Рассеянный ум
Мы делимся историческими свидетельствами о Гейдже и о лоботомированных пациентах не потому, что они иллюстрируют роль префронтальной коры в формировании личности, но потому, что в этих описаниях мы находим первые доказательства роли префронтальной коры в механизмах когнитивного контроля. Более пристальный взгляд на описание Харлоу показывает, что Гейдж не просто превратился в ничтожество для своих друзей; скорее разрушение значительной части его префронтальной коры привело к фундаментальному сдвигу в его взаимодействии как с окружающим миром, так и со своим внутренним миром. Это ясно из его склонности «изобретать множество планов будущих действий и вскоре бросать их ради новых планов, которые казались более привлекательными». В том, как Гейдж относился к другим людям, и в его образе жизни после инцидента есть общая черта: он утратил контроль над собой.
Мы видим сходные признаки утраты когнитивного контроля в описании Фримена: «Эти люди знают, что они должны чем-то заняться по дому, но они постоянно мешкают; они знают, что должны проявлять участие к родственникам и достойно держаться в присутствии незнакомцев, но для них это слишком трудно… Их диапазон внимания очень короткий, и они легко отвлекаются». Далее Фримен пишет, что его пациенты проявляли черты, которые сейчас мы назвали бы деградацией способностей к когнитивному контролю, необходимых для достижения целей: внимания, рабочей памяти и управления задачами.
«Домохозяйка жалуется на забывчивость, когда она на самом деле говорит об отвлекаемости и неспособности распланировать свои домашние дела. Мужчина решает найти работу, но никак не может собраться с силами, необходимыми для преодоления инертности; к тому же проблемы, связанные с устройством на работу, слишком разнообразны и многочисленны для его все еще ограниченной способности к последовательному и конструктивному мышлению. Если у него есть работа, куда он может вернуться, он часто теряет ее из-за ошибок в суждениях и непредусмотрительности. Один юрист заметил, что до операции, если его перебивали, он мог возобновить диктовку с прерванного слова, после операции ему пришлось просить секретаршу зачитывать ему записи, чтобы он мог возобновить прерванный ход мыслей» [48].
Ущерб, причиненный префронтальной коре, превратил Гейджа и этих несчастных жертв фронтальной лоботомии в живое воплощение «рассеянного ума». Даже из этих описаний становится ясно, что префронтальная кора необходима для управления нашими действиями на основе высокоуровневых целей, чтобы избежать рефлекторной реакции на внешние стимулы. Это особенно важно, когда необходимо воздержаться от неуместного замечания или не упустить хорошую вакансию из-за того, что внимание занято чем-то другим. За все это отвечают функции когнитивного контроля. Именно префронтальная кора и ее нейронные сети отличают нас от менее развитых животных. Мы способны делать паузу перед реакцией на стимул и осуществлять сложные цели не рефлекторным, а осмысленным образом. Харлоу блестяще предвидел это лишь на основании наблюдения за своим пациентом, Финеасом Гейджем: «Судя по всему, равновесие между его интеллектуальными способностями и животными наклонностями было совершенно нарушено».
Но лишь после разработки изощренных методов нейропсихологического тестирования в середине XX века наше понимание префронтальной коры расширилось за пределы признания ее роли в формировании личности и стало включать такие когнитивные способности как исполнительные функции и когнитивный контроль [49]. Сюда относится ряд процессов, связанных с постановкой целей, таких как оценка, аргументация, принятие решений, организация и планирование, и с осуществлением целей, таких как внимание, рабочая память и управление задачами. Свидетельства участия префронтальной коры в этих когнитивных процессах теперь включают открытия из разных областей: от физиологии и исследований повреждений мозга экспериментальных животных до работ в области нейропсихологии, электрофизиологии и функциональной томографии мозга, проводимых на людях. Переход от рассмотрения этой части мозга как таинственной загадки к взгляду на нее как на источник личности, а затем как на центр постановки и осуществления целей завершился в конце XX века. За последние тридцать лет обширные научные усилия были направлены на прояснение специфической роли отдельных участков префронтальной коры, а также ее сетевого взаимодействия с другими областями мозга, такими как теменная кора, сенсорная кора и подкорковые структуры. Тем не менее остается еще много загадок, таких как нейронная основа расхождения эволюционного развития наших высокоразвитых способностей к постановке целей и наших древних, ограниченных способностей к осуществлению целей, что и является причиной рассеянного ума, присущего только человеческим существам.
