Разум VS Мозг. Разговор на разных языках
Шрифт:
В то же время маловероятно, что эти механизмы могут точно объяснить конкретные примеры человеческого поведения. Если бы мы обнаружили повышенный уровень серотонина в мозге зрителей на рок-концерте, мы по-прежнему могли бы только догадываться о стоящих за ним причинах. Сложность человеческой нервной системы и человеческого опыта не позволяет найти абсолютно надежный способ выявления возможных причинных факторов. Как мы можем видеть из спора о насилии на телевидении, люди, в отличие от одноклеточной слизистой плесени или саранчи с ее крошечным мозгом, не подчиняются точному плану поведения, выстроенному на основе вариаций единственной переменной. Даже если бы мы обнаружили на задней поверхности наших ног волоски, поглаживание которых способствует синтезу серотонина в мозге, мы бы не знали, является ли поглаживание непосредственной причиной повышения уровня нейромедиатора. Возможно, поглаживание ног участника исследования снимает у него зуд или вызывает приятные воспоминания, которые, в свою очередь, повышают уровень серотонина.
Рискуя показаться отъявленным нигилистом, скажу, что существует второе важнейшее препятствие в изучении биологии, стоящей за групповым поведением: фундаментальный недостаток знаний о функционировании
Немного истории: в конце XIX века испанский нейробиолог и лауреат Нобелевской премии Сантьяго Рамон-и-Кахаль разработал элегантные методы окрашивания, позволившие в деталях рассмотреть наши нейроны и их соединения. Многие считают Кахаля отцом современной нейробиологии. Ему приписывается популяризация господствующего до сих пор убеждения, что нейроны являются субстратом нашего мышления – так называемая «Нейронная Доктрина». Этот взгляд в дальнейшем укрепился благодаря технологическому развитию 1930-х: отделение гигантского аксона кальмара, достаточно большого, чтобы его можно было изучать с помощью электрических воздействий, используя внутриклеточные регистрационные электроды. В середине 1940-х британские ученые Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли определили природу передачи нейронных импульсов – электрический биопотенциал, который перемещается по всей длине нерва и приводит к выбросу нейромедиаторов в синаптическую щель. Их работа, также получившая Нобелевскую премию, стала фундаментом для современного понимания работы нервной системы.
Между тем глиальные клетки были обделены вниманием, хотя они составляют половину объема мозга взрослого млекопитающего и как минимум настолько же разветвлены. Более трудные для исследования, они оставались на задворках нейробиологии. Это продолжалось до 1960-х, когда стало известно, что астроциты тоже обладают биопотенциалом. Затем выяснили, что как нейроны, так и астроциты реагируют на выбросы нейромедиаторов. Совсем недавно обнаружили, что астроциты могут также создавать кальциевые волны, распространяющиеся по области, в сотни раз превышающей по размеру астроцит-источник. Хотя у астроцитов нет собственных синапсов, значительный процент их концевых пластинок (до 30 000 на астроцит) приближен к нейронным синапсам. Все качества, необходимые для воздействия на передачу нервных импульсов, присутствуют. Но участвуют ли они в процессах познания?
Вердикт по-прежнему не вынесен. Некоторые специалисты уверены, что астроциты не играют роли в познавательных процессах. Другие – что они участвуют в реализации познавательных функций, но не уверены в степени их вклада. Кто-то избегает давать определенный ответ. В 2008 г. Кен МакКарти, исследователь из Университета Северной Каролины, написал, что «астроциты активно участвовуют в обработке информации в мозге» [129]. Год спустя его следующий эксперимент не смог предоставить убедительного доказательства в пользу глиального воздействия на нейроны, заставив МакКарти усомниться в своих прежних утверждениях. Те, кто не скрывает своего энтузиазма, полагают, что глиальные клетки являются важнейшим фактором генерации наших мыслей. По словам нейробиолога из Университета Висконсина Эндрю Куба, автора книги «The Root of Thought: Unlocking Glia» [40] [130], «именно астроциты контролируют нейроны, а не наоборот». Куб подозревает глию во всем, от снов до воображения. Из его последнего интервью в Scientific American: «Очевидно, что астроциты вовлечены в процессы на уровне коры мозга, но важнее сейчас ответить на следующие вопросы: наши мысли и воображение следствие совместной работы астроцитов и нейронов, или наши мысли и воображение – прерогатива исключительно астроцитов?» [131].
