Головной мозг и принципы его функциональной организации

Передний отдел центральной нервной системы позвоночных, расположенный в полости черепа – головной мозг – является главным регулятором всех жизненных функций организма и материальным субстратом его высшей нервной деятельности. Общий план строения головного мозга всех позвоночных совпадает. И в индивидуальном, и в эволюционном развитии позвоночных мозг первоначально представляет собой переднюю зону нервной трубки, далее дифференцирующейся на

· задний мозг, регулирующий витальные (жизненно важные) процессы — дыхание, кровообращение и др., а также координирующий простейшие формы двигательного поведения, ритмы активности и покоя, восприятие химических стимулов (вагусные доли продолговатого мозга у рыб);

· средний мозг, первоначально содержащий зрительные центры;

· передний мозг, чья эволюционно первичная функция — обоняние.

В процессе эволюции, в связи с переходом от рыб к земноводным прогрессивно развивается мозжечок (впрочем, мозжечок хорошо развит уже у некоторых рыб), усложняется средний мозг. На эволюционном этапе пресмыкающихся в составе переднего мозга появляются два симметричных полушария конечного мозга с небольшой зоной коры (они в основном связаны с обонятельной функцией, но уже у пресмыкающихся в них появляются сенсорные и моторные центры). С переходом к млекопитающим, и в особенности к человеку, анатомические особенности и функции частей мозга существенно изменяются.

Особый биополитический интерес представляет структурно-функциональная организация человеческого мозга. Мозг включает в себя примерно сто миллиардов нейронов, каждый из которых образует до десяти тысяч связей с другими нейронами. На примере мозга уместно рассмотреть некоторые общие организационные принципы, приложимые и к биосистемам, и к человеческому социуму (часть этих принципов рассмотрена выше в иной связи). Общая схема организации мозга заставляет нас вспомнить о категориальном аппарате синергетики, ведающей кооперативными эффектами, возникающими при объединении элементов в более сложную и несводимую к этим элементам систему.

6.5.1. Сетевые и иерархические структуры в мозгу. В применении к головному мозгу роль синергетики заключается в преимущественном внимании не к отдельным нейронам, а к их ансамблям – сетям (хотя важность работы каждого отдельного нейрона неоспорима – есть данные об одиночных «когнитивных» нейронах, способных распознавать образы, скажем, человеческое лицо, Шульговский, 2003). Наличие нейронных сетей в мозгу означает, что любая функция в той или иной мере распределена между многими клетками, образующими сеть, или часто между несколькими сетями, в совокупности образующими сеть более высокого порядка. Информация оказывается делокализованной – она может одновременно содержаться во многих мозговых структурах. Прочное запечатлевание информации в мозгу – долговременная память – «связана с множественными изменениями свойств синапсов в нейронных сетях коры, которые при этом не имеют стандартной локализации» (Дубынин и др., 2003. С.240). Что касается кратковременной памяти (запоминание информации на минуты или часы), то по современным представлениям она соответствует перемещению импульсов в мозгу по замкнутому контуру из нескольких структур мозга, входящих в состав лимбической системы (круга Папеца), в частности гиппокампа и поясной извилины.

Мозг реализует не только сетевой, но и иерархический стиль работы. Иерархический стиль находит отражение, например, в разработанном русским психологом А. Ухтомском принципе доминанты, соответствующем «преобладающей (доминирующей) системе связанных между собой нервных центров, временно определяющих характер ответной реакции организма на любые внешние или внутренние раздражители»(Биологический энциклопедический словарь, 1989. С.182). Однако здесь иерархический принцип переплетен с сетевым – речь идет о доминировании одной из нервных сетей, обслуживающих преобладающую в данный момент потребность, мотивацию, эмоциональное состояние организма, над всеми остальными сетями. Так приятное состояние, наступающее у человека или у животного при удовлетворении какой-либо его потребности, соответствует активации в мозгу сети, в которой ключевую но все же не монопольную роль играет так называемый «центр наслаждения» (центр положительного подкрепления) – группа нейронов гипоталамуса. Неприятное состояние, соответствующее неудовлетворенным потребностям (голоду, жажде) или страху, раздражению, обусловливает другую доминанту: в мозгу «высвечивается» нервная сеть, где ключевым компонентом выступает центр отрицательного подкрепления, находяшийся в другом участке гипоталамуса. Два центра гипоталамуса, соответствующие двум эмоциональным доминантам (положительной и отрицательной), находятся в отношениях взаимной конкуренции.

