Сторукий, стоухий, стоглазый, как устроена лобная кора и чем она отличается от других корковых зон

Первый же вопрос, который возникает при знакомстве с любой структурой мозга, касается ее строения.

Как устроена лобная кора и чем она отличается от других корковых зон? Есть ли какие-то характерные черты, процессы, внешние и внутренние, например биохимические, у образующих ее нервных клеток? Наконец, почему именно такая структура взяла на себя в мозге преимущественно интегративные функции?

На эти вопросы мы попытаемся ответить в этой главе, описывая лобную кору, исходя из исследований ее анатомического и гистологического строения, а также биохимических процессов, протекающих в ней...

Когда-то эволюция "нашла" три замечательных "конструктивных варианта" и воплотила их в жизнь в трех типах мозга. Их характеризует объем и сложность обучения, которое посильно мозгу, опирающемуся на собственный опыт, в отличие от навыков и способностей, приобретенных далекими предками и передаваемых но наследству.

Почти все, что нужно знать живым существам, обладающим мозгом, построенным в соответствии с первым "конструктивным вариантом",- улиткам, бабочкам, червям, тараканам и прочим беспозвоночным, передавалось по наследству вместе с весьма жесткими программами инстинктивного поведения. Самостоятельно они учатся немногому. И устроен "мозг первого варианта" так, что его хватает практически только на беспрекословное повиновение инстинкту.

Например, тараканий мозг. Нейронов здесь всего 100-200 тысяч, и те разделены на ганглии, узлы, скопления по несколько сотен в каждом. Куда такому мозгу сравняться по сложности с мозгом млекопитающих, где нервных клеток десятки миллиардов!

Примитив? Один из первых "блинов" эволюции? А между прочим, эти "первые блины" приспосабливаются к окружающей среде ничуть не хуже более сложных животных. Как мы знаем, тараканы успешно противостоят всем химическим воздействиям, и избавиться от них, когда они заводятся, чрезвычайно трудно. Нельзя не заметить, что эволюция нашла замечательный способ организации существования носителей мозга, созданного по "первому варианту", к условиям обитания. Мозг общественных насекомых она сделала как бы одной из тысяч клеток группового мозга - роя пчел, ос, муравьиного поселка и т. д. Разные клетки- мозги такого группового мозга - специализируются на различных "профессиях": вентиляция улья, защита муравейника, уход за личинками и др.

При этом групповой мозг приспосабливается к среде гораздо активнее, чем насекомых-одиночек. Например, когда рой пчел перевозили из одного полушария в другое, они переучивались ориентироваться по солнцу - ведь на новом месте оно двигалось по иному маршруту, чем на прежнем, а у пчел-одиночек этого не происходило, и они скоро погибали. По второму "конструктивному варианту" эволюция породила мозг, который уже не был рабом инстинкта. Он может самостоятельно уяснять и запоминать значительно больше причинно-следственных законов, но объем обучения определяется рамками местности, где обитает вид этого животного. Ограниченность такого "уяснения" врожденная. Ее нельзя изменить даже воспитанием с раннего детства в чуждой для зверя среде.

Важнейшее отличие "мозга второго варианта" состоит в том, что среди его структур лучше всего развиты те, которые необходимы для выживания именно в среде обитания. Это и массовый комплекс подкорковых ядер, с помощью которого летают и ориентируются птицы, и обширная слуховая кора, которой пользуются кошки, когда по звуковой картине местности издалека возвращаются домой, и великолепно развитые проводящие пути и корковые зоны - анализаторы китов, летучих мышей и дельфинов, необходимые им для эхолокации.

А мозг "третьего варианта" - человеческий. Он способен к обучению, практически не ограниченному ни временем, ни пространством. На основе такого обучения формируется уникальное в природе пластичное поведение человека. С этой целью эволюция снабдила мозг новейшими структурами особенного устройства. И этими структурами оказалась лобная кора.