40
Название можно перевести как «Корни мысли: рассекречивание глии». – Прим. пер.
Размер действительно имеет значение?
Чтобы подкрепить свое утверждение, Куб обращается к предшествующим нейроанатомическим исследованиям плотности клеток в мозге. В 1960-е установили, что глиальные клетки составляют около 90 % от всей массы мозга. Куб рассматривает это наблюдение в качестве источника распространенного мифа о том, что мы используем только 10 % нашего мозга. Поскольку мы склонны придавать важность размеру и количеству в духе «чем больше, тем лучше» и «хорошего должно быть много», Куб намекает на то, что чем больше глиальных клеток, тем выше вероятность, что они играют основную, а не поддерживающую роль. Но исследования по определению количества клеток – и, таким образом, как подразумевается, потенциальной важности глиальных клеток – дают широкий разброс результатов. По крайней мере, одно из ранних исследований предполагало 50-кратный перевес массы глиальных клеток над массой нейронов [132], тогда как новые методы приносят новые результаты. Исследование, опубликованное за шесть месяцев до появления интервью Куба в Scientific American в 2009 г., утверждало соотношение приблизительно один нейрон на одну глиальную клетку [133].
Так же обстоит дело и с подсчетом нейронов. Оценки их общего количества радикально различаются: от десяти миллиардов до одного триллиона [134]. Это может показаться удивительным, что в наши
дни, в век техники, способной расшифровать человеческий геном, мы не можем точно посчитать количество клеток мозга, но это так. Различные методы приносят различные результаты. Трудно понять, выдержат ли какие-либо из существующих на сегодня величин проверку временем.По словам швейцарского исследователя Андреа Вольтерра, ставки очень высоки. «Если глия участвует в передаче сигналов, то выходит, что процессы в мозге на много порядков сложнее, чем считалось прежде. Нейробиологи, которые долгое время фокусировались на нейронах, будут вынуждены пересмотреть все свои представления [135]». Но в том-то и проблема, получается, что не только не вынесен вердикт, но и судьи, похоже, зашли в тупик в попытках прийти к единому мнению о том, что делать дальше. Никто не может предложить экспериментальный подход, который был бы принят всеми в качестве потенциального источника окончательного решения о соотношении функций нервных клеток. В обзорной статье в журнале Nature в 2010 г. нейробиолог из Лондонского университета Дэвид Этвелл пишет: «Не существует простого и ясного эксперимента, иначе бы я его провел… так же как и большинство других ученых» [136].
Попробуйте представить эксперимент, который принес бы недвусмысленные результаты. Пусть мы хотим увидеть природу мысли (если таковая существует) в отсутствие глиальных клеток. Поскольку последние являются неотъемлемой частью функционирования нейронов, невозможно разработать исследование на человеке, в котором глиальные клетки были бы деактивированы. Без глиальных клеток нейроны не будут нормально работать. Даже выборочная деактивация компонентов функции глиальных клеток приведет к тому же результату. Если, допустим, нейроны были бы передатчиками мыслей, генерируемых глиальными клетками, при этом подходе мы бы просто ничего не увидели и смогли сделать еще меньше выводов. Кроме того, сейчас у нас нет возможности определить, какие эмерджентные свойства могут присутствовать у групп глиальных клеток. Для проведения идеального исследования нам необходимо создать функционирующий мозг только из глиальных клеток, затем прикрепить его к телу и изучить последствия этой операции.
