Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку - Сэм Кин

В устройстве мозга Пол Вейс придерживался модной теории «чистого листа». Он утверждал, что любой нейрон может выполнять работу любого другого нейрона и что нейронные контуры можно перестраивать до бесконечности. Сперри считал эту концепцию чрезвычайно современной, и в 1941 году приступил к ряду дьявольских экспериментов на крысах для ее проверки. Наряду с другими вещами это включало вскрытие задних лап крысы, определение нервов, подающих в мозг сигналы боли, и их переключение – так что левый болевой нерв теперь находился в правой лапе и наоборот.

Когда крыса выздоравливала после операции, Сперри помещал ее на электрифицированную сетку, где она получала разряд, когда наступала на определенное место. Результат был жестоким. Если разряд поражал левую заднюю лапу, мозг крысы ощущал укол боли в правой задней лапе. Поэтому она поджимала правую лапу и начинала хромать. К несчастью, это усиливало давление на поврежденную левую лапу.

Хуже того, когда крыса снова проходила над электрифицированным местом, ее левая задняя лапа получала очередной разряд. Из-за переключенных нервов казалось, что правая лапа начала болеть еще сильнее. Новые болевые разряды лишь усиливали реакцию и создавали порочный круг. Что важно, вопреки мнению Вейса, крысиные нейроны не выучивали новую реакцию. Проходил месяц за месяцем, но независимо от того, сколько раз бедное животное повреждало одну лапу, оно всегда поджимало другую.

Сперри проводил еще более жуткие эксперименты в стиле доктора Моро. Он вынимал у рыб глазные яблоки, рассекал зрительные нервы, поворачивал глаза в глазницах на 180 градусов и пришивал их обратно. Нервы у рыб могут быстро регенерировать, и они снова начинают видеть. Но поскольку глазные яблоки были перевернуты, нервы регенерировали в обратном направлении, заставляя рыб видеть мир вверх ногами. Если у рыбы подвешивали червяка под челюстью, она устремлялась вверх; если приманку подвешивали сверху, она ныряла вниз. Опять-таки рыбы никогда не меняли это поведение.

По результатам экспериментов на крысах и рыбах у всех существ были строго запрограммированные нейронные контуры; определенные нейроны предназначены для выполнения определенных задач и не могут выполнять ничего другого. Это не значит, что мозг (особенно человеческий) не обладает пластичностью. Но Сперри разрушил идею о том, что мы рождаемся с «чистыми листами» нейронов, образующих цепи и контуры во всех мыслимых сочетаниях.

Не удовлетворившись опровержением работы Вейса, Сперри написал докторскую работу в Гарвардском университете, в которой тоже разгромил аргументы своего научного руководителя.

Начиная с 1920-х годов, Карл Лэшли способствовал популярности классического эксперимента по психологии, где крысы бегали по лабиринтам. В данном случае, после того как крысы запоминали лабиринт, Лэшли анестезировал их, повреждал их мозг в определенных местах и повторял эксперимент. К его изумлению, независимо от места повреждения крыса по-прежнему могла преодолеть лабиринт – при условии, что он удалял не слишком много тканей. Иными словами, значение имело не расположение повреждений, а лишь их размер.

По результатам экспериментов на крысах и рыбах у всех существ были строго запрограммированные нейронные контуры.

На основе этой работы Лэшли изобрел теорию антилокализации. Он признавал, что мозг должен иметь специализированные компоненты. Но, по его словам, для сложных задач, таких как прохождение лабиринтов, экспериментальные животные одновременно использовали все части своего мозга. В качестве выводов Лэшли еще до случая Г. М. пропагандировал идею, что все части мозга вносят равный вклад в формирование и хранение воспоминаний.

Для того чтобы теория Лэшли работала, разные отделы мозга – даже не соединенные аксонными «проводами» – должны были почти мгновенно связываться друг с другом. Поэтому он преуменьшал идею о том, что нейроны посылают сообщения только ближайшим соседям наподобие пожарной цепочки. Вместо этого он представлял нейроны, испускающие дальнодействующие электрические волны, сходные с радиоволнами.

Сперри снова решил, что это выглядит неубедительно, и опять продемонстрировал свое нестандартное мышление. Начиная с 1940-х годов он вскрывал черепа кошек и обкладывал их мозг либо пластинками слюды (для изоляции), либо танталовыми проводами (для короткого замыкания). Каждая из этих добавок должна была нарушать распространение электрических волн в мозге и таким образом отключать высшие мыслительные функции.

