Современная аналогия. В результате
этих с таким трудом завоеванных открытий
возникла столь сложная картина строения
мозга даже у мелких животных, что воображение
отказывается ей верить. Историю науки
о мозге в XX веке еще предстоит написать.
Когда это будет сделано, в качестве рабочей
аналогии живого мозга, возможно, будет
использован компьютер. Наиболее удачные
аналогии помогают ученым интерпретировать
эксперименты на мозге в соответствии
с каким-нибудь грандиозным планом, уже
известным в природе, - либо в той его форме,
которую мы видим и наблюдаем, либо в той,
какая возникает в нашем воображении.
Однако в конце концов ни одна модель,
как бы хорошо она ни воспроизводила элементы
мозговой деятельности, не будет признана
полностью приемлемой, если она не сможет
предсказать такие особенности работы
мозга, которые в данный момент не очевидны.
Наша цель состоит не в том, чтобы создать
модель или машину, способную воспроизвести
или объяснить кое-что из того, что, как
нам уже известно, может делать мозг. Удачной
моделью скорее будет та, которая объяснит,
что же именно делает мозг и как он это
делает. Истинная экспериментальная наука
о мозге (или о любом другом объекте, представляющем
интерес) нуждается в методе, который позволяет
установить некоторые факты, а затем использовать
их для того, чтобы поставить более глубокие
вопросы и получить на них более фундаментальные
ответы. Научный метод включает несколько
отдельных компонентов:
1) наблюдение - точную фиксацию
применяемых методик, экспериментальных
условий, в которых ведутся
наблюдения, и результатов эксперимента;
2) проверку - повторение работы
другими исследователями при
тех же условиях с целью
подтвердить или же поставить
под сомнение полученные результаты;
3) интерпретацию - размышление
о том, что означают результаты,
с целью выработать гипотезы
для планирования дальнейших
экспериментов. Процесс перехода от наблюдения
к формулировке обобщающей гипотезы и
к экспериментальной оценке этой гипотезы
известен как индуктивный способ мышления.
Ученые, пользующиеся этим методом, утверждают,
что они с самого начала обходятся без
предвзятых идей, а просто дают возможность
природе выразить себя в фактах, которые
можно собрать путем кропотливых наблюдений.
Противоположная стратегия, формулировку
которой приписывают Аристотелю, состоит
в том, чтобы мыслить дедуктивно. Дедуктивный
способ мышления начинается с глобальной
гипотезы, вслед за чем планируются эксперименты,
подтверждающие ее справедливость. Большинство
ученых, вероятно, используют кое-что от
каждого метода. Практически невозможно
не иметь каких-то предварительных впечатлений,
с которыми связано взаимодействие мозга
с внутренней или внешней по отношению
к телу средой. Область, изучающая поведенческие
реакции организмов в ответ на определенные
виды внутренних догадок или намеков,
начиная эксперимент, и так же невозможно
проводить наблюдения, не используя никаких
идей в качестве исходного фона. Действительно,
если у вас нет никакого представления
о том, что вы ищете, вы, вероятно, никогда
не сможете оценить то, что увидите. Однако,
если данные представлены в соответствии
с правилами науки, не исключена возможность
того, что один ученый подвергнет сомнению
их интерпретацию, сделанную другим ученым.
Посторонний наблюдатель, не разделяющий
предубеждений первооткрывателя, может
дать полученным результатам иное объяснение.
Так часто и происходит. Искусство ученого
в таком случае состоит в умении по-новому
оценить наблюдения, сделанные кем-то
другим, а затем организовать новые эксперименты,
которые подтвердили бы прежние выводы
или позволили бы объяснить те же факты
по-иному.
2.3. Структуры мозга,
участвующие в эмоциях.
Многие структуры, ответственные
за гомеостаз и физиологические
ритмы, причастны также к эмоциям. И это
неудивительно. Для того чтобы удовлетворить
потребности своих внутренних систем,
голодный хищник подкрадывается к животному
меньшей величины и нападает на него (агрессия).
