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

Ключевой вклад Уитта состоял в изучении физических основ рефлекторных движений.

По словам его покровителя, прусского короля Фридриха II, понимание Ламетри того, что «способность мыслить есть лишь следствие организации машины», пришло во время лихорадки в 1744 году. В 1746 году Ламетри предварительно изложил эту идею в печати. Его работа была немедленно осуждена французскими властями, и он предусмотрительно бежал в Нидерланды.

Неустрашимый ученый еще серьезнее задумался о материальной основе разума. Результатом его изысканий стала книга «Человек-машина», которая была написана и опубликована – анонимно – в Лейдене в 1747 году. Труд Ламетри обладал всем необходимым, чтобы стать бестселлером: он строился вокруг дерзкой идеи, но был написан в легком разговорном стиле, шутливо высмеивал сильных мира сего и содержал непристойные намеки. Книгу немедленно запретили во Франции, что неизбежно способствовало тайному распространению печатных и рукописных версий. Даже в якобы терпимом Амстердаме книга была запрещена и публично сожжена палачом. Несмотря на или, скорее, из-за ее скандальной репутации, предприимчивый лейденский издатель Ламетри быстро выпустил еще два издания [60].

Многие идеи мыслителя звучат очень современно. Например, он предположил, что мы могли бы научить больших обезьян использовать язык жестов, потому что «нет резкого перехода животных к человеку… Кем был человек до того, как изобрел слова и выучил языки? Животным конкретного вида» [61]. Более чем за сто лет до Дарвина Ламетри также заявил, что «форма и состав мозга четвероногих более или менее совпадают с человеческим… Человек в точности подобен животным как по своему происхождению, так и по всем пунктам сравнения».

В 1788 году у английского короля Георга III диагностировали безумие.

Интересно, что в качестве отправной точки в «Человеке-машине» Ламетри выбрал психическое здоровье и то, как на него влияет состояние тела. Некоторые из симптомов, выявленных им, сегодня выглядят странно – «те, кто воображает, что они превратились в оборотней, петухов или вампиров», – но он с явным сочувствием описал различные формы эмоционального потрясения, ужасные последствия бессонницы или трагедию фантомного болевого синдрома у людей, переживших ампутацию. Это было характерно для медленного изменения отношения к психическим заболеваниям, происходившего в Европе во второй половине XVIII века и усиленного безумием английского короля Георга III, которое диагностировали в 1788 году. Но, хотя некоторые врачи стремились проявлять больше участия к пациентам с психическими заболеваниями, они плохо представляли себе, как лечить даже физические недуги, не говоря уже о ментальных и психических проблемах [62]. Ламетри, несмотря на свою страсть и современные идеи, ничем не отличался от них.

За кажущейся новизной Ламетри скрывались некоторые довольно старые идеи. Его объяснение работы мозга основывалось на непроизвольных движениях. Ламетри называл их «пружинами человеческой машины» и описывал весьма туманно, используя аналогию с часами [63]. Будучи не в силах узнать, как материя может мыслить, Ламетри вернулся к предположению, что это следствие какой-то неизвестной силы, специфичной для жизни: «Организованная материя наделена движущим принципом, и один он отличает ее от неорганизованной материи… этого достаточно, чтобы решить загадку субстанций и человека». В результате у Ламетри родилась замечательная метафора человеческого мозга и тела: «машина, которая заводит собственные пружины – живой образ вечного двигателя… человек есть совокупность пружин, взаимно активируемых друг другом» [64]. По наблюдениям современных комментаторов, подобные виталистические[45] взгляды ученого говорят о том, что, несмотря на драматическое название своей книги, Ламетри не полностью принял материалистический подход.

В феврале 1748 года, когда стало ясно, что «Человек-машина» приведет к большим проблемам в Нидерландах, ученый перебрался в Берлин, приняв приглашение Фридриха Великого, прусского монарха. Ламетри стал врачом короля и присоединился к Вольтеру и другим радикальным мыслителям при дворе. Фридрих, который был чрезвычайно либерален, когда дело касалось философских вопросов, разделял взгляды Ламетри на мыслящую материю. «Мысль и движение… являются атрибутами одушевленной машины, созданной и организованной как человек», – писал король Вольтеру [65].

