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

Гален советовал не использовать обезьян в анатомических экспериментах, так как в процессе выражение их морд было очень отпугивающим.

Одним из ключевых вопросов, интересовавших врача, была роль мозга и локализация мысли и души – ученый уверенно полагал, что мозг имеет важнейшее значение для поведения и мышления и что это можно доказать экспериментами на животных. Соответственно никакой анестезии в то время не было. Гален не был равнодушен к тем ужасам, которые сам же и учинял, – он советовал не использовать обезьян, так как выражение их морды во время эксперимента было слишком страшным. Хотя ученый не соглашался с теми, кто утверждал, что животным недостает части души, связанной с гневом и желанием, он ничего не говорил о боли – боль не встречается в описаниях его работ [20].

Пожалуй, самый решительный эксперимент Галена был посвящен изучению роли нервов в порождении звуков. Опыт проводился на свинье, потому что «животное, которое визжит громче всех, наиболее удобно для экспериментов, в которых голосу причиняется вред» [21]. Гален разрезал плоть бедной свиньи, привязанной спиной к столу и с крепко замотанной мордой, и обнажил возвратные гортанные нервы, идущие вдоль шеи, по обе стороны от сонной артерии. Если он туго обвязывал нервы ниткой, приглушенный визг животного прекращался; если ослаблял ее, звук возвращался. Хотя визг явно производился гортанью, что-то, казалось, двигалось от мозга по нервам вниз.

Это понимание подкрепило одно из наиболее зрелищных выступлений Галена, во время которого он обосновал важность мозга, непосредственно бросив вызов оппонентам и последствиям их взглядов о центральной роли сердца. Вскрыв живое подопытное животное, Гален заставил своего противника сжать сердце зверя и не давать ему биться. Даже когда сердце остановилось, бедное создание продолжало приглушенно скулить, демонстрируя, что движение сердца не обязательно для того, чтобы животное издавало звуки. Но когда Гален вскрыл череп и заставил своего соперника надавить на мозг, животное немедленно перестало шуметь и потеряло сознание. Ослабив давление, Гален доложил: «Животное приходит в сознание и снова может двигаться». Это, должно быть, очень удивило зрителей. Как выразилась историк Мод Глисон, «анатомические выступления Галена все меньше и меньше напоминали интеллектуальные споры и больше – магическое шоу» [22].

На основании полученных данных – подтвержденных многочисленными анатомическими описаниями и хирургическими вмешательствами, в том числе и на пациентах, – Гален убедился, что мозг – это центр мысли. Он утверждал, что мозг вырабатывает особый вид воздуха, или пневмы, который просачивается наружу, если мозг поврежден, и вызывает обморок. Когда накапливается достаточное количество этого воздуха, сознание возвращается. По словам Галена, движение тела является следствием движения воздуха, производимого мозгом и двигающегося по полым нервам. Его анатомические исследования – в основном на животных, а не на людях – показали, что все нервы берут начало в мозге, а не в сердце, как утверждал Аристотель.

Несмотря на доказательства, представленные Галеном, авторитет таких мыслителей, как Аристотель, и сила повседневного опыта не позволили взглядам о центральной роли мозга вытеснить старые идеи даже в Риме. Гален оставил огромный объем работ – около 400 трактатов, из которых сохранилось более 170, охватывающих весь спектр медицины и естественных наук. Но падение Римской империи привело к разрушению интеллектуальной среды, в которой могли бы осуществиться дальнейшие открытия. Просто раздумья о том, откуда происходит мысль, никогда не решат проблему. Как видно из работ Галена, это потребует анатомического и экспериментального исследования, которое, в свою очередь, возможно только при условии интеллектуальной открытости и учета уже достигнутых успехов и неудач в масштабном круговороте идей. Подобных условий не создадут еще несколько столетий.

