Исторические взгляды на мозг и поведение
Давайте вернемся к нашей основной теме: связи между изучением мозга и изучением поведения. Многие философы рассуждали о причинах поведения. Их рассуждения можно свести к трем основным концепциям — ментализму, дуализму и материализму.
Рассказав о каждой из этих концепций, далее мы объясним, почему современные исследователи головного мозга придерживаются материалистических взглядов. Изучая эти базовые концепции, вы обнаружите, что именно из них вытекают некоторые известные вам представления о поведении.
а) Аристотель и ментализм. Гипотеза о том, что поведение контролируется разумом (душой), была выдвинута более 2000 лет назад — она восходит к греко-римской мифологии. Психея, смертная, стала женой молодого бога Амура. Венера, мать Амура, была против их брака — она изводила Психею, придумывая ей разные невыполнимые задания.
Психея выполнила эти задания, проявив такую самоотдачу, ум и милосердие, что ее сделали бессмертной, избавив от преследований Венеры. Древнегреческий философ Аристотель имел в виду именно эту историю, когда утверждал, что за производство умственной деятельности у человека отвечает душа. Аристотель утверждал, что душа является носителем жизни и что уход души из тела приводит к смерти.
Аристотелевское понимание поведения легло в основу современной психологии. Однако Аристотель ничего не говорил о роли мозга — он считал, что мозг нужен, чтобы охлаждать кровь. Даже если бы Аристотель, подобно некоторым другим философам и врачам своего времени, считал, что мозг управляет поведением, это не имело бы большого значения — никто не знал, каким образом орган тела может формировать поведение (Gross, 1995).
По мнению Аристотеля, душа представляет собой нематериальную сущность, которая существует независимо от тела. Душа отвечает за человеческое сознание, восприятие и эмоции, а также за такие процессы, как воображение, формирование мнения, желания, удовольствие, боль, память и разум. Формулируя концепцию души, христианское учение приняло точку зрения Аристотеля о том, что нашим поведением управляет нематериальная сущность, которая остается после смерти нашего тела.
Слово душа было переведено на английский как разум (mind) — первоначально этим словом англосаксонского происхождения обозначали память. Философское учение, согласно которому за поведение человека отвечает разум (душа), называют ментализмом. Ментализм повлиял на современные представления о поведении — для описания поведения и сейчас используют предложенные Аристотелем психологические термины, такие как сознание, ощущение, восприятие, внимание, воображение, эмоции, мотивация, память и воля.
Мы используем эти термины в статьях на сайте; они также часто встречаются в названиях современных учебников по психологии и нейробиологии.
б) Декарт и дуализм. В «Трактате о человеке», первой книге о мозге и поведении, французский философ Рене Декарт (1664) изложил новую концепцию поведения — он признал не только ведущую роль разума, но и важность роли мозга. Декарт отвел разуму место в мозге и связал разум с телом. В первом предложении книги Декарт утверждал, что разум и тело «едины и неделимы, составляя человека».
Новаторство учения Декарта заключалось в попытке объяснить работу органов тела. Декарт обнаружил, что законами механики и физики можно объяснить большую часть деятельности мозга и тела, например движение, пищеварение и дыхание. Декарт находился под впечатлением от сложных машин — шестерней, часов и водяных колес, которые в то время строили в Париже. Он видел выставленные на всеобщее обозрение механические устройства.
В одном из парижских садов такое устройство заставляло скрытую статую приближаться к ничего не подозревающему прохожему и обливать его водой. Статуя начинала двигаться и из нее лилась вода, когда человек наступал на спрятанную в тротуаре педаль. Наблюдая за работой таких сложных устройств, Декарт разработал законы механики, позволяющие объяснить функции организма.
Однако Декарту не удалось применить механистический подход к описанию сознания, поэтому он продолжал придерживаться идеи, что нематериальный разум управляет рациональным поведением. Тем не менее Декарт предложил механистическое объяснение того, как разум взаимодействует с телом при производстве движения, действуя через крошечную структуру в центре мозга — шишковидную железу (эпифиз).
Декарт пришел к выводу, что разум дает лежащей за заполненными жидкостью полостями мозга (желудочками) шишковидной железе команду направить жидкость из желудочков через нервы в мышцы (рис. 1). Когда жидкость распирает мышцы, тело двигается.
Тезис Декарта о том, что разум управляет телом, стал серьезной попыткой отвести мозгу значимую роль в управлении поведением. Концепция о том, что поведением управляют две сущности, разум и тело, известна как дуализм (от лат. dualis — двойственный). По мнению Декарта, разум получает информацию от тела через мозг. Разум также направляет тело, используя мозг. Таким образом, мозг нужен разуму для получения информации и управления поведением.