В то же время он сам должен быть постоянно
настороже, чтобы избегнуть нападения
более крупного; хищника (страх). Наиболее
важные из мозговых структур, имеющих
отношение к эмоциям, в совокупности называют
лимбической системой. Это важнейший «альянс»
в нашей географической схеме. Система
эта известна также как «животный мозг»,
поскольку ее части и функции, по-видимому,
в основе своей сходны у всех млекопитающих.
Лимбическая система находится выше ствола
мозга, но ниже коры. Ряд структур ствола
и некоторые части коры тоже участвуют
в порождении эмоций. Все они связаны друг
с другом нервными путями. Лимбическая
система включает несколько связанных
друг с другом образований. К ней относятся
некоторые ядра передней области таламуса,
а также расположенный ниже небольшой,
но важный участок мозга - гипоталамус.
Нейроны, специфически влияющие на активность
вегетативной нервной системы (и тем самым
- на ритм сердца, дыхания и т.д.), по-видимому,
сосредоточены в определенных областях
гипоталамуса, а именно эти области контролируют
большинство физиологических изменений,
сопровождающих сильные эмоции. Глубоко
в боковой части среднего мозга лежит
миндалина (миндалевидное ядро) - клеточное
скопление величиной с орех. Эксперименты
на животных показывают, что миндалина
ответственна за агрессивное поведение
или реакцию страха. По соседству с миндалиной
находится гиппокамп. Роль его в создании
эмоций все еще не очень ясна, но тесная
связь с миндалиной позволяет предположить,
что гиппокамп тоже участвует в этом процессе.
Многие ученые полагают, что он играет
определенную роль в интеграции различных
форм сенсорной информации. Повреждение
гиппокампа приводит к нарушению памяти
- к неспособности запоминать новую информацию. Гиппокамп и другие структуры
лимбической системы окружает поясная
извилина. Около нее расположен свод -
система волокон, идущих в обоих направлениях;
он повторяет изгиб поясной извилины и
соединяет гиппокамп с гипоталамусом.
Еще одна структура - перегородка - получает
входные сигналы через свод от гиппокампа
и посылает выходные сигналы в гипоталамус. Проследив
ход нервных путей мозга, мы можем увидеть,
почему все наши взаимодействия с окружающей
средой имеют ту или иную эмоциональную
окраску. Нервные сигналы, поступающие
от всех органов чувств, направляясь по
нервным путям ствола мозга в кору, проходят
через одну или несколько лимбических
структур - миндалину, гиппокамп или часть
гипоталамуса. Сигналы, исходящие от коры,
тоже проходят через эти структуры. Важную
роль в эмоциях играет ретикулярная формация
- структура внутри моста и ствола головного
мозга. Она получает сенсорные сигналы
по различным путям и действует как своего
рода фильтр, пропуская только ту информацию,
которая является новой или необычной.
Волокна от нейронов ретикулярной системы
идут в различные области коры больших
полушарий, некоторые - через таламус.
Считается, что большинство этих нейронов
являются «неспецифическими». Это означает,
что в отличие от нейронов первичных сенсорных
путей, например зрительных или слуховых,
реагирующих только на один вид раздражителей,
нейроны ретикулярной формации могут
реагировать на многие виды стимулов.
Эти нейроны передают сигналы от глаз,
кожи, внутренних органов, а также других
органов и структур лимбической системе
и коре. Некоторые участки ретикулярной
формации обладают более определенными
функциями. Таково, например, голубое пятно
- плотное скопление тел нейронов, отростки
которых образуют дивергентные сети с
одним входом, использующие в качестве
медиатора норадреналин. В связи с БДГ-сном,
некоторые нервные пути идут вверх от
голубого пятна к таламусу, гипоталамусу
и многим областям коры. Другие направляются
вниз к мозжечку и спинному мозгу. Медиатор
этих специализированных нейронов - норадреналин
(выделяемый также мозговым веществом
надпочечников как гормон) - запускает
эмоциональную реакцию. Было высказано
предположение, что недостаток норадреналина
в мозгу приводит к депрессии, а при длительном
избыточном воздействии норадреналина
возникают тяжелые стрессовые состояния.
