Работа нашего мозга, как и много лет назад, остаётся самой большой загадкой в области наук о человеке. Тем не менее, благодаря усилиям учёных в последние десятилетия представления о том, как устроена наша самая главная «библиотека», довольно сильно изменились. Поделиться этими знаниями мы попросили члена-корреспондента Российской академии наук, руководителя отдела нейронаук Научно-исследовательского центра «Курчатовский институт» Константина Анохина.
Константин Анохин родился в Москве в 1957 году. В 1980 году окончил лечебный факультет Первого московского медицинского института имени Сеченова. В 1984 году защитил кандидатскую диссертацию в НИИ нормальной физиологии имени Анохина. В 1992 получил степень доктора медицинских наук за диссертацию «Ранние гены в механизмах обучения и памяти».
С середины 1980-х годов исследует молекулярные, клеточные и нервные механизмы памяти, её формирование, хранение и извлечение. В последние годы ведёт исследование биологических основ сознания. В 2002 году избран членом-корреспондентом Российской академии медицинских наук, а в 2008 — членом-корреспондентом Российской академии наук. С 2011 года руководит отделением нейронаук в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт».
Ольга Орлова: Вы и ваши коллеги, говоря об устройстве мозга, как правило, имеете в виду место, где хранится информация. Например, вы неоднократно использовали метафору Вавилонской библиотеки из рассказа Борхеса. И в таких случаях людям, далеким от науки легко понять, что где-то у нас в организме складываются какие-то кусочки информации. Но, с другой стороны, мы ещё думаем, что наше сознание связано с такими вещами, как память чувств, в конце концов — душа. Как быть с этим? Такие вещи для вас вне науки?
— Нет, это ошибка. Во-первых, любая метафора имеет свои границы. Это всегда способ объяснить что-то. Это не модель. Метафора мозга как большой телефонной станции не означает, что наш мозг — это большая станция. Мы хотим понять мозг как мозг. Вавилонская библиотека тоже несёт какую-то идею, которую нужно объяснить. И основная идея этой метафоры: Вавилонской библиотека безгранична, как считал Борхес. Энтузиасты посчитали, что она на невероятное гиперастрономическое число степеней превосходит видимую Вселенную.
И наш разум, наше сознание, наша душа, если хотите, имеет такое количество степеней свободы, она может создать такое количество миров в себе, которое нельзя сосчитать. В ней содержатся все образы того, что мы видели каждую секунду, она может генерировать то, что мы видим, это то, что создают эти клетки мозга. Все восходы и закаты, все кадры фильмов, которые мы когда-либо видели, все мелодии, которые мы когда-либо услышали, и более того, все восходы и закаты, которые когда-либо человечество сможет увидеть или все фильмы, которые когда-либо оно сможет увидеть, все книги и поэмы, которые когда-либо сможет прочитать. Это бесконечность.
Есть ещё другая сторона, когда вы сказали про память чувств, что Вавилонская библиотека (это может вводить в заблуждение) — это текст. Это что-то, что хранится. И наш разум и сознание — это первое, что мы способны в нём создать как некий образ, но и другая сторона — это то, что мы помним. Если я вас спрошу, попытайтесь вспомнить какие-нибудь из закатов, которые вы видели в своей жизни. Вы, наверное, несколько вспомните особенно красивых. На самом деле вы видели сотни и тысячи закатов. То есть в вашей памяти остаются далеко не все. Но и то, что создаётся в этой библиотеке, и то, что остаётся потом небольшая часть в виде текстов — это не только справочная информация. В вашей или моей Вавилонской библиотеке и первый поцелуй, и рождение ребёнка, и, может быть, смерть близкого человека, и все эмоции и чувства, которые мы испытывали. И «Тристан и Изольда», и «Ромео и Джульетта» — они все в этой Вавилонской библиотеке.
— Чуть раньше вы употребили через запятую «разум, сознание, душа». В истории культуры, в истории искусств традиционно противопоставлялись разум и душа. А для нейробиолога это через запятую, это почти знак равенства?
— Я думаю, что мы разберёмся с этим. То, что мы называем разумом — это некоторая структура, которая есть у нас, и мы несём и храним её в любое время, даже когда мы находимся без сознания. Например, во время глубокого сна без сновидений. Сознание — это процесс в этой структуре. Когда она активна и там что-то происходит, то наш разум бодрствует, мы находимся в сознании.
