Мозг и его «Я». Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем?

Гален оставил сотни трудов по физиологии и анатомии. Поскольку вскрытие человека было уже под запретом, он использовал в качестве подопытных целый «зоопарк» – обезьян, собак, медведей, оленей, верблюдов и даже одного слона. На основе этих исследований он полагал, что жизненные силы, вырабатываемые в левом желудочке сердца, переносятся по сонным артериям к мозгу и преобразуются там в высшие «животные» силы внутри rete mirabile («чудесной сети») – сосудистого сплетения у основания мозга, либо же в желудочках мозга. Местом же пребывания рациональной души, по его утверждению, должно быть вещество мозга.

Так мозг впервые становится не только анатомическим органом, но и центром разума – в галеновской концепции, которая будет определять представления о теле и душе почти полторы тысячи лет.

Ибн аль-Хайсам: первая схема нервной системы

Ибн аль-Хайсам (Альхазен). Схема глаза и зрительных путей в мозг.

Иллюстрация из Kitab al-Manzir («Книга оптики»), Каир, ок. 1000–1030 гг.

Одно из самых ранних изображений нервной системы. Зрение здесь представлено как упорядоченный путь: от внешнего мира – через глаз – внутрь головы. Эта идея прохождения информации в нервной системе на столетия определила язык нейронауки.

По-видимому, самое раннее изображение нервной системы принадлежит перу выдающегося ученого исламского золотого века Ибн аль-Хайсаму (ок. 965–1039 гг.). Он составил его в XI веке в период домашнего ареста египетским халифом аль-Хакимом за невозможность выполнить порученный ему проект постройки Асуанской плотины. Чтобы спасти свою жизнь, Ибн аль-Хайсам был вынужден до самой смерти аль-Хакима симулировать сумасшествие, и продуктом этого периода стал его знаменитый фундаментальный труд «Книга оптики», латинские переводы которого оказали сильное влияние на таких европейских ученых, как Роджер Бэкон, Кеплер, Декарт и Гельмгольц.

С падением античной культуры главенство в медицине перешло к народам Востока. В эпоху, когда античная научная традиция в Европе была прервана, именно арабский мир стал пространством ее сохранения, перевода и развития. Так, великий персидский ученый, философ и врач Абу Ибн Сина (980–1037 гг.), известный на Западе как Авиценна, вслед за Галеном помещал ощущения, мышление и контроль движений в головной мозг, который, однако, и это была дань Аристотелю, контролировался сердцем.

Взгляды Ибн аль-Хайсама также частично основаны на учении Галена. Изображение, набросанное Ибн аль-Хайсамом, выглядит очень ясным: крупный нос внизу, глаза по обе стороны, и от каждого глаза выходит полый зрительный нерв, который сначала соединяется на мгновение с соседним, а затем они расходятся и направляются в мозг. Но это не просто анатомия – это также визуализация идеи нервной связи и одно из первых изображений этапов зрительного пути: хрусталика, сетчатки, зрительных нервов и их перекреста, ведущего к мозгу, – краеугольный переход от древней теории об испускании глазом лучей наружу к идее передачи (интромиссии) света в мозг.

Из этого простого наброска следует фундаментальное утверждение: «духи», или потоки информации, как бы мы назвали это сегодня, движутся по нервным путям. Это стало одной из отправных точек для последующих гипотез о том, что сигналы в нервной системе могут передаваться, обрабатываться и интерпретироваться на каждом этапе своего пути.

Идеи эти найдут потом отражение в XVII в. в схемах Декарта, изображающих стрелки распространения зрительной информации по нервной системе, в концепции рефлексов и диаграммах движения сигналов в клеточных сетях мозга у Рамон-и-Кахаля.

И в наши дни эти идеи и схемы передачи информации между клетками и структурами мозга можно найти в большинстве учебников по нейронауке.

Средние века: желудочки мозга как «ячейки» души

Вверху: Иероним Бруншвейг. Схема «внутренних чувств» в желудочках мозга.

