Тимоти Верстинен - Мозг зомби
Saper C.B. The central circadian timing system // Current Opinion in Neurobiology, 2013, 23 (5), 747–751.
Saper C.B., Chou T.C., Scammell T.E. The sleep switch: Hypothalamic control of sleep and wakefulness // Trends in Neurosciences, 2001, 24 (12), 726–731.
Sheldon S.H., Spire J.P., Levy H.B. Anatomy of sleep // Pediatric Sleep Medicine, 1992, 37–45.
Skaggs W.E., McNaughton B.L. Replay of neuronal firing sequences in rat hippocampus during sleep following spatial experience // Science, 1996, 271 (5257), 1870–1873.
Sterman M.B., Clemente C.D. Forebrain inhibitory mechanisms: Sleep patterns induced by basal forebrain stimulation in the behaving cat // Experimental Neurology, 1962, 6 (2), 103–117.
Tononi G. An information integration theory of consciousness // BMC Neuroscience, 2004, 5 (1), 42.
3. Нервные корреляты неуклюжести
Рука, мышцы которой искалечены, не способна делать никакую работу; движущая сила мышцы должна действовать в ней, и она должна подчиняться нервам, которые получают приказы от мозга. Тогда рука способна к самым разнообразным движениям; она может подчинять себе самые разнообразные инструменты и выполнять самые разнородные задачи.
Герман фон Гельмгольц. О сохранении силыВ фильме «Рассвет мертвецов» (1978) есть сцена, когда анархисты-мародеры врываются в торговый центр, который главные герои обезопасили для себя, живя в нем несколько недель. Вторжение позволяет орде зомби, собравшейся снаружи, свободно зайти в здание. Люди быстро снуют в нем, занятые своими делами, пока зомби пробираются медленно и неуклюже. Люди легко разделываются с зомби-одиночками, потому что живые мертвецы слишком медлительны и не представляют собой угрозы, только если не превосходят людей численностью.
Медленные и нескоординированные движения зомби – возможно, самая яркая черта их поведения (после кусания и поедания плоти, конечно). Попросите любого изобразить зомби, и первое, что человек сделает, – вытянет руки, расставит пошире ноги, напряжет их и издаст низкий гортанный стон. Всё потому, что в фильмах, как только зомби поднимаются из могил, они начинают ходить. Ну, не ходить… а, скорее, ковылять. Каждый шаг их медлителен и труден. Их походка широкая и одеревенелая. Это дает нам очень важную подсказку о том, что случилось с их мозгом.
Итак, что нужно, чтобы превратить обычные плавные, быстрые, скоординированные движения здорового человека в традиционное ковыляние зомби? Для начала давайте рассмотрим структуры мозга, в которых зарождаются движения.
Движение – жизнь
В то время как так называемые высшие когнитивные функции (то есть мышление) стяжают себе всю славу в нейронауке, мозг, прежде чем начал управлять мышлением, управлял движением. По правде, некоторые ученые утверждают, что мы в принципе получили мозг для того, чтобы передвигаться в среде.
Логика этого утверждения проистекает из наблюдений за мелким морским существом под названием асцидия, или морская прыскалка. Серьезно, ее так и зовут. Асцидия – маленькое и древнее животное, относящееся к типу хордовых (когда ученые говорят «древнее», имеется в виду, что жизнь его практически не менялась миллионы лет). На заре жизни асцидия – мелкая личинка, у которой есть очень примитивный мозг и сенсорные органы. Ее цель в личиночной стадии развития – плавать и искать скалу, на которой можно укорениться. Когда она находит подходящий дом, например уютную надежную скалу, мимо которой проплывает много органической пищи, асцидия прикрепляется хвостом к камню. Потом она просто сидит на нем и ловит проплывающую еду. Когда асцидия взрослеет и превращается во взрослую особь, она делает нечто очень странное: съедает собственный мозг.
Биологи и нейроученые утверждают, что это эволюционно оправданно. Видите ли, мозг дорого обходится с точки зрения метаболизма. Он потребляет много энергии, а энергию (пищу) довольно сложно найти, когда ты всего лишь трубочка со ртом на камне. И когда больше не требуется метаболически затратного органа вроде мозга, от него лучше избавиться. Итак, более не имея нужды передвигаться в среде, асцидия просто теряет потребность в мозге и разделывается с ним. Но в природе мотовство до нужды доведет. И асцидия переваривает собственный мозг.
К счастью для нас, мы, люди, – не просто трубочки со ртами, прилипшие к скалам. Нам нужно двигаться. Мы не можем просто сидеть и переваривать свой мозг, потому что еда не приходит к нам сама[18]. Нет, нам надо выходить и находить еду, даже если для этого приходится просто доехать до местной сети фастфуда в своем квартале. Это значит, что нам нужно сохранять мозг, так как для мозга движение – жизнь.
