Введение
Сумма всех наук
С незапамятных времен человечество проявляло неподдельный интерес к тому таинственному месту, где скрываются душа, идеи, чувства, а также смысл простых и грандиозных решений, которые мы, люди, принимаем на протяжении всей своей жизни. Безусловно, сегодня мы продолжаем искать ответы на данные загадки, но уже при помощи передовых научных и технических достижений, предлагающих нам все больше инструментов и способов для проведения точных и глубоких исследований. В дополнение к растущему числу ученых и специалистов, изучающих человеческий мозг, развивающиеся технологии позволили нам максимально приблизиться к исследованию этого сложного и увлекательного органа и за последние десятилетия узнать о нем намного больше, чем за всю историю в целом. Все это способствовало расширению научных областей, изучающих человеческий мозг на междисциплинарном уровне, а также росту поддержки исследовательских проектов со стороны государств и национальных научных учреждений. В определенном смысле данная книга является отражением и продуктом сложившейся реальности и предпринимаемых в ней целенаправленных усилий. Когнитивные нейронауки представляют собой набор дисциплин, которые занимаются комплексным исследованием мозговых процессов, начиная с молекулярного уровня и заканчивая социальной и культурной средой. В последние годы психология, философия, биология, физика, математика, социальные науки и медицина, среди многих других, начали активно сотрудничать в вопросах изучения мозга и во всем, что касается именно этой сферы. Несомненно, это интереснейший вызов. Несмотря на сложность задачи, данный междисциплинарный и лишенный редукционизма подход помог собрать ключевые знания о функционировании мозга. Некоторые из них имеет смысл кратко рассмотреть.
Сегодня мы уже знаем, что нервная система состоит из нескольких типов клеток, наиболее важными из которых являются нейроны. Нейрон состоит из тела клетки, внутри которой расположено ядро (где находится ДНК), а также из отростков, формирующих собой нервные сети. Нейронауки доказали, что нейроны являются независимыми друг от друга клетками, которые принимают от рецепторов поступающие из внешней среды стимулы в виде электрических и химических импульсов и проводят их через весь организм. Существуют также нейромедиаторы, или «посредники», обеспечивающие передачу сигналов от одного нейрона к другому. Общение между клетками происходит через так называемые контактные точки, или синапсы. По приблизительной оценке, около 85 миллиардов нейронов генерируют электрические и химические импульсы. Каждый из них может иметь до тысячи контактов с другими клетками, что дает нам 85 миллиардов × 1000 синапсов. И сложность работы мозга заключается, в частности, в том, как синапсы меняются, исходя из генетических программ и жизненного опыта.
Нейронауки внесли значительный вклад в понимание схем, которые определяют социальное сознание и поведение человека, расширили наши способности распознавать намерения, желания и убеждения других людей, помогли изучить определяющие факторы формирования речи и языка, механизмы проявления эмоций и выстраивания нейронных цепей, связанных напрямую с видением и интерпретацией окружающего нас мира. Более того, они помогли нам прийти к выводу, что мозг достигает своей зрелости между вторым и третьим десятилетием жизни.
Мы также узнали, что существует не одна, а сразу множество памятей и что память – это не крохотная шкатулка в мозге, где мы храним воспоминания, а целая сеть из нейронных связей, которые усиливаются и тесно переплетаются между собой. Кроме того, за хранение различных воспоминаний отвечают разные ключевые отделы головного мозга. На каждом этапе их формирования, хранения и извлечения воспоминания могут быть подвергнуты влиянию или искажению по отношению к первоначальному событию. Если человек вспоминает то или иное событие в контексте иного места или времени или просто пребывает в данный момент в ином настроении, его воспоминания могут включить в себя совершенно новую информацию. Не говоря уже о том, что воспоминаниям очень сложно дать какую-либо оценку, поскольку отчасти они являются интерпретирующими наш жизненный опыт конструкциями, а не буквальным, фотографическим или объективным воспроизведением произошедших с нами событий. Таким образом, наша собственная память способна исказить воспоминания самым неожиданным образом. Память и воображение зависят от большинства одних и тех же когнитивных и нейронных процессов, поэтому настолько просто спутать воображаемые события с реальными, запоминающимися фактами. Забывчивость представляет собой еще одну интересную сферу исследований в данной области. Установлено, что забывчивость не всегда носит разрушительный характер, а скорее, наоборот, приносит определенную пользу, поскольку позволяет нам освободиться от огромного количества информации, обрушивающейся на нас изо дня в день и не имеющей, по сути своей, никакой пользы.