Ксилография из Liber de arte distillandi, Страсбург, 1525 г.

Внизу: Альбрехт Дюрер. Caput physicum («Физическая голова»).

Ксилография для Trilogium animae, Нюрнберг, 1498 г.

Схема Бруншвейга отражает представление о желудочках как вместилище памяти, воображения и рассудка. У Дюрера эта доктрина становится художественным образом мысли как анатомически локализованного свойства человека.

Когда античная наука утвердила мозг как орган чувствования и разума, вопрос был решен лишь наполовину. Оставалось главное: где именно в нем располагается душа, – и каким образом она устроена?

Наиболее значительные концептуальные сдвиги в поиске ответа на этот вопрос произошли, по-видимому, в IV–V веках. Немесий Эмесский (конец IV – начало V вв.) ранневизантийский богослов и философ, автор трактата «О природе человека», опираясь на идеи Галена о «животных духах» и о полых нервах как путях их проведения, предположил, что, достигая мозга, эти духи попадают в передние (боковые) желудочки, где осуществляется восприятие. Познание он относил к среднему желудочку, а память – к заднему. Возможно, как и Ибн аль-Хайсам, Немесий мыслил этот процесс как последовательность этапов: принятие, обработка и сохранение информации.

У Аврелия Августина и Фомы Аквинского эта концепция получила философское и богословское одобрение и на тысячелетие стала каноном. Между IV и XVI веками было предложено более двадцати ее вариантов. Многие из них, включая приводимую схему Иеронима Бруншвейга, восходили к модели доминиканского епископа и философа Альберта Великого (ок. 1193–1280 гг.). В трактате «Философия природы» он описывал, как «животные духи», порожденные внешними чувствами, обрабатываются системой внутренних чувств (sensus interiores), расположенных в трех желудочках мозга. Возникая в первом желудочке, расположенном в лобном отделе, они затем преобразуются и сохраняются в виде воспоминаний во втором и третьем из них. Особое значение придавалось задней полости: именно туда душа, по его словам, «откладывает» образы. Используя латинское слово cellula – «ячейки», Альберт подчеркивал функцию хранилища, а не просто канала движения духов.

Эти представления приняли величайшие умы Европы и арабского мира – Авиценна, Али Аббас, Роджер Бэкон, Леонардо да Винчи. В ксилографии Caput physicum (1498 г.) – буквально «физическая голова», созданной для философско-медицинского трактата Trilogium animae Людовика из Пруссии, Альбрехт Дюрер (1471–1528 гг.) изображает голову знаменитого гуманиста эпохи Возрождения, своего интеллектуального друга Виллибальда Пиркхеймера, размеченную буквами A—F – предполагаемыми зонами «свойств души» или «сил ума».

Это уже не просто портрет, это визуальная гипотеза: психические качества мыслятся как раздельные и поддающиеся локализации в пространстве мозга – и даже проекции на поверхность головы.

Леонардо да Винчи: поиски обители души

Леонардо да Винчи. Исследования головы и желудочков мозга человека.

Вверху: сагиттальное сечение головы с изображением желудочков мозга (ок. 1490–1493 гг.).

Внизу: изображение головы с желудочками и черепными нервами (ок. 1508 г.).

Рисунки из анатомических тетрадей Леонардо; Королевская коллекция, Виндзор, и Klassik Stiftung Weimar.

Первая в истории попытка трехмерного, анатомически правдоподобного изображения внутренних полостей человеческого мозга.

К концу XV века доктрина желудочков мозга как вместилища души была философски санкционирована, богословски принята и визуально закреплена. Однако детальное устройство этой системы оставалось загадкой. Именно здесь появляется гений Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.). Препарируя ночами под сводами флорентийской больницы Санта-Мария-Нуова десятки человеческих тел «в компании ужасных расчлененных и освежеванных трупов», он ищет ответ на questio de sede animae – вопрос об обители души. Его наблюдения и около 1500 анатомических зарисовок остаются на столетия скрытыми от мира и полностью выходят в свет лишь в конце XX века – в собрании, известном как Codex Windsor.

