца прошлого века неврологи считали перестройку взрослого мозга невозможной – отчасти благодаря работам Сантьяго Рамон-и-Кахаля.
Кахаль в течение десяти лет травмировал нервы и нейроны у животных, проверяя способность этих тканей к восстановлению. Он обнаружил, что периферические нервы часто регенерируют (это объясняет, почему хирурги могут пришивать оторванные руки, ноги и пенисы и возвращать их в рабочее состояние). Но нейроны в мозге взрослого существа никогда не вырастали снова. Это привело Кахаля к однозначному выводу, что «в мозге взрослых особей нервные связи являются жесткими и неизменными. Все может умереть, но ничто не может регенерировать».
Другие наблюдения подтверждали пессимизм Кахаля. По сравнению с детьми, взрослым гораздо труднее усваивать новые навыки, в том числе языковые, что является признаком нейронного склероза. А если взрослый человек переживает инсульт или другую травму мозга, он может навсегда утратить определенные навыки, потому что утраченные нейроны не восстанавливаются.
Более того, отсутствие нейронной пластичности у взрослых имело смысл с эволюционной точки зрения. Если бы мозг взрослого человека изменялся с большой легкостью, то нейронные цепи, отвечающие за важные схемы поведения и воспоминания, могли бы распадаться, а знания и навыки улетучиваться. По замечанию одного ученого, абсолютно пластичный мозг «усваивает все, но не запоминает ничего».
Все это правда. Но неврологи немного поспешили, когда объявили, что мягкая и податливая глина младенческого мозга уступает дорогу прочной, но хрупкой керамике взрослого. Даже если зрелый мозг не может выращивать новые нейроны (18) или чинить поврежденные, это не значит, что все нейронные цепочки являются жесткими и неизменными. При надлежащей тренировке нейроны могут изменять свое поведение и способы передачи информации. Старые соединения могут усваивать новые поразительные способности.
* * *
В конце 1960-х годов дегенеративное заболевание глаз поразило сетчатку шестнадцатилетнего уроженца штата Висконсин Роджера Бема и ослепило его. Сорок лет спустя он взял буклет об аппарате «замены зрения», сооруженном местным ученым.
Устройство состояло из черно-белой видеокамеры, укрепленной на лбу, с лентой проводов, ведущих в рот. Провода заканчивались треугольным зеленым электродом размером с почтовую марку, лежащим на языке. Камера передавала образы на этот электрод, который превращал каждый пиксель в электрический сигнал, напоминающий пузырек газированной воды: белые пиксели сильно пощипывали язык, черные были нейтральными, а серые занимали промежуточное положение. Предполагалось, что Бем будет пользоваться «языковыми» образами для взаимодействия с окружающим миром.
Как можно ожидать, сначала у него ничего не получалось. Тем не менее он довольно быстро научился отличать движение от неподвижности. Вскоре после этого он начал воспринимать круги, треугольники и другие фигуры евклидовой геометрии. Постепенно он дошел до обычных предметов, таких как чашки, стулья и телефоны. Через некоторое время он научился различать логотипы на футбольных шлемах, сортировать игральные карты по мастям и огибать несложные препятствия. Другие слепые люди учились пользоваться зеркалами, различать перекрывающиеся предметы или следить за танцующим пламенем свечи.
Пол Бах-и-Рита, изобретатель этого устройства, пришел в неврологию кружным путем. (Хотя Бах-и-Рита был уроженцем Бронкса, он имел составную каталонскую фамилию, как Рамон-и-Кахаль.) Бах-и-Рита на спор поступил в медицинскую школу в Мехико, но потом забросил медицину и занялся разными временными работами, в том числе был массажистом и рыбаком во Флориде. Он также учил анатомии слепых людей, которые хотели стать массажистами, что помогало им понять, как нужно взаимодействовать с пациентами. (Слепые, имея обостренное чувство осязания, становятся превосходным массажистами.) В конце концов он вернулся в медицинскую школу и стал работать со слепыми пациентами.
Детский мозг может легко перестраиваться и образовывать всевозможные новые связи.
Но настоящую цель своей жизни Бах-и-Рита обнаружил лишь после того, как его отец Педро перенес обширный инсульт в 1959 году, в результате которого он лишился речи и остался наполовину парализованным.
