Травка, Фунтик, Рубикон и другие

Неудачный эксперимент нередко оборачивается для экспериментатора огромной удачей.
Еще начинающим исследователем я изучал судьбы информации, приходящей в мозг собаки сразу по нескольким каналам: через слух, зрение, кожные рецепторы, обоняние и так далее. У некоторых животных в ходе опытов были удалены различные анализаторные зоны мозга. Больше всего меня поразило тогда, как быстро исчезали последствия операций. Всего через каких-нибудь пять-восемь дней после удаления обширных областей мозга собаки вели себя совершенно нормально. Сторонний наблюдатель никогда не подумал бы, что совсем недавно я основательно поковырялся в собачьем мозгу. Только две собаки не укладывались в это правило.
Планируя эксперимент, я наметил сделать две контрольные операции: удалить лобные и теменные области коры больших полушарий. Эти зоны мозга не связаны с непосредственным анализом каких-либо раздражителей. Я полагал, что их удаление не вызовет особо серьезных последствий, и наметил для этого самых симпатичных собак. У Травки удалил лобные доли, у Фунтика – теменные.
С Травкой ничего особенного не произошло. Стала еще более ласковой, менее резвой. Удивляло лишь непреодолимое желание бежать за любым двигающимся предметом. Слегка пригнув нос к земле, с глазами, не выражающими никаких эмоций, Травка часами могла следовать за человеком, идущим по кругу или выписывающим замысловатые вензеля.
Гораздо большее впечатление произвел на меня Фунтик. У него было удалено значительно меньше мозгового вещества, чем у каждой из остальных собак, но он оказался тяжелым инвалидом. Первое впечатление было, что собака просто ничего не видит. Он натыкался и на крупные и на мелкие предметы.
Спуститься или подняться по лестнице Фунтик не мог. Если его вели вниз, не замечал первой ступеньки, сваливался с нее, затем со второй, третьей, пугался, и никакие уговоры не могли заставить его идти дальше. Фунтику так же трудно было подниматься наверх. Так как сразу же после операции у него появилась манера двигаться по комнате, опустив нос к самому полу, как бы обнюхивая или даже ощупывая носом дорогу, он просто натыкался мордой на ступеньку. Поставить на нее лапу он не догадывался.
Иногда с Фунтиком случались забавные истории. Попав случайно головой под стул, он надежно застревал в лесу из четырех ножек. Приходилось помогать. Преодолеть низенький барьер пес не мог. Не догадывался через него перешагнуть.
Все же настоящим слепцом назвать его было нельзя. Через пару недель, когда Фунтик несколько освоился со своим положением, я стал замечать, что он может издалека направиться к белой (или вообще светлой) двери. Отличить дверь комнаты от белого шкафа он, конечно, не мог. Мало того, обладая способностью увидеть дверь издалека, он часто промахивался и натыкался на косяк. Мелкие препятствия, вроде ножки стола или стула, также не оставались незамеченными, и все же он на них натыкался. Значит, видел, но не понимал того, о чем сообщали мозгу его глаза.
Объяснить поведение собаки только нарушением зрительной функции нельзя. Я многократно убеждался, что здоровые собаки максимум за полчаса обучаются ходить по лестнице с завязанными глазами, приноравливаясь к высоте и ширине ее ступенек. Для Фунтика лестница более трех месяцев была «непреодолимым барьером». Здоровые собаки с завязанными глазами легко справлялись с пустяковыми препятствиями. С помощью остальных органов чувств они активно исследовали сложившуюся ситуацию и легко ориентировались в пространстве. Совершенно очевидно, что одним нарушением зрения поведение моей собаки никак объяснить нельзя.
Чем дольше я наблюдал за Фунтиком, тем мне яснее становилось, что у него нарушено взаимодействие анализаторных систем. Это чувствовалось во всем. Координация движений у Фунтика нарушена не была. По гладкому полу он ходил довольно уверенно, пока голова оставалось неподвижной. Стоило собаке повернуть голову или нагнуть ее, Фунтик тотчас же терял равновесие. Орган равновесия работал исправно, но делать поправку, учитывающую положение головы, пес разучился. Его мозг не мог объединить информацию вестибулярного аппарата и мышц шеи.
На основании простых наблюдений делать окончательные выводы нельзя. Я стал изучать, как анализирует Фунтик сложные комплексные раздражители, а вскоре завел для этого и других собак.
Первым меня заинтересовал вопрос, могут ли у собак с повреждением теменных отделов больших полушарий образовываться временные связи между двумя раздражителями, адресующимися к разным анализаторам. Например, между светом и звонком или между кожным раздражением и запахом мяты. Образовать их мне не удалось. Это подтверждало, что анализаторные области мозга разучились работать совместно.