На первом рисунке (ок. 1493 г.) представлена ранняя версия его решения. Мозг изображен как полость с тремя сообщающимися расширениями – желудочками, соединенными с глазом через зрительный нерв. Передний желудочек Леонардо обозначает как imprensiva – термин, не встречающийся ни у предшественников, ни у последователей. В него, по его мысли, поступают зрительные впечатления. «Зрение – окно души», – повторяет он в разных формулировках. Средний желудочек он называет senso comune – итальянским эквивалентом латинского sensus communis. В отличие от средневековых схем, помещавших sensus communis спереди, Леонардо делает именно центральный желудочек местом синтеза чувств и возникновения суждения. «Все наши знания, – пишет он, – имеют источник в ощущениях». Здесь же, по его мнению, располагается и душа: «душа, кажется, обитает в суждении, а суждение – в том месте, где сходятся все чувства».

Однако эта схема остается крайне абстрактной. В 1504–1509 годах Леонардо предпринимает новую, блестящую попытку. Вводя расплавленный воск в желудочки мозга быка и затем удаляя окружающую ткань, – метод, заимствованный им из литейной практики, – он получает их объемный слепок, впервые позволяющий увидеть истинную трехмерную конфигурацию желудочковых полостей.

На втором рисунке (ок. 1508 г.) эта реконструкция вставлена в схему человеческого мозга. Пару передних боковых желудочков Леонардо снабжает надписью imprensiva, третий желудочек – senso comune, а четвертый – memoria.

Воображение, мышление и память у Леонардо да Винчи по-прежнему локализуются в полостях, а не в ткани мозга.

Андреас Везалий: новая анатомия мозга

Андреас Везалий. Препарирование мозга и раскрытие желудочков.

Иллюстрации из De humani corporis fabrica fabrica («О строении человеческого тела»), гравюры, приписываемые мастерской Тициана, Базель, 1543 г.

Поэтапная демонстрация вскрытия черепа и препарирования мозга. Желудочки впервые представлены как анатомические структуры, лишенные символического смысла.

В истории естествознания трудно найти дату, более символичную, чем 1543 год. Почти одновременно выходят De revolutionibus orbium coelestium Николая Коперника и De humani corporis fabrica Андреаса Везалия. Эти труды закладывают начало раздельного изучения двух Вселенных, соединенных в космологических схемах прошлого: внешней – небесной и внутренней – телесной.

Андреас Везалий (1514–1564 гг.), происходящий из семьи фламандских врачей, с детства был охвачен стремлением проникнуть в тайны устройства человеческого тела. Подростком он вскрывал мертвых животных, учась на врача в Париже, ночами пробирался на «Кладбище Невинных» за костями из могил, а позже тайком забрался на виселицу за останками повешенного преступника. В возрасте двадцати двух лет Везалий с блеском защищает степень доктора медицины, и его сразу приглашают на кафедру анатомии и хирургии Падуанского университета. Здесь он начинает систематические вскрытия человеческих тел и быстро сталкивается с расхождениями между наблюдаемой им анатомией и царствовавшими почти полторы тысячи лет описаниями Галена.

Ключевое событие его жизни происходит в 1540 году в Болонье. Во время двухнедельного публичного вскрытия трех человеческих тел и шести собак Везалий изготавливает скелеты человека и обезьяны – в благодарность коллегам за гостеприимство. Сопоставление различий этих скелетов приводит его к ошеломительному выводу: Гален вовсе не был плохим анатомом и не ошибался как наблюдатель. Просто из-за запрета на вскрытие человеческих тел в Древнем Риме все его положения об анатомии человека основывались на вскрытиях лишь животных. Это озарение открывает путь к революционным исследованиям, приводящим Везалия в возрасте двадцати восьми лет к написанию одной из важнейших книг в истории медицины – De humani corporis fabrica («О строении человеческого тела»).