Педро отправили в реабилитационную клинику, но, когда стало ясно, что дальнейшего улучшения не предвидится, врачи объявили его безнадежным и предложили перевести в хоспис, так как не видели возможности восстановления для поврежденного мозга. Этот фатализм, довольно часто встречавшийся в клиниках того времени, рассердил брата Пола, врача по имени Джордж, который разработал свой режим реабилитации.
Режим был жестким: сначала Джордж заставлял Педро ползать, как младенец, и учиться двигать конечностями перед тем, как постепенно встать на ноги. Затем он приставил Педро к мелким домашним работам вроде подметания крыльца или мытья кастрюль и сковородок. Педро прилагал большие усилия, и хотя сначала прогресс казался незначительным, повторяющиеся движения в конце концов привели к перестройке его мозга: он не только восстановил способность ходить и разговаривать, но и возобновил преподавательскую работу, повторно женился и снова начал ходить в пешие походы.
Лишь семь лет спустя Педро умер от сердечного приступа во время похода в горах Калифорнии в возрасте семидесяти трех лет. Вскрытие выявило обширные и долговременные повреждения, особенно в белом веществе, обеспечивавшем связь разных участков серого вещества друг с другом. Но важно отметить, что серое вещество по-прежнему работало. Его мозг оказался достаточно пластичным для прокладки новых маршрутов через поврежденную ткань, что вернуло ему способность ходить и говорить.
То есть вместо отправки сигнала из точки A в точку B теперь он отправлялся из точки A в точку C, а оттуда в точку B. Это был не самый эффективный маршрут, но он улучшался со временем по мере того, как ментальные «колеи» становились глубже.
Воодушевленный Пол Бах-и-Рита прошел курсы повышения квалификации в области неврологии и реабилитационной медицины и тоже решил исследовать пластичность мозга, особенно возможность частичного восстановления зрения у слепых людей. В его первом «мозговом шлюзе» использовалась ручная видеокамера; она проецировала образ на спину наблюдателя с помощью вибрирующих тефлоновых стержней, вделанных в зубоврачебное кресло.
При разрешении всего лишь четыреста пикселей образы выглядели как плохо сфокусированная черно-белая картинка в телевизоре. Тем не менее этот эксперимент позволил различать людей по их прическам и лицам, включая супермодель 1960-х годов Твигги. (При этом пациенты пожимали плечами, когда им показывали разворот «Плейбоя»: осязание в некоторых случаях одерживает верх над зрением.).
Когда микропроцессоры стали достаточно миниатюрными, Бах-и-Рита изготовил приборы для стимуляции языка, одной из наиболее чувствительных тактильных зон человеческого тела. (Слюна также лучше проводит ток, чем кожа, что уменьшает необходимое напряжение.) Эти приборы приобрели популярность в научной среде, когда ученые стали сканировать мозг пациентов, пользовавшихся ими.
Сканы показали, что хотя визуальная информация поступает через язык, зрительные центры мозга проявляют высокую активность. С неврологической точки зрения такой способ ввода был неотличим от «зрения». В психологическом отношении пациент тоже испытывал тактильные ощущения на языке как визуальные образы.
Повторяющиеся движения в конце концов приведи к перестройке мозга.
Слепые люди, пользовавшиеся таким устройством, воспринимали предметы как формы в пространстве перед ними, а не у них на языке. Они уклонялись от брошенных мячей и различали ближние и дальние предметы по воспринимаемому размеру. Они даже становились жертвами некоторых оптических иллюзий, например, «эффекта водопада». Если вы в течение нескольких секунд смотрите на движущуюся массу (например, на водопад), а потом отводите взгляд, то кажется, будто неподвижные предметы движутся сами по себе. Устройство Бах-и-Риты создавало такое же головокружительное ощущение у слепых людей, что было очередным доказательством их латентной зрительной способности.
Между тем группа Бах-и-Риты разработала другие устройства замены сенсорного ввода. Прокаженному, утратившему чувство осязания в руках (проказа разрушает нервы), надевали специальную перчатку, посылавшую тактильную информацию на лоб; через несколько минут он мог почувствовать трещины на столе и провести различие между деревянными дровами, гладкими алюминиевыми трубками и мягкими рулонами туалетной бумаги. Бах-и-Рита также работал над «электрическими презервативами». У многих парализованных мужчин сохраняется эрекция, хотя при этом они ничего не чувствуют, и если устройство будет работать успешно, оно сможет посылать электрические волны оргазма в их мозг.
