Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация - Элхонон Голдберг

Модулярное помешательство

В начале 1980-х годов Галль и его френология пережили странное возрождение под именем «модулярности»35. Повреждения мозга часто приводят к очень специфическим и узким когнитивным дефектам. Они могут затрагивать имена объектов, принадлежащих к специфической категории (например, цветов или животных), но не влиять на все другие имена объектов. Или они могут ухудшать распознавание специфического класса объектов, но не других объектов. Многие годы нейропсихологи были увлечены такими феноменами, которые известны как «сильные диссоциации». Некоторые из описанных сильных диссоциаций были необычными. В одном исследовании пациент, который был не в состоянии назвать персик или апельсин, без проблем называл счёты и сфинкса!

Сильные диссоциации весьма редки и большинство клиницистов ни разу не сталкивается с ними в ходе своей карьеры. Тем не менее, многие учёные считали, что сильные диссоциации представляют особый интерес и информативность для понимания мозговых механизмов когнитивной деятельности. Нейропсихологические исследования и теоретическая работа стали крайне зависимыми от поиска таких «интересных случаев», теоретическое значение которых стало символом веры. Многочисленные обычные случаи, которые надо было просеять в поиске малого числа драгоценных случаев сильных диссоциаций, отбрасывались как неинформативные.

Это хождение по кругу породило вывод, что кора состоит из различных модулей, каждый из которых отвечает за высокоспециализированную когнитивную функцию. Выдвигалось предположение, что модули инкапсулированы, отделены друг от друга чёткими границами и весьма ограниченно взаимодействуют друг с другом. Случаи высокоспецифических когнитивных дефицитов (дисфункций) интерпретировались как поломки узкоспециализированных модулей, а существование таких случаев принималось как доказательство существования модулей.

В соответствии с этой схемой, кора понималась как мозаика из многочисленных модулей, разделённых чёткими границами, с ограниченным взаимодействием между ними. Каждый модуль наделялся высокоспецифичной функцией. Поиск сильных диссоциаций признавался ведущим методом нахождения этих мистических модулей. Для каждой вновь описанной значительной диссоциации постулировался новый модуль, и их список расширялся. Это весьма напоминало расцвет френологии, за исключением того, что сильные диссоциации, вызванные повреждениями мозга, заменив шишки на черепе, стали ведущим источником открытий.

Ошибочность такого подхода становится очевидной, когда понимаешь, что на каждый случай сильной диссоциации приходятся сотни случаев слабой диссоциации, где нарушены сразу многие функции, хотя и в различной степени. Принимая априорное решение о том, что эти гораздо более многочисленные случаи не важны, а важны только сильные диссоциации, специалист неизбежно склоняется к предубеждению в пользу модулярной теории мозга.

В действительности модулярная теория объясняет очень мало, поскольку, не обладая способностью свести многообразие специфических фактов к упрощающим общим принципам, она не удовлетворяет фундаментальным требованиям любой научной теории. Подобно религиозным языческим верованиям древности, она просто создаёт параллельную номенклатуру, изобретая новое божество для каждого предмета. Тем не менее, подобно каждому упрощённому представлению, она соблазняла иллюзорной привлекательностью немедленной объяснимости — путём введения нового модуля для каждого нового наблюдения!

Сильные диссоциации, по их крайней редкости, скорее отражают идиосинкразии индивидуальных когнитивных стилей и условий и имеют мало отношения к инвариантным принципам мозговой организации. Если это так, то тогда редкие сильные диссоциации являются не чем иным, как плохо интерпретируемыми статистическими отклонениями.

Вот подумайте: мой родной язык — русский, английский я выучил в подростковом возрасте. Моё владение обоими языками варьирует в зависимости от обстоятельств и изобилует сильными диссоциациями. Утомление, опьянение или болезнь оказывают чёткое и разнонаправленное воздействие на мою способность общаться на двух языках. На английском языке моё владение конкретным лексиконом (например, названиями предметов домашнего обихода, которые я выучил ребёнком) становится весьма неуверенным, но моё владение абстрактным лексиконом (т.е. научной терминологией, которую я выучил во взрослом возрасте) остаётся неизменным. На русском языке происходит обратное: я начинаю спотыкаться в попытках передать понятия высокого уровня, но мой повседневный язык остаётся неуязвимым. Определённые части лексикона (например, названия цветов и рыб) ухудшаются в равной степени на обоих языках, потому что я никогда их толком не знал ни на одном из этих языков. У моего хорошего друга, известного психолога из южной Калифорнии, родным языком является английский и он отлично владеет русским. Он сообщает о столь же сильных, зависящих от состояния, диссоциациях в обоих языках, сходных по характеру, но не по специфике.

