«Мозг действительно является машиной». Как открытия врачей и философов XVII века определили наши представления о мозге

В течение XVII столетия европейские мыслители все больше убеждались в том, что ответ на вопрос Шекспира определенно находился «в голове», а точнее, в мозге. Изменение отношения шло медленно и сложно — не было ни одного эксперимента или вскрытия, которые разрешили бы вопрос в пользу мозга. Вместо этого постепенно накапливались знания и концепции, и все они отводили мозгу определенную роль, хотя старые и новые идеи продолжали сосуществовать. Например, в 1620-х годах Уильям Гарвей показал, что «сердце — это просто мышца», как несколько десятилетий спустя выразился датский анатом Нильс Стенсен. Хотя Гарвей признавал сложность мозга, называя его «органом ощущений» и «богатейшим членом тела», он также чувствовал, что Аристотель был прав и что кровь несет в себе некий таинственный дух, порождаемый сердцем. Неопределенность взглядов Гарвея свидетельствует об отсутствии решающих доказательств в то время.

Философ решил не публиковать свои идеи, после того как католическая церковь в 1633 году осудила Галилея.

Достоянием общественности работы Декарта стали посмертно — в 1662 году. Как и многие другие мыслители, Декарт отверг предположение, что сердце было вместилищем страстей, как «не стоящее серьезного рассмотрения». Его взгляд на мозг был гораздо более современным. Согласно Декарту, тела животных функционируют так, как будто они являются машинами.

Он даже рассматривал животных как bêtes machines («животные машины» или еще драматичнее — «машины-звери») — и отводил главную роль мозгу. Люди отличаются от других животных прежде всего тем, что обладают душой и пользуются языком. А основное анатомическое различие между мозгом человека и обезьяны, скажем, связано с шишковидной железой, структурой размером с горошину в основании мозга.

Декарт утверждал, что шишковидная железа есть только у человека и что она порождает «животные духи» из крови, которая поступает к ней через сердце, тем самым обеспечивая взаимодействие между разумом и телом. Это было место, где, согласно Декарту, взаимодействовали две фундаментальные части Вселенной: res extensa (вещь материальная, материя) и res cogitans (вещь мыслящая, разум или дух).

Этот акцент на шишковидной железе был основан на смеси утверждений и сомнительных анатомических свидетельств. Декарт полагал, что нервы, проецирующие сигналы вверх, в кору головного мозга, позволяют шишковидной железе раскачиваться и таким образом реагировать на восприятие различных объектов, двигаясь «настолько различными способами, сколько существует воспринимаемых различий в объектах». Таких нервов не существует, и, как только в 1660-х годах стало известно об ошибке, анатомы без труда показали, что эта якобы уникальная человеческая структура встречается у всех позвоночных.

Одной из идей Декарта, ставшей общепринятой на длительное время, было объяснение того, как «животные духи» движутся по нервам.

Как и многие другие, философ полагал, что они текучи и двигаются быстро. Но в отличие от предыдущих мыслителей Декарт нашел объяснение тому, как «животные духи» могли вызывать разное поведение: он обнаружил сходные процессы в действии гидравлических автоматов, модных во французских королевских садах в то время. Эти движущиеся статуи зловеще появлялись из растительности, играли на инструментах или даже говорили, когда вода и воздух проходили через их металлические тела. Декарт провел явную параллель между такими автоматами и поведением людей и животных:

«Действительно, можно сравнить нервы машины, которую я описываю, с трубами этих фонтанов, мышцы и сухожилия — с различными устройствами и пружинами, приводящими их в движение, животный дух — с водой, которая заставляет их двигаться, сердце — с источником воды, а полости мозга — с резервуарами для хранения».

Декарт использовал эту модель для описания происхождения простых форм поведения — того, что мы назвали бы рефлексами. Он изобразил фигуру, похожую на гигантского ребенка, убирающего ногу от огня, потому что духи переместились от ступни по нерву вверх, в мозг, а затем снова вниз, к мышцам ноги. Это был решительный шаг вперед по сравнению с предыдущими, довольно туманными объяснениями поведения человека и функций нервов. На протяжении тысячелетий мыслители предполагали, что «духи» движутся подобно жидкости или ветру — быстрота и неосязаемость этих форм движения делали их привлекательными аналогиями.

Организация гидравлической энергии в автоматах была гораздо более убедительной метафорой, но, несмотря на ее важность, все еще существовали широко распространенные раз1 ногласия относительно того, из чего состоят «духи» в нервах, и сбивающие с толку идеи Галена о нервном воздухе, или пневме, не очень помогли. Стенсен указывает на данную проблему в 1665 году:

«Может быть, это особая субстанция, отделенная от… желез? Не могут ли серозные вещества быть их источником? Некоторые сравнивают их с винным спиртом и подозревают, что на самом деле они состоят из вещества, подобного свету. Короче говоря, стандартные вскрытия не могут прояснить ни одной из упомянутых трудностей, связанных с животными духами».