* * *

Значительная часть культурного наследия Рима и Греции была сохранена в библиотеках Восточной Римской империи с центром в Византии (современный Стамбул). Начиная с VII века появление различных халифатов, связанных с подъемом ислама, привело к созданию культуры, которая распространилась во Францию на западе, в Болгарию на севере и в Туркменистан и Афганистан на востоке. Исламское общество высоко ценило знания и технические навыки, и для удовлетворения аппетитов новых господствующих классов и правящих групп строились мосты и каналы, составлялись гороскопы, изготавливались бумага и стекло. Все это требовало повторного открытия старой мудрости или развития новых идей [23].

Сначала грянула волна переводов греческих и римских текстов, которые можно было найти в персидских или византийских библиотеках, – эти усилия были сосредоточены в Багдаде и спонсировались халифами и богатыми купцами. Идеи, содержащиеся в переведенных документах, были вскоре расширены, поскольку восточные мыслители разработали совершенно новые области знаний, такие как алгебра, астрономия, оптика и химия. Но медицина и анатомия оставались прочно укорененными в греческих и римских воззрениях и привязанными к переводимым текстам. В частности, рассуждения о роли сердца и мозга, существовавшие со времен Аристотеля и Гиппократа, передавались из поколения в поколение более или менее в неизменном виде.

Одним из ведущих врачей и философов этого периода был Абу Али Хусейн ибн Абдуллах ибн аль-Хасан ибн Али ибн Сина, известный на Западе как Авиценна. Родившийся в 980 году в небольшом селении Афшана (сейчас относится к Бухарской области в Узбекистане), Авиценна жил на территории современного Ирана и написал сотни книг. Его творчество сочетало греческое и арабское мышление наряду с методами лечения и диагностики из таких далеких мест, как Индия. Труды Авиценны, переведенные на латынь в XII веке, оказывали глубокое влияние на западную медицину в течение 500 лет. Авиценна согласился с утверждением Галена, что нервы происходят из головного или спинного мозга, но настаивал, подобно Аристотелю, что первоисточником всех движений и ощущений тем не менее является сердце [24]. Эта точка зрения также согласуется с Кораном, который часто ссылается на сердце как на источник понимания и, как и Библия, вообще не содержит никакого упоминания о мозге.

Другой путь, по которому идеи Галена передавались в рассматриваемый период, был связан с работой врача X века Али ибн аль-Аббас аль-Маджуси, известного на Западе как Али Аббас. Историк описал его как «перса, взявшего арабское имя и писавшего на языке Корана, зороастрийца, воспитанного греческими традициями, мыслителя из исламского мира, принятого западной латинской общиной менее чем через столетие после его смерти». Дабы подчеркнуть космополитическую «смесь» этого периода, добавлю, что работу Али Аббаса впоследствии перевел на латынь в Италии христианский монах, который был беженцем-мусульманином из Северной Африки [25].

Теория локализации желудочков, проиллюстрированная Грегором Райшем в 1504 году. Восприятие и воображение расположены спереди, мышление – в центре, а память – сзади

Среди трудов Галена, переведенных Али Аббасом, были работы, касавшиеся структуры и роли мозга: «Мозг является главным органом психических членов. Ибо в мозгу заключены память, разум и интеллект, а из мозга распределяются сила, ощущение и произвольное движение» [26].

Али Аббас также выдвинул идею, не встречавшуюся у Галена, – он утверждал, что три полости или желудочки мозга полны «животных духов»[12 - Слово animal («животное») имеет тот же корень, что и слово animated («одушевленный»), и относится к латинскому слову animus, обозначающему сердце и ум. – Прим. авт.], которые были созданы в сердце и перенесены в кровь. Каждый из желудочков, по его словам, имеет свою психологическую функцию: «Животный дух в передних желудочках создает ощущение и воображение, животный дух в среднем желудочке становится интеллектом или разумом, а животный дух, передаваемый в задний желудочек, производит движение и память».