Что значит пластичное и непластичное поведение? Вот пример не пластичности. Французский энтомолог Жан Анри Фабр описал поведение ос-охотниц, многие поколения которых волокли обездвиженного кузнечика в нору, ухватившись обязательно за усики и щупик. Когда же Фабр отсек то и другое, оса бросила кузнечика, хотя оставались яйцеклад и ножки, за которые вполне можно было ухватиться.

И совсем по-другому у человека. Чтобы параллель была более ясной, опишем один из худших мотивов человеческого поведения. Вот рассказ Конан Дойля о собаке Баскервилей и о ее хозяине Степлтоне. Помните?

Вначале-то у убийцы Степлтона вообще никакого плана, а тем более запрограммированных действий, как у оси, не было. Только цель - получить наследство Баскервилей. Но старый Баскервиль как-то рассказал ему о родовом проклятии - адской собаке. И однажды утром он был найден мертвым в своем парке, а рядом с ним - следы огромной собаки.

Все новые и новые препятствия с дьявольской изворотливостью обходит преступник, пока его жизнь не обрывается в Грэмширской трясине. Рискнем сравнить осу и Степлтона. У первой-всего пять-шесть примитивных этапов поведения, например обездвижить кузнечика, утащить ею в нору. Все они жестко запрограммированы. Оса не может перейти к следующему этапу, если не добилась успеха в предыдущем. И обходных путей она найти не умеет. Потому ей и пришлось бросить кузнечика и отправиться на поиски новой жертвы, то есть начать все с начала.

Другое дело преступник Степлтон. Ни количество этапов, ни пути их выполнения - ничего для него заранее не предопределено, кроме главной цели. Только она одна неизменна. Зато множество промежуточных целей постоянно появляются вместе с неожиданными препятствиями и тут же достигаются или отвергаются, если препятствие нельзя обойти: вот куплена собака и изобретено ее адское обличье, вот украден башмак молодого баронета, чтобы собака могла взять след, а жена Степлтона превращается в его сестру, чтобы завлечь баронета в дом посреди болота.

Отчего же мозг Степлтона способен к столь высокой пластичности поведения, а мозг осы - нет?

Может быть, человеческий мозг - самая быстродействующая машина? Но сравните, насколько быстрее любой человеческой реакции бросок змеи!

Гораздо существеннее другое отличие. Представьте на поле боя полк солдат с командиром и без него. В обоих случаях солдаты могут сражаться. Но как? Допустим, что те и другие наступают. До тех пор, пока они бегут из своих окопов к вражеским и захватывают их, оба полка действуют с одинаковым успехом. Солдатам хватает их личной выучки. Но неожиданно противник пытается окружить эти полки. Необходимо немедленно совершить какой-то маневр, а за ним новые, стремительно меняющиеся - чем они неожиданнее для противника, тем лучше. Без командира, умеющего быстро перестроить боевые порядки, усилить тот или другой фланг, ввести технику - словом, обеспечить полку маневренность и динамичность, полк неминуемо разобьют, несмотря на выносливость и смелость солдат.

Новейшая структура - лобная кора - действует здесь по отношению к другим частям мозга, как офицер в одном из полков, удерживающий в сознании главную мысль и подчиняющий ей все остальные, частные. Словно перестраивая боевые порядки перед каждым новым препятствием, лоб быстро перегруппировывает нейроны и целые структуры мозга в новые содружества, временные объединения работников, чтобы в битве за жизнь побеждать не силой мышц, не мощными рогами или острыми клыками, но смекалкой и изворотливостью ума.

Однако кроме "молодого племени" появившихся в мозге структур, на которые опиралась эволюция, создавая центральную нервную систему "третьего варианта", в нашем мозге успешно действуют и эволюционные "пожилые" структуры, что достались нам в наследство от животных, появившихся на земле задолго до нас. Поэтому в нашем мозге одновременно реализованы все три варианта, три идеи, и о том, как сочетаются молодые и старые части мозга, мы еще расскажем.

Какие же особенности в строении лобной коры позволяют ей вести себя в мозге, как командир, гибко, быстро перестраивающий боевые порядки?

Это пластичное устройство самого лба.