В следующем эксперименте изучалась способность оперированных собак отличать один сложный раздражитель от другого. Задолго до проведения операции у всех подопытных животных был выработан условный рефлекс на трехчленный комплекс раздражителей: свет, звонок и касалку. Раздражители действовали один за другим, и только после кожного давался корм. От этого комплекса собаки должны были научиться отличать другой, составленный из тех же компонентов, но действовавших в обратном порядке. Задача для собак непростая, но они с нею справились.
Особенно трудно давалось полное равнодушие к раздражителям, за которыми не следовал корм. Где-то в глубине собачьего мозга (чуть не сказал – души) постоянно теплилось сомнение: «Точно ли мне сейчас не дадут поесть? Ведь это все те же касалка, звонок, свет, после которых я всего три минуты назад получила отличную порцию мясосухарного порошка».

 

Я ожидал, что, если собаки с неповрежденным мозгом различают комплексы с трудом, то уж после операции они с этой деликатной задачей не справятся. Ничуть не бывало. После операции «сомнения» у собак возникали значительно реже и стали менее мучительны.
Когда период удивления и растерянности у меня прошел, я решил перехитрить своих подопечных.
Для Рубикона и других собак я удлинил комплекс, присоединив в конце еще один, четвертый, компонент – гудок, а затем заставил различать два сходных комплекса, где местами менялись только средние компоненты (свет – звонок – касалка – гудок, свет – касалка – звонок – гудок). Я-то знал, что эта задача на пределе собачьих возможностей. Не тут-то было, не без колебаний и сомнения, но и эту задачу собаки четко решали. Пришлось затеять новое исследование.
При выработке рефлекса на комплекс его компоненты объединяются временными связями. Поэтому у моих собак второй и третий компоненты комплекса, звонок и касалка, данные по отдельности, утратили способность вызывать условный рефлекс. Лишь на свет, самый первый компонент, слюнки по-прежнему текли.
Иначе дело обстояло у оперированных животных. У них не только первый, но и второй компонент вызывал рефлекс. Свет в размере 8 капель, звонок – 4, а весь комплекс: свет – звонок – касалка – 12. Третий компонент вызывал сильное торможение, способное подавать рефлекс на свет и звонок. В тормозном комплексе он оказывался на первом месте и должен был бороться с возбуждением, вызванным остальными компонентами. Теперь можно было формировать любые комплексы, заранее зная, какой величины будет рефлекс. При этом приходилось складывать эффект у двух первых компонентов и вычитать количество слюны, которое вытормаживал третий.
Свет + звонок = 8 + 4 = 12 капель.
Свет + свет = 8 + 8 = 16 капель.
Свет + звонок + свет = 8 + 4 + 8 = 20 капель.
Звонок + звонок + звонок = 4 + 4 +4 = 12 капель.
Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.
Касалка + звонок + свет = 4 + 8 – 12 = 0 капель.
Касалка + свет + свет = 8 + 8 – 12 = 4 капли.
Касалка + звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 – 12 = 0 капель.
Теменная кора оказалась у собак тем местом, где происходит интеграция показателей различных анализаторов. Без этого отдела мозга невозможно образование временных связей между компонентами комплекса. У нормальных собак он анализирует всю приходящую информацию и, если получит соответствующий сигнал, дает команду пищевому центру осуществить рефлекс.
В отсутствие теменных областей пищевому центру приходится самому «решать», на какие раздражители следует гнать слюну. «Запомнить» сложные комплексы он не в состоянии. Вместо того чтобы реагировать на целый комплекс, он вынужден работать как счетовод.
Теменная область, лежащая в центральной части больших полушарий мозга между основными анализаторными областями, берет на себя обработку комплексов и тем освобождает остальные отделы мозга от ненужного формирования тысяч и тысяч временных связей.
Академик И.С. Бериташвили одним из первых догадался, что у анализаторов должен быть помощник. Почти сорок лет назад, изучая у собак образование условных рефлексов на комплексы, он предположил, что временные связи не протягиваются от одного анализатора к другому, а идут к какому-то стороннему пункту, где и встречается вся информация о каждом компоненте комплекса.
Нужно прямо сказать, у него было мало оснований сделать подобное предположение. Скорее это гениальное предвидение.
По Бериташвили, начальный отрезок условного рефлекса на комплекс должен представлять собой пирамидку, по граням которой тянутся нити временных связей от его компонентов, чтобы на вершине связаться в один общий узел. Изучение теменных областей мозга показало, что именно здесь завязываются подобные узелки.

Социальная прибавка

Остия – морские ворота Древнего Рима. Много веков она верой и правдой служила римлянам. Сюда, в устье Тибра, приходили тяжело груженные корабли из всех портов Средиземного моря. Морским прибоем прошелестели над Остией столетия. Под натиском варваров пала Римская империя, а вместе с ней потеряла было значение и Остия. Пыль веков засыпала ее развалины.
