Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

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.

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» [18].

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.

* * *

Концепция Стенсена, согласно которой мозг не просто подобен машине, а фактически представляет собой некое устройство, стала частью общего сдвига в научных представлениях, произошедшего в Европе XVII века.

Концепция Стенсена о мозге как о некоем устройстве стала сдвигом в научных представлениях в Европе в XVII веке.

Философы и врачи, размышляя о теле, привыкли использовать механические метафоры. Тот же взгляд распространялся на Вселенную в целом, причем закономерность небесной механики рассматривалась в терминах некоего космического часового механизма [19]. Например, в 1641 году философ Томас Гоббс задал риторический вопрос: «В самом деле, что такое сердце, как не пружина? Что такое нервы, как не такие же нити, а суставы – как не такие же колеса, сообщающие движение всему телу так, как этого хотел мастер?»[31] [20]

Аналогии, которые Гоббс проводил между техникой и анатомией, достаточно хорошо соответствовали физическим функциям многих частей тела – сердце действительно является насосом (или пружиной) и так далее. Мозг несколько отличался, как из-за очевидного отсутствия понятной внутренней организации, которую можно было бы описать в терминах физических компонентов, так и из-за неимения какого-либо механизма, кроме часов, которое могло бы обеспечить соответствующую метафору. Вследствие недостатка каких-либо убедительных экспериментальных данных о функционировании мозга споры о связи между мозгом и разумом, что велись на протяжении XVII и XVIII веков, были сосредоточены на метафизических аспектах существования этой связи, а не на использовании современных машин в качестве разъясняющих метафор или предоставлении каких-либо конкретных доказательств. Эти философские дискуссии заложили основу для большинства последующих взглядов на связь между мозгом и разумом.

Многие философы выступали против материалистических объяснений разума.

Гоббс представил строго материалистический подход, отвергнул противоречивые идеи Декарта о душе как «нематериальной субстанции» и вместо этого утверждал, что мышление должно состоять из материи. Мыслящей материи. Подход Гоббса разделяла и необыкновенная Маргарет Кавендиш, герцогиня Ньюкасла[32] [21]. В 1664 году она писала, что «чувствительная и рациональная материя… создает не только Мозг, но и все Мысли, Представления, Воображение, Фантазию, Понимание, Память и любые движения в Голове или Мозге». Она продолжала бросать вызов тем, кто верил в нематериальный разум:

«Я хотела бы спросить тех, кто заявляет, что Мозг не имеет ни чувства, ни разума, ни самодвижения и, следовательно, никакого Восприятия; но что все происходит от Нематериального Начала и Бесплотного Духа, отличного от тела, который управляет вещественной материей и побуждает ее к действию. Хотелось бы спросить их, говорю я, где находятся их Нематериальные Идеи, в какой части или месте Тела?» [22]

Принцесса Елизавета Богемская точно так же выразила свое непонимание взглядов Декарта в личном письме, написанном в 1643 году: «Я должна сказать, что мне легче признать наличие у души материи и протяженности, нежели допустить, будто нечто нематериальное может двигаться и перемещаться в теле» [23].

Елизавете было проще представить существование мыслящей материи, чем согласиться с предположением Декарта о том, что нематериальная субстанция – чем бы она ни была – каким-то образом взаимодействует с физическим миром.

Несколько десятилетий спустя радикальный голландский философ Бенедикт (урожденный Барух) Спиноза твердо полагал, что «ум и тело есть одно и то же», но при этом признавал, что, учитывая знания того времени, данное тождество невозможно доказать:

«Никто не знает, далее, каким образом и какими средствами душа двигает тело, какую степень движения может она сообщить телу и с какой скоростью способна его двигать. Отсюда следует, что, когда люди говорят, что то или другое действие тела берет свое начало от души, имеющей власть над телом, они не знают, что говорят, и лишь в красивых словах сознаются, что истинная причина этого действия им неизвестна, и они нисколько этому не удивляются»[33] [24].

Многие светила философии выступали против материалистических объяснений разума. В одной из своих последних работ, в 1712 году, Готфрид Лейбниц[34] выразил общепринятое мнение, что не существует такой вещи, как мыслящая материя, потому что невозможно представить, как она может действовать:

«Если мы вообразим себе машину, устройство которой производит мысль и чувство восприятия, то можно будет представить ее себе в увеличенном виде с сохранением тех же отношений, так что можно будет входить в нее, как в мельницу. Принимая это допущение, мы при осмотре мельницы не найдем ничего внутри, кроме частей, толкающих одна другую, и никогда не обнаружим ничего такого, чем бы можно было объяснить суть восприятия»[35] [25].

