Мозг. Такой ли он особенный?

Это было очень интересное исследование: не содержит ли на самом деле мозг африканского слона (рис. 6.1), весящий в три раза больше, чем человеческий мозг, больше нейронов, чем мозг человека? Если да, то моя гипотеза о том, что развитие когнитивных способностей зависит от абсолютного числа нейронов в головном мозге, оказалась бы несостоятельной. Однако если все же человеческий мозг содержит намного больше нейронов, чем намного больший по величине мозг африканского слона, то это послужит подтверждением моей гипотезы о том, что простейшим объяснением замечательных когнитивных способностей нашего вида является большое число мозговых нейронов, какого нет ни у одного другого вида животных, независимо от размеров их мозга. В частности, я надеялась, что в коре головного мозга человека нейронов больше, чем в мозговой коре африканского слона.

Рис. 6.1. Вид человеческого мозга (слева) и мозга африканского слона (справа)

Логическим обоснованием моих надежд были данные литературы о когнитивных способностях, говорившие, что мозговая кора (точнее, префронтальная ее часть) является единственным вместилищем наивысших форм познания: абстрактного мышления, сложных способов принятия решений и планирования будущего. Однако почти вся мозговая кора связана с мозжечком петлями проводящих путей, которые дают возможность коре и мозжечку совместно обрабатывать поступающую в головной мозг информацию, а это позволяет утверждать, что и мозжечок участвует в осуществлении когнитивных функций коры[110], а обе структуры работают в тесном тандеме. Взгляд, согласно которому мозжечок оказывает модулирующее действие на происходящие в коре процессы, постепенно заменил более старые представления о том, что мозжечок необходим только для сенсорно-двигательного обучения. Поскольку мы уже обнаружили, что в ходе эволюции млекопитающих увеличение числа нейронов в коре мозга и мозжечке происходит параллельно и синхронно (подробнее об этом будет сказано в главе 7), постольку когнитивные способности должны возрастать не только с ростом числа нейронов в коре, но и с его ростом в мозжечке, причем нераздельно, как в двух неотделимых друг от друга структурах. Поскольку же две эти структуры содержат подавляющее большинство всех нейронов головного мозга, то когнитивные способности одинаково хорошо коррелируют с числом нейронов в целом мозге, в коре мозга и в мозжечке.

Именно поэтому наши результаты, полученные при исследовании мозга африканского слона, оказались лучше, чем мы рассчитывали.

Галлон мозгового супа

Полушарие головного мозга африканского слона, предоставленное нам Полом Мэнджером, весило более 2,5 кг, что означало, что его придется разрезать на сотни мелких фрагментов для обработки и подсчета нейронов, так как превращение мозга в суп возможно только с кусочками массой не более 3–5 г. Мне хотелось, чтобы рассечение мозга на кусочки было как можно более продуманным, а не случайным: если бы мы имели полный набор венечных срезов мозга слона, как набор ломтей цельной буханки хлеба, и если бы мы после этого порезали каждый из этих ломтиков на более мелкие части, следуя природным ориентирам, например по ходу извилин, и смогли бы отделить серое вещество от белого, то мы сумели бы составить по крайней мере грубую карту распределения нейронов в коре и других структурах слоновьего мозга. Мы располагали микротомом, которым превращали полушария человеческого мозга в такой набор тонких срезов. Этот микротом был незаменим для разделения мозговых извилин, но у инструмента был один существенный недостаток: на циркулярном лезвии микротома оставалось слишком много клеток человеческого мозга, что препятствовало точному подсчету общего количества клеток в полушарии. Так как мы хотели знать общее число нейронов в полушарии мозга слона, то нам пришлось разрезать мозг вручную, для того чтобы сделать потери клеток пренебрежимо малыми.

Тот день начался в хозяйственном магазине, где мы с дочерью (только что начались школьные каникулы) принялись искать L-образные скобки, которые могли послужить надежной жесткой рамкой для разрезания полушария слоновьего мозга, а также самого длинного ножа, какой я смогла бы удержать одной рукой. (Это был незабываемый день для подростка, который и много лет спустя часто говорил: «Мам, а помнишь тот день, когда мы резали мозг слона?») Мой приятель, журналист Бернардо Эстевес, присутствовал в тот день в лаборатории, чтобы описать для своего журнала[111] этот исторический момент. Он наблюдал, как мы отпилили укрепляющие стойки скобок, чтобы поместить внутрь большой слоновий мозг. Конечно, есть машины стоимостью сотни тысяч долларов, которые выполнили бы эту работу в совершенстве, но зачем тратить такие деньги, если можно достаточно хорошо справиться с делом с помощью обычного мясницкого ножа?