Иерархический стиль функционирования воплощен и в том, что каждый из обслуживающих какую-либо функцию модулей мозга включает «низшие» отделы, выполняющие более простые, рутинные задания и «высшие» отделы, обобщающие результаты работы «низших» отделов. Так, в рамках таламуса высшую позицию в иерархии структур этого отдела мозга занимает дорзомедиальное таламическое ядро, интегрирующее информацию от других участков таламуса и в свою очередь «подчиненное» лобной коре мозга. Лобные доли коры рассматриваются как «лидер» мозга, его «командный пункт», взаимодействующий практически со всеми остальными мозговыми структурами (Голдберг, 2003). Тем не менее, мозгу «чужда авторитарность, и нижестоящие не нуждаются в разрешении вышестоящих для осуществления самых разнообразных процессов» (Дубынин и др., 2003. С.189). Так, немало внутримозговых путей передачи информации и принятия решений пролегают в обход лобных долей (и в обход нашего сознания, которое не ведает о многом из того, что происходит в мозгу).

6.5.2. Параллельная и последовательная обработка информации. К синергетическим характеристикам мозга относится также параллельная обработка информации. Так, изображение параллельно анализируется различными нейронными сетями в мозгу, которые сосредоточиваются на его разных характеристиках (цвет, яркость, форма, движение и др.). В пределах коры мозга существуют две параллельно работающих системы обработки зрительной информации, одна из которых опознает внешний облик объектов («что»-система), а другая – их расположение в пространстве («где»-система). Аналогично, обработка тактильной информации (распознавание объектов наощупь), по данным последних лет, зависит от параллельного функционирования двух участков мозга, нейроны в которых отвечают за оценку макрогеометрических (длина, ширина) и микрогеометрических (структура поверхности) ощупываемых объектов, соответственно (Bohlhalter et al., 2002).

В то же время, мозг широко использует и характерный для компьютеров последовательный процессинг информации. Поэтому до сих пор не утратила актуальность концепция функциональных блоков мозга, предложенная выдающимся отечественным ученым П.К. Анохиным. Анохин в рамках кибернетических моделей (кстати, широко применяемых в управленческих разработках в социуме) акцентировал последовательные взаимосвязи между воспринимающими информацию сенсорными блоками (которые дополняются ранее записанной информацией из блока памяти), блоком принятия решения и двигательными системами, реализующими то или иное поведение. В этих категориях рассматриваются, например, важные для биополитики социально-когнитивные процессы, включающие в себя оценку социального поведения (агонистического или лояльного) других и на этой базе принятие решения о собственном поведении в социуме (Bechara, 2002).

6.5.3. Модульная и «градиентная» организация мозга. Как уже упоминалось в тексте, в составе мозга вычленяются функциональные модули мозга. Модули понимаются как структурные блоки, которые могут включать в себя части нескольких анатомических отделов. Функциональные модули мозга не совпадают с его анатомическими отделами, данными выше — это разные классификации частей головного мозга. В составе крупных модулей (например, лимбической системы, см. ниже) в ряде случаев можно вычленить более мелкие модули, что соответствует более дробной функциональной классификации. В подобных случаев выход из строя небольшого участка мозга соответствует на клиническом уровне точно очерченному функциональному дефекту у пациента (например, он забывает названия животных, но сохраняет память на другие группы слов, Голдберг, 2003).

Однако так получается далеко не всегда, и модульный принцип сосуществует в мозгу с другим принципом, более соответствующим сетевой организационной модели. Речь идет о градиентном принципе (см. Голдберг, 2003), когда определить границы функциональных зон мозга оказывается невозможным. Функции обслуживаются не локальными участками, а распределенными, делокализованными сетями (такую интерпретацию структуры мозга в литературе обозначают как «коннекционизм», см. Rauscher, Scher, 2003). В этом случае локальное повреждение ухудшает, не не в полной мере подавляет реализацию какой-либо функции, например, речевой. Градиентный принцип означает, что зоны разных функций в мозгу перекрываются, и тогда следует ожидать, что локальное повреждение затрагивает (часто не подавляя полностью) сразу несколько функций, например, ухудшает восприятие зрительной информации и в то же время в той ли иной мере расстраивает работу памяти.