Этот аргумент стал известен под названием «мельница Лейбница», а его усовершенствованные и обновленные версии использовались на протяжении веков и используются до сих пор в рамках современных дискуссий о том, как работает мозг.

* * *

Философские прения о возможном существовании мыслящей материи усилились после того, как в 1689 году Джон Локк опубликовал эссе «Опыт о человеческом разумении» [26]. Локк, известный ныне преимущественно как философ, учился на врача и был близким другом Ричарда Лоуэра – физиолога, помогавшего Уиллису проводить вскрытия в начале 1660-х годов. Джон Локк также являлся членом Королевского общества (Бойль был его покровителем). Хотя поначалу «Опыт» восприняли положительно – вскоре его стали преподавать в Оксфорде, – к концу столетия эссе подвергалось все большему числу нападок из-за того, как Локк рассматривал вопрос о мыслящей материи. Взгляды мыслителя или то, что люди принимали за них (философы до сих пор спорят о том, что именно Локк имел в виду), сформировали большую часть западных воззрений XVIII века о разуме, душе и самости[36].

Удивительно, но, учитывая это долгосрочное влияние, прямой вклад Локка в дискуссию о мыслящей материи был минимальным. В третьей части «Опыта» он кратко изложил два возможных объяснения происхождения мысли, которые считал одинаково вероятными. Либо Бог мог создать материю такой, чтобы она была способна мыслить, либо он мог бы зафиксировать на инертной материи некую незрелую субстанцию, которая являлась бы мыслью. Как объяснил Локк в своей типично неясной прозе[37]:

«У нас есть идеи квадрата, круга и равенства; и все-таки, вероятно, мы никогда не будем в состоянии найти круг, равный квадрату, и знать достоверно, что они равны. У нас есть идеи материи и мышления; но возможно, что мы никогда не будем в состоянии узнать, мыслит ли какой-нибудь чисто материальный предмет или нет. Без откровения, путем созерцания своих собственных идей, мы не можем обнаружить, дал ли всемогущий Бог некоторым системам материи, соответственно устроенным, способность воспринимать и мыслить, или же он присоединил и прикрепил к материи, таким образом устроенной, мыслящую нематериальную субстанцию. Представить себе, что Бог при желании может присоединить к материи способность мышления, по нашим понятиям, нисколько не труднее для нашего разумения, чем представить себе, что он может присоединить к материи другую субстанцию со способностью мышления[38]» [27].

По сравнению с аргументами Гоббса или Кавендиш размышление Локка было гораздо менее напористым, однако его аккуратное предположение о возможном существовании мыслящей материи возмутило многих консервативных философов, которые усмотрели в такой трактовке следующую кощунственную цепочку аргументов. Если материя способна мыслить, значит, душа материальна, и в этом случае логика предполагает, что она не может быть бессмертной. Один ирландский богослов обвинил работу Локка в том, что она «по всей вероятности, является последним великим ухищрением дьявола против христианства» [28].

Другой фронт возражений против мыслящей материи сформировался вокруг растущего убеждения, что Вселенная состоит из мелких частиц. Аргумент был таков: если вся материя строится из атомов, то атомы мыслящей материи должны обладать каким-то особым качеством. Но все атомы должны быть принципиально идентичны, поэтому вещество, из которого состоит мозг, никак не может быть особенным. Этот парадокс рассматривался многими как убийственный контраргумент в споре о возможности существования мыслящей материи – либо вся материя может мыслить, либо никакая. По мнению Ричарда Бентли[39], прочитавшего в 1692 году в Королевском обществе лекцию «Материя и движение не могут мыслить», вера в мыслящую материю приводила к «чудовищным нелепостям»: «Каждый Камень был бы воспринимающим и разумным Существом… каждый Атом нашего Тела являлся бы отдельным живым Организмом, наделенным собственным самосознанием и личными чувствами» [29].

Некоторые мыслители все же приняли идею о потенциальном существовании мыслящей материи.

Английский врач Фрэнсис Глиссон утверждал, что фундаментальной чертой всей материи является раздражимость (современный синоним – «ответная реакция»), которая также является основой восприятия и подразумевает, что вся Вселенная в некотором роде разумна. Этот взгляд известен как панпсихизм и продолжает отражаться в некоторых современных нейробиологических дискуссиях о природе и происхождении сознания [30].

Некоторые мыслители говорили о потенциальном существовании мыслящей материи.