Возможно, норадреналин играет также роль
в возникновении реакций, субъективно
воспринимаемых как удовольствие. Другой
участок ретикулярной формации - «черная
субстанция» - представляет собой скопление
тел нейронов, опять-таки принадлежащих
к дивергентным сетям с одним входом, но
выделяющих медиатор дофамин. Помимо всего
прочего дофамин, по-видимому, способствует
возникновению некоторых приятных ощущений.
Известно, что он участвует в создании
эйфории, ради которой наркоманы употребляют
кокаин или амфетамины. У больных, страдающих
паркинсонизмом, происходит дегенерация
нейронов черной субстанции, что приводит
к недостатку дофамина. L-ДОФА-лекарственный
препарат, который дают этим больным, -
способствует образованию дофамина, но
может в то же время вызывать симптомы,
сходные с шизофренией. Это наводит на
мысль, что какую-то роль в развитии шизофрении
играет избыток дофамина. Области коры,
играющие наибольшую роль в эмоциях, -
это лобные доли, к которым идут прямые
нейронные связи от таламуса. Научные
исследования показали, что лобные доли,
очевидно из-за связей с таламусом, играют
важную роль в эмоциях и их выражении.
А поскольку мышление и эмоции не являются
раздельными процессами, в создании эмоций,
вероятно, участвуют и височные доли, хотя
до сих пор мало что известно о механизме
взаимодействия мысли и эмоции.
Глава 3. Экспериментальные
подходы к изучению роли мозга в эмоциональных
проявлениях.
Мы много знаем об анатомии
лимбической системы, ствола мозга, корковых
структур мозга и нервных путей, которые
соединяют их между собой и с другими частями
нервной системы. Но как они функционируют
при эмоциях, в особенности у человека,
- это все еще в значительной части остается
предметом гипотез. Основанием для этих
гипотез служат главным образом исследования
на животных, которые и будут сейчас рассмотрены. Изучая
функционирование лимбической системы
и тех частей коры, которые связаны с эмоциями,
экспериментаторы обычно используют два
главных метода: 1) электрическую стимуляцию
отдельных специфических участков мозга
и 2) хирургическое разрушение, или удаление
его частей. В первом случае исследователи
наблюдают поведение, которое изменяется
под влиянием стимуляции; во втором случае
они сравнивают поведение оперированных
животных с поведением тех же особей до
операции или нормальных животных того
же вида.
Исследования с помощью
электродов: агрессия и удовольствие. В
начале 50-х годов У.Р. Хесс впервые провел
эксперименты с введением электродов.
Он обнаружил, что при стимуляции определенного
участка гипоталамуса у кошки ее поведение
становилось агрессивным, как в случаях
опасности: она урчала и фыркала, выпускала
когти, шерсть у нее поднималась дыбом.
Подопытное животное вело себя так, как
ведут себя все кошки при столкновении
с лающим псом, но это происходило при
отсутствии собаки или какого-либо другого
внешнего раздражителя. Сама по себе нервная
активность, исходящая из гипоталамуса,
вызывала эту агрессивную реакцию, связанную
со страхом. В 1953 году Джеймс Олдс и его
коллеги вживляли электроды в различные
области гипоталамуса крысам. Животные
не только научались нажимать на рычаг,
чтобы получать раздражение, но, однажды
научившись, продолжали делать это с частотой
несколько тысяч раз в час в течение десяти
часов. Поскольку крыса трудилась с таким
упорством, ее поведение означало, что
ей «нравится» ощущение, вызываемое такой
самостимуляцией. Соответствующие области
гипоталамуса стали поэтому называть
«центрами удовольствия». В результате
дальнейших исследований был выявлен
целый рад участков, которые животные
стремились стимулировать. Эти участки
в основном совпадали с путями передачи
возбуждения от дофаминэргических нейронов
черной субстанции и адренэргических
нейронов голубого пятна. Поскольку электростимуляция
действительно усиливает синтез и секрецию
соответствующих медиаторов (дофамина
и норадреналина), можно предполагать,
что один из них или оба играют существенную
роль в возникновении «удовольствия».