Несмотря на отсутствие доказательств, данная идея активно распространялась по всей Европе и Ближнему Востоку на протяжении более тысячи лет [27]. Впервые она появилась в IV веке в трудах епископа Немесия Эмесского[13 - Немесий Эме?сский (предположительно кон. IV – нач. V в.) – ранневизантийский богослов, философ, представитель Александрийской школы неоплатонизма, автор трактата «О природе человека».] из Сирии, а несколько десятилетий спустя была кратко упомянута Аврелием Августином[14 - Аврелий Августин Блаженный (354–430) – христианский богослов и мыслитель, епископ Иппонский, один из Отцов христианской Церкви.]. Таким образом, идея получила религиозное одобрение, что помогло сохранить ее популярность [28]. На протяжении более 1200 лет предположение о желудочковой локализации сохраняло свои позиции и воспринималось как само собой разумеющееся сведение. Между IV и XVI веками были выдвинуты по меньшей мере двадцать четыре различные версии этой концепции [29]. Среди тех, кто безоговорочно принял ее, были некоторые из величайших мыслителей Европы и арабского мира, включая Леонардо да Винчи, Роджера Бэкона, Фому Аквинского, Ибн Рушда (Аверроэс) и Авиценну.

* * *

К началу XIII века латинские переводы сочинений Авиценны (в том числе его непростая теория желудочковой локализации и происхождения всех мыслей и эмоций из сердца) доминировали в новых университетах Европы. Хотя Салернская врачебная школа[15 - Салернская врачебная школа – высшая медицинская школа, возникшая в IX веке в итальянском городе Салерно.] распространяла версию Али Абасса, основанную на идеях Галена о центральной роли мозга, в конце концов одобрили все же идеи Авиценны, потому что они основывались на философии Аристотеля. Представления Аристотеля главенствовали в европейском мышлении отчасти благодаря трудам доминиканского монаха Фомы Аквинского, который на протяжении столетий являлся ключевой фигурой западной интеллектуальной жизни. Фома Аквинский стремился синтезировать идеи Аристотеля с христианством, сплавляя религиозную догму с противоречивыми воззрениями древних язычников. Области научного понимания, которые должны были находиться в центре эмпирических исследований (к примеру, анатомия), оказались окутаны туманом религиозности, причем теологи играли решающую роль в передаче знаний и определении границ приемлемого.

Читатели новых переводных текстов хорошо знали разницу между позицией Авиценны и Аристотеля, отводящих центральную роль сердцу, и ориентированными на мозг концепциями Салернской школы и Галена, а также были знакомы с различными попытками мыслителей найти в этом вопросе золотую середину. В XIII веке, например, Альберт Великий[16 - Альберт Великий, Альберт фон Больштедт (около 1200–1280) – средневековый философ, теолог, наставник Фомы Аквинского. Альберт Великий изложил и прокомментировал почти все работы Аристотеля.] пытался добиться невозможного, доказывая, что Гален был неправ и что все нервы действительно происходят из сердца, как сказал Аристотель [30]. Современный ответ на столь противоречивые утверждения состоял бы в прямых наблюдениях. Решение в Средние века было схоластическим и теоретическим: мыслители стремились примирить противоположные взгляды своих почитаемых предшественников путем тщательного текстологического анализа, а не экспериментов.

Но в начале XIV века власть средневековой схоластики над анатомическим знанием несколько ослабла в Болонской медицинской школе, где Мондино де Луцци был профессором медицины и анатомии. Мондино создал рукопись под названием Anatomia Mundini («Анатомия Мондино»), в основу которой лег его опыт вскрытия человеческого тела – первый подобный отчет со времен Эрасистрата и Герофила, работавших в Александрии более 1500 лет назад.