Тем не менее у дуалистической теории Декарта был ряд слабых сторон. Люди с поврежденной шишковидной железой или вовсе не имеющие шишковидной железы по-прежнему способны к нормальному разумному поведению. Сейчас мы знаем, что роль шишковидной железы в управлении поведением сводится к регуляции биоритмов. Проведенные во времена Декарта эксперименты также показали, что жидкость из мозга не поступает в мышцы, когда они сокращаются. Сокращение мышц на помещенной в ведро с водой руке не приводило к повышению уровня воды в ведре — если бы объем мышц увеличился вследствие притока жидкости, это привело бы к повышению уровня воды.
Сейчас нам известно, что нематериальная сущность не может повлиять на тело — для этого необходима спонтанно генерируемая энергия, что противоречит физическому закону о сохранении материи и энергии.
Несостоятельность теории Декарта в качестве объяснения взаимодействия между нематериальным разумом и мозгом как частью физического тела назвали проблемой разума и тела. Тем не менее Декарт предложил тесты для выявления разума — способности использовать речь и память для рассуждений. Он утверждал, что животные и машины не способны справиться с этими тестами ввиду отсутствия разума.
Современная версия тестов Декарта — тест Тьюринга — названа в честь английского математика Алана Тьюринга (Alan Turing). В 1950 г. Тьюринг задался вопросом, можно ли считать машину разумной, если спрашивающий может отличить ответы машины от ответов человека. Современные компьютеры способны справиться с тестом Тьюринга.
P.S. Вышедший в 2014 г. фильм «Игра в имитацию» рассказывает о работе Тьюринга по взлому кода нацистской шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны.
Экспериментальные исследования также ставят под сомнение точку зрения Декарта о неспособности животных пройти его тесты. Исследования коммуникации у высших обезьян и других животных отчасти направлены на то, чтобы выяснить, способны ли животные описывать несуществующие вещи и рассуждать о них. Современный подход к исследованию общения животных рассмотрен далее (см. отдельную статью на сайте - просим пользоваться формой поиска выше).
Теория разума Декарта привела к не самым лучшим результатам. Руководствуясь теорией дуализма, некоторые люди утверждали, что маленькие дети и душевнобольные не имеют разума, так как зачастую не способны здраво рассуждать. Мы до сих пор используем выражение потерять рассудок, говоря о психически больных людях. Некоторые сторонники дуализма также утверждали, что человек, лишенный разума, — всего лишь механизм, не заслуживающий уважения и сострадания. Теорией Декарта оправдывали жестокое обращение с животными, детьми и психически больными. Вряд ли именно это имел в виду сам Декарт. Говорят, он был очень добр к своему псу по кличке Мсье Грат.
в) Дарвин и материализм. К середине XIX в. появилась еще одна теория мозга и поведения. Материалисты выдвинули гипотезу о том, что поведение обусловлено только работой мозга и остальной нервной системы. Эта точка зрения стала особенно популярной с появлением эволюционной теории Альфреда Рассела Уоллеса (Alfred Russel Wallace) и Чарльза Дарвина (Charles Darwin).
1. Для сравнения. Говорящий мозг. Ни одна научная область не может похвастаться таким количеством разнообразной литературы, в том числе художественной, как наука о происхождении человеческого языка. В книге «Почему только мы» (2016) Роберт Бервик и Ноам Хомский (Robert Berwick, Noam Chomsky) (в России эта книга вышла под названием «Человек говорящий. Эволюция и язык», 2018) утверждают, что язык возник только у человека из-за его уникальной способности «объединять» слова и понятия, составляя бесконечное множество понятий.
Выдвигая этот аргумент, они выступают против эволюционной теории, говорящей в пользу низкой вероятности возникновения языка в полном объеме у человека современного типа. Принимая во внимание уникальность человеческого языка, изучение мозга и поведения может способствовать пониманию происхождения языка — оно может дать нам ответ на вопрос, какую роль мозг играет в общении между представителями различных видов животных. Многие виды животных с небольшим мозгом, в том числе рыбы и лягушки, способны совершать сложные вокализации. Еще более сложные вокализации встречаются у видов с большим мозгом, в том числе у птиц, китов и приматов.
В исследованиях языка у шимпанзе, ближайших ныне живущих родственников человека, ученые использовали три подхода — обучение языку, анализ спонтанных вокализаций и жестов, а также изучение анатомического строения и функций мозга. Чтобы показать, что вербальной речи могли предшествовать невербальные формы речи, супруги Беатрис и Алан Гарднер (Beatrice and Alan Gardner, 1969) обучили шимпанзе по имени Уошо (Washoe) американскому языку жестов (амслен).