Однако отсюда еще нельзя заключить, что
ощущение удовольствия связано с активацией
упомянутых путей. Электростимуляцию производили
также у некоторых больных во время операции
на головном мозге. Манипуляции на мозговой
ткани не вызывают боли, и это позволяет
проводить некоторые из таких операций
без общего наркоза. Многие больные сообщали
о приятных ощущениях, возникавших при
электрической стимуляции участков мозга,
которые примерно соответствуют «центрам
удовольствия» у крыс. Без сомнения, наиболее
драматичный пример влияния электростимуляции
мозга на эмоциональное поведение был
продемонстрирован в опыте Хосе Дельгадо.
Он вживил электрод в гипоталамус быка,
который был специально выращен для боя
на арене. Дельгадо полагал, что стимуляция
может погасить агрессивность быка. Находясь
на арене в тот момент, когда бык перешел
в атаку, Дельгадо нажал кнопку, включив
таким образом ток. И бык тотчас же остановился.
Конечно, один-единственный опыт на одном-единственном
объекте - это не более чем эффектный спектакль,
которого недостаточно для научного подтверждения
предполагаемой зависимости.
Опыты с удалением участков
мозга: несоответствующие эмоциональные
реакции. Эксперименты с удалением тех
или иных областей мозга тоже кое-что дали
для понимания их роли в возникновении
эмоций. Клювер и Бьюси (Kluver, Busy, 1939) удаляли
у обезьян обе височные доли вместе с миндалиной
и гиппокампом. После операции у обезьян
наблюдалось странное поведение. Например,
они больше не боялись змей, хотя до операции
при виде их приходили в ужас. У них не
проявлялось больше нормальной агрессивности,
которую они обычно используют для поддержания
взаимоотношений в группе или же для самозащиты.
Их сексуальная активность не только повысилась,
но и стала неупорядоченной - они пытались
спариваться даже с животными другого
вида. Наконец, они брали в рот не только
пищу, но и всевозможные предметы. Иными
словами, удаление этих частей мозга лишало
обезьян способности понимать, что для
них хорошо, а что плохо; они не могли уже
различать пригодную для себя пищу от
непригодной или выбирать подходящего
полового партнера. Клиницисты сообщают
о сходных нарушениях у больных с повреждениями
височных долей мозга. Тип поведения, наблюдаемый
у таких больных, называется «синдромом
Клювера-Бьюси». У одного больного менингоэнцефалитом
(тяжелая инфекция мозговых оболочек)
были поражены височные доли и лимбические
структуры. Приводим описание его поведения.
Больной кажется неспособным
узнавать самые обычные предметы.
Он рассматривает каждый из предъявляемых
ему предметов так, как будто
видит его в первый раз, неоднократно
его исследует и как будто
не в состоянии понять его назначение.
Все предметы, находящиеся в пределах
досягаемости, он пробует взять в
рот, сосать или жевать. Больной проглатывает
практически все, что может достать,
включая обертку от хлеба, пасту
для чистки посуды, чернила. Он выглядит
апатичным, безразличен к людям
или ситуациям. Временами он становится
игривым, бессмысленно улыбается и
подражает поведению и жестам
других людей. Больной неспособен различать
уместные и неуместные действия, подходящие
и неподходящие для чего-либо предметы.
(Marlowe er al., 1975.) Группа экспериментаторов
(Rosvold, Mirsky, Pribram, 1954) удалила миндалевидные
ядра у макака-резуса, который был доминирующим
самцом в группе (сообщества этих обезьян
строятся по принципу иерархии, в которой
каждая обезьяна занимает определенное
положение, «почтительно» относится к
тем, кто находится на более высокой ступени,
и проявляет властность по отношению к
нижестоящим). Когда эту главенствующую
обезьяну после удаления миндалин вернули
в группу, она оказалась на самой низкой
ступени социальной лестницы. Утрата ранга
произошла, по-видимому, не из-за большей
уступчивости, а из-за того, что самец стал
неспособен к надлежащему социальному
поведению, проявляющемуся в жестах и
голосовых реакциях. Он как будто бы утратил
способность отличать «хорошее» обезьянье
поведение от «плохого».