Этот 663-страничный труд состоит из семи частей; последняя посвящена мозгу. В ней описаны двенадцать этапов препарирования мозга человека. Везалий описывает только то, что доступно его зрению. Он отвергает представление Галена о полых нервах, не обнаруживает у человека rete mirabile и отмечает, что желудочки мозга человека устроены, как у других млекопитающих, и поэтому вряд ли являются обителью человеческой души.

Однако никакой собственной модели Везалий не предлагает. «Я не в состоянии понять, как мозг может выполнять свои функции воображения, созерцания, мышления и запоминания», – признается он в Fabrica.

Чтобы появилась новая идея о связи души и мозга, потребовалось, еще почти сто лет и ум не врача и анатома, а философа и математика.

Шарль Этьенн: анатомия мозга в интерьере

Шарль Этьенн. Срез головы и мозга человека.

Иллюстрация из De dissectione partium corporis humani libri tres («О рассечении частей человеческого тела»), Париж, 1545 г.

Мозг показан схематично, однако вписан в фигуру человека в подчеркнуто жизненной обстановке. Здесь анатомия соединена с изобразительным искусством, а познание мозга продолжает развиваться внутри гуманистической традиции.

Революция, совершенная Везалием, была не только анатомической, но и визуальной. Работая над Fabrica, он уделял изображению тела не меньше внимания, чем тексту. Везалий лично контролировал точность 277 деревянных гравюр, вырезанных на досках из яблони и груши, и привлекал к их созданию художников из мастерской Тициана, настаивая на их присутствии при реальных вскрытиях. Гравюры для его ранних работ исполнял ученик Тициана Ян ван Калькар (1460–1519 гг.); об авторстве же иллюстраций в Fabrica Везалий умалчивает. Однако именно здесь анатомия впервые становится не условной схемой, а художественным объектом.

Титульный лист Fabrica украшен великолепной иллюстрацией – тиснением с резьбы по дереву, изображающим публичное вскрытие тела женщины. Над вскрываемым трупом – сам Везалий, во главе секционного стола находится скелет, аудитория состоит из студентов и врачей, внимательно наблюдающих за демонстрацией. Композиции некоторых листов фолианта глубоко символичны. Скелет, склоняющийся в глубоком раздумье над человеческим черепом: «всё бренно, вечны лишь творения разума», – гласит надпись на надгробном постаменте.

Эта линия еще более выражена у другого выдающегося анатома и гуманиста эпохи Возрождения – парижского хирурга Шарля Этьенна (1503–1564 гг.). Его трактат De issectione partium corporis humani («О рассечении частей тела человека») был подготовлен раньше труда Везалия, но из-за многолетней судебной тяжбы с иллюстратором его публикация задержалась на шесть лет. Когда книга наконец вышла в 1545 году, Этьенн получил полное авторство, но утратил приоритет.

Именно иллюстрации придают труду Этьенна особую силу. Рассеченные тела помещены в интерьеры повседневной жизни – комнаты, пейзажи, архитектурные пространства. Они стоят, сидят, склоняются – как живые. Лица сохраняют меланхолическое выражение; прически и позы выписаны с тщательностью, не имеющей прямой дидактической необходимости. Анатомия занимает удивительно малую часть композиции: мозг часто изображен непропорционально малым, что делает эти изображения малополезными для медицинских целей.

Эта странность может объясняться техническими причинами – на гравюрах заметны границы прямоугольных врезок, вероятные следы повторного использования изображений, созданных для других задач.

Но допустимо и иное прочтение: не имея возможности предложить место обитания души внутри новой анатомии, и Везалий, и Этьенн сохранили ее присутствие иным, художественным языком.

Роберт Фладд: мозг в картине космоса

Роберт Фладд. Схема трех душ человека.

Гравюра из Utriusque cosmi maioris et minoris historia («История двух миров – большого и малого»), Франкфурт, 1619 г.

На схеме телесные структуры головы соотнесены с различными уровнями души – вегетативной, животной и разумной. Мозг и его полости здесь служат опорой для нематериальных космологических начал.

