Доктор биологических наук Борис Федорович Сергеев занимается одной из важнейших проблем науки – изучением физиологии мозга и высшей нервной деятельности. Его перу принадлежит около ста научных работ, посвященных функциям центральной нервной системы, а также несколько научно-популярных книг: «Занимательная физиология», «Тайны памяти», «Живые локаторы океана», «Мир амфибий» и другие.
Книга «Парадоксы мозга» – первая в серии Лениздата «Раскрывая тайны психики». Задача книги – убедить читателя в познаваемости функций мозга, человеческой психики. Автор рассказывает об истории исследования мозга с древности до нашего времени, объясняет, как работает мозг, доказывает несостоятельность религиозных взглядов на эту область науки.
Книга рассчитана на массового читателя.
Предисловие
Среди объектов научных поисков, всегда вызывавших у ученых жгучий интерес, был сам человек, особенно его психика. Ее различные проявления попали в сферу внимания ученых еще задолго до того, как исследователи поняли, что они связаны с мозгом. Несмотря на рано возникший интерес и постоянное внимание к различным проявлениям психической деятельности, на первых порах это направление исследований развивалось крайне медленно. Лишь 100–150 лет назад были сделаны первые крупные открытия и придуманы способы для изучения центральной нервной системы.
Медленное развитие науки о мозге не должно удивлять. Мозг – высшая форма организованной материи. На планете Земля нет ничего более сложного. К тому же возникла необычная ситуация – мозг должен был познать сам себя. Неудивительно, что перед исследователями постоянно встают трудноразрешимые проблемы. Часто трудности в изучении мозга казались абсолютно непреодолимыми, и у ученых опускались руки. Так возник миф о непознаваемости функций человеческого мозга, о невозможности разобраться в механизмах, управляющих психическими процессами.
Особенно охотно и настойчиво этот миф поддерживает церковь. Вынужденная отказаться от наивных попыток уничтожить дарвинизм, затормозить развитие физики и науки о космосе, она сосредоточила главное внимание на дискредитации попыток науки проникнуть в тайны мозговой деятельности, объявив их претензией ученых на право экспериментировать с божественной, а потому и непознаваемой душой, всегда считавшейся нераздельной вотчиной церкви.
Эта небольшая книга посвящена мозгу. Ее цель – познакомить читателя с тем, как изучается мозг, как из познания тончайших деталей строения мозгового вещества и изучения процессов, происходящих на молекулярном уровне, прокладывается путь к пониманию деятельности самой маленькой структурной единицы мозга – нервной клетки. Путь от нее идет к познанию физиологических основ психической деятельности, к механизмам деятельности нейронных ансамблей, целых отделов мозга, а затем к раскрытию механизмов высших форм психической деятельности человеческого мозга.
Знаменательно, что эта книга увидит свет в Ленинграде. Именно здесь полтора века назад зародилась новая научная дисциплина – физиология мозга и были предложены многие важнейшие методы изучения центральной нервной системы. Именно здесь, в Петербурге – Петрограде – Ленинграде, работали такие корифеи отечественного и мирового естествознания, как И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, Л.А. Орбели, внесшие огромный вклад в изучение мозга, проложившие путь для его дальнейшего изучения мировой наукой. Именно здесь впервые возникли и продолжают успешно развиваться первые в нашей стране научные физиологические школы.
Великие невежды
Во тьме веков
Когда люди стали о себе задумываться? Конечно, точную дату назвать невозможно, но совершенно очевидно, что произошло это значительно раньше, чем появилась наскальная живопись и была изобретена письменность. Такие таинственные явления, как сон, глубокая потеря сознания, смерть, должны были привлекать к себе пристальное внимание, вызывать жгучий интерес. Действительно, что происходит с человеком, когда он спит? Что такое смерть? Неизбежно должно было наступить такое время, когда человеку захотелось получить ответ на эти вопросы.
Первобытный человек был не в состоянии понять истинную причину подобных явлений. Даже сейчас, вооруженные представлениями самых различных научных дисциплин, ученые еще далеки от того, чтобы исчерпывающе объяснить такое обыденное и каждому знакомое проявление деятельности мозга, как сон. Тем более трудно было найти ему правильное объяснение 5–10 тысяч лет назад.