Душа, поскольку это очень древнее понятие, оно в себя очень многое включает, но более сложное. Когда мы говорим, что душа отлетает во время сна и возвращается, как древние греки, в момент пробуждения, то мы говорим, наверное, о сознании. С другой стороны, душа содержит всё наше «я». Нам трудно представить понятие души без того внутреннего содержания. Я думаю, что на самом деле душа — это та часть нашего разума, которая не просто рациональна, она эмоциональна. Это всё, что накоплено нашим опытом. А наш субъективный опыт есть продукт работы нервных клеток. Я могу это сказать другим образом. Нет мозга — нет души, нет психики. Наш мозг умирает — душа не остаётся.
— Получается, что мы — это наш мозг?
— Это было бы слишком просто. С одной стороны, мы — это наш мозг. С другой стороны, это наш мозг, организованный определённым образом. В нём должна быть записана вся эта информация Вавилонской библиотеки. Она должна туда как-то попасть. Эти тексты должны возникнуть.
Представьте себе, что у вас есть эта библиотека, в которой огромное количество букв и слов, но которые не образуют смыслов. Можете ли вы себе представить ситуацию, что есть мозг, который не содержит развитого разума, интеллекта, души и чувств? Вполне может быть, есть трагические случаи, когда рождаются дети с интеллектуальным недоразвитием. Они не развиваются. Они имеют некоторые задатки, которые дала эволюция, но большого глубокого содержания… Тогда, просто глядя на мозг, вы не увидите это по сегодняшним понятиям. Вы должны понять, что за свойства организации, которые возникают в этом мозге.
Поэтому вещь, которую мне последние несколько лет кажется очень важным понять — это то, как должен быть организован мозг, чтобы в нём появился разум. Разум — это некая надстройка над просто физической материей мозга.
— А мы понимаем хотя бы какие-то базовые принципы, как рождается мысль на нейрофизиологическом уровне, именно на уровне клеток?
— Да, мы понимаем. Для меня сверхзадачей является создать такую теорию, которая позволит для самых разных видов нервной системы — человека, обезьяны — объяснить, как на основе работы нервных клеток появляются вся система разума. Я думаю, что эта теория достаточно простая. Она должна быть простой и красивой. Она должна объяснять, как в эволюции появлялся разум. Так же как глаз изобретался эволюцией много раз, судя по всему, разум, интеллект изобретался тоже очень много раз в самых разных таксонах, которые шли деревьями эволюции, не встречающимися друг с другом. Один, например — это у моллюсков. И мы знаем сегодня, что осьминоги обладают очень развитым интеллектом. Другой — у птиц. Значит, эволюция, имея какие-то базовые принципы, изобретала разум и, возможно, создавала его не один раз.
Решение должно быть простым и красивым. Оно должно автоматически выводить из некоторых фундаментальных принципов, свойства, которые мы знаем в отношении разума. Как он возникает? Откуда у ребёнка, который родился таким же, как многие другие, имеет такой же эволюционный опыт, появляется всё богатство его индивидуального опыта? Как появляются эти новые элементы, как они связаны друг с другом? Как она мысль влечёт за собой другие? Где они все хранятся? Как мы способны за несколько сот миллисекунд в этой огромной библиотеке мыслей, содержания нашего опыта, чувств, эмоций вытягивать нужную нам? Как организован этот поиск? Какова эта архитектура?
Я думаю, что простой ответ, короткий ответ заключается в следующем. Что наш мозг — это огромная сеть. Она очень похожа на сеть огней в большом городе или сеть интернета, социальную сеть.
— 86 миллиардов огней?
— Да, 86 миллиардов огней. Это больше, чем какой-либо город, который мы видим и знаем. И они связаны между собой. Они ещё имеют провода. Это физически связанная сеть. Но наш разум автоматически не живёт в этой сети, он должен там появиться. И он появляется как гиперсеть. Ключевое слово для понимания разума, на мой взгляд, теория, которая описывала то, что из себя представляет разум, что это тоже сеть. Это сеть, в которой элементами являются элементы нашего субъективного опыта. Они могут быть разными, они могут быть целостными воспоминаниями.
— Это сеть над сетью?
— Да, сеть над сетью. Когда вы говорите, что сеть, у вас сразу же возникает: первое — у сети должны быть какие-то узлы, единицы, которые должны быть как-то связаны.
— Динамика процесса должна быть.