В начале XVII века учение о желудочках мозга как «ячейках души» получает одно из своих завершающих и наиболее сложных визуальных выражений – в космологической схеме Роберта Фладда (1574–1637 гг.). Английский врач, философ-мистик и розенкрейцер, Фладд становится одним из последних представителей полуторатысячелетней традиции, в которой доктрина желудочков, философия и богословие образовывали единое интеллектуальное целое. Получив образование в Оксфорде и проведя несколько лет в путешествиях по Европе, где он изучал медицину, каббалу, алхимию и астрологию, Фладд в 1605 году становится доктором медицины и членом Королевского колледжа врачей.

В своем главном труде Utriusque cosmi maioris et minoris historia («История двух миров», 1619 г.) Фладд рассматривает Вселенную как единство макрокосма и микрокосма, в котором человек вписан в устройство мира.

Его гравюра «О тройственном видении души в теле» представляет собой попытку связать душу, мозг и космос в единую систему. Голова человека становится опорной точкой для сети концентрических и связанных между собой кругов. Органы чувств – зрение, слух, обоняние, вкус и осязание – обозначены как входы в mundus sensibilis, чувственный мир. От них линии ведут к mundus imaginabilis, области воображения, где впечатления преобразуются в образы, а затем – к mens, разуму, включающему ratio, intellectus и anima rationalis. Над этой областью располагается mundus intellectualis, сфера божественного порядка.

В этой схеме Фладд продолжает находиться под влиянием желудочковой доктрины души. Связующим элементом между одними полостями мозга, отвечающими за восприятие и воображение, и другими, связанными с мышлением и интеллектом, служит извивающаяся структура, обозначенная как vermis – «червь». Она соединяет душевные способности, показывая их как непрерывный процесс перехода от ощущения к суждению. И мозг здесь – не просто орган, объект анатомического анализа, а центральный узел, в котором сходятся телесные, духовные и божественные силы. Желудочки сохраняют свое значение: именно они остаются местом воображения, рассудка и памяти.

Эта гравюра фиксирует предельный момент традиции: попытку описать разум, не отделяя его от космологического порядка и не опираясь на детали анатомии мозга. Вскоре центр тяжести сместится: благодаря Везалию в Европе уже вызрел иной способ говорить о мозге – на языке рассечения, измерения и эмпирического описания. Декарт уже начинает свои поиски места вступления бессмертной души в контакт с конкретной анатомией головного мозга.

Рене Декарт: точка встречи души и тела

Рене Декарт. Схемы взаимодействия тела и разума.

Гравюры из трактата De homine («О человеке»), Париж, 1662 г.

В работах Декарта нервы и мозг отвечают за передачу ощущений и движений, тогда как разум сохраняет независимый статус и лишь соприкасается с телом. Эпифиз изображен как точка сопряжения человеческого разума и телесных процессов.

Когда мы вспоминаем великие имена эпохи Возрождения и Просвещения, мы нередко сводим их к привычным ярлыкам – художник, ученый, философ, – которые скрадывают реальный масштаб их интересов. Подобно Леонардо да Винчи, великий французский философ и математик Рене Декарт (1596–1650 гг.) не был ни медиком, ни анатомом. Однако и он многократно наблюдал в Лейдене и Амстердаме за вскрытиями человеческих тел и проводил долгие часы за препарированием тел и голов животных, привозимых им со скотобоен. И, хотя Декарт был очень привязан к своему псу, к которому обращался, как к человеку – Monsieur Grat («месье Чесун»), он проводил вскрытия и живых животных. Его, как и Леонардо, волновал вопрос о природе души и ее связи с мозгом.

Свои размышления на эту тему Декарт изложил в 1633 году в Traite de l’homme («Трактате о человеке»). Но когда рукопись была уже готова для типографии, из Рима пришла весть об аресте инквизицией Галилео Галилея за публикацию им «Диалога о двух системах мира». Опасаясь подобной судьбы, Декарт отказался от издания, и «Трактат о человеке» увидел свет лишь в 1662 году – спустя двенадцать лет после смерти философа.