Другим значимым открытием нейробиологии стало определение нейронной цепи удовольствия. Речь идет о так называемом механизме передачи удовольствия, включающем в себя различные области мозга, которые сообщаются между собой посредством нейромедиаторов. Главным химическим элементом, связанным с мотивацией, удовольствием, воспоминаниями и физической активностью, а также участвующим в активировании данной схемы, является дофамин. Ощущение удовольствия в мозге происходит за счет высвобождения дофамина в прилежащем ядре – области, которую мы, нейробиологи, называем «центральной осью удовольствия мозга». Действие любых наркотических средств, вызывающих привыкание, происходит именно за счет воздействия на данную систему.
Нейронауки также обнаружили, что наш мозг является органом, обладающим высокой способностью к адаптации. И эта способность нервной системы модифицироваться или подстраиваться под любые изменения называется нейропластичностью. Данный механизм позволяет нейронам перенастраиваться, образуя новые связи и корректируя свою деятельность в ответ на новые обстоятельства или перемены в окружающей среде. Различные эксперименты показали, что нервная система способна подстраиваться и меняться даже в зрелом возрасте. До такой степени, что в отдельных участках головного мозга взрослых особей разных видов продолжает происходить рост новых нейронов.
Активность мозга не прерывается ни на секунду. И самое удивительное заключается в том, что он затрачивает ровно столько же энергии на выполнение конкретной задачи, сколько на пребывание в состоянии относительного покоя. Долгое время считалось, что работа мозга в состоянии покоя напоминает собой хаотичный шум. Сегодня доподлинно известно, что, когда мы не думаем ни о чем конкретном, наш мозг, напротив, погружается в собственную деятельность, характеризующуюся последовательностью и организованностью, не зависящей от содержания наших мыслей.
С другой стороны, было доказано, что эмоции обогащают нашу психическую жизнь и что именно они являются одной из причин, заставляющих нас искать удовольствие и избегать боли. Современные научные исследования эмоций оказались возможными только после того, как они были поставлены на один уровень с другими, взаимодополняющими когнитивными процессами. С этой точки зрения эмоции представляют собой самые простые, автоматические и быстрые маркеры, позволяющие разобраться в том, что нам нравится, и избежать опасности, боли или разочарования. По этой причине эмоции рассматриваются как главные детекторы релевантной взаимосвязи между стимулами и событиями, исходя из их значения для человека. Таким образом, мы все больше убеждаемся в том, что в вопросах психологической устойчивости ключевой концепцией становится переоценка, то есть возможность переосмысления негативных стимулов ради последующего нивелирования эмоционального отклика. Иными словами, возможность изменить наши мысли, чтобы впоследствии изменить наши чувства.
Существуют веские научные доказательства того, что процесс принятия человеком решений не является логическим или рациональным, а во многих случаях определяется его эмоциями. Как показывают нейронауки, мы принимаем решение, отталкиваясь от нашего опыта, интуиции, знаний и эмоций, интегрируя информацию в постоянно меняющийся контекст.
Исследования контекстов и их значимости для когнитивной функции человека позволили нам лучше понять секреты мозга. Сегодня мы знаем, что для анализа контекста мозг задействует мозговую сеть, которая работает на уровне автопилота, не задействуя сознание. Это позволяет, например, распознавать лица и воспринимать собеседников позитивно или с настороженностью. На первый взгляд, черты лица являются одной из наиболее отличительных характеристик человека, и, возможно, поэтому они представляют собой один из самых сложных объектов для распознавания. Наш мозг имеет целую сеть, специализирующуюся на распознавании лиц, что позволяет нам узнать человека менее чем за сто миллисекунд, то есть быстрее, чем моргнуть глазом!