Позднее Сыо Сэведж-Рамбо и ее коллеги (Sue Savage-Rumbaugh, 1999) обучили бонобо (карликовый шимпанзе, считающийся наиболее близким родственником человека) по имени Канзи построенному на использовании лексиграмм языку йеркиш. Канзи продемонстрировал все признаки понимания сложной человеческой речи.
Записи вокализаций Канзи во время общения с людьми и приема пищи показывают, что он издает много звуков, имеющих определенное значение или связанных с семантическим контекстом. Например, Канзи издает специфические звуки при виде определенной пищи. Также обнаружено, что в определенных ситуациях шимпанзе используют фырканье или протяжное ворчание — так они привлекают внимание других, в том числе людей. Было показано, что они могут использовать комбинации из вокализаций, мимики и жестов для выражения намерений.
Шимпанзе также могут использовать специфический крик, чтобы созвать других к месту кормления, и другой крик, чтобы инициировать миграцию. Стюарт Уотсон и его коллеги (Stewart Watson, 2015) сообщили о том, что в двух колониях шимпанзе животные использовали разные звуки (названия) для обозначения яблок. После объединения колоний животные стали использовать новый общий звук — это можно рассматривать в качестве примера языкового дрейфа, напоминающего то, как люди перенимают манеру речи друг друга.
Исследование мозгового кровотока у шимпанзе с помощью нейровизуализации показало, что во время общения у человека и шимпанзе активируются одни и те же области мозга. Визуализация проводящих путей мозга также показала, что у шимпанзе, научившихся использовать звуки для привлечения внимания исследователей, присутствуют структурные изменения в тех же областях мозга — таких изменений нет у обезьян, не использующих подобные сигналы (Bianchi et al., 2016). Исследования ближайших, ныне живущих родственников человека говорят о наличии некоего языкового сходства, однако у человекообразных обезьян могут отсутствовать такие основополагающие аспекты языка, как присущая человеку способность к «объединению» слов и понятий.
2. Естественный отбор как движущая сила эволюции. Независимо друг от друга Уоллес и Дарвин пришли к одному и тому же выводу: все живые организмы произошли от общего предка. Дарвин изложил свои взгляды в книге «Происхождение видов путём естественного отбора», изданной в 1859 г. (в России новое издание книги с тем же названием вышло в 2021 г.). Именно поэтому Дарвина считают основоположником современной эволюционной биологии.
И Дарвин, и Уоллес были поражены схожестью анатомических и поведенческих признаков, присущих многим видам, несмотря на их разнообразие. Скелет, мышцы и части тела человека, обезьян и других млекопитающих удивительно похожи. То же можно сказать и о поведении: многие виды животных добывают пищу с помощью передних конечностей. Что еще более важно, наблюдения позволили Дарвину найти объяснение тому, каким образом произошло формирование существующего биоразнообразия в процессе эволюции. Дарвин предположил, что появление общих признаков обусловлено передачей признаков от родителей к потомству.
Естественный отбор — это теория, объясняющая, каким образом в процессе эволюции возникают новые виды и как меняются существующие виды. Биологический вид — это группа организмов, способных скрещиваться между собой. Отдельные представители одного вида значительно различаются по фенотипу признакам, которые можно увидеть или измерить. Не существует двух одинаковых особей одного вида — кто-то крупнее, а кто-то мельче, кто-то толще, кто-то быстрее, у кого-то более светлая окраска или более крупные зубы.
3. Естественный отбор и наследственные факторы. Ни Дарвин, ни Уоллес не понимали причин наблюдаемой ими у различных видов растений и животных изменчивости. Еще один ученый, монах Грегор Мендель (Gregor Mendel), открыл закон, лежащий в основе фенотипической изменчивости, объяснив, как признаки передаются от родителей к потомству. Благодаря экспериментам с горохом, которые он проводил в монастырском саду с 1857 г., Мендель догадался, что присутствующие у различных видов физические признаки обусловлены наследственными факторами, которые мы привыкли называть генами.
У особей вида с определенным набором генов (генотипов) обычно экспрессируются (проявляются) схожие фенотипы — см. далее «Эксперимент 1-1», п. «Процедура». Если кодирующий специфический признак ген (или комбинация генов), например цвет венчика цветка, передается потомству, у потомства проявится тот же признак — см. «Эксперимент 1-1», п. «Результаты».
Различия в способности к выживанию и воспроизводству у отдельных особей обусловлены генами, которые они унаследовали от родителей и которые впоследствии передадут потомству. Точно так же присутствие одних и тех же признаков у особей одного вида или разных видов связано с наличием одних и тех же генов. Например, гены, отвечающие за развитие нервной системы, у разных видов животных обычно очень похожи.
