Відновлення мозку та багатий внутрішній світ

Роздуми про чудові одужання
Незважаючи на літню затишшя в потоці наукових новин, за останній час прийшло кілька повідомлень, які можуть суттєво розширити наші уявлення про пластичність власних організмів.
У 1984 році дев’ятнадцятирічний американець Террі Волліс (Terry Wallis) потрапив у автокатастрофу і отримав множинні поранення головного мозку. Єдине, що вдалося зробити медикам, — зберегти його живим у стані коми. І раптом, у 2003 році Террі заговорив, почав вставати з ліжка і спілкуватися зі своєю дочкою, яка непомітно для нього стала дорослою! Томографія показала, що зруйновані ділянки мозку не відновилися: замість них утворилися інші. Більше того, за пройдений з моменту «воскресіння» пацієнта час його мозок ще раз перебудувався: виявилося, що деякі з сформованих під час перебування в комі нейронних мереж неважливо справлялися зі своїми завданнями. Вони припинили активність, а їх функції взяли на себе інші, новоутворені структури. У результаті лікарі стали свідками появи людини з суттєво іншою, ніж у здорових людей, організацією центрів мозкової активності.

Перебудова мозку може відбуватися не лише у випадку його травматичного пошкодження. Нагадаємо зафіксований факт збільшення відділів мозку, що відповідають за орієнтацію в просторі, у лондонських таксистів. Ще цікавіша доведена в кількох випадках здатність до ехолокації, яка може розвиватися у сліпих людей. Оволоділи цим даром, вони видають негучні клацання язиком, а потім на підставі отриманого ехо реконструюють розташування навколишніх предметів. Прославлений у всій країні сліпий американський підліток Бен Андервуд (Ben Underwood) завдяки ехолокації може навіть кататися на скейтборді. Отже, наші з вами органи чуття придатні і для вирішення таких нетипових для людини завдань. Проблема лише в тому, щоб розвинути структури в мозку, які дозволять керувати такими здібностями.
На дивовижні перебудови здатна не лише мозкова тканина. Після знайомства з історією Террі Волліса легше повірити і в випадок з електриком з Калькутти Самбу Роєм (Sambhu Roy). Той отримав сильний електричний опік голови. Медики могли лише спостерігати, як відторглася уражена частина черепа 25‑річного чоловіка. На щастя, під нею утворилися нові мозкові оболонки і нова кістка. Тож зараз щасливий електрик фотографується для преси, тримаючи в руці шматок черепа, що відокремився від його голови.
Взагалі, останнім часом з’явилися підстави для серйозного переоцінювання здатності людини і її найближчих родичів до регенерації. Австрійські біологи повторили і розвинули експерименти, виконані півтора століття тому німецьким фізіологом Емілем Дюбоа-Реймондом. Експерименти на мишах підтвердили старі спостереження, що електричний струм, що протікає через поверхню рани, може суттєво посилювати відновлювальні процеси. При правильно підібраних параметрах електричного поля, як виявилося, помітно підвищується здатність клітин до міграції. Йдеться про цілком природний механізм відновлення пошкодження, але зовнішній вплив вимикає якийсь механізм гальмування в ході його реалізації.
Канадські вчені з університету Альберти з характерними для сучасної американської науки іменами Цзе Чень (Jie Chen) і Ін Цуй (Ying Tsui) виступили з ще більш незвичним повідомленням. Вони розробили ультразвуковий генератор, який кріпиться на щелепі, як зубна скоба, і викликає відновлення зламаних зубів. Важлива умова — щоб, як часто буває при ударах, у товщі щелепи залишилися живі корені зуба. Ці два інженери спиралися на результати Тарека ель‑Біалі (Tarek El-Bialy), медика з того ж університету, який зміг за допомогою більшого пристрою викликати відновлення втрачених зубів у кроликів.
Нарешті, додайте до вищезгаданих фактів широкий круг феноменів, пов’язаних з дією стовбурових клітин (це настільки обширна тема, що вона заслуговує окремого обговорення), і ви зрозумієте, що мова йде про численні можливості для відновлення структур, втрата яких раніше здавалася незворотною. Звичайно, головні висновки з цих і подібних історій носять практичний характер. Проте ризикнемо торкнутися і деяких теоретичних аспектів.