— Вы можете потянуть за одну, узнать, какие активируются другие. Когда я вам скажу «Том Круз», вы вытащите из памяти фильмы, которые вы видели, может быть, девушки, с которыми он был знаком, эпизоды, в которых вы… Дальше можете вспомнить, когда вы смотрели эти фильмы, что с вами происходило, с кем вы в это время были. Это огромная сеть, по которой распространяется… Но сеть, обратите внимание — это не просто нервные клетки, это ваш субъективный опыт. Каждый из элементов — глаза Тома Круза, его причёска, его рост — это какие-то элементы, которыми вы как целое, как личность, соотносились с окружающим миром в каких-то контактах.
Как образуются узлы и связи в этой сети? Термин «гиперсеть» объясняет математически или геометрически, как это происходит. Гиперсеть — это такая сеть, где узлом в этой сети является какая-то совокупность узлов ниже лежащей сети. Каждый из таких элементов нашего опыта — это много-много клеток. Но вместе они образуют что-то новое. У этой пирамиды есть вершина. И вершина несёт другие свойства, чем много-много элементов. У вас есть хвост, шерсть, цвет, уши — они вместе образуют собаку. И она что-то для вас значит. Вещь, которую очень сложно понять и исследовать — во-первых, откуда берётся собака, а, во-вторых, как собака связана с кошкой, с вами и так далее, то есть как образуются связи в этой гиперсети.
Это сложно метафорически, потому что если вы представите себе много-много разбросанных элементов, как собаку по вашему мозгу, то она связана с другими элементами, с кошкой или с вашим домом, хозяином и так далее теми связями, которые эти элементы связаны с теми элементами. То есть на самом деле существует мозг. Физически существуют только нервные клетки, которые связаны с другими нервными клетками.
— В этом-то и проблема.
— Но у них появляются свойства, которые образует эта гиперсеть. И эта гиперсеть — это и есть наше «я». Это и есть наша Вавилонская библиотека, в которой записан текст. Обратите внимание, что они записаны не просто. Это не книжка, которая стоит на одной полочке. Вы не можете вынуть собаку из одного места в нашем мозге. У вас цвет её шерсти хранится в одном месте, её хвост и лапы хранятся в другом, её свойства как друга хранятся в третьем, её лай хранится в четвёртом. Это много-много книг, где по одной фразе в самых разных частях библиотеки записано что-то о собаке. Они должны собраться вместе, чтобы создать это новое качество. И мозг умеет это делать.
— Однажды мой сын, будучи в классе пятом, когда осознал процесс развития человеческой цивилизации и понял, что в России примерно от петровских времён был потрясающий взрыв, а в обратную сторону тысячи, сотни тысяч лет медленное- медленное развитие он был так потрясен, что заплакал. Я спросила: почему ты плачешь? Он сказал: почему так неравномерно?! Эту неравномерность развития нашей цивилизации действительно очень трудно осознать. А если говорить об эволюции мозга в нейрофизиологическом смысле, это как было?
— Это вопрос, которым сегодня очень активно занимаются нейробиологи и молекулярные биологи. Мы имеем некоторые летописи, по которым мы можем восстанавливать этот процесс, мы можем сравнивать себя с нашими относительно недавними предками, с которыми мы разошлись, мы знаем эти геномы, мы знаем, как в этих геномах закодированы гены, которые отвечают именно за развитие мозга, потому что они имеют специфическую экспрессию и нужны, для того чтобы наш мозг сформировался во время индивидуального развития. Тогда мы можем задать вопрос: сколько изменений произошло за то время, когда мы разошлись, например, от шимпанзе, и где они произошли? И что за счёт этого возникло в мозге? То есть это исследование вопроса.
Черновой ответ, который сегодня существует, заключается в том, что в ответ на вопрос вашего сына: всё, что было создано на этапе человеческой цивилизации, было создано мозгом таким же, как у нас, то есть мы уже десятки тысяч лет имеем тот же самый мозг. Всё, что происходит после этого — это культурные вещи.
— То есть наши культурные, технологические, научные прорывы с эволюцией нашего мозга напрямую не связаны?
— Если бы оказалось, что за время развития человеческой цивилизации, например, за несколько тысяч лет какие-то вещи перешли в наше биологическое наследство и стали частью мозга, который создаётся теперь врождённо, то это был бы крупнейший переворот в понимании механизма биологической эволюции. Пока мы знаем, что биологическая эволюция не поспевает за темпами того, что возникает за счёт культурного наследования. По крайней мере, сегодняшняя наука не знает никаких способов наследования культурных вещей так быстро. Это всегда десятки и сотни тысяч лет.