Ничего подобного. Сперри подвергал кошек всем известным ему неврологическим тестам, и они вели себя точно так же, как обычные кошки. Это погубило теорию Лэшли (59) о дистанционной электрической коммуникации и укрепило веру в химическую связь между отдельными нейронами. К облегчению всех научных руководителей, Сперри открыл собственную лабораторию в Калифорнийском технологическом университете в 1954 году. После обустройства он решил продолжить исследования мозолистого тела. Эти эксперименты включали рассечение пучка связок между двумя полушариями у кошек и обезьян и наблюдение за их поведением.

В целом животные с расщепленным мозгом казались нормальными – по крайней мере большинство из них. Время от времени они начинали вести себя странно и непривычно. К примеру, если он учил кошку с расщепленным мозгом ориентироваться в лабиринте с повязкой на глазу, а потом закрывал другой глаз и возвращал кошку в лабиринт, она снова начинала блуждать (60). С контрольными животными этого не происходило. Такие странности заставили Сперри усомниться в том, что люди с рассеченным мозолистым телом не испытывают никаких побочных эффектов. Поэтому, когда хирурги из Лос-Анджелеса предложили Сперри подвергнуть тестам У. Дж. и других пациентов каллозотомии, он согласился и снова доказал свою правоту.

Трехчасовые эксперименты, проведенные Сперри и его аспирантом Майклом Гаццанигой, проводились каждую неделю. Сначала У. Дж реагировал нормально. Он справлялся со всеми повседневными делами, и даже обширные психологические тесты не выявили ничего необычного. Потом настала очередь тахитоскопа. Прибор представлял собой механический затвор, прикрепленный к проектору. Он быстро открывался и закрывался, что позволяло ученым проецировать изображения на экран на одну десятую долю секунды.

До 1950-х годов тахитоскоп был больше известен как устройство, помогавшее тренировать пилотов американских истребителей во время Второй мировой войны. Психологи проецировали на экран силуэты самолетов – как своих, так и вражеских, – а пилоты, после соответствующей подготовки, учились за долю секунды отличать хороших парней от плохих.

Вместо самолетов У. Дж. видел проблески слов или предметов. Он сидел за столом в двух метрах от белого экрана и смотрел прямо в центр. Под столом находился телеграфный ключ, нажатие которого означало, что он увидел картинку. Дополнительно после каждой серии Сперри и Гаццанига просили У. Дж утвердительно или отрицательно ответить на вопрос, видел ли он какой-то образ. Главная цель эксперимента заключалась в следующем: Сперри и Гаццанига мельком показывали слово или предмет только с одной стороны экрана – крайней справа или слева от центральной линии. В результате образ поступал только в одно полушарие мозга У. Дж. Его реакция на эти мимолетные образы вызвала у ученых дрожь предвкушения.

Когда образы мелькали справа от него, реакция У. Дж. была такой же, как у нормального человека. Эти образы поступали в его левое полушарие, контролирующее язык и правую руку. Поэтому он нажимал телеграфный ключ правой рукой и отвечал: «Да, я видел картинку».

Но когда образы мелькали слева от него, дела обстояли по-другому. Эти образы поступали в его правое полушарие, которое не отвечает за речь; оно также не могло подать сигнал левому полушарию о необходимости активировать речевые центры из-за рассеченного мозолистого тела. Поэтому У. Дж. отрицал, что он что-либо видел. Тем не менее он нажимал телеграфный ключ левой рукой. Его левая рука знала – в отличие от левого полушария. Это происходило снова и снова. У. Дж. настаивал, что он ничего, абсолютно ничего не видел. А между тем он фактически телеграфировал под столом нечто совершенно противоположное.

Другие пациенты с расщепленным мозгом демонстрировали сходное разъединение между левой и правой сторонами. В одном эксперименте Сперри и Гаццанига завязывали пациентам глаза и вкладывали в левую руку карандаши, сигареты, шляпы, пистолеты и другие предметы. Пациенты без труда могли пользоваться этими предметами – писать, подносить сигарету ко рту, надевать шляпу или нажимать на спусковой крючок, – но они не могли назвать их.

В другом эксперименте ученые использовали тахитоскоп для кратковременной демонстрации слов «горячий» и «собака» на противоположных сторонах экрана[48], а потом попросили людей нарисовать, что они видели (61). Когда нормальные люди проходили этот тест, они рисовали булочку с сосиской, иногда с добавлением горчицы. Люди с расщепленным мозгом рисовали собачку левой рукой и яркое солнце правой рукой. (Они также не могли провести языковые ассоциации между головой и надгробием, небом и небоскребом.) В целом они – проваливали любой тест, требовавший обмена информацией между правым и левым полушарием. Без мозолистого тела каждое полушарие оказывалось изолированным.