Тем не менее предложенное им решение стало известно еще при его жизни. В системе Декарта тело человека представляло собой сложный механизм, управляемый потоками «животных духов». Душа действовала на него через крохотный непарный орган мозга – эпифиз, где, по его представлениям, сходились телесные воздействия и волевые акты. Декартовская гипотеза проводила строгое разделение души и тела.

Критика последовала почти сразу. Анатомы указывали на отсутствие у эпифиза особых механических и физиологических свойств для раскачивания его душой и распространения животных духов по телу, а философы и юная корреспондентка Декарта, принцесса Елизавета Богемская – ставили главный вопрос: как вообще нематериальная субстанция может вызывать физическое движение?

И все же, несмотря на анатомическую наивность этих идей, направление мысли Декарта на века определило историю исследований мозга и логику рассуждений о связи мозга с душой и разумом. Английский математик и философ Альфред Норт Уайтхед писал в «Науке и современном мире» (1925 г.): «Краткое и достаточно полное описание интеллектуальной жизни европейских народов на протяжении последних двух с четвертью веков заключается в том, что они жили за счет накопленного капитала, оставленного гением семнадцатого века».

Томас Уиллис: части мозга и их функции

Томас Уиллис. Нижняя поверхность мозга человека.

Гравюра из Cerebri Anatome («Анатомия мозга»), Лондон, 1664 г.

На гравюре по рисунку Кристофера Рена с высокой точностью изображены структуры основания мозга, нервы и сосуды – круг Уиллиса. При этом вся кора больших полушарий обозначена одной буквой, без какого-либо функционального разделения.

Среди основателей созданного в 1660 году Лондонского королевского общества – одного из самых влиятельных научных обществ Европы – находились два друга из оксфордского кружка интеллектуалов, называвших себя Virtuosi. Один из них, виртуозно владевший пером художника, – Кристофер Рен (1632–1723 гг.), математик, астроном и архитектор собора Святого Павла в Лондоне. Другой – виртуозно владевший скальпелем врач и анатом Томас Уиллис (1621–1675 гг.), создавший при участии Рена одну из важнейших книг в истории науки о мозге – Cerebri anatome («Анатомия головного мозга», 1664 г.). Это работа не имела себе равных ни в момент своего появления, ни много лет спустя.

Именно Уиллису мы обязаны такими терминами, как hemisphere (полушарие), lobe (доля), corpus striatum (полосатое тело) и, наконец, neurology (неврология). Ему также принадлежит первое использование в английском языке слова «психология», а термин reflexion, от которого происходит reflex (рефлекс), был введен именно им, а не Декартом.

Хотя название Cerebri anatome указывало на чисто анатомический характер труда, обсуждение функций мозга проходит через всю книгу. Уиллис пришел к выводу, что мышление рождается не в желудочках, а в самом веществе мозга; желудочки он считал лишь «пустотой, возникающей при складывании границ мозговой ткани». Отныне желудочкам не принадлежала никакая роль в локализации души и разума. Память и произвольные действия Уиллис связывал с извилинами коры, воображение – с полушариями мозга.

Однако, как и мыслители тысячелетий до него, Уиллис полагал, что источником жизненных свойств остаются сердце и кровь: кора, по его мнению, порождала spiritus animales («животные духи») из того, что поступало к ней с кровью. Если внимательно рассмотреть нижнюю поверхность мозга, детально вырисованную Реном и подписанную Уиллисом, обнаружится нечто весьма примечательное. Центральные структуры мозга обозначены терминами, заимствованными из анатомии мужской телесности: testes cerebri, penis cerebri и nates cerebri – «мозговые яички», «мозговой пенис» и «мозговые ягодицы». И здесь не просто вопрос внешнего сходства – это функциональная модель. Первым приписывалась роль волевого ядра, второму – функция канала передачи животных духов, третьим – контроль и «запирание» их движения, подобно сфинктерам.