Те участки мозга, где осуществляется эта регуляция, действуют в составе более крупных систем, в которых восприятие определенных внешних сигналов приобретает эмоциональную окраску. Эта окраска -положительная или отрицательная - помогает выбрать из множества возможных ответов на такие сигналы наиболее подходящий. Этот материал демонстрирует читателю биологическую основу сложных форм поведения и тем самым приподнимает завесу над некоторыми тайнами мозга. Именно в этом ключе рассматриваются в дальнейшем наиболее сложные процессы, связанные с функциями мозга: научение, память, мышление и сознание. Читателю предлагается новый взгляд и на механизмы чисто человеческих функций мозга, к пониманию которых приблизили нас исследования нервной системы животных и новые мощные методы изучения человеческого мозга. Еще одна область приложения биологического подхода - это проблема душевных болезней. Сравнивая неврологические и поведенческие расстройства, мы получаем основу для понимания психических болезней как результата изменений, которые можно выявить и биологическими методами. В последней главе рассматриваются перспективы дальнейшего развития нейробиологии.
Предлагаемый свод начальных знаний, с одной стороны, является законченным учебным пособием, которое можно рекомендовать в качестве вводного курса на уровне колледжа. Однако эта цель, уже сама по себе важная, была далеко не единственным движущим фактором при создании этой книги. Возможность подключить книгу к новой учебной программе, основанной на восьмисерийном фильме "Мозг", - вот что придавало нашей работе особую привлекательность и помогло авторам уложиться в жесткие сроки. Сериал "Мозг", созданный телевизионной станцией WNET в Нью-Йорке для PBS (Public Broadcast Television System), можно считать наиболее удачной из предпринимаемых в настоящее время попыток воспользоваться огромными возможностями телевидения в образовательных целях. Телесериал и эта книга вместе взятые дополняют друг друга: они дают обширную информацию, которая должна не только заинтересовать, но и обеспечить более солидную научную основу, чем это позволяли сделать временные рамки часовых видеопрограмм.
Авторы благодарны многим, кто направлял их усилия и помогал в достижении конечного результата. Этот список включает наших многочисленных читателей-педагогов, которые, как мы надеемся, увидят, что в завершенной работе были учтены их ценные замечания. То, что изложение получилось ясным, относительно свободным от научной путаницы и превосходящим по стилю личные возможности авторов,-несомненная заслуга ее редактора Черил Каппер, без усилий и поддержки которой наш труд едва ли мог быть закончен. Огромную помощь авторам в их попытках облегчить подачу зачастую сложного материала оказали Кэрол Доннер, известный иллюстратор журнала "Scientific American", своими информативными рисунками, созданными специально для этой книги, и художник Салли Блэк, выполнившая эскизы, схемы и графики.
Флойд Э. Блум
Арлин Лейзерсон
Ла-Джолла, Калифорния, июль 1984 г.
1. Введение
Почему нужно изучать мозг?
Человеческий мозг - это, быть может, самая сложная из живых структур во Вселенной. Если вы сомневаетесь в этом, представьте на минуту, что ваш мозг битком набит миллиардами нервных клеток, каждая из которых - это как бы передающее устройство, соединенное многими милями живых проводов с тысячами заранее определенных слушателей. Мы называем весь этот комплекс структур нервной системой. Ученые, целиком посвятившие себя познанию того, как "работает" мозг (независимо от того, что подразумевается под словом "работает"), считают, что они сталкиваются здесь с наиболее трудным вопросом: почему и как люди делают то, что они делают?
За последние двадцать лет изучение организации и деятельности мозга продвигалось ускоренными темпами. В прошедшее десятилетие удалось найти методы, с помощью которых можно выявлять взаимоотношения между различными частями этого органа. Начали выясняться и некоторые из главных механизмов, регулирующих активность мыслящего мозга. Поскольку в таких исследованиях участвовало множество ученых, исходивших из сходных концепций, результаты каждого из них оказывались полезными и для других, и это обеспечивало быстрый прогресс.