Но самое удивительное, специалистам из группы Бах-и-Риты удалось восстановить чувство равновесия. Эта работа началась со знакомства с тридцатидевятилетней уроженкой Висконсина Шерил Шлиц, которая принимала антибиотик гентамицин после операции по удалению матки в 1997 году. Гентамицин успешно борется с инфекцией, но имеет опасное свойство уничтожать крошечные волоски во внутреннем ухе, обеспечивающие чувство равновесия. Хотя эти волоски расположены в других трубках относительно тех, которые позволяют нам слышать, они работают по такому же принципу.
Желеобразная масса внутри трубок колышется, когда мы поворачиваем голову в ту или иную сторону. Волоски, погруженные в желе, тоже изгибаются взад-вперед, возбуждая определенные нейроны. На основании этих данных мозг решает, стоим ли мы прямо, и корректирует отклонения. Когда эти волоски разрушились, центр равновесия (вестибулярные ядра) в мозгу Шерил перестал работать и начал подавать случайные сигналы ее мышцам, заставляя ее раскачиваться из стороны в сторону небольшими резкими движениями.
Хуже того, она постоянно чувствовала себя на грани падения, даже когда лежала в постели, словно испытывая постоянное похмелье. Шлиц и другие жертвы гентамицина называли себя флюгерами. Большинство таких людей с трудом ориентируются в собственном доме, не говоря уже о внешнем мире, где обычный зигзаг на ковре может сбить их с ног. Неудивительно, что многие из них кончают самоубийством.
Хотя специалисты испытывали некоторый скептицизм, они надели на женщину зеленую строительную каску с крошечным гироскопом и встроенной электроникой. Как и в устройстве Бема, провода из-под каски вели к электроду во рту у Шлиц. Когда она стояла прямо, то ощущала слабое покалывание в центре языка. Когда ее голова начинала клониться вперед, откидываться назад или болтаться из стороны в сторону, покалывающая точка смещалась вперед, назад или в сторону. Она должна была смещаться в такое положение, чтобы ощущение постоянно находилось в центре языка. Это казалось нелепым и непривычным, но скоро она уловила суть дела.
После нескольких пятиминутных сеансов она смогла удерживать равновесие в течение нескольких драгоценных секунд. Однажды она простояла прямо в течение двадцати минут и даже смогла ходить, не спотыкаясь на каждом шагу. Со временем ее состояние заметно улучшилось, и в конце концов Шлиц смогла обходиться без шлема. Она даже научилась прыгать через скакалку и кататься на велосипеде.
Что более пикантно, она начала учить других пользоваться прибором, включая самого Бах-и-Риту. После обнаружения рака в 2004 году, Бах-и-Рита прошел курс химиотерапии, который повредил волоски в его собственном внутреннем ухе и уничтожил чувство равновесия. Поэтому Шлиц оказала ему взаимную услугу, научив его пользоваться зеленым шлемом, и добилась того, что он смог ходить самостоятельно до своей смерти в 2006 году.
Ученые до сих пор спорят о том, каким образом устройства сенсорной замены изменили мозг таких людей, как Бем и Шлиц. Одна из гипотез состоит в том, что эти устройства для перенаправления информации от языка к зрительным и вестибулярным центрам используют уже существующие маршруты и контуры обратной связи.
К примеру, когда вы едите яблоко, ваш мозг естественным образом сочетает информацию о его вкусе, сочности и красной кожуре, чтобы получить более полное представление. Таким образом, мы в любом случае пользуемся сочетанием сенсорной информации, так что, возможно, преобразование данных с языка в визуальную информацию – всего лишь крайний случай. Кроме того, как показывает синестетический опыт с ЛСД, в мозге существует много латентных каналов, которые также могут быть использованы.
По-видимому, наш мозг, будучи отчасти пластичной структурой, может подменять одно чувство другим независимо от канала ввода информации. Это имеет глубокие последствия для понимания наших чувств в целом. С этой точки зрения наши глаза, уши и ноздри на самом деле лишь активируют определенные нервные окончания. В результате все сенсорные данные выглядят почти одинаково после того, как покидают органы чувств и поступают в нервную систему, превращаясь в химические и электрические сигналы. Именно нейронные цепи, а не органы чувств, расшифровывают поступающие сигналы и создают цельное восприятие.