Ламетри был веселым, жизнерадостным человеком – на портрете он похож на парня, с которым вы хотели бы поболтать в пабе, – и прославился своим презрением к придворным условностям. Он падал ничком и засыпал прямо на дворцовых кушетках; когда было жарко, Ламетри швырял парик на пол, снимал воротник и расстегивал пиджак [66]. На его современников благоприятного впечатления это не производило – консервативный Галлер отрекся от Ламетри, а французский философ Дени Дидро назвал его «сумасшедшим», «распутным, дерзким, глупым, льстецом» [67]. В ноябре 1751 года, в возрасте всего сорока двух лет, Ламетри внезапно и таинственно умер. По словам Вольтера, причиной послужила еда: «паштет из орла, замаскированный под фазана… хорошо смешанный с плохим салом, рубленой свининой и имбирем» [68].

В первой половине XIX века Ламетри был забыт, и недавнее возрождение интереса к его работам обусловлено скорее параллелями с современными представлениями о мозге и поведении, а не каким-либо влиянием на последующую науку [69]. Однако работа мыслителя была значимой в более широком смысле. Его предположение о том, что люди являются машинами, вскоре просочилось в массовую культуру тем самым образом, о котором предупреждали некоторые критики Локка, – через порнографию.

Одна из самых скандальных книг, когда-либо издававшихся на английском языке, – «Мемуары женщины для утех», в народе известная как «Фанни Хилл», по имени ее главной героини. Книга была опубликована спустя год после «Человека-машины», а еще через год ее автора Джона Клеланда обвинили в развращении подданных короля, и «Фанни Хилл» запретили.

Содержание было настолько порнографическим, что версию без цензуры опубликовали в Великобритании только в 1970 году. В книге молодая Фанни неоднократно использует термин «машина» для описания различных пенисов, с которыми сталкивается (их много), в то время как эрекция часто называется «раздражением». Некоторые персонажи описываются как «машины» или «люди-машины», когда они участвуют в половых актах. А центральная тема книги – связь между телом и умом, рассматриваемая сквозь вездесущую призму сексуального желания [70]. Возможно, Клеланд читал труд Ламетри и был впечатлен «Человеком-машиной» или цинично добавил изюминку запрещенной философии, чтобы оживить свой эротический роман. Как бы то ни было, культурное воздействие нового, «механистического» взгляда на устройство человеческого организма было реальным.

Каким бы туманным ни был его слог, аналогия с машиной, лежащая в основе работ Ламетри, вызывала растущий интерес к сложным механизмам и автоматам. Техническое развитие, в частности миниатюризация, оставило далеко позади гидравлические статуи Декарта, на смену которым пришли жутко реалистичные часовые механизмы.

В 1738 году французский изобретатель Жак де Вокансон поразил парижан своим механическим флейтистом, за которым год спустя последовал волынщик, аккомпанирующий себе на барабане, и устройство, известное как Canard digérateur («Переваривающая утка»), которое могло двигаться, есть и испражняться [71]. В Лондоне у часовщика Джеймса Кокса была целая галерея, посвященная его автоматам, в том числе прекрасному механическому серебряному лебедю, которого можно увидеть в Музее Боуз в графстве Дарем.

Возможно, вершиной изобретений этого периода был «Писатель», автомат, состоящий из почти 6000 деталей, который был создан в 1770-х годах швейцарским часовщиком Пьером Жаке-Дрозом. Этот необычный автомат – теперь выставленный в Невшателе – мог писать буквы гусиным пером и одновременно двигать стеклянными глазами, будто бы следя за движением руки и фокусируя взгляд на письме.

Никто не предполагал, что такие устройства были живыми или мыслили. Но сверхъестественная способность воспроизводить аспекты поведения предполагала, что их тикающие «внутренности» могли каким-то образом пролить свет на принципы работы человеческого мозга и тела.

