Изобретение самих себя. Тайная жизнь мозга подростков
Шрифт:
Мозг человека
Следуя указанием преподавателя, я при помощи скальпеля препарировала мозг, чтобы рассмотреть его внутреннее устройство. Складки, которые можно наблюдать в виде линий на его поверхности, уходят глубоко внутрь, образуя извилины коры – внешнего слоя головного мозга. Кора состоит из четырех долей, разделенных глубокими бороздами, которые на латыни называются sulcus. Согласно классическим учебникам, каждая из долей отвечает за различные типы поведения или психологических процессов. На самом же деле это слишком упрощенное представление. В каждой из долей есть множество зон, задействованных во многих проявлениях поведения. Например, височные доли по обеим сторонам мозга, начинающиеся от виска и заканчивающиеся за ухом, включают в себя участки слуховой коры, обрабатывающей звуковую
Каждый участок связан с другими невероятно сложной сетью нейронов, и все части мозга непрерывно сообщаются друг с другом. В Лос-Анджелесе есть сеть дорог, состоящая из десятков крупных магистралей, соединяющихся и пересекающихся между собой. Когда бы я там ни проезжала, я вспоминаю о нейронных сетях – хотя человеческий мозг устроен бесконечно более сложно.
Углубляя надрез, пробираясь к сердцевине мозга, я обнаружила подкорковые структуры мозга. Я читала о них в учебниках и научных работах: миндалевидное тело, отвечающее за обработку эмоций; гиппокамп, в котором хранятся воспоминания; базальные ядра – небольшие образования, отвечающие за движение и обучение. Чего я не узнала из учебников и научных работ, так это того, как кора и подкорковые области внешне отличаются друг от друга. Кора довольно однородна по своей структуре, имеет большую площадь со складками, тогда как подкорковые области представляют собой четко выраженные отдельные друг от друга сравнительно небольшие образования немного более темного цвета, чем кора. Название миндалевидного тела происходит от греческого слова amygdale, означающего «миндаль», оно действительно имеет сходную с ним форму; гиппокамп – от греческого hippos «лошадь» и kampos «морское чудовище» – имеет форму маленького морского конька. Базальные ядра представляют собой комплекс из нескольких небольших, связанных друг с другом скоплений серого вещества. Три этих сложных образования позволяют нам чувствовать и распознавать эмоции, хранить воспоминания и контролировать движения. При дисфункции миндалевидного тела человеку сложно распознавать эмоции других людей по лицу. Без гиппокампа становится невозможным образование и хранение новых воспоминаний. Для людей, у которых поврежден данный участок мозга, каждые несколько минут жизнь начинается сначала. При дисфункции базальных ядер невозможно совершать скоординированные движения, контролировать их плавность и заучивать новые последовательности движений.
Ниже подкорковых структур, прямо в основании мозга, находится мозжечок. Он выглядит как уменьшенная копия мозга, именно это и означает его название (латинское cerebellum является уменьшительным от слова cerebrum – мозг). Удивительно, что, хотя его размер меньше коры головного мозга, мозжечок содержит намного большее количество клеток. Всего в мозге приблизительно 86 миллиардов нервных клеток (нейронов), и 50 миллиардов из них находятся в мозжечке [63] . Мы не знаем причин этого, зато мы знаем, что мозжечок позволяет нам совершать плавные движения, а также контролировать равновесие и положение тела в пространстве. Без этого сложно, например, совершить движение рукой так, чтобы она не дрожала, или прикоснуться пальцем к носу.
63
F. A. Azevedo, L. R. Carvalho, L. T. Grinberg, J. M. Farfel, R. E. Ferretti, R. E. Leite, W. Jacob Filho, R. Lent and S. Herculano-Houzel, ‘Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain’, Journal of Comparative Neurology, vol. 513, no. 5, April 2009, pp. 532-41, doi: 10.1002/ cne.21974.
Когда я держала этот великолепный орган в руках, я осознала, как многого мы не знаем о самих себе – как много мыслей, чувств и действий человека управляются этими небольшими образованиями.
Кора и подкорковые структуры составляют то, что известно как серое вещество мозга. Оно представляет собой переплетение тел нейронов, кровеносных сосудов, нейронных связей (синапсов), демиелинизированных аксонов и небольших клеток под названием «глия», которые защищают и поддерживают нейроны. В течение этого первого лабораторного занятия я узнала – увидела, – как подкорковые структуры сообщаются друг с другом и с корой головного мозга. Для связи с корой больших полушарий служат крупные «дорожки» так называемого белого вещества: это проводящие пути, передающие огромное количество информации от подкорковых зон, обрабатывающих эмоции, воспоминания и движения, например, к префронтальной коре, которая включает данную информацию в процесс принятия текущих решений и разработку планов
Префронтальная кора находится в передней части мозга, прямо в области лба. Держа в руках этот большой кусок мозговой ткани, я знала, что данный участок мозга, вероятно, как никакой другой, делает нас людьми. У людей префронтальная кора больше (в соотношении с размерами тела), чем у любого другого вида, а составляющие ее клетки различаются у людей и других представителей животного мира. Десятилетия исследований показали, что именно в префронтальной коре принимаются решения, заглушаются соблазны и происходит оценка самого себя.