Исследования опорно-двигательной системы позволили нам отследить механизмы, составляющие важнейшую часть жизнедеятельности мозга. Мы знаем, что за любое движение отвечают ключевые области коры головного мозга. Нам известно также, что с точки зрения моторики существенное различие между животными и людьми заключается именно в способности людей контролировать свои движения на более тонком уровне, следить за своей осанкой и прогнозировать последующие действия. Другой фундаментальный факт указывает на то, что внимание играет главную роль в процессе начального обучения движениям и является решающим фактором, приводящим к автоматизации двигательных функций.
До недавнего времени считалось, что сон является пассивным состоянием мозга. Сегодня мы уже знаем, что он представляет собой один из важнейших процессов, отвечающих за укрепление памяти. Другой важный аспект сна заключается в том, что он положительно влияет на работу иммунной системы, а также поддерживает эндокринные системы, то есть выработку гормонов.
Междисциплинарные исследования позволили выработать нестандартный подход к изучению ключевых функций мозга, таких как осознание и память. Человек видит мозгом, иными словами, внутренне выстраивает образы из тех немногих элементов, которые получает извне через органы чувств.
В последние десятилетия нейронауки приступили к изучению такой темы, как человеческое сознание. Достижения в этой научной сфере позволяют нам сегодня выяснять, в чем заключается принципиальная разница между состоянием бодрствования и состоянием взаимосвязанности с окружающим миром. И ключом к этому стали исследования подобных состояний, проводимые при помощи пациентов с определенными расстройствами сознания.
Кроме того, исследования мозга, направленные на лечение неврологических и психических заболеваний, а также на расширение общих знаний о человеке, предлагают нам безграничные и уникальные возможности. Был достигнут определенный прогресс в изменении состояний, которые считались недоступными для лечения. Объяснение роли мозга в развитии неврологических и психоневрологических состояний, а также новые методы реабилитации людей с черепно-мозговыми травмами позволили существенно улучшить качество жизни пациентов. Более того, когнитивные нейронауки в значительной мере помогли отыскать ответы на вопросы: как мы распознаем намерение в других людях и проявляем различные формы эмпатии, как работают критические области головного мозга, отвечающие за речь и проявление эмоций, а также как формируются нейронные сети, участвующие в наблюдении и интерпретации окружающего нас мира.
Однако эти и многие достижения не остались исключительно за закрытыми дверями лабораторий и медицинских кабинетов, но и получили свое распространение в различных областях науки и общества: речь идет о формировании эмпатического сознания, о нейробиологическом обучении и даже о том, как нейронауки могут повлиять на различные вопросы, связанные с правовыми аспектами. Иными словами, все эти достижения стали не просто результатом многочисленных усилий, но и беспрецедентной возможностью для интеграции различных научных дисциплин. Огромные надежды сегодня возлагаются на плодотворное сотрудничество нанонауки, компьютерных графических технологий, инженерии, информатики и других зарождающихся научных направлений.
Таким образом, новые передовые открытия, касающиеся функционирования мозга, имеют значение как для различных областей знаний, так и для нашей повседневной жизни. Поскольку очевидно, что понимание того, как устроен и работает наш мозг, важно не только для ученых, но и для всего мира в целом.
Все это делает распространение и обсуждение полученных знаний крайне необходимым для общества. В то же время нам весьма важно добиться устойчивого развития нейронауки как строгой, ответственной, этически и научно обоснованной дисциплинарной области. В этой связи следует прилагать усилия по недопущению и предотвращению (а также по предупреждению о возможных фактах) распространения преждевременных или недостоверных результатов нейробиологических исследований. Всегда существует риск и опасность в продвижении данных, которые не имеют под собой последовательных или серьезных доказательств. Дело в том, что нередко престиж науки неадекватным образом приносится в качестве жертвы различным маркетинговым целям. Мы должны осознавать, что научные исследования представляют собой сложные проекты, которые требуют многолетней разработки, основывают свои выводы на использовании многочисленных доказательств и учитывают ограниченность используемых ими инструментов. Более того, полученные выводы должны иметь в качестве подтверждения целую серию исследований, проводимых в одном и том же направлении, а не одно независимое или отделенное от других испытание. Если мы не будем проявлять ответственность и осторожность в представлении полученных результатов, если будем умалчивать об их ограничениях, если не будем расшифровывать и интерпретировать сделанные выводы, мы будем поощрять поверхностные знания, которые противоречат целям любого научного исследования и могут стать инструментом для манипулирования и обмана.