К сожалению, то же верно и для зомби. Так как люди редко сами бегут к зомби, ходячие мертвецы должны прийти к источнику пищи. То есть зомби тоже нужен мозг. Ну, хотя бы часть мозга.
Если мы допустим, что первичная функция мозга – позволять нам перемещаться в пространстве, неудивительно, что большая часть нервной ткани предназначена для планирования и исполнения действий. По сути, обработка информации, необходимая просто для передвижения в среде, распределена между широкими областями коры и подкорки. Давайте пройдемся по совокупности систем мозга, отвечающих за движение.
Корковые пути
Большинство произвольных движений начинаются в новой коре, в двух из четырех главных долей: лобной и теменной. Нейроны в теменной доле, которые в основном отвечают за осознание пространства, и нейроны в лобной доле, которые контролируют принятие решений, постоянно переговариваются друг с другом, какое действие выполнить следующим. Мы можем вообразить такой диалог:
ТЕМЕННАЯ ДОЛЯ: Эй, на 30 градусов слева – вкусный кусочек брокколи.
ЛОБНАЯ ДОЛЯ: Брокколи? Да ну! Я хочу что-нибудь повкусней.
ТЕМЕННАЯ ДОЛЯ (вздох): Ладно, как насчет пончика на 10 градусов справа?
ЛОБНАЯ ДОЛЯ: Вот это другой разговор. Эй, правая рука! Внимание, правая рука! Подготовьте трицепсы, дельтовидную мышцу и мышцы руки к действию. Сейчас мы его схватим.
МОТОРНАЯ КОРА: Есть, госпожа Лобная Доля!
В этой маленькой глупой сценке теменная доля сообщает, где находятся предметы, а лобная решает, что делать[19]. Потом моторные зоны в задней части лобной доли осуществляют движение.
В противоположность тому, что вы могли слышать, не существует единой моторной коры. По сути, есть несколько «моторных» зон, которые распределены по лобной доле и обеспечивают основу для планирования движений. Можете представить их как среднее звено менеджеров двигательного планирования. Они воспринимают решения, передаваемые передними областями лобной коры, и превращают их в планы, которые умеют выполнять мышцы рук, ног и других частей тела. Что не так просто, как кажется.
Давайте представим следующий сценарий: вы – зомби, сидящий очень терпеливо на диагностическом столе, и ваша рука покоится на вашем же отвратительном высохшем колене. Занудные ученые в нелепых белых халатах кладут прямо перед вами аппетитный кусок человеческой плоти. То, что осталось от ваших лобных долей, немедленно среагирует: «СХВАТИТЬ ЭТО!» – ведь это же бесплатная еда.
Однако, прежде чем вы схватите лакомый кусок мяса, области двигательного планирования в вашем мозге, называемые премоторной зоной, должны решить, как снять руку с колена и поднести ее к вкусной плоти. Теперь поймите, что, пока вы смотрите на вожделенное лакомство, процесс снятия руки с колена и поднесения ее к мясу очень сложен. Каким-то образом мозг должен карту мира, которая проецируется в глазные яблоки, преобразовать в план сокращения мышц, использующих кости в качестве рычагов, подобно тому как кукловод должен скоординировать натяжение нитей марионетки, чтобы заставить ее танцевать. Только сейчас кукловод – это ваш мозг.
Чтобы прочувствовать, насколько это сложно, отвлекитесь на минутку и попробуйте сделать вот что. Словами опишите пошаговый процесс всего, что происходит в ваших руках, в каждой мышце и в каждом суставе, когда вы тянетесь за чашкой кофе, или что там стоит перед вами. Какие мышцы срабатывают первыми? Когда начинают работать трицепсы относительно того, как сокращаются дельтовидная и трапециевидная мышцы, когда вы поднимаете руку? Когда вы расслабляете лучевой сгибатель запястья и начинаете сокращать лучевой разгибатель запястья, разгибатель пальцев и короткую мышцу, отводящую большой палец руки, чтобы раскрыть саму руку и приготовиться схватить предмет? Какие мышцы должны работать вместе, скоординированно, чтобы двигать плечом и запястьем одновременно? С ума сойти можно, верно?
Процесс перевода с языка глаз на язык мышц и суставов – это именно то, подо что заточены премоторные зоны мозга, которые работают вместе с теменными долями, и они делают это постоянно и безошибочно. Что мы пытаемся сказать: если вы порой размахиваетесь в бейсболе (или по черепу зомби) и промахиваетесь – это нормально, потому что удар по мячу (или по голове зомби) бейсбольной битой – очень, очень трудная задача.