В конце августа 1932 года на раскопки Остии со всего мира съехались крупнейшие биологи. В их числе были выдающиеся советские ученые: И.П. Павлов, А.П. Палладин, X.С. Коштоянц. Осмотрев раскопки, они расселись на скамьях древнего амфитеатра. К аудитории, чтобы открыть очередной XIV Международный конгресс физиологов, вышел не кто-нибудь, а глава итальянских фашистов – Муссолини. Павлов, как известно, терпеть не мог стороннего вмешательства в науку, а вмешательство политического деятеля такого толка, естественно, перенести равнодушно не сумел. Всегда принимавший живейшее участие во всех научных собраниях, в этот раз он забрался на самый верх амфитеатра и, обмахиваясь шляпой, с мрачным видом слушал незнакомую речь. Дуче выступал, конечно, по-итальянски. В этом Павлов усмотрел еще одну причину для возмущения. Итальянский не был официальным языком конгресса.
Двуногое существо, именуемое человеком, относительно недавно стало жить социальной жизнью. Однако за это короткое время социальная среда постоянно развивалась и в настоящее время ничуть не менее сложна, чем биологическая. Если бы мы задались целью определить, какие факторы – биологические или социальные – в большей степени определяют наше поведение, то убедились бы, насколько сильно биологическое начало подпало под контроль социального. Даже в самых сложно организованных семьях общественных животных ничего подобного не наблюдается. Животные не устраивают всемирных конгрессов, не занимаются раскопками древних городов, не встречаются с политическими деятелями.
Общественная среда, несомненно, оказала воздействие на формирование человеческого мозга. Ученые давно искали социальный отдел, ту область, которая выполняет самые высшие, чисто человеческие психические функции. Подозрение пало на лобные доли больших полушарий, так как они развиты достаточно сильно лишь у человека и обезьян.
Не все были с этим согласны. Раздражение электрическим током почти любого отдела мозга вызывает у человека какие-либо реакции или ощущения. Лобные доли оказались немыми. Возникло подозрение, что они не выполняют определенной функции. Нашлись ученые, рискнувшие заявить, что лобные доли человеку ни к чему, что они средоточие всех человеческих несчастий.
Откровенно говоря, некоторые основания для этого были. Я знал до войны красивую девушку из очень одаренной семьи известных музыкантов. Все-то ей в жизни удавалось. И в школе и в институте она круглая отличница. Был у нее жених, такой парень, что подруги по институту (а в медицинском вузе, где она училась, девушек было немало) умирали от зависти. Она отлично играла на скрипке, неплохо пела.
Но поговоришь с ней полчаса – и убеждаешься, что перед тобой самый несчастный человек на Земле. Каждый зачет ее смертельно пугал, хоть сомневаться в успехе не было никаких оснований. Любое нечаянно брошенное слово, случайный взгляд подруг или преподавателя заставлял мучительно размышлять, искать в нем особый, тайный смысл. Даже гроза в день открытия сезона в филармонии становилась трагедией.
Такая мрачная жизнь тянулась у нее до начала войны. В марте 1942 года молодую женщину тяжело ранило. Осколок снаряда прошел сквозь мозг. Раненую увезли на Большую землю, долго лечили. Война изменила всю жизнь. Муж в первые же дни войны был убит на фронте. Мать и маленький сын погибли в блокадном Ленинграде. Она стала тяжелым инвалидом. О продолжении учебы не могло быть и речи. Но теперь она не унывала. Не было длительных переживаний, неудачи и несчастья не вызывали продолжительных неприятных эмоций. Настроение было всегда повышенно веселое. Появилась любовь к плоским шуткам, примитивным анекдотам.
Не следует ли из этого примера, что лобные доли излишни, что от них лучше избавиться, обратившись к хирургу (как некогда в Западной Европе модно было в порядке профилактики удалять аппендикс). Представьте себе, примерно такие выводы и были сделаны. В 1936 году португальский невропатолог Э. Мониш предложил при особо тяжелых случаях психических расстройств применять прифронтальную лейкотомию – перерезку белого вещества мозга. Лобные доли не удалялись, но, отделенные от мозга, не могли принять участия в его работе.
Метод по меньшей мере варварский, вполне достойный фашистских застенков. (Недаром этот раздел начался с упоминания о дуче!) Видный невропатолог А. Брюк не случайно назвал применение лейкотомии «тяжелейшей проблемой медицинской морали». Между тем операция часто вызывала облегчение, возвращала безнадежно больных в лоно семьи. Особенно сильное распространение она получила в США и до сих пор еще применяется кое-где с лечебными целями. Недавно было совершенно точно установлено, что аппендикс дан людям не в наказание «за грехи», а выполняет важную эндокринную функцию. Тем более не следует сомневаться в необходимости лобных долей мозга. Обозначение их как органа «культуры», органа «абстрактного мышления» до некоторой степени оправдано.