Достигнутые успехи в понимании структуры и функции мозга означают, что некоторые из сложных мозговых функций, например память, сегодня можно изучать способами, прежде недоступными. Теперь исследователь не просто выясняет, насколько хорошо запоминает что-либо человек или подопытное животное, но может изучать специфические изменения в работе нервных клеток мозга, происходящие в процессе "запоминания". Подобные достижения позволили некоторым ученым прийти к выводу, что мы начинаем проникать в извечную тайну, связанную с понятием "мышление" или "разум". Однако ни одну из "мыслительных" операций, которую мы приписываем "разуму", до сих пор не удалось прямо связать с какой-то специфической частью мозга. Поэтому рассуждения о физических основах мышления сохраняют выраженный философский оттенок. Мы, возможно, и начинаем видеть, как некоторые мозговые структуры, реагирующие на сигналы из внешнего мира, могут возбуждать в бесчисленных нервных сетях мозга процессы, запускающие ту или иную форму поведения. Но как от этого перепрыгнуть к пониманию процессов, обусловливающих мыслительные акты - например, решение в уме математической или вербальной задачи, сочинение стихов, изобретение мышеловки улучшенной конструкции или то внезапное "ага!", когда мы вдруг начинаем разгадывать смысл поведения друга или постигать теорию относительности?
Рис. 1. Представления об организме и мозге менялись, по мере того как ученые овладевали новыми методами исследования. В 1543 г. Андрей Везалий произвел революцию в анатомии, опубликовав труд "De Humani Corporis Fabrica" ("О строении человеческого тела") с иллюстрациями художников из мастерской Тициана, которые для своих рисунков использовали в качестве натуры головы казненных преступников (вверху). Обобщенное компьютерное изображение нормального мозга (внизу), полученное в лаборатории Роберта Б. Ливингстона из Калифорнийского университета в Сан-Диего, основано на серии изображений последовательных срезов мозга, разделенных правильными интервалами и заложенных в память компьютера, а затем воспроизведенных в виде трехмерной картины.
Исследование мыслительных актов и вообще всего нашего внутреннего мира исторически было отделено от изучения устройства мозга и поведения животных. "Сознание" оставалось прибежищем абстрактного и субъективного, включающим в зависимости от убеждений "личность", самосознание, душу. По мнению некоторых, отсутствие физической основы для созерцательной деятельности означает, что сознательный опыт может существовать отдельно от мозга. Они считают, что мир внутренних переживаний существует независимо от мозга и не связан с ним как с физическим субстратом. По мнению других, любой законченный анализ психических функций должен базироваться на научном исследовании мозга.
"Мышление" - это сложный и щекотливый предмет. Параллельно с приобретением знаний о физических свойствах мозга и его функциональных элементах вам, возможно, придется пересмотреть свое мнение о мыслительном процессе. А пока, может быть, лучше всего помнить о том, что разум (как бы мы ни объясняли этот термин) лучше всего функционирует тогда, когда он действует открыто.
Все это, возможно, и вызовет живой интерес у клиницистов, исследователей, философов. А у просто любознательных читателей вроде вас? Даже самый поверхностный взгляд на науку о мозге поможет вам лучше понять некоторые факторы, которые делают вас уникальной личностью. Вы всю жизнь пользуетесь мозгом, ничего или почти ничего не зная о нем. На крайний случай некоторое понимание того, что происходит внутри вашего мозга, позволит вам делать то, что вы делаете, с большим осознанием роли этого удивительного аппарата. Эта книга не учебник, но она должна помочь вам в изучении предмета, который с этих пор, возможно, начнет вызывать у вас живой интерес.
Что делает мозг?
На минуту приостановите чтение и составьте список действий, контролируемых вашим мозгом в данный момент. Лучше запишите их на листе бумаги, так как запоминание длинного перечня - не из тех процедур, которые наш мозг выполняет с легкостью. Когда вы закончите работу, сверьте результаты с таблицей 1.1.
Таблица 1.1. Некоторые действия, контролируемые мозгом