Психофармакологические
подходы: чувство тревоги. Нейрофармакология
- исследование препаратов, воздействующих
на нервную ткань, - изучает также биохимию
и физиологию этой ткани с помощью таких
препаратов. Эксперименты дают нам сведения
как о нормальных, так и об аномальных
химических и физиологических процессах.
Благодаря нейрофармакологическим исследованиям
получена большая часть современных знаний
о нейромедиаторах. Психофармакология,
изучающая влияние различных нейроактивных
веществ на поведение, использует методы
классических условных рефлексов или
оперантного обусловливания (см. гл. 7),
которые позволяют исследователям предсказать
поведение животных. После сеансов обучения
вводят те или иные препараты и наблюдают,
как это сказывается на поведении. В психофармакологических
исследованиях на крысах были получены
данные, которые, возможно, прольют свет
и на чувство тревоги, возникающее у человека.
Крыс обучали проходить через лабиринт,
используя пищевое вознаграждение. Одна
группа животных получала его каждый раз,
когда справлялась с задачей, а другая
группа - лишь в некоторых из таких случаев.
Затем в обеих группах пищевое подкрепление
прекратили. Крысы, ранее получавшие вознаграждение
при каждом успешном прохождении лабиринта,
вскоре перестали искать пищевую приманку
- произошло, как говорят, угасание выработанной
реакции. Зато крысы, которые лишь иногда
находили пищевое вознаграждение (т.е.
получали лишь частичное подкрепление),
продолжали поиски гораздо дольше. Неопределенность
получения награды в процессе обучения,
как полагают, явилась источником беспокойства,
которое выразилось в упорном продолжении
безрезультатных попыток и после того,
как другая группа крыс отказалась от
поисков. Грей (Gray, 1977), используя вживленные
электроды, зафиксировал у «встревоженных»
крыс некоторое повышение электрической
активности гиппокампа. Когда этим крысам
давали барбитураты, алкоголь или транквилизаторы,
частота электрической активности в гиппокампе
снижалась и животные прекращали свои
бесполезные «тревожные» поиски приманки:
по всей видимости, их беспокойство уменьшалось. В
1924 году Грегорио Мараньон опубликовал
очень важное, но весьма несистематичное
исследование об эмоциях. Мараньон писал,
что при введении испытуемым адреналина
треть из них ощущала нечто сходное с эмоциональным
состоянием. Остальные говорили, что не
чувствуют эмоций, но описывали состояние
физиологического возбуждения. Люди, сообщавшие
об эмоциях, уточняли, однако, что они чувствовали
себя так, «как если бы» они были напуганы
или «как если бы» что-то значительное
должно было произойти. Но когда Мараньон
говорил с этими людьми о некоторых важных
событиях их недавнего прошлого - о смерти
членов семьи или о предстоящей свадьбе,
- их чувства теряли форму «как если бы»
и становились настоящими эмоциями, будь
то печаль или радость. На основании данных
Мараньона и других ученых Стэнли Шахтер
пришел к теоретическому выводу, что в
возникновении эмоций одинаково необходимы
оба фактора - и физиологическая активация,
и познавательная оценка. Ни один из них
в отдельности не может вызвать подлинное
эмоциональное состояние. В широко известных
экспериментах по проверке этой гипотезы
(Schachter, Singer, 1962) некоторые испытуемые получали
инъекции адреналина, и при этом им говорили,
что вводят витамин, улучшающий зрение.