Наведені тут факти погано узгоджуються з уявленням про організм як про покрокову реалізацію генотипу. Якби наші властивості були результатом розгортання жорсткої програми, не існувало б жодного механізму корекції аномалій у випадку серйозних відхилень від норми.
Припустимо, ми змогли розбити нормальний онтогенез на безліч запрограмованих кроків: включень тих чи інших генів і викликаних ними перетворень розвиваючої системи. За кроком 1 слідує крок 2, за кроком 27 — крок 28 і так до кінця. В залежності від вихідної спадкової програми у нас має вийти то читач «Комп’ютерри», то її автор, то редактор. Здається, все зрозуміло; приблизно так же інсталюється комп’ютерна програма. Однак жорстко запрограмованими можуть бути лише ті кроки, які неодноразово проходилися в ході еволюції системи управління. Як бути з нестандартними ситуаціями — варіантами 28a, 28b, 28c, 28d і так далі, одні з яких є досить ймовірними відхиленнями від нормальної траєкторії, а інші — серйозними пошкодженнями?
Як виникає пристосованість? Загальна відповідь — у результаті попереднього відбору. Наприклад, здатність загоювати рани можна розглядати як результат відповідного відбору — ті, хто успішніше їх загоювали, частіше залишали нащадків. Але відбору на здатність відновлення мозку в результаті двадцятирічного перебування в комі не було і не могло бути до кінця ХХ століття!
Інсталятори програм або включають окремі інструкції на випадок усіх передбачених варіантів, або ігнорують відхилення траєкторій розвитку, або виводять повідомлення про помилки. У деяких організмів (наприклад, у круглих черв’яків) управління індивідуальним розвитком організовано подібним чином. Безсумнівно, що наша програма задана інакше. Вперше це чітко усвідомив німецький ембріолог Ганс Дріш, який вивчав на початку ХХ століття розвиток морських їжаків (без жартів: наших близьких родичів, особливо з точки зору ембріонального розвитку). З плаваючої у товщі води личинки розвивається морський їжак. А що вийде з половинки розрізаної експериментатором личинки — пів‑їжак? Ні, цілий їжак, лише вдвічі меншого розміру!
Що ж керує розвитком личинки, яка з неестественного проміжного положення «випрямляється» до передбаченого фіналу? Щоб відповісти на це питання, Дрішу знадобилося слово «ентелехія», запозичене з філософії Аристотеля. За Дрішем, ентелехія — це заперечення законів причинності у функціонуванні живої матерії. Здається, Дріш був неправий — причинність діє і в цьому випадку, лише вона має особливий характер. Розвиток саморегулюючоїся системи може керуватися заданим для неї кінцевим станом, що дозволяє прийти в потрібну точку з широкого діапазону можливих проміжних станів.
А як же програма управління розвитком, яка реалізується через послідовне включення потрібних генів? Ні в чому. В одних випадках наш організм керується таким чином, а в інших — іншим.
Розглянемо умовний приклад, пов’язаний з програмуванням двох роботів. Перший має взяти заготовку в одній точці, певним чином повернути і помістити в іншу точку. Другий — автопілот, який має привести автомобіль у потрібне місце. Програма першого цілком може бути жорсткою послідовністю інструкцій, що охоплює весь простір можливостей. Однак передбачити всі стани і положення автомобіля у суворо детермінованій програмі неможливо. Що робити? Задати автопілоту карту і навчити будувати за нею маршрут до потрібної точки. Проте деякі фрагменти і такої програми цілком можуть включати жорсткі послідовності інструкцій.
Поширені сьогодні банальні уявлення про організм як «автоматичну» реалізацію генотипу не можуть пояснити випадки «чудових одужань». Цю категорію фактів можна спробувати пояснити на основі епігенетичної теорії еволюції та її уявлень про сутність онтогенезу.