Внимание к различным проявлениям психической деятельности в конце концов привело к возникновению представлений о душе. Оно, по-видимому, родилось еще у первобытного человека. Изучение представлений современных народностей, стоящих на самой низшей стадии развития, показало, что почти все они создали представление о душе или, во всяком случае, о чем-то близком и похожем.
Первобытный человек представлял душу в виде таинственного призрака или своего бестелесного двойника, способного от него отделяться и вести самостоятельную жизнь. В соответствии с этими представлениями отсутствие сознания у спящего или наступление смерти связывали с тем, что душа покинула человеческое тело. Считалось, что для нее сам человек всего лишь футляр, внешняя оболочка или даже одежда. Если этот футляр испорчен, если тело от старости стало ветхим, она может его покинуть и начать вести самостоятельное существование, воплотиться в самых разнообразных животных или неодушевленных предметах.
Древний человек был охотником, скотоводом, землепашцем и часто воином. Чтобы обеспечить себя пропитанием, ему постоянно приходилось убивать диких или домашних животных. Ведя войны с соседними племенами, он был вынужден убивать и своих врагов. Умение убивать, разделывать туши убитых животных – первые и весьма важные знания, без которых существование людей той эпохи просто немыслимо. Этот вид деятельности позволил им приобрести первые, самые поверхностные сведения о строении человеческого тела и тела животных.
От Александрии до Лондона
Летом 323 года той прошлой далекой эры Александр Македонский, величайший полководец древности, прибыл в Вавилон, столицу своего колоссального царства, чтобы отсюда отправиться в очередной поход. Срочно по всей империи собирались и строились боевые корабли. Александр мечтал завершить создание своего всемирного царства, покорить Карфаген и еще остававшимися свободными страны Юго-Западной Европы. Самая большая из когда-либо существовавших дотоле армад военных кораблей уже готова была выйти в море, когда царь внезапно занемог.
Состояние больного быстро ухудшалось. Ни искусство придворного эскулапа Филиппа, ни прохлада висячих садов царицы Семирамиды, куда поместили больного, не помогали, жар не спадал. Умирающий приказал перенести себя в тронный зал. В гробовом молчании, лишь изредка нарушаемом звоном оружия, проходили воины у ложа владыки: царь прощался с завоевателями мира.
После смерти тело Александра в золотом саркофаге было перенесено в Александрию и помещено в специально построенную великолепную гробницу. Город, названный его именем, был заложен самим царем как новая столица эллинского Египта. Здесь обосновался один из сподвижников Александра, талантливый полководец и умный правитель Птолемей I Сотер, давший начало целой плеяде Птолемеев. Его величайшей заслугой перед человечеством является создание Мусейона. Это учреждение, созданное первым из Птолемеев, больше всего напоминало научно-исследовательский институт, где ученые работали, освобожденные от повседневных забот. Царь постарался привлечь в Александрию многих выдающихся поэтов и ученых того времени. Здесь собрался цвет науки всего древнего мира. Александрийский мусейон был и исследовательским центром, и величайшим музеем древности (от слова «мусейон» и возникло слово «музей»), с парком, ботаническим садом, зверинцем. При нем была обсерватория, оборудованная астролябиями, глобусами, телескопами. Быстрому развитию научных исследований способствовало щедрое финансирование. Средств не жалели, и это создавало чрезвычайно благоприятные условия для творческой деятельности. Занимаясь исследованиями, ученые имели возможность ежедневно встречаться за совместными трапезами и на прогулках в прекрасных садах дома муз. У них были исключительные возможности обмениваться опытом, советоваться, находить истину в спорах и комплексно решать научные проблемы.