Если кому-то из нас не повезёт и его поразит инсульт, это повлияет на когнитивную нейропсихологическую теорию по-разному, в зависимости от того, кто из нас будет обследоваться и на каком языке. Будут точно документированы и полностью описаны сильные диссоциации, обусловленные абсолютно индивидуальными обстоятельствами наших личных биографий, которые не имеют никакого значения для нейронауки.

Верно, что билингвизм сравнительно мало распространён. Однако у различных людей могут играть роль другие необычные когнитивные факторы. Комбинация этих исключений может вызывать самые сильные диссоциации. Каждый индивидуальный когнитивный профиль — это ландшафт, состоящий из вершин (сильные качества) и долин (слабые качества), и разрывы в их высоте могут быть весьма драматичны. Моё почти полное невежество относительно названий рыб и цветов в моем родном русском языке — показательный случай.

Влияние массивного неврологического расстройства на весьма пересечённый когнитивный ландшафт можно сравнить с наводнением, которое затапливает долины, но не достигает вершин. Плавные переходы между индивидуальными сильными и слабыми точками покажутся сильными диссоциациями и легковерный нейропсихолог будет затоплен морем артефактов.

Когнитивные градиенты и когнитивные иерархии

Для объяснения работы новой коры (неокортекса) часто используется дидактический приём. Этот приём прост, но эвристически эффективен. Он базируется на понятии трёхуровневой иерархии в новой коре.

В заднем отделе полушария первый уровень иерархии состоит из первичных сенсорных проекционных зон. Они организованы «стимулотопическим» образом, что приблизительно означает поточечную проекцию поля стимулов на поле коры. Проекции являются непрерывными (или, как говорят математики, «гомеоморфными»). Это означает, что смежные точки поля стимулов проецируются на смежные точки кортикального пространства. Первичные области сенсорной проекции включают ретинотопическую проекцию в зрительной коре затылочной доли, соматотопическую проекцию в соматосенсорной коре теменной доли и «частотнотопическую» проекцию в слуховой коре височной доли. В лобной доле первый уровень иерархии представлен моторной корой, которая также является соматотопической. Соответствие между пространствами стимулов и первичными проекционными зонами топологически корректно, но метрически деформировано. Различные области коры связаны с различными частями стимульного пространства не на основе их относительных размеров, но на основе их относительной важности.

Второй уровень иерархии состоит из областей коры, которые вовлечены в более сложную переработку информации. Эти области не организованы стимулотопическим образом. Однако каждая из этих областей все ещё привязана к конкретной модальности. Эти области коры, называемые модально-специфическими отделами ассоциативной коры, являются смежными с первичными проекционными зонами коры.

Наконец, третий уровень иерархии состоит из областей коры, которые появляются на поздних стадиях эволюции мозга и считаются играющими центральную роль в наиболее сложных аспектах переработки информации. Они не связаны с какой-то одной модальностью. Вместо этого, функцией этих зон коры является интеграция входных сигналов, приходящих от многих модальностей. Они называются гетеромодальной ассоциативной корой и включают нижневисочную кору, нижнетеменную кору и, разумеется, префронтальную кору.

Когда эффекты от повреждений мозга изучаются реалистически и без явных предубеждений, возникает картина мозга, весьма отличная от модулярной. Повреждение смежных частей коры порождает сходные, но не идентичные когнитивные потери. Этот паттерн свидетельствует о том, что смежные области неокортекса выполняют сходные когнитивные функции, и что постепенный переход от одной когнитивной функции к другой соответствует постепенной, непрерывной траектории на поверхности коры. Принцип, по которому когнитивные функции распределены по коре, является градуированным и непрерывным, а не модулярным и инкапсулированным. Этот принцип организации, который я назвал «градиентным», в особенности применим к гетеромодальной ассоциативной коре; возможно в меньшей степени к модально-специфическим отделам ассоциативной коры и менее всего к первичной проекционной коре, которая сохраняет сильно модулярные свойства.