Изменения моральных и социальных норм начала XIV века, позволившие Мондино проводить вскрытия, не вполне ясны. Трупы, которые он препарировал, по-видимому, принадлежали преступникам. Инструкции по вскрытию начинаются так: «Труп человека, убитого путем обезглавливания или повешения, помещают в лежачее положение» [31]. Стоит сказать, что были и прецеденты: в XII веке в Салерно проводились вскрытия животных, а в Болонье в предыдущие десятилетия имели место посмертные исследования, позволявшие установить причину смерти. Таким образом, включение Anatomia Mundini в подготовку врачей, возможно, в большей степени воспринималось как очевидное развитие, а не как смелое новшество [32]. Это привело к разрыву с религиозным учением – препарирование не было запрещено ни христианской, ни исламской теологией. Некоторые арабские тексты IX и XII веков порицают расчленение. Но в целом кажется, что ученые, которые открыли и перевели труды Галена и Аристотеля, были удовлетворены содержащимися в этих работах знаниями и не стремились сравнивать взгляды древних предшественников с собственными наблюдениями [33.] Теперь все начало меняться. И в отличие от короткого периода в Александрии более 1500 лет назад, отношение к вскрытию поменялось окончательно, по крайней мере в Западной Европе.

В XII веке в Салерно проводились вскрытия животных, а в Болонье исследовали трупы для установления причины смерти.

Решающим стал не сам факт, что Мондино заглянул внутрь мертвого тела, а то, что этим он показал важность самостоятельного изучения. Представления о человеческом теле можно проверить, а знания можно получить независимо, не копируя слепо древние трактаты, – данная мысль в конечном счете окажется революционной. Однако, хотя метод Мондино и был радикальным, его наблюдения таковыми не являлись – ученый просто повторил взгляды Галена относительно анатомических структур и добавил аристотелевскую интерпретацию их функции, согласно которой сердце было источником движения, включая голос [34].

«Анатомия Мондино» показала, что препарирование – это потенциальный инструмент для понимания человеческого тела, но работа самого ученого существенно на науку не повлияла. В мире до изобретения печати мысли распространялись медленно. Текстуальные свидетельства древних считались решающими – начиная с Библии и заканчивая текстами, которые Фома Аквинский и другие церковные лидеры включили в свою теологию. Вера, а не факт все еще оставалась сущностью знания и формировала основу европейской интеллектуальной жизни.

* * *

Начиная с XV века темпы культурных и технологических изменений в Европе внезапно ускорились. Этот период традиционно называют Ренессансом и первой научной революцией. Историки до сих пор спорят о том, что могло вызвать эти изменения и произошли ли они вообще. Европейское изобретение книгопечатания (через несколько сотен лет после китайского изобретения подвижного шрифта) изменило распределение знаний[17 - Иоганн Гутенберг впервые применил ручной печатный станок в середине 1440-х годов. Би Шэн, китайский кузнец, изобрел подвижной шрифт в XI веке – между 1041 и 1048 годами.]. Переводы Библии на национальные языки и развитие протестантизма поощряли идею о том, что знание о мире доступно непосредственно отдельным людям, а не обязательно закреплено за неким авторитетом. Революции в Нидерландах и Англии свергли старую аристократическую власть, освободив политическое, социальное и экономическое пространство для новых классов с более радикальными взглядами на мир. Между тем открытие Америки европейцами и появление новых болезней, таких как сифилис, подорвали веру в древние тексты, которые были малополезны в попытках понять бурную смену событий. Наконец, изобретение телескопа и микроскопа открыло невообразимые до сих пор миры, в то время как технологические разработки, наподобие поршневого насоса и часового механизма, подарили человеку новые убедительные метафоры, которые, казалось, объясняли все: от движения звезд до человеческого тела.