Для Бентли существование мыслящей материи любого рода было просто невозможным. Он был даже готов отрицать всемогущество Творца, отвергая предположение Локка о том, что Бог мог создать мыслящую материю: «Всемогущество само по себе не может создать мыслящее тело, и это не какое-либо несовершенство в Силе Бога, а неспособность Субъекта: идея Материи и Мысли абсолютно несовместимы» [31]. Один из защитников Локка, теолог Мэттью Смит, сделал справедливое замечание насчет аргументации Бентли: «По сути, все его доводы сводятся лишь к одному: мы не можем понять, каким образом материя и движение производят ощущение» [32].

После смерти Локка спор о мыслящей материи был обобщен в публикации ряда писем, написанных в 1706–1708 годах Энтони Коллинзом, богатым английским вольнодумцем и другом Локка, и философом Сэмюелом Кларком, который яростно восставал против идей последнего.

Для Кларка, как и для Ричарда Бентли десятилетием ранее, сознательность одной части человеческого тела должна отражаться в каждой ее частице, потому что любое качество некоей материальной системы непременно присуще всем ее составляющим [33]. Коллинз ответил попыткой объяснить, как организация частиц в мозге может привести к возникновению сознания посредством того, что мы назвали бы эмерджентностью[40]:

«Можно предположить, что у частиц, составляющих мозг, есть сила, способная внести свой вклад в акт мышления, прежде чем они объединятся в единой форме; хотя, будучи разобщенными, [частицы] обладают сознанием не больше, чем любое другое существо, которое способно вызывать в нас доброту… имеет силу вызывать в нас доброту, когда его части разъединены и разделены» [34].

В конечном счете дискуссия вращалась вокруг природы самой материи и, в частности, возможности, как объяснил Коллинз, что целое характеризуется чем-то, чем не обладает каждая из его частей [35]. Это были серьезные вопросы, которые нельзя было решить просто бесконечными спорами.

Параллели между людьми и машинами считались аморальными, потому что вызывали сомнения в свободе воли человека.

Одно из предположений о мыслящей материи, особенно раздражавшее многих мыслителей, подразумевало отсутствие фундаментальной разницы между людьми и машинами. Параллели между людьми и машинами обычно считались в высшей степени аморальными, потому что вызывали сомнения в свободе воли. Если бы человеческий выбор каким-то образом диктовался глубинным материальным процессом, а не духом, то морали не было бы, продолжали рассуждать они. Многие критики подозревали, что материалисты используют аналогию с машиной, чтобы склонить наивных подростков к безудержному сексуальному поведению. По словам некоего Джона Уитти, хитроумный план материалистов состоял в том, чтобы «сначала превратить себя в простые Машины, а затем в письмах к леди разубедить их (нетрудно догадаться, для каких целей) в существовании Нематериальных и Бессмертных Душ» [36]. Это запутанное убеждение было широко распространено – материализм считался реальной угрозой сексуальной морали. Например, английский математик Хамфри Диттон ясно чувствовал, что мир катится в тартарары и что все это сводится к вере в мыслящую материю, которая, по его убеждению, имела цель подорвать «самые основы христианства» и стояла за «Всей Системой Современной Неверности» [37]. Если признать факт существования мыслящей материи, это повлечет за собой грозные последствия, которые так драматично описал Диттон, крайне остро относившийся к данному вопросу: «Они [материалисты] лишили человека всех Интеллектуальных Сил и подменили наши Души Колесами и Пружинами, так что мы всего лишь Набор Движущихся Болтающих Машин» [38].

Во Франции, как и следовало ожидать, о последствиях существования мыслящей материи в отношении морали, сексуальной или иной, заботились меньше. Поэтому предварительные идеи Локка по ту сторону Ла-Манша обычно воспринимались лучше. Например, в первые десятилетия XVIII века появилась анонимная рукопись под названием «Материальная душа» (L’Ame matériel), распространившаяся во французских интеллектуальных кругах. В этом собрании текстов содержалось утверждение, что «именно материя, из которой состоит мозг, мыслит, рассуждает, желает, чувствует и так далее» [39]. Тот факт, что рукопись так и не была опубликована, свидетельствует об официальном неодобрении подобных идей, но желание интеллектуалов обсуждать их было вполне реальным.

* * *

В то время как философы занимались метафизикой разума, врачи и другие исследователи обращались к более простому на первый взгляд вопросу о том, как происходит восприятие и движение [40]. Даже Исаак Ньютон не остался в стороне. В конце третьей книги второго издания «Математических начал натуральной философии»[41] 1713 года Ньютон предположил, что «некий тончайший эфир» может быть найден во «всех сплошных телах». Телесное движение происходило через его «колебания, возбуждаемые в мозге силой воли и распространяющиеся оттуда через твердые, прозрачные и однородные капилляры нервов в мышцы для их сокращения и расширения» [41].

