Два любимых названия
У мозга есть множество броских названий. У автора есть два любимых: «его несовершенство» и «команда соперников». Словом «несовершенство» нейробиолог Гари Маркус описывает мозг в своей книге «Несовершенный человек». Маркус представляет мозг как своего рода машину Робинсона — Голдберга, используя немецкое слово kluge, которое означает «плохо подобранный набор деталей, собранных вместе для выполнения определенной задачи». Выражение «команда соперников» пришло из книги «Инкогнито» Дэвида Иглмена. Его способ изобразить мозг обыгрывает известную стратегию Авраама Линкольна. Во время Гражданской войны Линкольн набрал в кабинет министров людей, которые наверняка будут конфликтовать и с ним, и друг с другом. Эти непримиримые соперники хорошо работали вместе, несмотря на разногласия по вопросу рабства, полярные политические взгляды и угрозу раскола страны. Мозг работает так же. Он вбирает из окружающего мира противоречивую информацию, использует химические раздражители нервной и гормональной систем, психологию и другие данные и как-то их интерпретирует. Конфликтные ситуации и соперничество — важные аспекты работы мозга.
Почему мозг — плохой инженерный проект
Устройство мозга довольно беспорядочно и во многом не поддается архитектурной или инженерной логике. Некоторые сравнивают его с компьютером, но эта аналогия неверна. Компьютеры развиваются не так, как мозг. Компьютеры могут отбрасывать предыдущие достижения и начинать с чистого листа — своего рода вторая попытка. В эволюции нет ни дублей, ни вторых шансов. Структуры, которые мы наблюдаем в мозге, являются результатом происхождения от общего предка. Как только структура возникает в результате мутации и закрепляется естественным отбором, она сохраняется в популяции. Популяция не может просто отказаться от этого решения и выбрать более совершенный подход. Естественный отбор вынужден использовать существующую вариацию, и если та является несовершенной, то продукт естественного отбора будет еще более несовершенным. Это не значит, что несовершенные вещи становятся лишь более несовершенными. Это означает только то, что несовершенство порождает другие несовершенства. И скорее всего, именно это произошло с мозгом.
Восходящий и нисходящий подходы
Мозг постоянно решает конфликты противоречащих друг другу информационных сигналов. Психологи считают, что мы можем обрабатывать поступающие данные двумя основными способами. Восходящий подход начинается с данных или информации, а информация основана на других нейронных функциях со все возрастающей сложностью. Нисходящий подход начинается с сенсорной информации, вызывающей воспоминания и эмоции о том, с чем мы сталкивались в прошлом. Мозг использует эту эмпирическую справку, чтобы построить восприятие. Вероятно, мозг при восприятии совмещает эти два подхода. Понимание того, что оба процесса возможны, позволяет психологам выдвигать проверяемые гипотезы.
Как зрение путешествует по мозгу
Зрительное восприятие начинается с глаза. Нервные отростки от сетчатки сгруппированы в зрительные нервы. Эти нервы пересекаются в оптической хиазме: нерв от левого глаза идет в правую часть мозга, а от правого — в левую. Затем два нервных пучка соединяются с латеральными коленчатыми телами — ретрансляционными станциями, которые посылают импульсы дальше в заднюю часть мозга. В 1930-е годы Генрих Клювер и Пол Бьюси провели эксперименты с удалением участков мозга макак. Они выявили два пути обработки зрительной информации: вентральный (нижний) и дорсальный (верхний). Вентральный поток отвечает за то, «что» мы воспринимаем. Дорсальный — за то, «где» происходит восприятие. Обезьяны с повреждением вентрального потока теряли способность различать предметы. Они могли воспринимать перспективу и расстояние до предметов («где»), но не понимали, «что» видят. Обезьяны с повреждением дорсального потока могли идентифицировать предметы, но имели трудности с пространственным зрением. Цвет обрабатывается в вентральном потоке. Формы, оттенки и текстуры — там же, но в разных подзонах (V-областях). Движение, направление и скорость объектов обрабатываются в дорсальном потоке, тоже в уникальных V-областях. Нейроны в различных областях мозга имеют разнонаправленную функцию. Зрение не обязательно идет от менее сложных восприятий к более сложным. Система имеет и мощную обратную связь, и функционал прямой связи. Это делает обработку зрительной информации частично процессом, идущим сверху вниз, а частично — снизу вверх.
Обоняние и вкус: быстрые решения
Обонятельные и вкусовые рецепторы активируются химическим путем. Потенциалы действия от носа перемещаются на небольшое расстояние — первая остановка (обонятельные луковицы) расположена почти непосредственно над рецепторами. Затем импульсы следуют к первичной обонятельной коре, а оттуда — в гипоталамус, таламус (лимбическая система) и орбитофронтальную кору (лобные доли), отвечающую за принятие решений. Эти связи эволюционировали как средство быстрого принятия решений на основе обоняния. Вкусовые импульсы от языка по черепным нервам поступают в те же области мозга, что и обонятельные: таламус, лимбическую систему, а оттуда — во вкусовую область орбитофронтальной коры, где обрабатывается и обоняние. Это объясняет, почему вкус и запах так тесно связаны. То, что мы называем вкусом, — мультисенсорный опыт, связанный с запахом, вкусом и текстурой.
Слух: от уха до понимания языка
Слуховое восприятие начинается во внутреннем ухе. Импульсы перемещаются к кортиевому органу, затем по черепному нерву — в ствол головного мозга, к кохлеарным ядрам. Есть связи с таламусом и с первичной слуховой корой в верхней височной извилине. Оттуда импульсы передаются в области для обработки более высокого порядка — например, для понимания языка и реагирования на него (области Брока и Вернике).
Осязание: больше, чем просто кожа
Информация от пяти и более видов сенсорных рецепторов на коже поступает в мозг тремя основными путями. Осязание и ощущение положения тела в пространстве идут по задней (дорсальной) стороне тела. Температура и боль — по третьему пути. В мозге импульсы собираются в первичной соматосенсорной коре — области гомункулов. Но на этом обработка не заканчивается. Мозг активирует не только соматосенсорную кору, но и области, отвечающие за зрение и слух. Почему? Сигнал от первого прикосновения может быть «нечистым» — слишком хаотичным или, наоборот, слишком слабым. Возникает необходимость в других органах чувств для усиления информации. Кроссмодальность (взаимодействие чувств) наиболее важна в ситуациях, когда исходное ощущение выражено слабо, подавлено или нарушено.
Запах, который вы уловили, вспышка света, прикосновение ветерка — всё это не одно чувство. Это всегда результат взаимодействия чувств. Ничто из того, что мы воспринимаем, на самом деле не является монополией одного органа чувств. Мозг — несовершенный механизм, собранный из случайных деталей, доставшихся в наследство от эволюции. В нем нет ни идеальной инженерии, ни чистого листа. Но он работает. Он берет противоречивую информацию, использует восходящие и нисходящие пути, задействует одни чувства, чтобы усилить другие, и в итоге создает то, что мы называем реальностью. И, как команда соперников Линкольна, он делает это, несмотря на внутренние конфликты. Возможно, именно благодаря им, а не вопреки.