Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга - Джозеф Леду

стакан пива (когда осядет пена) выглядят почти одинаково, но если вы пришли в детский сад, то видите в стакане не пиво, а если в бар – пиво[66]. Результаты последних исследований свидетельствуют о том, что нисходящее управление влияет даже на первичную зрительную кору.

Из этой стройной последовательности выпадает только один факт: префронтальная кора – вовсе не однородная и единообразная масса. В ней можно выделить ряд составляющих частей, которые тоже задействуются в процессе мышления от ситуации к ситуации (рисунок 49.4). Проведенные Дипаком Пандья, Майклом Петридесом, Хелен Барбас, Джоелом Прайсам, Дэвидом Льюисом и Лиз Романски исследования доказывают, что запутанные паттерны взаимодействия, связывающие различные области, позволяют объединять сенсорные сигналы, воспоминания и внутренние сигналы тела в сложные когнитивные представления[67].

Рисунок 49.4. Основные зоны префронтальной коры, задействованные в когнитивной обработке информации

В боковых префронтальных зонах существует переход обработки информации из заднего конца в передний, где она становится менее зависимой от стимула и – по мере приближения к передним областям – более абстрактной. Переход определяется информацией, восходящей к префронтальной коре. Расположенные сзади области префронтальной коры получают информацию главным образом из одномодальных вторичных сенсорных зон. Промежуточные области (такие, как дорсально-латеральная и вентрально-латеральная зоны префронтальной коры) получают комбинацию одно– и мультимодальной информации; эти области осуществляют нисходящий контроль над последующей информацией. Область, расположенная спереди от остальных, – лобный полюс – получает информацию только от мультимодальных зон конвергенции и создает в мозге наиболее абстрактные концептуальные представления. Благодаря этой области осуществляется обслуживание долгосрочных целей, необходимых для планирования будущего. Кроме того, она способствует построению логических цепочек и разрешению задач. Лобный полюс взаимодействует с вентролатеральными префронтальными областями; вместе они позволяют контролировать как одномодальную (сенсорную), так и мультимодальную (концептуальную) обработку информации в задних областях, а посредством связи с двигательной корой головного мозга – еще и делиберативное поведение.

На медиальной стороне расположены передняя поясная, орбитальная, вентрально-медиальная и дорсально-медиальная зоны коры головного мозга, которые получают информацию из запоминающих контуров медиальной височной доли, а также подкорковых областей, обрабатывающих сигналы тела, таких как миндалевидное тело и гипоталамус. Область под названием «островок», спрятанная в глубине между латеральной и медиальной зонами коры, получает аналогичную информацию. Эти префронтальные области взаимосвязаны и соединены с латеральными префронтальными областями. Расположенная медиально передняя поясная кора также вносит свой вклад в исполнительные функции, особенно во внимание и контроль над обработкой информации. Возможно, раньше на ее месте находился древний предшественник исполнительных функций, появившихся в ходе эволюции латеральных префронтальных областей.

Ситуативное привлечение и координация префронтальных компонентов, скорее всего, предполагают наличие исполнительных функций у латеральных префронтальных зон и передних поясных областей, поскольку они участвуют в нисходящем контроле над восходящей обработкой информации, определяя, на чем именно следует сосредоточиться и как эта информация будет обработана. Тем не менее, вполне возможно, что среди префронтальных компонентов имеет место определенная степень самоорганизации на основе того, какая именно информация обрабатывается, при этом исполняющее действие переходит к лобному полюсу и дорсально-латеральной префронтальной коре, которые, соответственно, стремятся к равновесию на основе долгосрочных и ближайших целей.

Если не принимать во внимание языковую обработку информации, бо́льшая часть этого описания контуров оперативной памяти в общем смысле применима ко всем приматам, а не только к людям, а отдельные ее части – ко всем млекопитающим. Однако способность прибегать к обработке сложных паттернов и схемы при нисходящем контроле над перцептивными и запоминающими системами, присутствующими у всех млекопитающих, у разных видов значительно отличается. Как я уже намекал выше, когнитивные способности других млекопитающих, включая обезьян, далеки от человеческих. В следующей главе речь пойдет о том, как эти различия между людьми и другими животными – в особенности те, которые затрагивают префронтальную кору, – проявляются на уровне нейронных контуров.

Глава 50

Перепрошитый и раскаленный[68]

Хотя кора головного мозга и является частью наследия, полученного всеми млекопитающими, но у доставшейся людям версии имеются уникальные черты, которые ставят ее особняком от коры других млекопитающих (даже обезьян и других приматов) и позволяют объяснить ярко выраженные когнитивные способности людей. Больше всего человеческий мозг отличается своей префронтальной корой.

Впервые о префронтальной коре заговорили еще в XIX веке в связи с делом строителя Финеаса Гейджа, который получил тяжелую травму префронтальной коры при прокладке железной дороги. В результате взрыва металлический прут пробил мужчине череп, отчего серьезно пострадала способность Гейджа рассуждать и принимать решения. Спустя несколько десятилетий русский физиолог Александр Лурия, изучавший солдат, которые получили травмы головы на полях Второй мировой войны, подтвердил, что повреждение префронтальной коры приводит к дефициту внимания, затрудняет мышление и планирование. С наступлением когнитивной революции начали считать, что эти способности связаны с оперативной памятью. Естественно, исследования оперативной памяти, проведенные на людях и обезьянах, подтвердили ведущую роль префронтальной коры в объединении информации, временном хранении представлений, а также контроле над мыслями и действиями.

Поскольку совершенно очевидно, что возможности оперативной памяти человека значительно превосходят ее возможности у других приматов, некоторые ученые объясняют наличие когнитивных различий бо́льшим размером префронтальной коры у человека (рисунок 50.1). Наблюдения показывают, что размер мозга пропорционален размерам тела: с увеличением одного параметра соответственно возрастает и второй. Поэтому, сравнивая размеры мозга различных животных, в последнее время ученые чаще всего не используют его абсолютный объем или вес. Соотношение размеров тела и мозга считается оценкой того, сколько вычислительной способности мозга остается после обслуживания рутинных функций тела (например, таких, как восприятие и движение, на обслуживание которых уходит значительный объем полезного объема мозга). Таким образом, понимание того, что префронтальная кора у людей сравнительно больше коры других приматов, согласуется с наличием когнитивных преимуществ, которыми, судя по всему, и обладают люди. Правда, в основе последних исследований лежат более точные измерения, а их выводы указывают на то, что размер префронтальной коры человека именно такой, каким и должен быть у примата такого размера. Но и это еще не все.

Рисунок 50.1. Размер префронтальной коры у различных млекопитающих

Проводить измерения головного мозга несложно – будь то измерения всего мозга или отдельной ее области, однако их результаты будут довольно грубыми. Как подчеркивает ведущий мыслитель в этой области Тодд Пройс, когнитивные функции отдельно взятой области мозга зависят не столько от ее общего размера, сколько от ее внутренней организации и клеточных функций.

Как уже отмечалось в предыдущей главе, префронтальная кора не является однообразной по своей структуре. Важным в этой связи является различие между тканями неокортекса и