Взгляды Ньютона основывались не на конкретных физиологических знаниях, а скорее на его предположениях об устройстве Вселенной. В отсутствие каких-либо экспериментальных данных они оставались не более чем допущением.

Многие из наиболее влиятельных идей XVIII века о связи между мозгом и движением тела получили распространение благодаря учению Германа Бургаве, профессора медицины в Лейденском университете. Бургаве был, вероятно, самым выдающимся врачом своего времени.

Между 1715 и 1776 годами только в Англии было опубликовано около сотни его работ или комментариев к ним, а ученики Бургаве стали одними из ведущих анатомов и физиологов той эпохи. Хотя Бургаве знал, что работы Сваммердама и Глиссона показали отсутствие нервной жидкости – в последние годы жизни он собрал для публикации шедевр Сваммердама – «Книгу природы». Ученый продолжал утверждать, что нервы содержат «сок», «самый быстрый и легкий из всех» [42]. Эта «едва уловимая жидкость» образовалась из крови, как утверждал Бургаве и как считали со времен Галена. Он отверг эксперименты Сваммердама на лягушках как малозначимые для понимания человека:

«На самом деле нет возражений против существования нервной жидкости, так как первые два эксперимента ни о чем не свидетельствуют, а остальные лишь показывают, что нервная ткань у хладнокровных земноводных животных отличается от нервной ткани у четвероногих и теплокровных животных, поэтому никакие доводы не могут быть взяты отсюда, чтобы прийти к каким-либо умозаключениям относительно человеческого тела».

Концепция движения и нервной функции Бургаве была усовершенствованной версией гидравлического взгляда Декарта и, возможно, подтвердилась работой Джорджо Бальиви[42], который в 1702 году утверждал, что пульсации мозга производят циркуляцию нервной жидкости (на самом деле эти движения мозга являются следствием артериальной активности) [43].

В 1752 году один из учеников Бургаве, строгий швейцарский кальвинист[43] Альбрехт фон Галлер, изложил новый взгляд на функционирование нервов и мозга. Ученый описал два основных свойства живых тканей – раздражительность и чувствительность. Он считал, что движение вызывается раздражительностью (он взял этот термин у Глиссона), которая может наблюдаться при сокращении мышц и переносится тем, что он назвал vis insita («сократительная сила»), продолжающей существовать после смерти, как это видно из опытов с лапками лягушек у Сваммердама. Нервы, с другой стороны, проявляли чувствительность, которую несла vis nervosa («нервная сила»). Она прекращается со смертью, сказал Галлер, и его опыты показали, что нервную силу можно подавить, перевязав нерв, повредив мозг или леча пациента опиумом. Масштабные эксперименты продемонстрировали, что эти две фундаментальные силы полностью разделены: «Наиболее раздражимые части совсем не чувствительны, и, наоборот, наиболее чувствительные не раздражимы», – писал Галлер [44].

Позже он уже заявлял, что нервы должны содержать какую-то жидкость, вырабатываемую в коре головного мозга, которая движется вниз по «маленьким трубочкам нервов». Эта «нервная жидкость», по словам ученого, «является инструментом чувства и движения и должна быть чрезвычайно подвижной, чтобы переносить впечатления или команды воли к местам их назначения без какой-либо заметной задержки» [45]. Несмотря на утверждение Галлера, что знание должно основываться скорее на экспериментах, чем на аналогии, в конце концов его понимание функции нервов не отличалось от идеи, что господствовала на протяжении веков, – жидкость Галлера ничем не отличалась от «животных духов» Галена.

Ученый Альбрехт фон Галлер описал два основных свойства живых тканей – раздражительность и чувствительность.

Другие мыслители были смелее. В 1749 году йоркширский врач Дэвид Гартли[44] опубликовал работу, в которой предположил, что вибрации проходят по нервам, «как звук по водной глади рек». Этому взгляду противостоял Александр Монро, профессор Эдинбургского университета и еще один ученик Бургаве, убежденный, что в нервах есть жидкости и что «нервы не способны к вибрациям, потому что их окончания… довольно мягкие и нежные» [46]. Гартли возразил, что не верит, будто «сами нервы должны вибрировать, как музыкальные струны» – ведь они не натянуты. Но все же сам он при этом не может объяснить, как именно вибрация движется вниз по мягкому и нежному нерву [47].