Нейронные сети
Понимание роли префронтальной коры в способностях когнитивного контроля, необходимых для достижения целей, чрезвычайно важно для нашего продвижения к пониманию источника рассеянного ума. Однако этого еще недостаточно для создания полной картины. Теперь мы принимаем во внимание, что для оценки вклада этой части мозга в процессы когнитивного контроля нужно рассматривать его не обособленно, а во взаимодействии с другими областями. Наши ближайшие предки, которые тоже сложно взаимодействовали с окружающей средой, имели сравнительно меньшие лобные доли мозга по сравнению с нами, но разница не так уж велика: у людей они составляют 36.7 % от всего объема мозга по сравнению с 28.1 % у макак, 32.4 % у горилл и 35.9 % у шимпанзе. Недавние исследования показывают, что подлинным отличием наших лобных долей от других животных является обширная и сложная система взаимосвязей с другими отделами мозга через нейронные сети [50].
Теории организации мозга включали два основных принципа: модульность (существование нейронных ансамблей, или похожих на острова модулей с встроенной функциональной специализацией) и нейронные сети, обеспечивающие интеграцию информации из разных областей мозга. И модулярный, и сетевой принципы организации мозга имеют долгую и богатую историю [51]. Концепция модульности, судя по всему, появилась в конце XVIII века вместе с появлением френологии: медицинской дисциплины, основанной на теории венского врача Франца Йозефа Галля. Вероятно, вдохновленный своими детскими наблюдениями, согласно которым форма черепов и черты лица его школьных товарищей были связаны с их когнитивными способностями, Галль пришел к убеждению, что мозг способен давлением изменять форму черепной коробки. Он утверждал, что давление приводит к формированию специфических бугров на поверхности черепа, которые зависят от функции структур, лежащих под ними. Галль разработал систематическую методологию измерения внешних характеристик человеческого черепа для объяснения когнитивных преимуществ, недостатков и черт личности. Хотя теперь мы знаем, что эти утверждения совершенно абсурдны, важный вывод из представлений Галля содержится в его письме, которое он направил цензору в 1798 году: «Свойства характера и наклонности человека имеют свое обиталище в мозге… по своей природе они отдельны и независимы, а следовательно, расположены в отдельных и независимых частях мозга» [52]. Хотя френология была дискредитирована и теперь существует лишь как знаменитый пример псевдонауки, концепция функциональной локализации мозга, описанная Галлем в его письме, продолжает процветать и обрастать эмпирическими доказательствами. Френология умерла, но она дала начало модульной теории организации мозга.
В 1861 году, когда френология начала впадать в немилость, французский врач и анатом Поль Брока локализовал важнейшие аспекты речевых способностей в нижнем участке левой лобной доли, когда исследовал мозг пациентов, утративших речь в результате инсульта. Так мир получил важное анатомическое доказательство функциональной специализации отдельных частей мозга [53]. Несмотря на это доказательство, не все ученые того времени придерживались модульной точки зрения на функционирование мозга. Одним из наиболее ранних оппонентов локализации был современник Поля Брока, французский физиолог Пьер Флоренс, который утверждал, что некоторые виды знания не локализованы, но распределены по всей коре мозга [54]. Его взгляды были основаны на собственных исследованиях, включавших рассечение различных областей коры у лабораторных животных и наблюдения за влиянием операции на их поведение. Результаты его экспериментов поддерживали вывод о том, что некоторые мозговые функции действительно соотносились с определенными частями мозга, но он так и не смог локализовать «высшие» когнитивные способности, такие как память. Поэтому он предположил, что эти функции распределены по всему мозгу, и таким образом заложил основу для возникновения концепции сетевой организации мозга [55].