* * *

На протяжении всего XVIII века мысль о фундаментальной роли мозга все больше укоренялась в научных и популярных представлениях. В 1734 году английский писатель Сэмюэл Коллибер провозгласил: «То, что мозг – это вместилище ощущений (которые, как мы наблюдали, являются одним из видов мышления), в настоящее время общепризнано» [72]. Конечно, Коллибер слегка преувеличивает, но в целом все шло именно так.

Почти полвека спустя Джозеф Пристли, великий британский химик и священник-диссентер[46], находившийся под сильным влиянием Дэвида Хартли, объявил, что мышление «является свойством нервной системы или скорее мозга» [73]. Он выразился с типичной йоркширской прямотой: «По-моему, заключить, что мозг мыслит, можно на том же основании, как и утверждать, что он белый и мягкий» [74]. Пристли даже привел несколько веских доказательств в подтверждение своих взглядов:

«Насколько можно судить, способность мышления и определенное состояние мозга всегда сопровождают друг друга и друг другу соответствуют. Именно поэтому мы считаем, что любое свойство присуще любой субстанции. Не бывает такого, чтобы человек сохранил способность мыслить, когда его мозг разрушен. И всякий раз, когда страдает мышление, есть достаточные основания полагать, что мозг находится в таком же расстройстве. В связи с чем мы неизбежно обязаны рассматривать мозг как место, где пребывает мышление» [75].

В 1734 году английский писатель Сэмюэл Коллибер превозгласил, что мозг – это вместилище ощущений.

Однако в течение XVIII века в науке произошел медленный сдвиг от вселенной, управляемой законами механики, к вселенной, в которой, казалось, на первый план вышли силы и чувствительность. Витализм, вытесненный математизацией вселенной в XVII столетии, возвращался. Механистические воззрения, оказавшиеся столь эффективными в руках Ньютона и других мыслителей, также обнаружили свои пределы.

Классическая теория тяготения Ньютона обладала огромной прогностической силой, но никто не был уверен, как именно работает гравитация[47]. Гравитация была реальной, но ее можно было только наблюдать, а не захватить или разбить на составные части. Предпринятые в физиологии попытки объяснить возникновение тепла в организме с помощью механических моделей не прошли экспериментальных испытаний. Поэтому к середине 1700-х годов были выдвинуты более виталистические интерпретации, предполагающие, что внутри живого тела происходят особые процессы, как считал Ламетри [76]. Точно так же механические аналогии, преобладавшие в представлениях о функции нервов и природе ума, выглядели несостоятельными, когда сталкивались с недавно выявленными силами раздражительности и чувствительности.

В XVIII веке в науке произошел сдвиг, где на первый план вышла чувствительность.

Кроме того, выражение этих сил в нервах не было похоже на какую-то гидравлическую силу, возникающую в результате давления. Напротив, она была условной и могла наблюдаться только при определенных обстоятельствах. В 1784 году австрийский физиолог Иржи Прохаска[48] утверждал: «Как искра скрыта в стали или кремне и не появляется, если нет трения между кремнем и сталью, так и vis nervosa [нервная сила] скрыта и не проявляет действия нервной системы, пока не возбуждается приложенным стимулом» [77].

Условная, немеханическая точка зрения поставила вопрос: какая из известных науке сил может справиться с подобной ролью? Ни вода, ни воздух, ни вибрация, казалось, не подходили для этого. Но имелись волнующие намеки, что за тайная сила это может быть; намеки, которые исходили от нового явления, оказывающего драматическое, ужасающее воздействие на тела и связанного, по-видимому, с самой жизнью. Речь шла об электричестве.