З цієї точки зору на розвиток впливає складна сукупність факторів, серед яких і спадкова програма, і результати її функціонування, і «передустановчі» особливості клітин, і вплив середовища. Ця система настільки складна, що її поелементне описання неможливе. Вона може лише бути охарактеризована розподілом ймовірностей того чи іншого ходу розвитку за певних зовнішніх умов. Це розподіл ймовірностей задає багатовимірний фазовий простір (сукупність точок і траєкторій розвитку) можливих станів розвиваючої системи. Тривимірну модель такого фазового простору називають епігенетичним ландшафтом. Нормальний результат розвитку задається, з цієї точки зору, не покроково і жорстко, а як потенційна яма описаного фазового простору (углиблення в епігенетичному ландшафті). Протягом багатьох поколінь відбір поглиблює цю потенціальну яму, підвищуючи ймовірність благополучного завершення розвитку.
Організм Террі Волліса в результаті автокатастрофи потрапив у зовсім нетипове для нього «місце» фазового простору, яке до того ж було сильно спотворене внаслідок «нестандартних» зовнішніх впливів. Але потенційна яма, що відповідає нормальній самоорганізації мозку, збереглася, а на «шляху» до неї не виявилося непереборних перешкод. Організм «з’їхав» у стан, що в чомусь нагадує нормальний етап онтогенезу. І ось, подолуючи аномалії, мозок починає достраювати недостаючі структури… Потрібно згадати, що навіть у нормальному розвитку мозку є етап «нейродарвінізму». Ті мозкові клітини, які успішно утворюють контакти зі своїми сусідами і входять до складу нормально працюючих нейронних мереж, зберігаються, а інші відмирають. Завдяки самоорганізації мозок «находить» оптимальну для даних умов будову.
У епігенетичного пояснення є одна важлива особливість: воно не задовольнить людей, які шукають однозначні пояснення. Ймовірнісний характер процесів, описуваних цією моделлю, не дозволяє вказати жорстке відповідність між причиною і наслідком. Здавалося б, все просто: чому даний організм такий, яким ми його бачимо? Тому що в ньому є гени, які запрограмували його саме так… На жаль, цей підхід зазнає краху при спробі пояснити експерименти Дрішa або історію Террі Волліса: таке не запрограмуєш.
Кожен час дає свої метафори для опису дійсності. Наприклад, середньовічна людина була так захоплена годинниковим механізмом, що весь світ здавався їй годинником, а Бог — годинникарем. Сьогодні світ — комп’ютер, а Бог (або еволюція) — програміст. Але хто сказав, що розвиток наших пояснень має зупинитися на нинішньому етапі?
Заглянути за лінію мироразділу
Незважаючи на успіхи сучасної науки, що дозволяє отримувати фотографії подій, що сталися мільярди років тому (тобто об’єктів, що знаходяться на відстані в мільярди світлових років), а також проникати у таємниці мікросвіту, поряд з кожним із нас існують зовсім недоступні світи. Мова йде про внутрішній світ інших людей.
Освіта, отримана більшістю з нас, несе відбиток філософії, що заперечувала внутрішній світ людини як самостійну цінність. У горбачовські часи автор цих рядків (будучи тоді членом КПРС) вивчав у рамках університетського курсу діамата головний філософський твір В. І. Леніна — «Матеріалізм і емпірокритицизм». Ленінський текст справив вражаюче враження своєю агресивністю і бездоказовістю. Проте в ті часи вважалося, що обґрунтована в цьому тексті «теорія відображення» є вищим досягненням філософії. Ленін виклав її, доводячи безплідність махізму (концепції, до якої був близький, наприклад, Альберт Ейнштейн). Знищення емпірокритиків — Ернста Маха і Ріхарда Авенаріуса — було необхідне Леніну через внутрішньопартійні сутички, про які зараз немає навіть сенсу згадувати. А саму теорію відображення Ілліч фактично запозичив у Джорджа Берклі, якого партійний трибун заклеймив як предтечу Маха. Коли‑небудь Берклі, характеризуючи альтернативи своєї версії соліпсизму (що світ — це наше уявлення), сформулював ідею, що психіка лише відображає зовнішній світ. Завдяки Леніну, який зміг її зрозуміти і присвоїти, ця ідея стала головним стержнем істинно вірної філософії.