Ученые никоим образом не решили все научные проблемы в этой области, не говоря уже о философских головоломках. И если откровенно, то дебаты вокруг устройств сенсорной замены имеют вполне иезуитский характер: могут ли слепые люди видеть по-настоящему? Но согласно Полу Бах-и-Рите: «Мы не видим глазами и не слышим ушами. Все это происходит внутри мозга». Если это верно, то слепые люди действительно могут научиться видеть, будь то с помощью языка, как сделал Бем, или с помощью слуха, как делал Холман и его современные потомки.
* * *
Бах-и-Рита задействовал современную электронику для «перепрокладывания путей» в человеческом мозге, но, по правде говоря, нам не нужны такие ухищрения, чтобы воспользоваться преимуществами нейронной пластичности. Люди-эхолокаторы могут преображать мозг с помощью своих губ, зубов и языка.
Самый знаменитый из современных эхолокаторов, Дэниэл Киш, потерял зрение в возрасте тринадцати месяцев из-за ретинобластомы (раковая опухоль глаз); в его пустых глазницах остались лишь шрамы. Но в возрасте двух лет он самостоятельно открыл силу эхолокации. Он разработал способ пощелкивания языком – «Клик-клик-клик» – как кнопкой на пьезозажигалке, хотя и медленнее, чтобы испускать зондирующие звуковые волны. Теперь он ориентируется в пространстве, слушая отголоски этих волн вокруг себя.
Для того чтобы понять, как это работает, представьте человека, приближающегося к объекту возле тротуара. «Клик-клик-клик». Он замечает, что пощелкивание вызывает отголоски от разных точек у земли, но они прекращаются примерно на высоте пояса. Через несколько шагов отголоски поднимаются до высоты груди, потом снова идут на убыль. Этот профиль эхолокации обозначает припаркованный седан. Сходным образом телефонный столб создает высокий и узкий профили. Качество звука дает дополнительную информацию: если от автомобиля звук отражается резко и четко, то кусты приглушают его.
Способность Киша к эхолокации достаточно развита, чтобы позволить ему лазить по деревьям, танцевать и ездить на автомобиле в плотном потоке уличного движения. Он также приобрел маленькую хижину в Лос-Анджелесском национальном заповеднике неподалеку от своего дома и проводил там целые дни, блуждая по тропам и переходя через ручьи по скользким камням. Импульсивность Киша иногда приводила к травмам, таким как выбитый зуб или сломанная нога. Однажды ночью он проснулся в хижине и обнаружил, что она горит (как выяснилось, причиной был засорившийся камин). Ему едва удалось спастись.
Киш называет такие инциденты «ценой свободы». По его словам, «врезаться в столб – это неприятность, но ни разу в жизни не иметь такой возможности – это катастрофа» (19). Джеймс Холман мог бы подписаться под его словами.
Достижения современных людей-эхолокаторов вроде Киша придают достоверность биографии Холмана. На сканах головного мозга эхолокаторы показывают мощную активность визуальной коры, когда прислушиваются к отголоскам звуковых волн. Возможно, это происходит потому, что зрительные нейроны, позволяющие видеть, также помогают нам ориентироваться в окружающем мире. Поэтому они естественным образом переключаются на эхолокацию, хотя в данном случае входной сигнал является звуковым, а не визуальным.
Годами прислушиваясь к отголоскам от наконечника трости, мозг Холмана почти неизбежно перестроился таким же образом. Его слуховые и зрительные нейроны так часто срабатывали одновременно и были так тесно связаны друг с другом, что перевод звуковых карт в пространственные стал автоматическим.
К сожалению, с годами у Холмана оставалось все меньше возможностей совершенствовать свои рефлексы. Его здоровье зависело от путешествий, но по мере того, как он стал чаще просить об отлучках ради дальних странствий, и особенно после того, как его книги о путешествиях стали приносить прибыль (а это были книги, повествующие о подвигах, которые казались доступными только для совершенно здорового человека – например, подъем на Везувий), его кураторы из Адмиралтейства проявляли все большее недовольство.