Несмотря на имевшиеся затруднения, Гартли расширил свою вибрационную гипотезу, чтобы охватить весь мозг. Восприятие, полагал он, каким-то образом вызывает в мозге вибрации, которые по существу идентичны у разных людей. Кроме того, расположение таких вибраций может объяснить процесс обучения:

«Когда два или более объекта представляются одновременно, чувственные впечатления, вызванные ими, располагаются так близко друг к другу, что, обращаясь к этой части чувственного, ум не может видеть один объект без другого, и поэтому идеи, отвечающие данным объектам, всегда неотделимы друг от друга» [48].

Идея Гартли, позже названная ассоцианизмом, подразумевала, что ощущения, физически связанные в мозге, могут формировать память [49]. Ученый также различал «автоматические движения» вроде тех, что происходят в сердце и кишечнике, и произвольные [50].

Против позиции Галлера и Гартли выступил Роберт Уитт, шотландский врач из Эдинбурга и еще один ученик Бургаве. Уитт утверждал, что существует нематериальный «разумный принцип», действующий через нервы и мозг и позволяющий телам двигаться. В 1751 году он ополчился на предположение Галлера о существовании силы, приводящей к мышечному сокращению, и назвал его идею «не более чем прибежищем невежества». В противоположность Уитт заявил, что раздражительность – это просто сила души [51]. Раздосадованный Галлер ответил, что Уитт не может объяснить, почему мышца, удаленная из тела, все еще сокращается при стимуляции, если только он не воображает, будто душа каким-то образом присутствует в каждой части тела [52].

Эти двое продолжали спорить в печати вплоть до смерти Уитта в 1766 году и даже после: Галлер преследовал своего умершего оппонента более десяти лет [53].

Врач Дэвид Гартли полагал, что восприятие вызывает в мозге вибрации, которые идентичны у разных людей.

Уитт был настолько враждебно настроен к предположению о возможной материальной основе поведения, что не использовал термин «автоматический» для описания непроизвольных движений. Как он предупреждал, это может означать, что тело – «просто неодушевленная машина, производящая такие движения исключительно из-за своей механической конструкции» [54]. Однако Уитт проницательно заметил, что ум действительно может влиять на некоторые непроизвольные движения, показывая, что подобные реакции не являлись полностью механическими: «Таким образом, вид или даже воспоминание о пище вызывает непрерывный поток слюны во рту голодного человека».

Работа Уитта строилась на идеях Жана Астрюка, профессора медицины, работавшего в Монпелье и Париже. Астрюк был выдающимся ученым: помимо того, что он написал первую книгу по венерологии, Астрюк также стал одним из первопроходцев в применении текстологического анализа к Библии, предположившим, что Книга Бытия была написана более чем одним автором. Астрюк утверждал, что непроизвольное поведение, такое как моргание, семяизвержение и дыхание, вызывается «животными духами», которые текут вверх по нервам, достигают мозга и затем, согласно идее Декарта, «отражаются» обратно, чтобы произвести соответствующее движение в конкретном органе. Так, Астрюк ввел в научный оборот понятие «рефлекс» [55]. Почти через сотню лет после того, как Декарт впервые описал этот феномен, у рефлекса появилось название.

Ключевой вклад Уитта состоял в изучении физических основ рефлекторных движений. Он показал, что для их осуществления необходим спинной мозг и специфические рефлексы связаны с его различными частями – движение нижних конечностей вызывается нижней частью спинного мозга и т. д. [56].

Подобно Астрюку, Уитт интерпретировал полученные факты в терминах связи между стимулируемыми нервами и теми, что вовлечены в движение. Они, по-видимому, располагались в месте, где встречались в спинном или головном мозге [57].

Хотя взгляд Уитта на основу мшления был решительно антиматериалистическим, его работа предполагала, что определенное поведение может быть объяснено некоей нервной связью между различными частями тела.

* * *

Наиболее известный вклад в дискуссию XVIII века о мыслящей материи внес другой ученик Бургаве, француз Жюльен Офре де Ламетри.

В 1747 году Ламетри опубликовал сочинение «Человек-машина» (L’homme machine), манифест нового взгляда на человеческий ум и тело, согласно которому функционирование тела и ума может быть полностью объяснено материей [58]. Мыслитель писал: «Все способности души настолько зависят от специфической организации мозга и всего тела, что они, очевидно, являются не чем иным, как самой этой организацией» [59]. Мыслящая материя существует, утверждал Ламетри, и это мозг.