С моей точки зрения, самый важный вывод из этой истории с глией и нейронами – вывод о роли научной методологии в выдумывании гипотез. По большей части из-за того, что нейроны было проще изучать путем экспериментов, у нас превалировало мнение, что нейроны являются основным источником познания. Между тем до последнего времени наука игнорировала более трудные для исследования клетки мозга, которые занимают по крайней мере не меньший (или, возможно, больший) объем мозга. Если бы глиальные клетки было проще, чем нейроны, у нас бы, возможно, было совершенно иное представление о том, как мозг создает разум. Майкен Недергор, исследователь глиальной ткани из Университета Рочестера, относит большую часть проблем в понимании глии на счет обусловленных культурой предубеждений. «Все нейробиологи проходят подготовку в нейронно-центристских лабораториях, и каждый до сих пор уверен, что астроциты работают как нейроны. Но астроциты функционируют совершенно иначе. Они используют другой язык. Они используют другой способ осуществления приема и передачи. И они могут работать в совершенно ином временном масштабе, нежели нейроны» [137].
Наши представления о том, как мозг создает мысли, зависят от используемых нами инструментов
Наши представления о том, как мозг создает мысли, зависят от используемых нами инструментов. Я привел пример глиальной передачи сигналов, поскольку эта тема поднимает серьезный вопрос об эволюции наших текущих представлений о работе мозга и создании мыслей. Не знаю, подтвердится ли в конечном итоге важность глиальной передачи сигналов. Хуже того, с учетом честного признания, сделанного многими ведущими специалистами в этой области, сомнительно, что проблема решится существующими в настоящее время инструментами. Возможно, сложность нейронно-глиальных взаимодействий будет препятствовать достижению полной ясности в этой области и в обозримом будущем. На этот период нам остается только теоретизирование и интерпретация противоречивых данных. От того, как мы интегрируем эту неточную и двусмысленную информацию, будет зависеть образ нашего мышления, который сам по себе подвергается воздействию групповых и культурных влияний, влияющих на наше восприятие [138]. Не обращать внимания на эти неотъемлемые методологические сложности – значит, совершать ошибку того же толка, что и утверждать, будто мы близки к пониманию темной материи, темной энергии, природы гравитации и тысячи других великих тайн, которые не сдаются лучшим умам и величайшим техническим достижениям. В космологических кругах принято говорить, что видимая Вселенная – всего лишь малая частица сущего. Все остальное – темная материя и темная энергия – это предмет экспериментов, спекуляций, смелых предположений и старой доброй научной фантастики. Трудно избежать подобного же взгляда на мозг. Возможно, глиальные клетки следует рассматривать как темную материю мозга, а не как его белое вещество.
А что, если…
Чтобы продемонстрировать, насколько трудно отступить от предрассудков, можно рассмотреть следующее гипотетическое предположение. Если примеры группового интеллектуального поведения наблюдаются по всему животному миру, возможно, мы также обладаем аналогичной клеточной системой, обеспечивающей совместный «интеллект»? Задумайтесь на мгновение и спросите себя, что вы чувствуете при мысли, что ваш разум отчасти движим биологическими механизмами, которые могут действовать вне рамок индивидуального мозга. Это вдохновляет, подавляет, кажется бессмысленным, тревожит или возбуждает? Окажет ли это влияние на чувство самоуважения, нравственных ценностей, отношение к другим, религиозные убеждения? То, как вы воспринимаете эту возможность, теснейшим образом связано с тем, как вы ощущаете собственный разум – кому или чему вы приписываете агентивность, каковы ваше чувство Я и ощущение личной уникальности. Это также имеет отношение к тому, как вы воспринимаете себя по отношению к остальной части животного мира, оцениваете перспективы идей в отсутствие убедительных доказательств, воспринимаете собственную способность разбираться во мнениях специалистов, насколько вы придерживаетесь популярных культурных и научных убеждений и верите, что наука рано или поздно откроет все тайны Вселенной. Список факторов практически бесконечен.