3

Электричество. XVIII–XIX века

В начале апреля 1815 года вулкан Тамбора в Индонезии извергся с поразительной силой. Сто кубических километров каменных глыб были измельчены и выброшены высоко в небо, густые газы и микроскопические обломки циркулировали в атмосфере в течение нескольких месяцев подряд, и климат всей планеты сильно изменился. В Европе следующий год стал известен как «год без лета»: погибли посевы, распространились болезни, а в Швейцарии четверо британских туристов оказались запертыми на берегу Женевского озера: «Лето было сырым и холодным, беспрестанный дождь целыми днями не выпускал нас из дому» [1]. Чтобы скоротать время, они решили, что каждый из них напишет страшную историю. Среди путешественников была восемнадцатилетняя Мэри Шелли, и новелла, которую она написала, называлась «Франкенштейн, или Современный Прометей». Как позже объяснила Шелли, идея о том, что доктор Франкенштейн собирает части тела и оживляет их, возникла благодаря экспериментам, которые были проведены несколько лет тому назад. Тогда тела недавно казненных преступников подвергали воздействию электричеством, заставляя их мышцы дергаться в пародии на жизнь [2]. Интерес к электричеству рос на протяжении всего XVIII века, и к 1750-м годам публичные демонстрации феномена электричества стали в Европе обычным делом [3]. Эти демонстрации проводились «электриками», которые вырабатывали статическое электричество, натирая кусок стекла или янтаря шерстью или, еще лучше, с помощью изготовленной на заказ машины, в которой маховик с ручным управлением вращал стеклянный предмет против войлока или шерсти, генерируя электрический заряд. Результаты иногда были почти сверхъестественными – огни святого Эльма[49] можно было вызвать в стеклянном шаре. А при исполнении трюка, известного под названием «Висящий мальчик», несчастного юношу подвешивали к потолку и заряжали статическим электричеством, растирая стеклянной трубкой. Легкие предметы вроде перьев и металлических опилок волшебным образом летали по воздуху и прилипали к нему.

Ключевым стал 1746 год, когда Питер ван Мушенбрук из Лейденского университета изобрел способ захвата и хранения электричества [4]. Шелковую нить пропускали между генератором и стеклянной банкой (первоначально ее наполняли водой), и сосуд накапливал электрический заряд (вскоре было обнаружено, что металлические накладки из фольги внутри и снаружи пустой емкости делали этот трюк еще эффектнее). Если бы провода, подключенные к внутренней и внешней стенкам банки, соприкоснулись одновременно, произошел бы мощный удар, поскольку банка бы мгновенно разрядилась (такие сосуды могут хранить более 30 000 вольт). Если бы кто-то еще держался за храбреца, соединявшего две части устройства, его также бы ударило током. Французский философ Жан-Антуан Нолле убедил 200 несчастных монахов взяться за руки цепью длиной более 400 метров и, к большому удовольствию зрителей, заставил подопытных невольно подпрыгнуть в воздух, когда сквозь них прошел заряд [5].

Электричество также использовалось для лечения различных видов паралича. Среди врачей, путешествовавших по Великобритании, предлагавших исцелять больных с помощью генераторных устройств и так называемых лейденских банок, были основатель методизма[50] Джон Уэсли и будущий лидер Великой французской революции Жан-Поль Марат. Данный метод терапии оказался настолько успешным, что начиная с 1780-х годов в ряде европейских больниц были установлены упомянутые выше устройства [6].

Электричество использовалось для лечения различных видов паралича.

Вскоре стало ясно, что электричество может воздействовать на тело любого животного, даже мертвое. В 1753 году профессор Джованни Батиста Беккариа из Турина показал, что можно вызвать сильные сокращения «мышц бедра сильного петуха», если их стимулировать электрическими искрами [7]. В Болонье Марко Кальдани[51] удалил задние ноги лягушки, а затем поднес к конечностям наэлектризованный стержень: «Мы всегда видели, как мышцы нижних конечностей совершают движение. Это происходит исключительно благодаря силе электричества» [8]. Джозеф Пристли также изучал воздействие электричества на лягушек и показал, что удар из лейденской банки может заставить легкие мертвого животного раздуваться. Объяснение Пристли, почему он прекратил эксперименты, показывает, что не все исследователи были бесчувственными и жестокими: «Я бы бил током жаб, змей, рыб и т. д. и различных других хладнокровных животных, но у меня не было возможности. Кроме того, человечность – слишком дорогая плата за философские открытия» [9].