Поражение лобных долей не нарушает ни зрения, ни слуха, ни иных органов чувств, не вызывает параличей. Больные или угнетены и не проявляют никакой инициативы, или приподнято возбуждены и тогда совершают неконтролируемые, импульсные поступки: могут, не задумываясь, отдать первому встречному только что полученную зарплату, сделать в трамвае предложение случайной попутчице, невзначай наткнувшись на кассу Аэрофлота, купить билет до Владивостока. Они не способны критически относиться к собственным поступкам и не сознают нелепости своего поведения.
Раньше считали, что у «лобных» больных страдает память. Действительно, они все мгновенно забывают, но причина в другом. Они не способны долго удерживать на чем-нибудь внимание. Новые, непрерывно возникающие впечатления полностью затушевывают предыдущие. Если больного поместить в звукоизолированную камеру и, дав задание на запоминание, выключить свет, то есть оградить по возможности от всяких отвлекающих раздражителей, нарушения памяти не обнаружится.
Нарушается план последовательных операций. Больной не может даже по инструкции ни совершить сколь-нибудь сложные действия, ни прервать их. Легкая отвлекаемость и неспособность составлять план – одна из причин нелепых поступков. Вместо гуталина человек намазывает ботинки сливочным маслом, кладет в чай соль, вместо лапши опускает в кастрюльку мочалку.
Очень характерно стремление стереотипно, по многу раз совершать одни и те же действия. Собака с удаленными лобными долями, пристроившись сзади к ноге хозяина, будет часами бежать за ним. Больные обычно что-то монотонно теребят, перебирают пальцами, почесываются.
На этой почве возникают курьезы. Пациент в лечебной мастерской занят столярными работами. Закрепив в верстаке доску, он начинает строгать. Больным с поражением лобных долей не только трудно кончить 6eседу с другом, вернувшимся из похода, вкушать вкусную пищу и чесать, где чешется, как шутил Козьма Прутков, но и прекратить раз начатую работу. Доска под рубанком кончается, больной строгает верстак, не замечает этого и не может остановиться. Еще пример. Пациента просят написать цифру 5. Он пишет. Затем предлагают написать 123, он пишет 555, объединяя элементы текущей программы со стереотипным повторением предыдущей.
Мышление «лобных» больных алогично. Характерно случайное сцепление самопроизвольно появляющихся ассоциаций и неспособность схватить всю обстановку в целом. Человек выхватывает какой-то один ее элемент и на его основании действует. Больного просят рассказать о картине, на которой изображена торжественная церковная служба. Протоиерей в парадном облачении с кадилом в руке выходит из алтаря. Перед ним толпа молящихся, а слева у клироса коленопреклоненная старушка отбивает земные поклоны. Взор больного в первую очередь обращается на эту злополучную бабусю, и ответ готов: «Что-то ищет. Наверное, иголку потеряла». По поводу картины Верещагина «Апофеоз войны», на которой изображен куртан из человеческих черепов и слетающееся воронье, один больной сказал: «Весна! Грачи прилетели!»
При пересказе также выхватывается какой-то один элемент, не всегда самый главный, до предела упрощается смысл повествования. Больному прочитан отрывок из школьных рассказов Л.Н. Толстого: «У одного хозяина курица несла золотые яйца. Он хотел сразу получить побольше золота и убил курицу. А у нее внутри ничего не оказалось. Она была как все куры». Прослушав сказку, больной так ее пересказал: «У одного хозяина была курица… Она гуляла… себе мясо нагуливала». Главный смысл сказки не понят и после повторного прочтения: «У одного хозяина была курица… Она жила-была, как все курицы, подбирала зернышки, трудилась… и благодаря этому жила». Здесь схвачен лишь смысл первого предложения сказки.
Классификации, например, картинок по какому-нибудь принципу мешают побочные ассоциации. Часто больной начинает выполнять задание правильно. Он складывает в одну кучу рисунки, на которых изображены деревья. Затем, наткнувшись на изображение зеленого автобуса, отвлекается на побочную ассоциацию – зеленый цвет – и присовокупляет его к деревьям. Далее туда же следует красный помидор, на том основании, что он круглый, как колеса автобуса. Основной принцип классификации безвозвратно утерян, и вернуться к нему вновь больной не может.
Функции лобных долей изучают главным образом на больных. У человека они выполняют неизмеримо более сложные функции, чем у животных. А разобраться в механизмах работы лобных долей – это значит по меньшей мере наполовину понять физиологические тайны человеческого мозга.