В 1543 году были опубликованы две книги, в совершенно разных масштабах изменившие наш взгляд на Вселенную и ее обитателей. В первой книге – работе Николая Коперника «О вращении небесных сфер» (De Revolutionibus Orbium Coelestium) – излагалась математическая модель, согласно которой Земля вращается вокруг Солнца. Для расчетов ученый использовал теоремы, разработанные арабскими астрономами более двух веков назад. Второй книгой был научный труд Андреаса Везалия «О строении человеческого тела» (De Humani Corporis Fabrica). Семитомная и семисотстраничная работа объединила знания и эстетику, представив читателям самое точное из существовавших на тот момент описание анатомии человека. Везалий в полной мере использовал мощь книгопечатания, обогатив текст более чем 200 поразительными иллюстрациями в технике ксилографии[18 - Современные ученые полагают, что рисунки к учебнику Везалия были созданы в мастерской самого Тициана.], основанными на вскрытии человеческих тел. Везалий, профессор медицины в Падуе, создал поистине революционную работу. И она стала таковой не только из-за знаний, которые в ней содержались, но и из-за того, как эти знания были получены и представлены читателю.

«Анатомия Мондино» показала, что препарирование – это потенциальный инструмент для понимания человеческого тела.

В предыдущие десятилетия другие авторы, такие как Якопо Беренгарио да Карпи, опубликовали иллюстрированные описания анатомии человека на основе вскрытий, но пособие не отличалось ни особым графическим мастерством, ни анатомически точным изображеним деталей [35]. Были даже прецеденты вскрытия мозга: в 1517 году немецкий военный хирург Ганс фон Герсдорф подготовил лист с шестью небольшими рисунками коры головного мозга на разных стадиях рассечения. А в 1538 году Иоганн Дрюандер из Марбурга опубликовал одиннадцать гравюр, изображающих вскрытие мозга, правда, в относительно упрощенном виде [36]. Шедевр Везалия 1543 года был совершенно иного качества. Ничего подобного никто раньше не видел.

Каждая из книг в трактате «О строении человеческого тела» была посвящена различным системам организма (костям, мышцам, внутренним органам и так далее). Последняя книга объемом в шестьдесят страниц рассказывала о мозге и содержала одиннадцать рисунков открытого черепа. По-видимому, «натурой» для изображений послужили головы по меньшей мере шести человек [37]. Хотя гравюры мозга кажутся невероятно натуралистичными и точными, как и остальная часть работы, они очень избирательны и представляют лишь то, что можно увидеть невооруженным глазом [38]. Тем не менее трактат ознаменовал собой огромный прорыв в анатомическом знании. Например, Везалий сообщал, что не может наблюдать rete mirabile – сеть кровеносных сосудов, которая, как утверждал Гален, позволяла «животным духам» проникать в мозг. Везалий дерзко – и точно – пришел к выводу, что Гален ошибался и данной структуры в человеческом организме нет [39]. Студенты, утверждал он, должны присутствовать на вскрытии, внимательно смотреть «и в будущем меньше верить в книги по анатомии» [40]. Свое опровержение идеи Галена Везалий превратил в призыв к новому способу изучения тела.

Везалий также бился над разгадкой того, что все это может означать, как на самом деле функционирует человеческий организм, и в особенности мозг. В тот же момент скальпель, по понятным причинам, подвел ученого. Тщательное вскрытие человеческого тела могло выявить структуры, но, кроме тривиальных случаев (кости, сухожилия и нервы), не давало никакого реального понимания функций. Трудности интерпретации были особенно велики, когда дело доходило до поиска истоков поведения людей и наших различий с животными. Проблема, объяснял Везалий, заключалась в том, что при анализе образцов не обнаружилось «никакой разницы между структурой мозга животных и человеческим мозгом в тех частях, которые [он] препарировал у овцы, козы, коровы, кошки, обезьяны, собаки и птицы» [41].

Вскрытие человеческого мозга Везалием

Хотя Везалий отметил, что мозг человека пропорционально был намного больше, чем у других животных, ученый не смог найти качественного различия между строением мозга человека и других позвоночных. Что бы ни вызывало очевидные поведенческие и психологические различия между человеком и животными – Везалий этого не увидел. Хотя его вскрытия не могли дать объяснения того, как работает мозг, они позволили предположить, что доминирующая желудочковая теория может быть ошибочной – желудочки, казалось, были «не более чем полостями или проходами». Не имея лучшего объяснения принципов работы мозга, Везалий заключил, что «ничего не следует говорить о расположении в мозгу аспектов высшего духа», и набросился на теологов, которые осмелились локализовать их. Он описывал подобные идеи как «ложь и чудовищную фальшь». Мозг – крепкий орешек.