В 1749 году Дэвид Гартли связал растущее увлечение электричеством с отрывочными идеями Ньютона о функции нервов и предположил, что «электричество также различным образом связано с учением о вибрациях» [10]. Шесть лет спустя швейцарский мыслитель Шарль Бонне продвинулся еще на шаг, задавшись вопросом, имеют ли «животные духи природу, аналогичную природе света или электрической материи». Бонне, возможно, был первым, кто использовал слово, которое сейчас является фундаментальным для нашего понимания функционирования нервов, – «передача». «Являются ли нервы просто нитями, предназначенными для передачи материи, что так удивительно быстра?» – спросил ученый [11]. В 1760 году Бонне снова задумался о связи между электричеством и функцией нервов, предположив, что они содержат «жидкость, которая похожа на свет своей тонкостью и подвижностью». Бонне постарался дать понять, что у него нет никаких доказательств этого предположения:

«Мы не знаем природы животных духов: они еще более недоступны нашим чувствам и инструментам, чем сосуды, которые их фильтруют или производят. Только с помощью разума мы можем принять существование духов и заподозрить какую-то аналогию между ними и электрической жидкостью. Эта аналогия основана главным образом на некоторых свойствах данной жидкости. В частности, речь идет о скорости и свободе, с которыми она следует вдоль одной или нескольких нитей либо через толщу воды, даже подвижную» [12].

С конца 1750-х годов Болонья – место расположения старейшего в мире университета – стала ареной интенсивных споров о роли электричества в функционировании нервов. Марк Кальдани и Феличе Фонтана[52] поддержали точку зрения Галлера о том, что раздражительность является лучшим объяснением. А другие защищали традиционное представление о «животных духах», но вслед за Бонне воображали, что «духи» являются формой электричества [13]. Невозможность решить вопрос свидетельствовала о том, что наука зашла в тупик: для достижения прогресса требовались доказательства иного рода.

* * *

На протяжении тысячелетий было известно, что некоторые рыбы производят странное электричество. В Европе люди знали о парализующем действии маленького существа – электрического ската, или торпеды[53] («торпеда» происходит от латинского torpere, что означает «быть застывшим или парализованным»). Древние египтяне изображали африканского клариевого сома, обладающего аналогичной силой. А народы бассейна Амазонки хорошо знали о способности электрического угря парализовать животных [14]. Однако точная природа феномена, производимого этими рыбами, была неясна – те, кто исследовал электрический эффект, например Франческо Реди в XVII веке или Рене Антуан Реомюр в XVIII веке, считали, что он обусловлен быстрым движением рыбы.

На протяжении тысячелетий было известно, что некоторые рыбы производят электричество.

В 1757 году французский исследователь Мишель Адансон пришел к выводу, что воздействие тока от пресноводного сома из Сенегала было таким же, как и от лейденской банки [15]. Десятилетием позже натуралист Эдвард Бэнкрофт показал, что ток, производимый угрем из Гайаны (на самом деле это не угорь), может передаваться через леску и оттуда на цепь из дюжины человек, «точно так же, как от электрической машины». Дальнейшие исследования скатов, вдохновленные натуралистом Джоном Уолшем и проведенные с участием физика Генри Кавендиша и анатома Джона Хантера, показали, что органы, ответственные за создание тока, – большие структуры по бокам тела, между головой и грудными плавниками – могут функционировать как серия лейденских банок.

В 1775 году Уолшу в конце концов удалось получить искру от заряда, произведенного рыбой, продемонстрировав, что она способна генерировать электричество. Предположения о том, что «животные духи» могут иметь электрическую природу, породили серьезную проблему: «духи» были явно ограничены нервами, но электричество легко протекало по всему телу. Эксперименты со скатами выявили, что электричество может содержаться в определенном органе, – может, и нервы могли бы делать что-то подобное? [16] Французский физик Пьер Бертолон пришел к выводу, что у всех животных есть «собственное электричество», производимое трением, создаваемым движениями, такими как дыхание, кровообращение и т. д. [17]. Это электричество, утверждал ученый, стимулирует мышцы через нервы и является основой всех движений.

Пьер Бертолон утверждал, что у всех животных есть «собственное электричество», которое производится трением от их движения.