Уверенный отказ Стенсена от всех существующих описаний функционирования нервов был частично основан на работе с использованием новейшей технологии — микроскопа. Его друг, голландский микроскопист Ян Сваммердам, и итальянский анатом Марчелло Мальпиги изучали содержимое нервов и согласились, что в них нет ни жидкости, ни воздуха. Сваммердам считал такие идеи бесполезными и абсурдными.

Экспериментальные доказательства, опровергающие «гидравлическую» гипотезу Декарта, появились, когда Сваммердам показал, что, если он погладит ножницами наружную сторону рассеченного нерва лягушки, прикрепленная мышца сократится. Этот результат, как утверждал ученый, «применим ко всем движениям мышц у людей и животных». Что бы ни происходило в нервах при ответной реакции, это было совсем не похоже на движущуюся воду в гидравлических автоматах Декарта. То же самое наблюдалось, даже если конец нерва перереза ли, тем самым позволяя любому жидкому или газообразному «духу» вырваться. Сваммердам писал: «Чтобы побудить мышцу к действию, достаточно лишь простого и естественного движения или раздражения нерва, независимо от того, где он берет начало: в головном, костном мозге или где-либо еще».

Хотя Сваммердам был убежден, что истинное объяснение функционирования нервов «погребено в непроницаемой тьме», он был открыт к размышлениям, построенным вокруг новой метафоры:

«Экспериментально нельзя доказать, что какая-либо материя разумного или понятного объема течет по нервам к мышцам. И ничто другое не проходит от нервов к мышцам: все это суть очень стремительное движение, настолько быстрое, что правильнее назвать его мгновенным. Поэтому дух, как его именуют, или ту тонкую материю, что в один миг пролетает по нервам в мышцы, можно по праву сравнить с молниеносным движением, которое, когда по одному концу длинной балки или доски ударяют пальцем, бежит с такой скоростью по дереву, что почти тотчас же воспринимается на другом конце».

Вместо этого, казалось, было задействовано какое-то неосязаемое движение — раздражение нерва вызывало практически мгновенную мышечную реакцию, подобную вибрации. Сваммердам нащупывал подходящие метафоры, но главное, что он обнаружил ошибочность предыдущих объяснений и выяснил, что можно производить движение искусственно, путем физической стимуляции нерва.

Одновременно с изучением функционирования нервов проводились новые исследования мозга, поскольку анатомы откликнулись на идеи Декарта. Вероятно, наиболее значительный вклад внес Томас Уиллис, известный врач из Оксфорда. Его любящий посплетничать современник Джон Обри обрисовал Уиллиса в двух словах: «Среднего роста, похож на рыжую свинью, сильно заикается». Под влиянием Роберта Бойля, интеллектуального лидера недавно основанного Лондонского королевского общества, в начале 1660-х годов Уиллис начал набрасывать материалистические объяснения проблем психического здоровья, которые, по его мнению, берут начало в мозге.

В 1664 году Уиллис опубликовал книгу на латыни с описанием анатомии мозга, которую прекрасно проиллюстрировал его друг Кристофер Рен. В течение следующих двух десятилетий книга выдержала восемь изданий и была опубликована в Амстердаме, Женеве, а также в Лондоне. Английский перевод 1684 года оказался неудобопонятным, во-первых, из-за архаичного языка, а во-вторых, в силу латыни Уиллиса, которая, по мнению требовательного специалиста по истории сравнительной анатомии Ф. Дж. Коула, была «элегантной, но запутанной». Коул полагает, что Уиллис не обладал даром «выражаться четко и ясно» и был склонен к «тонкостям спекулятивного диспута». Откровенно говоря, Уиллис и сам не вполне понимал, что именно он думает.

Уиллис описал результаты масштабной программы вскрытия, которая намного превзошла декартовскую. Помимо человеческого мозга, его исследования включали «гекатомбы» животных: лошадей, овец, телят, коз, свиней, кошек, лис, зайцев, гусей, индеек, рыб и обезьян.

В результате многочисленных вскрытий и использования чернил, вводимых в кровеносные сосуды для выявления связи между областями мозга, Уиллис сделал вывод, что именно вещество самого мозга дает возможность мыслить, а не желудочки, которые являются просто «пустотой, возникающей в результате смыкания его внешней границы». Как и предполагал Везалий, они были не более чем заполненными жидкостью пространствами.

Для Уиллиса структурная сложность материи мозга, которую он беспомощно описывал как извилистый или причудливо изогнутый кривошипный механизм, отражала его функциональную организацию. Память можно было найти в извилинах коры головного мозга, утверждал он, а мозжечок отвечал за непроизвольные действия, такие как сердцебиение, и встречался у большинства позвоночных.