4. Взаимодействие генетических факторов, факторов внешней среды и пережитого опыта. Законы передачи наследственных признаков, действие которых Мендель продемонстрировал в своих экспериментах, легли в основу множества открытий в области генетики. Теперь мы знаем, что появление новых признаков связано с наследованием новых комбинаций генов от родителей, а также с модификацией или мутацией генов.
Тем не менее проявление большинства признаков невозможно объяснить одними генами. Даже Мендель признавал, что на экспрессию признаков влияют факторы внешней среды. Например, выращивание гороха с высоким стеблем на бедных почвах приводило к появлению низкорослых растений. Пережитый опыт также имеет значение. Например, опыт детей, посещающих слабую школу, отличается от опыта детей, обучающихся в образцовом учебном заведении.
P.S. Основные законы генетики и эпигенетики рассмотрены в отдельной статье на сайте; в этих же статьях рассмотрены гены, функции генов, а также модификации и мутации генов.
Теперь мы знаем, что гены и их эффекты не статичны; в течение жизни гены могут активироваться в разное время и в разных условиях. Эпигенетика (в дословном переводе — над генами) изучает изменения экспрессии генов с течением времени и влияние факторов внешней среды и пережитого опыта на поведение человека посредством воздействия на человеческие гены.
Эпигенетические факторы — это различные биохимические изменения, которые приводят ген в активное или неактивное состояние. Эпигенетические факторы могут активировать или инактивировать гены, заставляя их влиять на наш организм или поведение. Эпигенетические эффекты пережитого опыта могут сохраняться в течение длительного времени и даже передаваться следующим поколениям. Описанные в статьях на сайте эпигенетические факторы в корне меняют наше понимание связи между мозговой деятельностью и поведением они объясняют, каким образом наш опыт, в том числе обучение, влияет на мозг и производимое мозгом поведение.
5. Эксперимент 1-1. Как происходит передача наследственных факторов от родителей потомству?
- Процедура. У особей одного вида с определенным генотипом обычно проявляется один и тот же фенотип. В случае передачи кодирующего специфический признак гена (комбинации генов), в данном случае определяющего цвет венчика, потомству у потомства проявится соответствующий признак. Первое поколение потомства двух растений гороха с белыми цветками (F1 на рисунке ниже) будет иметь белые цветки, а первое поколение двух растений с фиолетовыми цветками — фиолетовые цветки. Получив такие результаты. Мендель пришел к выводу, что цвет венчика определяют два альтернативных наследственных фактора.
Мендель скрестил растения с фиолетовыми и белыми цветками из поколения F1. У всех растений второго поколения (F2) цветки были фиолетовыми. Правда ли, что фактор, отвечающий за белый цвет венчика, исчез? Чтобы получить ответ на этот вопрос, Мендель скрестил между собой растения с фиолетовыми цветками из поколения F2. В третьем поколении, F3, были получены растения с белыми и фиолетовыми цветками в соотношении 1 : 3.
- Результаты.
6. Коротко о материализме. Дарвиновская теория естественного отбора, открытие Менделем законов наследования признаков и осознание факта существования эпигенетических механизмов имели важное значение для изучения мозга и поведения.
1) Общность происхождения всех видов животных говорит об общности происхождения их мозга. Результаты множества исследований подтверждают, что клетки мозга всех животных настолько похожи, что, без сомнения, имеют общее происхождение, и что сходство строения мозга всех видов животных также говорит в пользу общности их происхождения. Исследователи мозга могут изучать нервную систему таких отличающихся друг от друга животных, как слизни, плодовые мушки, дрозофилы, крысы и обезьяны, зная, что выявленные закономерности будут верны и для нервной системы человека.
P.S. Разнообразие нейронов и других клеток мозга описано в отдельных статьях на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.
2) Общее происхождение всех видов животных говорит об общности происхождения их поведения. В своей книге «Выражение эмоций у человека и животных» (1872) Дарвин привел подтверждение того, что человек и другие животные выражают свои эмоции похожим образом и что все животные унаследовали эмоциональные выражения от общего предка. Подтверждение этого тезиса можно найти и на рис. 2. То, что люди во всем мире демонстрируют одно и то же поведение, показывает, что этот признак передается по наследству.
P.S. Более подробную информацию об эмоциях и их выражении можно найти в отдельных статьях на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.
3) Мозг и поведение сложно организованных животных, в том числе человека, сформировались в результате эволюции мозга и поведения более примитивных животных. В отдельной статье на сайте мы расскажем об эволюции нервной системы и усложнении репертуара поведения — от примитивной диффузной нервной системы до сложно устроенной нервной системы, в которой за управление поведением отвечает головной мозг.
- Читать далее "Современные взгляды на мозг и поведение"
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 27.9.2020