Несколько лет спустя Луиджи Гальвани, врач из Болоньи, начал исследовать реакцию животных на электричество из лейденских банок, в основном изучая движение изолированных лягушачьих лапок, следуя работе Пристли и других ученых, проводивших эксперименты 30 годами ранее[54]. В 1791 году Гальвани заметил острую чувствительность нервов к электричеству, когда случайно обнаружил, что даже заряженная атмосфера, возникающая в грозовые дни, может вызывать мышечные сокращения [18]. Самым сложным открытием Гальвани было наблюдение сокращений в отсутствие какого-либо внешнего источника электрического заряда. Более ста лет назад Сваммердам показал, что если потрогать скальпелем лягушачий нерв, то прикрепленная к нему мышца сократится, и этот эффект он приписал раздражению. Гальвани наблюдал сходный феномен, но выявил, что мышца лягушки сокращается, если ее поместить на железную пластину, а затем коснуться связанных с ней нервов другим металлом, таким как серебро. Он пришел к выводу, что в нерве есть какое-то врожденное электричество, которое передается через металлы в мышцу [19]. Данный эффект не ограничивался лягушками. В мае 1792 года Гальвани присутствовал на двойной ампутации, проведенной профессором Гаспаром Джентили в больнице святой Урсулы в Болонье. Сразу же по завершении операции Гальвани взял ампутированные конечности бедного пациента и «в присутствии вышеупомянутого профессора, других врачей и ученых мужей» заставил пальцы руки двигаться, а мышцы ноги сокращаться, просто коснувшись нерва кусочком фольги, а мышцы – кусочком серебра, а затем позволив металлам контактировать друг с другом [20].

Гальвани утверждал, что эти эксперименты доказали существование «животного электричества», которое «содержится в большинстве частей организма животных, но наиболее ярко проявляется в мышцах и нервах» и, собственно, является таким же феноменом, как у электрических скатов и других подобных рыб [21]. Животное электричество, согласно Гальвани, вырабатывается корой головного мозга, а затем извлекается из крови и поступает в нервы. В некотором смысле ничего особенного не изменилось – это было похоже на более ранние представления о порождении «животных духов».

Гальвани не мог сказать, каким образом электричество в нерве заставляет мышцу сокращаться, хотя и задавался вопросом, является ли причиной испарение или раздражение. Несмотря на проблемы с пониманием того, как происходят простейшие движения, ученый был готов размышлять о самом сложном из всех вопросов – связи между разумом и движением:

«Может быть, ум с его удивительной силой мог бы послать некий импульс либо в головной мозг, во что очень легко поверить, либо за его пределы, в какой угодно нерв, вследствие чего нервно-электрическая жидкость быстро потечет от соответствующей мышцы к той части нерва, к которой был устремлен импульс» [22].

Эксперимент Гальвани на лягушачьих лапках. Человек слева генерирует заряд статического электричества, растирая шерсть овцы

В 1793 году туринский врач Эусебио Валли с энтузиазмом поддержал и дополнил утверждения Гальвани, полагая, что старые «животные духи» были заменены новой идеей животного электричества [23]. Валли понял, что если нервы функционируют на основе электричества, то, подобно электрическому органу ската, они должны иметь какое-то особое строение, отличающееся от структур других тканей: «Мозг, спинной мозг и нервы обладают специфической конституцией, и именно от нее зависит вид вырабатываемого электричества».

Несколько месяцев спустя эдинбургский врач Ричард Фаулер указал на проблему: эффект животного электричества Гальвани, казалось, проявлялся только тогда, когда ткани соприкасались с двумя различными металлами [24].

Эта критика также лежала в основе работы Алессандро Вольты[55] из Павийского университета, прояснившего, что простой контакт двух различных металлов генерирует слабый электрический заряд, который, в свою очередь, вызывает сокращение мышц лягушки. Он вкратце опроверг утверждение Гальвани об открытии врожденного электричества у животных – мышечное сокращение было просто реакцией на электрическую стимуляцию, порожденную контактом металлов [25].