Уиллис пришел к таким выводам главным образом на основе обширной сравнительной анатомии и наблюдаемых связей между областями мозга и различными частями тела. У людей поверхность мозга очень сложна, с множеством извилин, в то время как у кошек она проще, а у рыб и птиц — тем более.

Уиллис соотнес обнаруженные особенности с различными умственными способностями: «У человека этих складок и извилин гораздо больше, чем у любого другого живого существа; они нужны человеку для различных и разнообразных проявлений высших cпособностей».

Уиллис утверждал, что в случае зрительного восприятия «чувственное впечатление» [Термин «впечатление», который в XVII веке использовался как синоним слова «ощущение», отражал идею о том, что восприятие включает в себя физический след, изменяющий форму или функцию нервов посредством какого-либо давления. — Прим. авт.], созданное в глазу, будет перенесено «волновым движением или колебанием воды» в головной мозг, где «возникнет» восприятие. Память об образе будет локализована во внешних слоях или коре головного мозга, а воображение по неопределенным причинам — в мозолистом теле. «Животные духи», согласно Уиллису, рождались в коре головного мозга, которая превращала в дух что-то в крови. Он полагал, что кровь и сердце являются источниками основных признаков жизни, как это утверждали мыслители на протяжении тысячелетий. Что касается того, как «духи» формируют поведение, ученый выражался туманно.

Они «вступают в другие движения и различные способы эманаций», писал Уиллис, и «разворачиваются», «рассеиваются», «идут вперед», а в итоге «производят акты Воображения, Памяти, Аппетита и другие высшие способности Души».

Несмотря на анатомическую точность Уиллиса, его представления о том, как работает мозг, были чистыми домыслами. Спустя несколько месяцев после выхода книги Уиллиса Нильс Стенсен посетил Париж, прибыв по приглашению своего покровителя — богатого, влиятельного французского библиофила и бывшего шпиона Мельхиседека Тевено. В начале 1665 года блестящий, но напряженный 27-летний датчанин читал лекцию о мозге в загородном доме Тевено в Исси-ле-Мулино, к югу от Парижа. Он обратился к небольшому кругу друзей-интеллектуалов, часть из которых впоследствии основала Французскую академию наук, и откровенно описывал современное невежество в отношении мозга: «Вместо обещаний удовлетворить ваше любопытство касаемо анатомии мозга я здесь искренне и публично признаюсь, что совершенно не разбираюсь в этом вопросе».

Для Стенсена, как и для Уиллиса, организация мозга должна была отражать его функции, и все же, как подчеркивал датский анатом, эта организация оставалась непостижимой. Стенсен не только отрицал теорию локализации желудочков, но и с презрением относился к беспричинному отождествлению различных участков мозга с определенными видами деятельности, что было характерно для Уиллиса. В отношении мозолистого тела, которое, как утверждал Уиллис, порождало воображение, Стенсен отметил, что об этой структуре известно так мало, что о ней каждый может «говорить все что заблагорассудится». Как неоднократно подчеркивал Стенсен, большая часть написанного о мозге характеризовалась «очень расплывчатыми терминами, метафорами и неуместными сравнениями».

В отличие от Декарта Стенсена не интересовала локализация души, кроме признания того факта, что мозг «безусловно является главным органом души и инструментом, с помощью которого она выполняет замечательные задачи». Стенсен был глубоко религиозным человеком — он скоро обратится в католичество, откажется от науки и станет епископом, — но его исследования свидетельствовали о расположении души в мозге, поэтому он не строил догадок.

Читайте также

Мозаика ганглионарных клеток: что именно глаз сообщает нашему мозгу?

Стенсен утверждал, что мыслители должны сначала точно охарактеризовать составляющие мозга — описание должно включать точные рисунки и сравнительные исследования мозга животных, в том числе на разных стадиях развития. Затем он выдвинул смелое (и весьма драматичное) предложение не только о том, как следует думать о мозге, но и о том, как его исследовать:

«Поскольку мозг действительно является машиной, мы не должны надеяться обнаружить его хитрость устройства иными способами, кроме тех, что используются для обнаружения разгадки механизма других машин. Таким образом, остается сделать то, что мы сделали бы для любой машины: разобрать ее на части и посмотреть, что они могут делать по отдельности и вместе».

Сам Стенсен не занялся заявленной исследовательской программой — вскоре он уехал в Тоскану, где, прежде чем стать священником в 1675 году, успел за короткий промежуток времени основать геологию, объявить, что у женщин есть яйцеклетки, и выяснить, как работают мышцы.

Тем не менее понимание Стенсеном пути исследования мозга было фундаментальным аналитическим подходом. Его в той или иной степени мы и придерживаемся до сих пор.