Вкупе эти мозговые структуры составляют сущность каждого из нас – человека, личности. И целое намного больше суммы частей.
Сегодня, чтобы заглянуть внутрь мозга, мы не ограничиваемся препарированием мозга в лаборатории; мы можем также заглянуть внутрь живого, развивающегося человеческого мозга, используя технологию сканирования, открывшую для нейробиологии невиданные ранее возможности. Я вернусь к теме сканирования мозга в следующей главе. Здесь же достаточно сказать, что не всегда все было так просто. Одним из способов исследования развития человеческого мозга было изготовление тысяч тончайших препаратов мозговых тканей для изучения под микроскопом. Сама я не работала с тканями мозга подобным образом, но я работаю с людьми, проводящими такие исследования, и наблюдаю за их работой, когда они сидят, склонившись над микроскопами. Это кропотливый и напряженный труд, требующий изрядной ловкости и терпения.
Одним из первых исследователей в области развития человеческого мозга был Питер Хуттенлохер (1931–2013). Он был детским неврологом, работавшим в Йельском университете и Университете Чикаго с 1960-х годов. Несколько десятилетий он посвятил исследованию того, как выглядит мозг в разном возрасте – как у здоровых детей, так и у детей с ограниченными умственными возможностями.
Кроме многого прочего П. Хуттенлохера интересовало, как выглядят под микроскопом ткани мозга детей, страдающих от судорог. (Впоследствии в честь него и одного из его коллег было названо заболевание, провоцирующее судороги, – синдром Альперса – Хуттенлохера.) Другой областью его интересов был синдром, который он назвал туберозным склерозом, – редкое заболевание, при котором по большей части доброкачественные (не раковые) опухоли появляются во всех частях тела, в том числе и в мозге. П. Хуттенлохер основал первую клинику для детей с туберозным склерозом в США. Это заболевание иногда вызывает отставание в развитии и трудности в обучении, и П. Хуттенлохера интересовали причины этого. Ему было интересно, как отличается мозг детей с этим и другими нарушениями от мозга детей, развивающихся в пределах нормы.
Чтобы понять, что происходит при данных заболеваниях, П. Хуттенлохеру пришлось изучать под микроскопом препараты мозговых тканей, полученных после вскрытия. Это значило, что из местных больниц ему поставляли мозг умерших младенцев, маленьких детей и некоторых взрослых для сравнения.
Каждый мозг доставляли П. Хуттенлохеру в контейнере с формалином. Он осторожно перекладывал его на лабораторный стол и при помощи острого скальпеля разрезал на большие секции, разделяя четыре доли коры головного мозга и подкорковые области – небольшие образования внутри мозга. Особый интерес для него представляло то, как развиваются клетки в префронтальной коре – в части мозга, отвечающей за принятие решений, планирование и самоконтроль, – по сравнению с сенсорными отделами, такими как зрительная кора, находящаяся в задней части мозга, и слуховая кора, находящаяся по обе его стороны.
На тот момент было известно, что повреждение лобных долей мозга более негативно сказывается на развитии личности и интеллекта, чем повреждения других его частей. Один связанный с этим вопросом случай произошел в середине XIX века, лет за сто до того, как П. Хуттенлохер начал свои исследования. Этот случай с Финеасом Гейджем был описан во всех медицинских пособиях того времени и до сих пор упоминается в современных учебниках [64] . Ф. Гейдж был железнодорожным рабочим в американском штате Вермонт, его работа состояла в подготовке участка местности под прокладку рельсов. 13 сентября 1848 года он при помощи железного лома утрамбовывал взрывчатое вещество в породе, порох загорелся от случайной искры и взорвался, в результате чего метровый металлический лом проткнул его череп насквозь. Он вошел под левой глазницей, прошел прямо через переднюю часть мозга и вышел в области темени.
64
J. Fleischman, Phineas Gage: a gruesome but true story about brain science (New York: Houghton Mifflin, 2002).
Финеас Гейдж с железным ломом в черепе
Чудесным образом Финеас Гейдж прожил еще 12 лет после ранения, но его личность и поведение, по свидетельству знавших его, изменились кардинальным образом. Если ранее он был довольно спокойным человеком и душой компании, то после происшедшего его лечащий врач Джон Харлоу описывал его как упрямого и капризного. Вот что Харлоу написал в то время, пока Гейдж был под его наблюдением (его работа была опубликована в 1868 году, после смерти Ф. Гейджа):