Історична епоха змінилася. Діамат і істмат перестали бути козирними картами1. А поширеної альтернативи ідеї відображення як не було, так і немає, причому не лише на пострадянських просторах, а й у західному світі. Можливо, тому, що погляди на відносини тварини і Творця, що узгоджуються з поширеним розумінням християнства, приблизно відповідають тому ж уявленню про вторинність, маловартісність2 індивідуального світу?
Було б непогано (принаймні, сприятиме прогресу у розумінні нашої власної природи) збільшити внесок еволюційно‑біологічних ідей у сучасне розуміння людини і суті її свідомості. Наша психіка — як і психіка всіх інших тварин — результат еволюції. Способи нашої взаємодії з дійсністю розвинулися з взаємодії з дійсністю наших предків. Завдання, які ми вирішуємо, є розвитком тих завдань, що вирішувалися ще до появи людства нашими мавп’ячими… звірячими… рептилієвими… риб’ячими… предками. Нобелівський лауреат Конрад Лоренц у своїй недооціненій книзі «Зворотна сторона дзеркала» пояснив, що просторово‑тривимірна структура нашого світу тісно пов’язана з наявністю в нашому органі рівноваги саме трьох взаємноперпендикулярних напівкругових каналів. Навряд чи ці два факти перебувають у причинно‑наслідкових відносинах; скоріше і те, і інше — наслідок інших, поки що не зовсім зрозумілих для нас причин, частини єдиного цілого.
До речі, як відомо, суб’єктивний соліпсизм логічно неопровержимий. Якщо ви захочете наполягати, що окрім вашого внутрішнього світу взагалі нічого немає і все інше — ваше уявлення, логічними аргументами вас не переконати. Для автора (як і Лоренца, і інших біологів) одне з переконливих заперечень полягає в тому, що така позиція беззмістовна з точки зору пристосування організму до середовища. Розмірковуючи так, не треба змінюватися у часі, еволюціонувати. Ця ідея має бути чужою, надмірною для еволюційної основи нашої психіки. І справді, при всій логічній безпомилковості її носії, схоже, сприймають соліпсизм саме як штучний конструкт, а не як природний погляд на речі. З цим пов’язано те, що соліпсизм, як би краще сказати… ну некрасив — суперечить нашій природі. Навпаки, коли до вас звертається інша людина, для вас природно уявляти її внутрішній світ подібним до вашого. Соціальна адаптація, взаємодія з сородичами — давня і важлива для виживання наших родичів і предків функція психіки.
Як же заглянути в іншого людину? Слабка, непряма відповідь, яку дає сучасна наука, — використовуючи томографію мозку. Нам не дано побачити внутрішній світ іншої людини — ми можемо пізнавати лише її фізіологічну основу — роботу мозку. Китайські вчені з Університету Даляня порівнювали за допомогою магнітного резонансу процеси в мозку англомовних і китайськомовних людей під час розв’язування ними математичних задач. Ці процеси виявилися різними. Щоб додати три до чотирьох, різномовні учасники використовували різні зони мозку. Що тут вплинуло — різне навчання чи різна структура мови, не зовсім ясно. Але у людей, що відрізняються рідною мовою, структура психічних асоціацій і їх обробка різняться.
А якщо ми говоримо однією мовою, чи означає це, що структура асоціацій і їх обробка у нас збігаються?

D. Shabanov. Заглянути за лінію мироразділу // Комп’ютерра, М., 2006. – № 27–28 (647–648)

D. Shabanov. Роздуми про чудові одужання // Комп’ютерра, М., 2006. – № 29 (649)

1 В Україні, наприклад, ту роль, яку колись грали історики КПРС і марксистсько‑ленінські філософи, нині виконують українські філологи. Тепер уже їх предмет став головним у вищій освіті, і саме вони можуть згори дивитися на спеціалістів у вузьких дисциплінах. Повернення до тексту

2 Як ви можете вважати маловартісним внутрішній світ інших людей, якщо ваше «я» — частина вашого внутрішнього світу і все інше, крім нього, для вас лише гіпотеза, яку ще треба довести? А звідки ви знаєте, що для мене зелений колір або октава такі ж, як і для вас? Повернення до тексту