Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Выявление кортикальных областей по анализу симптомов мозговых повреждений напоминает способы, какими австрийский монах Грегор Мендель изучал наследственность в 1860-е годы. Его эксперименты по межвидовому скрещиванию растений продемонстрировали, что наследование некоторых признаков управляется изменениями в определенной биологической единице, позже названной геном. На его простеньком рисунке признаки и гены имеют взаимно-однозначное соответствие. Однако сегодня нам известно, что в большинстве случаев на один признак может влиять значительное количество генов. В свою очередь, один ген может влиять на много признаков. Вот почему ген кодирует белок, который может выполнять множество задач.

Сходным образом локализационизм пытался установить взаимно-однозначное соответствие между умственно-психическими функциями и кортикальными зонами. Но, как выясняется, большинство умственно-психических функций требуют взаимодействия нескольких кортикальных областей, а отдельная область коры, как правило, участвует в выполнении различных умственно-психических функций. А значит, будет проблематично использовать функциональные критерии для того, чтобы определить границы кортикальных областей. Правильная стратегия – выявить эти области по структурным критериям, а затем понять, как взаимодействия между областями порождают умственно-психические функции. Этот подход, несомненно, станет все шире применяться на практике по мере развития технологий.

Мы рассчитываем найти одни и те же участки мозга и типы нейронов в каждом нормальном мозгу. Очевидно, зональные коннектомы, как и коннектомы по типам нейронов, у нормальных индивидуумов практически одни и те же. Вероятно, они в высокой степени определяются генетическим фактором. Как я уже отмечал, гены направляют рост нейронных ветвей, а значит, оказывают влияние на коннектом, основанный на типах нейронов. Ученые выявляют и те гены, которые управляют формированием кортикальных областей. Наши с вами умы могут оказаться похожи благодаря тому, что участки мозга соединены у нас в мозгу сходным образом. То же самое относится и к связям между типами нейронов.

А вот нейронные коннектомы у разных людей будут существенно отличаться, и на эти коннектомы будет оказывать огромное влияние приобретаемый опыт. Именно такие коннектомы следует изучать, если мы хотим понять, отчего каждый человек уникален. Мы должны искать в них следы прошлого, ибо важнейшая и неотъемлемая часть нашей уникальности – наши воспоминания.

Глава 11 Взлом кода

Я сравнивал исследования, ставящие целью увидеть коннектомы, с блужданием по извилистым ходам Лабиринта. Миф гласит, что это сооружение располагалось близ дворца царя Миноса в Кноссе, на острове Крит. В 1900 году Кносс породил еще одну метафору, годящуюся для описания мозга. Из древних руин здесь извлекли сотни глиняных табличек. Их первооткрыватель, британский археолог Артур Эванс, не сумел их прочесть, поскольку оказалось, что надписи сделаны на неизвестном языке. Несколько десятилетий таблички пролежали непрочитанными, и таинственный шрифт, которым они написаны, получил название «линейного письма Б». Наконец, уже в 1950 году Майкл Вентрис и Джон Чедвик сумели расшифровать линейное письмо Б, и все узнали, что же сокрыто в этих письменах.

Когда мы увидим коннектомы и разрежем их на фрагменты, следующей задачей будет их расшифровка. Научимся ли мы понимать их язык? А может быть, их рисунки связей будут лишь дразнить нас, отказываясь раскрыть свои секреты? Расшифровка линейного письма Б заняла полвека, но Вентрис с Чедвиком все-таки добились успеха. Для целого ряда мертвых языков такие попытки не привели к желаемому результату. Линейное письмо А, которым пользовались древние критяне до линейного письма Б, остается непонятным до сих пор. Пока не поддаются расшифровке индийское письмо древнего Пакистана, сапотекские письмена древних мексиканцев, иероглифы ронгоронго, которыми некогда пользовались на острове Пасхи.

А что это означает – расшифровать коннектомы? Иногда легче понять идею, если рассмотреть ее предельный вариант. Проведем мысленный эксперимент. Представьте себе, что вы живете в далеком будущем. Медицина достигла невероятных высот, но, к сожалению, ваша прапрабабушка все-таки умирает (в возрасте 213 лет). Вы отвозите ее бренное тело в специальное учреждение, где ее мозг разрезают на тонкие слои, получают их снимки, находят ее коннектом и вручают вам флешку с этими данными. Вы возвращаетесь домой и очень грустите, потому что вам не хватает долгих разговоров с покойной. (Она была самой любимой из ваших многочисленных прапрабабушек.) Тогда вы вставляете флешку в разъем компьютера и просите прокрутить вам некоторые из прапрабабушкиных воспоминаний. И вот вам уже полегчало.