— Константин Владимирович, а как вы объясняете абсолютно параллельные эволюции нашей цивилизации и человека как биологического вида? Вот когда-то люди начали сами себя описывать — от первых о попыток осмыслить себя на уровне наскальных рисунков до развитых серьёзных религиозных картин. Потом наступает новая эпоха, когда все эти религиозные картины мира рушатся и, собственно, начинается научное познание, которое заканчивается тем, что вы сидите здесь и рассказываете о том, как устроен наш мозг. И при этом же вы только что сказали, что в принципе это всё было создано тем мозгом, который мы уже имеем. Как это объяснить?
— А в чём проблема?
— А зачем всё это было?
— А ведь эволюция не имеет вопроса «зачем?». Она всегда движется вперёд, так же как и научное познание. Помните, как у Гёте у «Фаусте» — «Что есть дорога? А дороги нет. Вперёд в неизвестное». Вот как живёт человеческий мозг и биологическая эволюция.
— Как вы относитесь к религиозному опыту ваших коллег, учёных-естественников? Некоторые физики, которые занимаются фундаментальными проблемами устройства Вселенной, говорят, что-либо ты смотришь на это как физик и понимаешь, что всё намного сложнее, и тогда религиозный взгляд и опыт для тебя просто невозможен…
— Мне всегда казалось и продолжает казаться, что разделение на нетелесную божественную душу и мозг приводит к тому, что человек, занимающийся мозгом, долгое время исследует его, пытаясь понять, (особенно это видно на многих западных учёных, великих нейрофизиологов XX в.ека, которые были нобелевскими лауреатами, которые делали выдающиеся открытия), а в конце своего пути или даже в середине пути приходили к тому, что они задавались вопросом: а как все эти процессы, которые я очень хорошо изучил на уровне отдельных клеток, сигналов между ними, передатчиках и так далее соотносятся с душой и как душа входит в мозг? А на самом деле вы самого начала должны в теории мозга одновременно объяснить и разум. В русском языке, я недавно для себя открыл это, есть прекрасная возможность сказать, что-то, что мы должны понять — это МИР, МИР большими буквами — Мозг и Разум. Вы должны понять, что такое мозг, что такое разум, мы должны понять самое сложное, «А и Б сидят на трубе» — мы должны понять «и». И это описывается большими буквами «МИР».
Кстати, очень многие физики не принимают идею эволюции, то есть не понимают. Идея эволюции же ужасно сложная. Это идея часовщика, как одна из метафор. Если вы находите камень, то ударяете и отбрасываете. Если находите часы, то у вас возникает вопрос: откуда возникла такая сложная вещь, и где часовщик? Если у вас нет идеи эволюции, что это часовщик, который работал миллионы лет миллиардами проб и ошибок, и это собралось постепенно, то, конечно, весь мир выглядит чудом.
— Вы отмечали, что ваш дедушка Пётр Кузьмич Анохин оказал довольно сильное влияние на ваше формирование как учёного. А его биография в свою очередь тоже была полна встреч с выдающимися людьми: Павлов, Ухтомский, Бурденко. Он был знаком с Луначарским, Вишневским. Из этой блестящей плеяды из научной биографии вашего деда с кем бы вам было бы интересно поговорить?
— Я бы назвал ещё Бехтерева, потому что он начинал работать у Бехтерева. Я попросил бы полчаса разговора со всеми ними, прежде чем ответить на ваш вопрос, если нужно выбрать одного, и задал бы такие же вопросы, как вы задаёте мне. И по ним я смог бы определить, с кем мне интереснее всего продолжить этот разговор. Потому что учёные ведь хотят поговорить с теми, кто был до них, не только потому, что это мудрые люди. Они лелеют надежду, что, может быть, великие умы и личности предыдущих поколений знали ответы на некую загадку мира, тайну, которую они пытаются сами раскрыть, и что они им помогут.
— А если наоборот? Ваш дед слушал лекции Нобелевского лауреата физиолога Павлова. У вас сейчас есть какое-то знание, которое могло бы его поразить?
— Конечно! Столько всего произошло! Ели бы мне захотелось сделать ему приятное и интересное, я бы ему рассказал о наших возможностях с условными рефлексами, которые его интересовали больше всего. А он говорил, что вы должны понять всю силу учения об условных рефлексах, если вы можете показать пальцем, где было возбуждение, куда оно перешло, он был сильным материалистом. Так вот мы сегодня можем заставить условные рефлексы соединяться и устраиваться по нашему желанию, зная, как работают нервные клетки, и образуя искусственные условные рефлексы без внешних сочетаний. И это, является, на мой взгляд, очень ярким воплощением его такого материалистического строгого взгляда на то, как работает нервная система.