Контрольная группа получала только плацебо
- солевой раствор, хотя они тоже думали,
что им вводят витамины. Каждую из этих
двух групп подразделили на три подгруппы:
одним испытуемым после инъекции сообщали
о физиологическом воздействии адреналина
(не упоминая самого термина «адреналин»)
- о том, что они могут почувствовать сердцебиение,
дрожь и т.п.; другим не говорили ничего;
третьим давалась ложная информация -
говорилось, например, что у них могут
онеметь руки и ноги, что они, возможно,
будут ощущать легкий зуд или головную
боль. После уколов и бесед с испытуемыми
каждого из них помещали в отдельную комнату,
где находился еще один человек, который
говорил, что он тоже испытуемый, но на
самом деле был подставным лицом - одним
из экспериментаторов. Некоторые из подставных
лиц нарочно как будто впадали в эйфорию,
посмеивались про себя, «играли в баскетбол»,
используя для этого мусорную корзинку,
и т.п. Другие были раздражительны и обидчивы,
постепенно становились все более и более
злобными и покидали комнату в ярости. Экспериментаторы
наблюдали за поведением этих пар через
потайное окно, а затем расспрашивали
испытуемых об их ощущениях. Те испытуемые,
которые получали укол адреналина и были
правильно информированы о воздействии
препарата, в наименьшей мере реагировали
на поведение подставных лиц. Те же, кто
был дезинформирован, чьи физиологические
симптомы отличались от ожидаемых, оказывались
наиболее подвержены влиянию. Они вели
себя так же, как и подставные лица, и сообщали,
что очень счастливы или очень злы, в зависимости
от поведения этих последних. Реакция
тех, кто не получил после инъекции никаких
объяснений, была промежуточной. Эти результаты
согласовались с тезисом Шахтера. Если
у кого-то путем инъекции или иным путем
вызвать физиологическую реакцию и не
дать сразу же надлежащего объяснения,
человек будет истолковывать свое эмоциональное
состояние, основываясь на своей собственной
оценке того, что происходит в данный момент. Тезис
Шахтера подтвердили работы Джорджа Хомана
(Hohmann, 1966), который изучал больных с повреждениями
спинного мозга. Хоман разделил своих
пациентов на пять групп в соответствии
с тем, на каком уровне находилось повреждение
(чем выше, тем в меньшей степени ощущения
были связаны с внутренними органами).
Затем он просил этих людей сравнить эмоциональные
реакции, которые у них возникали до и
после травмы. Оказалось, что у больных
с повреждениями верхних отделов спинного
мозга разница в эмоциях - будь то грусть,
страх или радость - была наибольшей. Действительно,
описания эмоциональных реакций после
повреждения были сходны с теми, о которых
сообщал в своем опыте Мараньон: больные
чувствовали себя так, «как если бы» они
были испуганы или «как если бы» они были
веселы. Испытуемые Мараньона сообщали
о таких же «ненастоящих» эмоциях, если
у них не было никакой информации для более
конкретного истолкования своих физиологических
реакций. Пациенты Хомана при наличии
такой информации испытывали подлинные
эмоции, но не отмечали никаких физиологических
реакций. У человека думающий и обучающийся
мозг взаимодействует с лимбической системой.
Джордж Мэндлер (Mandler, 1975) отмечает, что
даже такие события, которые запускают
в нашем организме «врожденную» вегетативную
реакцию, - например, внезапное исчезновение
опоры, - могут восприниматься по-разному
в зависимости от того, как осознается
значение данного события. Некоторым людям
доставляет удовольствие ощущение, возникающее
при катании на роликовой доске, когда
почва как бы уходит из-под ног. Но те же
люди, испытывая сходное чувство потери
опоры при других обстоятельствах, например
когда самолет внезапно попадает в воздушную
яму, будут, вероятно, напуганы. Существенное
различие между этими реакциями связано
с тем, чувствуем ли мы, что ситуация находится
под нашим контролем, или нет. Если вам
нравится кататься на роликовой доске,
вы ожидаете острых ощущений, но надеетесь
справиться и не упасть. А будучи пассажиром
самолета, в случае аварии вы беспомощны
- и вы это сознаете. Познавательный фактор
- чувство некоторого контроля над ситуацией
- оказывается очень важным не только в
случае эмоциональных реакций, но также
при ощущении боли и стрессе. Знание причины,
вызывающей боль, может изменить ощущение
боли у человека, ее испытывающего. Недавно
было высказано предположение, что эти
изменения связаны с действием особых
веществ, производимых самим организмом
и снимающих боль, - так называемых эндорфинов.
Как мы увидим, ряд других разновидностей
эмоций тоже может быть подвержен воздействию
эндорфинов или сходных веществ, к помощи
которых иногда прибегает мозг. В данной
области проведено очень много исследований,
я рассказала лишь про некоторые из них.