Потомки основателя Мусейона поддерживали созданные им традиции. Царская казна продолжала снабжать ученых средствами на конструирование научных приборов, организацию экспедиций, покупку необходимых материалов и создание библиотеки. Александрийская библиотека стала крупнейшим книгохранилищем древнего мира. Здесь было собрано около 500 тысяч свитков. Библиотека сильно выросла и получила широкую известность при Птолемее II, обманным путем, хотя и за большие деньги, получившем самые ценные рукописи афинского собрания. В числе знаменитых ученых, возглавлявших библиотеку, хочется упомянуть замечательного географа и математика Эратосфена, сумевшего вычислить диаметр Земли с невиданной по тем временам точностью – в 75 километров.
Были и теневые стороны жизни в Александрии. Работавшие здесь ученые должны были кроме развития самой науки заботиться и о прославлении своих благодетелей. Им вменялось в обязанность восхваление щедрости александрийских владык. Впрочем, то же самое требовалось при любом царском дворе и не помешало привлечению в Мусейон талантливых людей со всего Средиземноморья. Здесь работали поэты Феокрит и Каллимах; изобретатель механических автоматов Герон Александрийский; математики Евклид, написавший тринадцать томов «Начал» геометрии, Архимед, которого представлять читателям, вероятно, нет необходимости; астроном Аристарх Самосский, почти за две тысячи лет до Коперника сумевший понять, что Земля – шар, вращающийся вокруг солнца; математик Дионисий, изобретатель полибола – скорострельной катапульты; Теофраст, заложивший основы ботаники; архитектор Сострат Книдский – строитель Форосского маяка и многие другие. Недаром лишь за первые сорок лет существования Мусейона его ученые сумели создать одно из семи чудес света – первый в мире маяк, построенный на острове Форос.
Статус творца
Наука о человеке постепенно, хотя и медленно, развивалась. Лишь учение о мозге не могло похвастаться успехами. И это понятно. Функции мозга намного сложнее, чем функции других органов нашего тела. Деятельность мышц, сердца, некоторых желез, даже желудка и кишечника сразу бросается в глаза, а деятельность мозга непосредственно ничем себя не обнаруживает. Неудивительно, что представления Галена и Везалия о механизмах работы мозга, или, вернее, «души», оказались настолько живучи, что сохранились без больших изменений практически до начала XVIII века.
Более материалистически эти явления понимал французский философ и естествоиспытатель Рене Декарт (1596–1650). Он предложил разработанную им «физиологию анимального (жизненного) духа». Декарт писал, что «животные духи, похожие на весьма тонкую жидкость, или, скорее, на очень чистое и подвижное пламя, все время возникают в сердце и поднимаются в мозг, как в резервуар особого рода. Отсюда они вступают в нервы и распределяются по мышцам, обуславливая их сокращение или расслабление».
Некоторых ученых эти объяснения не удовлетворяли. Они хотели знать, каким же образом «животный дух», добравшись до мышцы, заставляет ее сокращаться. Решить эту загадку пытались многие выдающиеся умы, в том числе и Ньютон. Он высказал предположение, что в основе мышечного сокращения лежит распространение по нерву упругой волны. Однако самые тщательные наблюдения не обнаружили ничего похожего.
Когда перед наукой возникает неразрешимая загадка, к ее решению в первую очередь пытаются привлечь наиболее разработанные человеком области знаний. Казалось, что в данном случае ответ на мучивший физиологов вопрос могла дать гидродинамика. Недавно появившийся в лабораториях микроскоп был еще далек от совершенства и не позволял окончательно решить вопрос, является ли нерв сплошным или представляет собою скопление тончайших трубок. Авторитет древних ученых свидетельствовал в пользу трубок, и следовательно привлечение гидродинамики было вполне оправданно. Использование ее принципов, казалось, прекрасно объясняло весь круг событий, разыгрывающихся при нервном возбуждении. Согласно этой концепции, чтобы произвести движение, из мозга по полой нервной трубке накачивалась жидкость. Она поступала в мышцу, наполняя ее, делая упругой, раздувала мышцу, при этом длина ее уменьшалась, что и вызывало движение конечности.
Все тот же примитивный микроскоп, отсутствие четких представлений о том, как им пользоваться при изучении тканей организма, и постоянные опасения разойтись в мнениях с древними авторами не позволили ученым XVIII века отказаться от представлений о мозге как о железе, вырабатывающей особый «драгоценный флюид», или «нервный сок».
