Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация

Голдберг Элхонон

Постулат уникальности полушарной специализации у человека также противоречит нашему общему пониманию отношения между структурой и функцией. Два полушария мозга не являются зеркальными отражениями друг друга. Правая лобная доля шире, чем левая, и слегка за неё «выпирает». Левая затылочная доля шире, чем правая затылочная доля, и слегка за неё «выпирает». Эта двойная асимметрия называется «сдвиг Яковлева», по имени открывшего его выдающегося нейроанатома из Гарвардского университета П. Яковлева 5 . Лобная кора толще в правом полушарии, чем в левом 6 . Но сдвиг Яковлева существует уже у ископаемого человека, и многие полушарные асимметрии имеются у высших приматов 7 . Половые различия и полушарные асимметрии есть у крыс 8 . Планум темпорале, структура височной доли, у людей больше в левом полушарии, чем в правом 9 .

Традиционно эта асимметрия связывалась с языком. Однако недавние исследования показали, что Сильвиева щель и, в особенности, планум темпорале — структуры височной доли, традиционно ассоциировавшиеся с языком, — асимметричны также у орангутанов, горилл 10 и шимпанзе 11 , а не только у людей.

Биохимия мозга также асимметрична. Нейротрансмиттер дофамин несколько преобладает в левом полушарии, а нейротрансмиттер норэпинефрин — в правом полушарии 12 . Нейрогормональные эстрогеновые рецепторы также более преобладают в правом полушарии, чем в левом 13 . Эти биохимические различия уже существуют у некоторых видов, помимо человека 14 . У обезьян концентрация андрогенового рецептора в лобных долях асимметрична у мужских эмбрионов, но симметрична у женских 15 .

Таким образом, оказывается, что два полушария различаются как структурно, так и биохимически у различных видов животных. Поэтому логично предполагать, что и функции двух полушарий у животных также различны. Но у животных эти различия не могут основываться на языке, так как животные не обладают языком, по крайней мере в его узком определении! Ясно, что требуется более фундаментальный принцип различия между функциями двух полушарий. В идеале, оно должно не отвергать ассоциацию между языком и левым полушарием, но включать её как частный случай.

Идея, которая направляла мой подход к мозговым полушариям, родилась тридцать лет назад в Москве. Как студент Московского университета, я проводил много времени в Институте нейрохирургии им. Бурденко, где у Лурии была лаборатория. Я подружился с несколькими детскими нейрохирургами; в больничном кафетерии они часто рассказывали свои хирургические истории. Одна история звучала особенно озадачивающе. Мне говорили, что у очень маленьких детей повреждение правого полушария бывало крайне разрушительным, а повреждение левого полушария было относительно малозначащим. Хотя эти утверждения не были подкреплены формальным исследованием, они представляли гипотетическую ситуацию, требующую объяснения, — упражнение в умственной гимнастике, против которого я не мог устоять.

Эти утверждения были прямо противоположными тому, что, как предполагалось, должно происходить во взрослом мозге. У взрослых левое полушарие часто называется доминирующим и считается особенно важным. Нейрохирурги часто не склонны делать операции на левом полушарии из опасения затронуть речь. С другой стороны, правое полушарие нередко считается менее значимым. В старой литературе оно часто называлось «второстепенным полушарием». Нейрохирурги в общем чувствуют себя спокойнее, оперируя на правом полушарии, и электросудорожная терапия (ЭСТ) часто применяется к правому, но не к левому полушарию.

Возможно ли, что левое полушарие посвящено языку и поэтому «бездействует» до полного развития языка? Это могло бы объяснить отсутствие функционального эффекта левополушарного поражения у детей, но это не могло объяснить особо серьёзный функциональный эффект правополушарного поражения. Кроме того, друзья-нейрохирурги сообщали мне, что левополушарные поражения неречевых структур у детей тоже не приводили к серьёзным функциональным потерям.