С другой стороны, риск расширения наших знаний о мозге связан с привлечением должного внимания к вопросу развития технологий. Вот почему так важно изначально определиться со сферой наших исследований и гипотезами, от которых мы отталкиваемся, и только потом отыскать наиболее подходящие средства для достижения поставленных целей и прояснения интересующих нас проблем. Иными словами, технологии должны следовать за научной парадигмой, а не наоборот.
Другая большая дилемма, касающаяся благородного дела развития науки, затрагивает вопрос этики. Достижения в изучении мозга бросают вызов нашему пониманию природы человека. Таким образом, задача заключается в согласовании вопросов использования нейронауки в целом, поскольку она затрагивает ключевые концепции личности, идентичности, ответственности и свободы. Именно к этому нас призывает нейроэтика, которая, как мы подробно рассмотрим на последующих страницах, заключается в систематическом и критическом осмыслении этических, правовых и социальных вопросов, связанных напрямую с научными достижениями в области изучения головного мозга. Она не только занимается практическим обсуждением того, как проводить исследования в данной области в соответствии с главными этическими принципами, но и ставит философские вопросы о том, к каким последствиям нас могут привести полученные знания.
Новые технологии дают нам множество возможностей для лечения, расширения знаний, а также более глубокого изучения мозга как в настоящем, так и в будущем. Наша обязанность заключается в том, чтобы не просто сообщать миру о достигнутом прогрессе, но и обеспечить устойчивое развитие ответственной, этичной и имеющей прочную доказательную базу научной дисциплины. В этом заключается одна из главных целей книги.
* * *
А дальше начинается то, что сводит меня с ума. Пытался ли я читать «Гамлета» или «Короля Лира»?Я совершенно не помню. Честно говоря, даже не помню, когда прочитал «Гамлета» в первый раз. Несомненно, должен был быть момент, когда я прочел его или, по крайней мере, попытался сделать это впервые. И наверняка я должен был как-то отреагировать на прочитанное. Но нет, ничего не помню. Пробел. Если попытаться перестать думать об этом, возникает еще большее количество вопросов. Когда я впервые узнал, что Земля вращается вокруг Солнца? Когда впервые услышал о динозаврах?
Возможно, я узнавал об этом и о других вещах из научно-популярных книг для детей и подростков, которые брал в библиотеке, но почему я не помню, как сказал: «О боже мой! Земля, при том что она и так огромная, еще и вращается на большой скорости вокруг Солнца! Ничего себе!» Все на свете помнят, когда услышали об этом впервые в жизни? Я один такой идиот, что ничего не помню?
С другой стороны, возможно ли, что, как только вы воспринимаете что-то как данность в детстве, в вашей голове тут же затирается прежнее состояние «незнания» или «ошибочного знания»?Функция памяти сводится к тому, чтобы просто выбросить из мозга все, что там хранилось ранее? Это было бы полезно, потому что продолжать жить, по-детски веря, что кролики разговаривают друг с другом, когда вы уже точно знаете, что они этого не делают, было бы проблематично. Буду считать данное объяснение доказательством того, что я не идиот.
Поэтому предположу, что, в конце концов, я прочитал и оценил «Гамлета» в той мере, которая позволила функции моей памяти убедить меня, что я уже был знаком с произведением. И думаю, что из всех книг я узнавал вещи, которые принимал как факты не только в момент прочтения, но и как будто задним числом.
Айзек Азимов, «Мемуары»