Все исследования Везалия основывались на мысли, что именно мозг, а не сердце является источником мысли и движения.

Везалий считал, что именно мозг, а не сердце является источником мысли и движения.

Доказательства этого предположения на самом деле были довольно скудными – единственное экспериментальное подтверждение получил Гален более 1200 лет назад. Спустя три десятилетия после смерти Везалия Андре дю Лоренс, профессор Университета Монпелье и врач Генриха IV, французского короля, не мог сделать ничего, кроме как утвердить свою веру в роль мозга:

«Следовательно, я утверждаю, что главное вместилище души находится в мозге, потому что там живут самые добрые силы и наиболее ясно проявляются самые достойные действия. Все инструменты движения, чувства, воображения, речи и памяти находятся в мозге или непосредственно зависят от него»[19 - «Дю Лоренс описал широко распространенный „стеклянный бред”, при котором пациенты были убеждены, что сделаны из стекла, и боялись, что могут разбиться. Частота сообщений об этих симптомах снизилась с начала девятнадцатого века, показывая, что некоторые симптомы психического здоровья тесно связаны с социальным контекстом. Это справедливо даже в отношении посттравматического стрессового расстройства у солдат – сейчас наблюдаются совсем другие симптомы, чем во время Первой мировой войны». Speak, G. (1990), History of Psychiatry 1:191–206.] [42].

Что же касается роли желудочков, то дю Лоренс осторожно обошел данный вопрос, просто заявив, что он «не вполне решен».

Все эти робкие шаги к пониманию роли мозга в порождении мысли показывают, что не было ни одного «мозгоцентрического момента», когда мыслители осознали, что мозг, а не сердце является ключевым органом. Очевидная сложность мозга по сравнению с сердцем ясно указывала, где могут располагаться мысли и эмоции. Но из-за влиятельности традиции и силы повседневного опыта некоторые из величайших мыслителей XVI и XVII веков придерживались противоречивых взглядов. Замешательство, которое чувствовали многие, было прекрасно подытожено Шекспиром в одной из песен из третьего акта «Венецианского купца»:

Скажи мне, где любви начало?
Ум, сердце ль жизнь ей даровало?[20 - Перевод цитаты Т. Щепкиной-Куперник.]

2

Силы. XVII–XVIII века

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 [1]. 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[21 - Речь идет об инквизиционном процессе над физиком и астрономом Галилео Галилеем, состоявшемся в Риме в 1633 году. Галилей был обвинен в активной поддержке гелиоцентрической системы мира Николая Коперника, которую католическая церковь ранее, в 1616 году, осудила как еретическое учение. В результате, несмотря на согласие отречься от коперниканства и покаяться, Галилей был приговорен к пожизненному заключению в тюрьме, которое впоследствии было заменено на домашний арест и пожизненный надзор инквизиции.].

Достоянием общественности работы Декарта стали посмертно – в 1662 году [2]. Как и многие другие мыслители, Декарт отверг предположение, что сердце было вместилищем страстей, как «не стоящее серьезного рассмотрения» [3]. Его взгляд на мозг был гораздо более современным. Согласно Декарту, тела животных функционируют так, как будто они являются машинами.

В 1620-х годах Уильям Гарвей показал, что «сердце – это просто мышца».

Он даже рассматривал животных как b?tes machines («животные машины» или еще драматичнее – «машины-звери») – и отводил главную роль мозгу [4]. 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» [5]. 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.

Люди отличаются от животных прежде всего тем, что обладают душой и используют речь.