С нынешней точки зрения Холман, по всей видимости, страдал психосоматическим расстройством. Депрессия, угнетавшая его дух во время праздной жизни в Англии, оказывала разрушительное действие и на его тело; с другой стороны, путешествия поднимали его дух и облегчали физическую боль. Но с каждой поездкой распорядители виндзорского церемониала все больше убеждались в том, что Холман обманывает их, и они стали запрещать его поездки, фактически приговорив его к домашнему аресту. Во время этих вынужденных простоев Холман обращался за помощью во все медицинские и политические инстанции и даже дошел до молодой королевы Виктории. Но сердца кураторов ожесточились, как у библейского фараона, и они отказывались слушать его.
В 1855 году Холман, которому было уже больше шестидесяти пяти лет, едва смог провести отпуск во Франции. По правде говоря, слабое здоровое было лишь одной из нескольких болезненных реальностей, с которыми ему пришлось столкнуться. В своих зарубежных странствиях он постоянно носил военно-морской мундир, оставшийся со времен службы на флоте. Но брюки и сюртук настолько вышли из моды, что даже другие моряки не узнавали в нем бывшего офицера. Хуже того, популярность Холмана среди читающей публики резко уменьшилась. Он опубликовал свои последние путевые заметки в 1832 году и постепенно впадал в забвение. Если изредка современники упоминали о нем, то обычно делали это в прошедшем времени.
В семьдесят лет Холман перестал выезжать за границу и почти не выходил из своей квартиры. Друзья беспокоились о нем, но, как выяснилось, он все же отправился в одно, последнее, путешествие – в прошлое, чтобы написать автобиографию. Долгие часы, которые он проводил в работе перед своим «ноктографом», еще больше истощали его силы, но он не сдавался в надежде оставить добрую память о себе. Ему хотелось не только признания, что слепой человек может путешествовать по всему миру, но и чего-то большего. Он видел себя не слепым Марко Поло, но равным знаменитому путешественнику.
По отношению к устройствам сенсорной замены Пол Бах-и-Рита написал: «Мы видим не глазами, а мозгом».
Холман завершил работу над автобиографией перед самой смертью в 1857 году. К сожалению, ни одно издательство не приняло ее, ссылаясь на плохие продажи его предыдущих книг. Он оставил автобиографию своему литературному душеприказчику, но этот человек тоже вскоре умер, и через несколько десятилетий книга была потеряна для истории.
Таким образом, почти все, что нам известно о личной жизни Холмана, описано в его сохранившихся книгах, которых осталось немного. Его яркие воспоминания, величайшие разочарования, имена его любовниц – все это остается неизвестным. Он так и не открыл нам, когда впервые научился эхолокации. Фактически в путевых заметках Холмана поразительно мало говорится о его слепоте. Лишь один фрагмент посвящен откровенному обсуждению этого недостатка и того, как он повлиял на его мировоззрение.
Холман вспоминал о нескольких своих былых свиданиях с женщинами. Он признавал, что не имел представления, как выглядели его любовницы и даже были ли они красивыми, по любым меркам. Более того, это его не заботило; по его словам, отказавшись от стандартов видимого мира, он мог воспринимать более чистую и божественную красоту. Возможность слышать голос женщины и ощущать ее ласку, а потом заполнять пробелы за счет своего воображения, была для него нереальным удовольствием. «Может, кто-то считает, что потеря зрения обязательно должна была лишить меня подобных удовольствий? – спрашивает Холман. – Тогда я сочувствую умственной слепоте, которая могла стать причиной такого заблуждения».
Здесь Холман говорит о любви, но, рассуждая о желаниях и предположениях за пределами зрительного восприятия, он приближался к чему-то более значительному, чем он сам, – к тому, как человеческие существа воспринимают окружающий мир.
По отношению к устройствам сенсорной замены Пол Бах-и-Рита написал: «Мы видим не глазами, а мозгом». Это высказывание справедливо и в более широком смысле слова. Все мы до некоторой степени создаем собственную реальность, и если Холман подкреплял окружающие сцены своими предположениями, то, по сути дела, занимался тем же, чем все остальные.
Иными словами, наши нейроны не просто передают сигналы, поступающие из окружающей среды. Как мы убедимся в следующей главе, нейронные цепи подключаются к еще более крупным структурам, позволяя нашему мозгу повторно интерпретировать и воссоздавать все, что мы видим, наполняя простые образы смысловыми слоями и окрашивая чистое восприятие нашими желаниями.
Назад: Глава 2 Суп для убийцы
Дальше: Глава 4 Угроза для мозга