Похоже, что в ходе развития произошёл некий широкий перенос функций между двумя полушариями, от правого к левому, и что этот перенос не был ограничен освоением языка. Это привело меня к идее, что различия между двумя мозговыми полушариями основано на различии между когнитивной новизной и когнитивной рутиной. Может быть, правое полушарие особо искушено в обработке новой информации, а левое полушарие особо искушено в переработке рутинной, знакомой информации? Я «импортировал» эту идею, когда приехал в Соединённые Штаты в 1974 году. В 1981 году мой друг Луис Коста и я опубликовали теоретическую статью, где

впервые правое полушарие связывалось с когнитивной новизной, а левое полушарие — с когнитивной рутиной 16 .

Лауреат Нобелевской премии психолог Герберт Саймон убеждён, что обучение заключается в накоплении легко распознаваемых паттернов 17 . Не является ли левое полушарие хранилищем таких паттернов?

Новизна и привычность — это определяющие характеристики психической жизни любого существа, способного к обучению. В случае простого инстинктивного поведения пусковой стимул обычно «привычен» и степень «привычности» не меняется с частотой воздействия стимула. Ответ организма вполне сформирован с самого начала и не меняется на всем протяжении жизни. Предполагается, что опыт не меняет нейронную инфраструктуру, контролирующую стимульный ответ. Примером такого поведения являются простые рефлексы. Если ваш нос чешется, вы чешете его автоматически и не думая. Эта реакция не является результатом обучения и не изменится на протяжении жизни.

У высших животных, включая человека, мозг наделён мощной способностью к обучению. В отличие от инстинктивного поведения, обучение, по определению, является изменением. Организм сталкивается с ситуацией, для которой он не имеет готового эффективного решения. В ходе повторяющегося столкновения с подобной ситуацией со временем возникают адекватные стратегии реагирования. Длительность времени, или число итераций, требуемых для возникновения эффективных решений, широко варьируется. Иногда процесс ограничивается одной встречей (так называемая «ага-реакция»). Но неизменно происходит переход от отсутствия эффективного поведения к возникновению эффективного поведения. Этот процесс называется «обучением» и возникающее (или преподанное) поведение называется «выученным поведением». На ранней стадии любого процесса обучения организм сталкивается с «новизной», а финальной стадией процесса обучения является «рутинизация» или «фамильяризация». Переход от новизны к рутине — это универсальный цикл нашего внутреннего мира. Это ритм наших умственных процессов, развёртывающийся в различных масштабах времени.

Роль обучения и выученного поведения возрастает в ходе эволюции по отношению к инстинктивному поведению. Возможно ли, что возникновение структурных и химических различий между двумя полушариями было вызвано эволюционными задачами оптимизации обучения? Возможно ли, другими словами, что существование двух различных, отдельных, но взаимосвязанных систем — одна для новизны и другая для рутины — способствует обучению?

Экспериментальный ответ на этот вопрос потребовал бы сравнения способностей к обучению у двух типов организмов: с двумя полушариями и без них, но равной сложности в остальном. Но так как двуполушарность мозга является универсальным атрибутом всех высших видов, такой эксперимент никогда не будет поставлен. Самое большее, на что был бы способен исследователь, — это вычерчивать кривые, относящиеся к эволюционному росту способностей к обучению и к полушарной дифференциации, надеясь увидеть параллель. Но вычерчивание таких «кривых», основанное на произвольных предпосылках, не ведёт к точным результатам.

Однако арсенал науки не ограничен экспериментальными и эмпирическими методами. Экспериментальные методы, хотя и являются опорой науки, внутренне ограничены. Поэтому наиболее развитые дисциплины приобретают свою теоретическую ветвь. Теория является упрощённой моделью некоторого аспекта реальности, который обычно конструируется в формальном, часто математическом, языке. Вместо прямого экспериментирования, модель может быть исследована формально, или вычислительно, путём дедукции некоторых её свойств из других свойств. С наступлением эпохи мощных компьютеров стало возможным объединять дедуктивные и экспериментальные методы в одном вычислительном подходе. Модель исследуемого объекта создаётся в виде компьютерной программы, которая затем запускается на компьютере, имитируя поведение. Таким путём могут быть спроектированы эксперименты с моделью, и динамические свойства модели могут устанавливаться путём изучения её фактического поведения. Из всех новых направлений развития в когнитивной нейронауке, развитие вычислительных методов — наиболее многообещающий.