В целом, эволюционно более древние мозговые структуры тяготеют к строгой локализации функций в соответствии с модульным приципом, а более молодые структуры в ряде случаев предпочитают «градиентную», делокализованную организацию. Древняя структура таламус содержит функционально специализированные ядра, в то же время многие функции эволюционно молодого неокортекса делокализованы, распределены по градиенту по коре мозга. Имеет значение и характер выполняемых функций: первичное восприятие сенсорных стимулов (зрительных, слуховых и др.) соответствует строго локализованным в мозгу воспринимающим модулям. В то же время части мозга, отвечающие за обобщение и интеграцию сенсорных данных в целостную картину окружающего (ассоциативные зоны коры мозга) построены по градиентному принципу, без четких границ функциональных модулей.

Э. Голдберг, автор книги «Управляющий мозг» (2003), сравнивает ситуацию в мозгу с современной политической картой мира, где национальные государства и строго локализованные зоны влияния отдельных наций (например, колониальные империи прошлого) уступают место более сложной мозаичной схеме с наличием наднациональных политических структур типа Евпропейского Союза или СНГ, что грозит анархией, если не будут разработаны новые сценарии международного «сетевого» порядка. Мозг выступает как полезная организационная модель для творцов политических систем ХХI века.

Тем не менее, градиентная и модульная модель мозга не отменяют друг друга, а как бы наслаиваются одна на другую. Поэтому мы будем иметь в виду обе модели в последующем тексте главы.

6.5.4. Взаимодействие эволюционно-древних (архаичных) структур с структурами более позднего происхождения. Мозг – гетерохронная («разновременная») структура. Сложность поведения человека, включая социальную активность и политическую деятельность, связана с комбинированным влиянием более древних и более эволюционно молодых структур (в следующем разделе крупнейшие из модулей будут охарактеризованы в конкретных терминах). В норме многие из примитивных мозговых структур подконтрольны структурам, соответствующим эволюционно более продвинутому этапу. В особенности это касается эволюционно молодых участков коры, ведающих сознанием. Нам кажется, что наш мозг находится под полным контролем нашего сознания, но исследования последних десятилетий показали, что этот контроль имеет свои ограничения. Наше поведение находится под значительным влиянием также и сравнительно древних мозговых структур, а сознание порой, подобно «журналисту» лишь post factum узнает о принятых решениях и придумывает им складное, но не всегда правильное объяснение.

Структуры достаточно древнего происхождения задают нам «меню» актуальных потребностей (функция гипоталамуса), высвечивают одну или немногие из них в качестве доминирующих (роль миндалины), решают вопрос о том, какую часть воспринятой информации довести до сведения сознательного мозга (ретикулярная формация и другие структуры), задают тот или иной эмоциональный фон – настроение.

В определенных патологических ситуациях поведение почти нацело определяется эволюционно-древними, «бессознательными» частями мозга. По мере подавления работы эволюционно-продвинутых мозговых структур (например, в ходе погружения пациента в состояние комы[74]) наблюдается прогрессивная примитивизация поведения с постепенным оживлением все более древних инстинктивных реакций.

По мере угнетения функций коры полушарий мозга все более примитивными становятся рисунки, они утрачивают детали и становятся похожими на рисунки маленьких детей или представителей некоторых племен индейцев. Пациент как бы возвращается в индивидуальное или историческое прошлое. Если по мере углубления коматозного состояния доктор раздражает стопу пациента, он вначале спрашивает: «Что вы делаете, доктор?». По мере впадения в кому выключается сознание и обслуживающие его структуры, и раздражение стопы вызывает не словесную реакцию, а лишь подошвенный рефлекс. Более глубокое коматозное состояние означает выключение и того модуля, который отвечает за подошвенный рефлекс, и больной реагирует на прикосновение доктора еще более древним хватательным рефлексом (Балонов, 2003).

Если отвлечься от патологических крайностей, то приходится признать, что и в жизни нормальных людей, их социальном поведении отмечается несомненный вклад древних поведенческих механизмов, соответствующих архаичным мозговым структурам. Биополитическое значение этого вклада можно рассмотреть на двух уровнях:

· На индивидуальном уровневклад примитивных мозговых структур представляется немаловажным в случае агрессивного, особеннокриминального поведения. По данным работы отечественного психолога Е.К. Краснушина (1928, цит. по: Самовичев, 2002) «К психологии и психопатологии убийства», многие убийцы характеризуются примитивизацией личности с недоразвитием высших психических функций. Самовичев (2002) подчеркивает свойственный убийцам эмоциональный, а не рациональный стиль реагирования на внешние события, что, как мы увидим ниже, означает активную работу более архаичного лимбического модуля в ущерб более поздно приобретенному в эволюции неокортексу. Краснушин рассматривает, как один из типичных вариантов мотивации убийства, своеобразный механизм «короткого замыкания» в мозгу – автоматическую, почти бессознательную реакцию человека на сильный неприятный раздражитель (срабатывает древний «инстинкт защиты в наступательной форме»). На политической арене люди со сравнительно слаборазвитыми высшими психическими функциями, низкой дифференциро­ванностью личности представляют собой, по многим данным литературы, весьма подходящий контингент для террористов, боевиков, фанатиков-изуверов. Карьера политического лидера далеко не всегда удается самым интеллектуальным и «эволюционно-продвинутым»: многого добиваются напористые индивиды с желанием стать лидерами – что связано с эволюционно-консервативным явлением доминирования, проявляющимся уже на уровне рассматриваемого чуть ниже рептилиального модуля мозга.

· На групповом уровнеречь идет, например, о поведении толп людей, которые в состоянии возбуждения далеки от разумного, сознательно планируемого поведения. Поведение возбужденной толпы бывает столь далеко от деятельности “сознательного мозга” (неокортекса), что К. Лоренц (1994) сравнивал его не только с поведением низших млекопитающих, но и даже с поведением “анонимной стаи” рыб, которое управляется только стволом мозга.

6.5.5. Принцип компенсации (гиперкомпенсации). Частное следствие из наличия в мозгу параллельного процессинга информации и вклада градиентного принципа организации в его функционирование. Поскольку многие из функций дублируются в разных отделах мозга (так, участки, отвечающие за сон и бодрствование есть и в мозговом стволе, и в гипоталамусе, и в коре мозга), встает вопрос о возможности компенсацииодними мозговыми структурами изначально отсутствующих (врожденный дефект) или утраченных функций других структур. В ряде случаев такая компенсация, однако, неосуществима[75], в некоторых других ситуациях – неполна (субкомпенсация), или неустойчива и чревата срывами (декомпенсация), что приводит, например, к рецидиву болезненного состояния у людей, перенесших черепно-мозговую травму и, казалось бы, уже оправившихся от нее. Тем не менее, имеется и много примеров практически полной компенсации дефектов, которая нередко носит даже чрезмерный, избыточный характер (гиперкомпенсация).

Способность к (гипер)компенсации проявляется и на уровне высших социально-психических функций, в частности биополитически важной функции приобретения социального статуса. Здесь принцип компенсации проявлется в том, что, имея какой-либо телесный или психический дефект, лишающий человека некоторых возможностей приобретения статуса в обществе, индивид добивается этого статуса альтернативными путями, вопреки дефекту. Индивид с параличом ног делает успешную политическую карьеру, добивается политического лидерства (пример гиперкомпенсации), как это было с Франклином Рузвелтом.

6.5.6. Роль биоритмов в работе мозга. Процессы в биосистемах подчинены многим ритмам различной продолжительности. Ритмический характер носят уже первые шевеления эмбриона в матке. Нейроны уже в примитивных нервных сетях ритмически чередуют периоды активности с периодами покоя, что на более высоких уровнях эволюции (позвоночные животные) соответствуют ритмической смене периодов бодрствования и сна. В мозгу имеются специальные нейронные сети, выступающие в роли водителей ритма бодроствования-сна, расположенные в гипоталамусе над перекрестом зрительных нервов (супрахиазменные ядра). В период сна выделяются ритмы чередования фаз медленноволнового («без сновидений») и быстроволнового («со сновидениями») сна, что требует работы особых водителей ритмов.

Напряженный, гектический стиль жизни современного социума не может не обусловливать негативного воздействия на природные биоритмы, что имеет несомненное биополитическое значение. Стресс, вызванный нарушением физиологических ритмовчеловека, например, ритма сна и бодрствования или различных гормональных ритмов обозначают термином десинхроноз. Такой стресс испытывают рабочие, вынужденные работать в разные смены, и дипломаты (состояние, обозначаемое как jet lag). Прилетев в Нью-Йорк дипломат, например, некоторое время живет еще по времени Парижа (отличающемуся на шесть часов).

Во второй половине ХХ века к основным политическим актерам на международной арене относились, наряду с другими важными странами мира, США, СССР и Китай. Между столицами любых двух из этих стран имеется многочасовая разница во временном поясе. Не исключено, что эти обстоятельства сознательно использовались определенными политическими деятелями во время переговоров для того, чтобы, вызвав по телефону, факсу (или электронной почте) партнера в “неурочное время”, создать у него стресс и сломить его волю к сопротивлению и независимому принятию решений.

Поиск по сайту: