Мозг зомби. Научный подход к поведению ходячих мертвецов Верстинен Тимоти

Вы взялись читать книгу о мозге зомби. Просто подумайте об этом минутку. Позвольте мысли развернуться. Пораскиньте мозгами о решениях, которые вы приняли в жизни и которые привели вас к этой точке.

А теперь слегка возвысимся над нашими думами и поразмыслим о том, во что мы погрузились. Сначала вы прочитали отрывок, который мы написали, пребывая в творческом процессе. Вы поняли эти слова, и они изменили ваше поведение. Вы задумались о своей жизни с помощью процесса внутренних воспоминаний. Возможно, вы даже подумали о решениях, которые привели нас к точке, за которой последовало написание этой книги.

Сплав из мыслей, воспоминаний и ощущений, которые вы только что прочувствовали и еще не раз будете испытывать, читая эту книгу, есть результат нескончаемой симфонии электрохимических процессов в вашем мозге. Каждый мысленный шаг, который вы совершили, начиная с прочтения напечатанных на странице слов и до следования нашей просьбе вспомнить о прошлом, производится крошечными сетями нейронов, раскинувшихся в сером веществе, скрытом в вашем черепе.

Нас, как нейроученых, поражает факт, что мы можем производить все это «думанье». Но что, если бы вы не были способны на это? Или что, если бы вы могли делать что-то, но не испытывали при этом никаких чувств? Или что, если бы у вас были чувства, но отсутствовала память?

Нейронаука занимается не только тканями, нейронами и сигналами, она имеет глубокие философские, математические и психологические корни. Она решает очень сложные, порой чудесные, но часто затруднительные задачи.

Так мы дошли до этой точки. Как мы сказали во вступлении, это книга двух ученых, которые любят фильмы о зомби.

Цель этого небольшого мысленного эксперимента – понять, что случилось с ходячими мертвецами, что превратило их из обычных людей в так называемые «бездумные ходячие трупы». Для этого нам нужно понять, как в мозге зарождается поведение – у людей и у зомби. Это значит, что сначала нам нужно разобраться, что такое мозг.

Но прежде чем мы по колени погрузимся в серое вещество зомби, давайте сделаем шаг назад и посмотрим на скромный полуторакилограммовый шматок ткани, расположенный у нас между ушами.

Нейронаука без сканеров мозга

В этой главе и в последующих мы попытаемся связать черты поведения зомби с различными участками мозга, применяя классический криминологический неврологический подход.

Что мы имеем в виду?

Классическая неврология была первым научным методом изучения мозга, прежде чем у нас появились большие машины, способные делать изображения происходящего внутри черепа живого человека. Неврология в основном пыталась понять, почему что-то идет не так в мозге человека, что вызывает определенные симптомы, но по пути узнала много о работе здорового мозга. Неврология возникла в середине XIX века, и врачам тогда приходилось разбираться, как работает мозг, просто наблюдая за поведением людей и животных. Это тонкое искусство, которое требует делать предположения о мозге, тщательно разбирая поведение испытуемого. Но все началось не с возникновения неврологии в XIX веке. По сути, такого рода исследование проходило на протяжении столетий.

В самом деле, в то время как мы склонны думать о нейронауке (эмпирической науке о здоровом мозге, в противоположность неврологии, которая остается отраслью медицины, занимающейся расстройствами мозга) как о «современном» научном начинании, первое экспериментальное исследование, связавшее мозг и нервы с поведением, было проведено римским врачом Галеном[4] где-то между 190 и 150 гг. до н. э.

Не забывайте, что мы говорим о времени за 2000 лет до визуализации мозга, задолго до того, как доктор Хаус мог просто послать пациентов на МРТ, чтобы посмотреть, насколько здоров их мозг. Тогда врачам и ученым нужно было делать много, имея очень мало информации. Им приходилось выкручиваться. Это значит, что они многое пробовали и что-то срабатывало, а что-то нет. Но порой они узнавали новое, и это падало в копилку к тем крохам, что были известны о мозге.

Например, в знаменитом эксперименте на живой свинье Гален пытался найти нервы, участвующие в контроле дыхания, когда случайно перерезал возвратный гортанный нерв, который контролирует мышцы гортани (голосовые связки). Живая свинья моментально перестала визжать, но продолжала двигаться и дышать. Он обнаружил нерв, который отвечает за голосовые связки, так, как совершались многие научные открытия, – абсолютно случайно.

Гален также был врачом римских гладиаторов, парней, крайне склонных к травмам. В процессе лечения этих зачастую жестоко покалеченных мужчин он наблюдал, как ранения позвоночника влияли на поведение, в частности вызывали паралич ниже уровня раны. Он продолжил работу, экспериментируя на животных, и заметил, что разрез спинного мозга у ствола головного мозга убивал животное. Эти наблюдения дали нам первые знания о том, как ответвления спинного мозга контролируют конечности.

К сожалению, после Галена был долгий перерыв в накоплении знаний о мозге, пока Просвещение не возродило идею научного метода. В начале XIX века Мари-Жан-Пьер Флуранс[5] проводил эксперименты, похожие на галеновские, только в основном на кроликах и голубях. Он вырезал у подопытных животных разные участки мозга, чтобы понять их связь с поведением. Он обнаружил, что в зависимости от удаленной зоны животные теряли способность координировать сокращение мышц, контролировать дыхание или исполнять определенные когнитивные функции. Эти результаты обеспечили ранний, но ценный вклад в понимание того, как мозг поддерживает в нас жизнь.

Начиная с Промышленной революции и вплоть до изобретения медицинским сообществом первых технологий визуализации мозга в 40–50-х гг. XX века эти классические наблюдения составляли основу неврологической литературы, и это было все, что имелось у врачей.

Теперь представьте, что на дворе 1916 г. и вы – военный врач. У вас есть солдат, который выжил при взрыве и получил контузию. Он вырубился на какое-то время, но потом очнулся, и теперь он в сознании, но ему трудно писать и держать в руках вилку во время еды.

Как вы диагностируете его поведение? Помните, у вас нет инструментов визуализации мозга. Вы не можете получить изображение мозга пациента и сказать: «Мне жаль, но, похоже, у вас поврежден мозжечок, поэтому вам трудно писать, но вот что мы можем сделать».

В работе, чтобы поставить диагноз, вам необходимо опираться на предшествующие исследования, в основном проделанные на животных, как те, что проводил Флуранс на кроликах и голубях. Поэтому, если вы хотите понять, какая область мозга повреждена у солдата, после чего он забыл, как пользоваться обыденными предметами вроде зубной щетки, вам нужно объединить свой любознательный исследовательский ум с обширным знанием из предшествующей неврологической литературы, и все это – с куда более скудной технологией, что мы имеем сейчас. Мы находимся в том же положении, когда пытаемся понять, что случилось с мозгом зомби. Так как мы не можем заполучить настоящего зомби и засунуть его в прибор МРТ, нам придется вернуться к классическому методу диагностики с помощью наблюдения. Нашим первым шагом в этой задаче диагностики мозга зомби будет изучение базовой схемы мозга и различных его частей. Это поможет нам, когда мы попытаемся разобраться, что пошло не так в мозге зомби.

Широкая биологическая сеть передачи данных

Мозг – это орган, который управляет всем произвольным поведением. Это он вытаскивает вас из постели утром. Он позволяет вам наблюдать закат, нюхать розу, пробовать шоколад, бить по футбольному мячу или бросать боевой топор в голову приближающегося зомби.

По сути, мозг – всего лишь набор миллиардов крошечных клеток, называемых нейронами и глией. Нейроны работают как маленькие операторы ввода-вывода, как транзисторы в компьютерах, но чуть более сложные. У них наверху есть маленькие ветки, которые называются дендритами и позволяют им слушать другие нейроны. Информация из этих ответвлений проходит через главную часть клетки, называемой телом или сомой. Это то, что дает серому веществу, ткани мозга, которая содержит нейроны, ее имя[6]. Ткань с плотными телами клеток выглядит слегка темнее, чем без них. Информация от дендритов интегрируется в тело клетки, и принимается решение «стрелять». Это не настоящая стрельба, а начало электрохимического сигнала, который передается от нейрона по длинному усику, – аксону. Аксоны иногда называют белым веществом, потому что на вид они белые. По сути, аксоны можно считать биологическими проводами компьютера, которым является наш мозг. На конце у каждого аксона есть маленькие ответвления, терминали аксона, которые связываются с дендритами других клеток. Если дендриты – это ветви дерева, то аксон – его ствол, а терминали – корни.

Каждый нейрон общается с другими нейронами, порождая электрический заряд, который приводит к тому, что клетка аксона выстреливает химические вещества в маленькую щель между терминалями и дендритами другой клетки. Эта щель называется синаптической. Химические вещества (известные как нейротрансмиттеры и нейромодуляторы) меняют напряжение следующей клетки, подводя ее к состоянию, при котором она выстрелит свой потенциал действия. Этот процесс передачи – фундаментальный вычислительный процесс мозга: клетка решает стрелять (или не стрелять) на основе сигналов, которые посылает ей (или не посылает) связанная с ней клетка. Мы обсудим это подробнее в следующей главе.

Но как же другие клетки, о которых мы обмолвились, глия? Долгое время нейроученые думали, что они что-то вроде команды поддержки для нейронов. Они подчищают грязь, которая возникает, когда нейроны выстреливают повсюду нейротрансмиттерами. Еще они поддерживают здоровье нейронов и взаимодействие между клетками. Хотя модель команды поддержки пока подтверждается, становится все очевиднее, что глия – это нечто поважнее. Каждый год все больше исследований показывают, что глия тоже делает вычисления. Однако в чем они заключаются и как это связано с поведением, еще остается великой тайной.

Но все же, как это способствует работе мозга?[7]

Нам уже некоторое время известно, что мозг – это огромная взаимосвязанная сеть. Конечно, ранние оценки того, насколько велика эта сеть, были слегка преувеличены. Возьмем, к примеру, заголовок статьи из газеты New York Times 25 июня 1933 г.: «Телефонные провода мозга насчитывают единицу с 15 млн нулей: Ученые говорят, что цифра столь огромна, что астрономия блекнет в этом сравнении». Учитывая, что мы знаем размеры нейронов и их аксонов, мозг такого объема занял бы места побольше, чем Солнечная система. Но хотя это число слегка преувеличено, у нас и впрямь много нейронов: где-то между 80 и 100 млрд клеток с сотней или десятками тысяч связей у каждой. По сути, мозг работает как огромная компьютерная сеть с триллионами взаимосвязанных участков.

Чтобы было с чем сравнить, по отчетам сетевой компании Cisco, в 2013 г. было зарегистрировано около 10 млрд активных связей во всем Интернете[8]. Во всем Интернете вплоть до 2020 г. будет не больше 50 млрд связей. Это значит, что ваш мозг почти в 100 000 раз более тесно связан, чем весь Интернет.

Однако, если вы сделаете шаг назад и взглянете на мозг без микроскопа, первое, что вы заметите, – что он очень сморщен. Ткань идет морщинками, как морда шарпея. Это потому, что ему едва хватает места в черепе, чтобы вместить все клетки. И ткань укладывается насколько возможно компактно. Эти горы складок называются извилинами, а их «долины» – бороздами. Наша задача как нейроученых – понять, какие горы позволяют нам видеть лица, какие долины дают нам возможность двигать руками и какой нейронный код способствует общению между извилинами и бороздами.

Атлас мозга

Путешествие на территорию, зараженную зомби

Теперь, когда вы немного знаете о нормальном человеческом мозге, мы начнем исследовать не столь нормальный мозг зомби. Как мы уже говорили, будем использовать наблюдения за поведением зомби, чтобы понять, что случилось с их мозгом, основываясь на том, что уже известно нейронауке об отношениях «мозг – поведение». Однако сначала нам надо определить, что мы понимаем под зомби. Когда вы говорите «зомби», вы имеете в виду медлительных, неуклюжих существ из «Ночи живых мертвецов» или быстрых злых зомби из «28 дней спустя»? Вы включаете сюда живых существ, околдованных магией вуду?

Для наших целей мы предложили формальное и клиническое описание зомбизма. Исходя из наших наблюдений (и нашего пристрастия к акронимам в науке), мы научно определили зомбизм как синдром дефицита сознания с гиперактивностью, или СДСГ[12]. По этому определению, людям, пораженным этим синдромом, не хватает бодрствующего сознания, и они обычно характеризуются общим снижением мозговой активности (если, конечно, не оголодают и не обозлятся). Но мы вернемся к этому формальному диагнозу в последней главе.

В следующих десяти главах мы будем использовать нашу полностью развитую новую кору, пытаясь детально разобраться, как же, на наш взгляд, должен выглядеть и работать мозг зомби, чтобы мы могли победить неуклюжих ходячих мертвецов, разбросанных по постапокалиптическому ландшафту.

Не стоит говорить, что дела пойдут слегка странно.

Источники и дополнительное чтение

Diamond M.C., Scheibel A.B. The human brain coloring book. – N.-Y.: Barnes & Noble Books, 1985.

Jarosz A.F., Colflesh G.J.H., Wiley J. Uncorking the muse: Alcohol intoxication facilitates creative problem solving // Consciousness and Cognition, 2012, 21 (1), 487–493.

Kandel E.R., Schwartz J.H., Jessell T.M. Principles of neural science. – N.-Y.: McGraw-Hill, 2000.

Kiernan J., Rajakumar R. Barr's the human nervous system: An anatomical viewpoint. – Kindle edition: Lippincott Williams & Wilkins, 2013.

MacLean P.D. Brain evolution relating to family, play, and the separation call // Archives of General Psychiatry, 1985, 42 (4), 405–417.

Marketos S.G., Skiadas P.K. Galen: A pioneer of spine research // Spine, 1999, 24 (22), 2358–2362.

Schlozman S. The zombie autopsies. – N.-Y.: Grand Central Publishing, 2012.

Walker A.E. The genesis of neuroscience / Ed. by E.R. Laws, G.B. Udvarhelyi. – Park Ridge, IL: American Association of Neurological Surgeons, 1998.

Yildirim F.B., Sarikcioglu L. Marie Jean Pierre Flourens (1794–1867): An extraordinary scientist of his time // Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 2007, 78 (8), 852.

Все началось в 1968 г., на маленьком кладбище где-то среди фермерских угодий в деревенской Пенсильвании. Барбара и Джонни навещали могилу отца. Джонни, маленький насмешник, решает сыграть на страхе Барбары перед всеми ночными существами.

«Они идут за тобой, Барбара, – говорит он, вспомнив, что сестра боится кладбищ. – Они идут за тобо-о-о-ой!»

Сразу после этой знаменитой дразнилки появляется загадочный незнакомец, который неуклюже направляется к ним. Сначала зрители думают, что он пьян или болен. Он бредет, его движения нескладны и затруднены, рот раскрыт, и он медленно пробирается к Джонни и Барбаре.

Однако сестра принимает неуклюжего незнакомца всерьез и торопливо избегает его неловкой руки. Брат погибает. Ну, то есть не совсем. Быстро расправившись с Джонни, изверг-нежить поворачивается к камере, демонстрируя тусклый и безразличный взгляд.

Эта сцена из фильма «Ночь живых мертвецов», наш первый опыт современного фильма ужасов про зомби, пугал и завораживал несколько поколений зрителей на протяжении полувека. Даже в этом первом изображении современного зомби мы видим не только дикое чудовище, но того, кому в то же время не хватает искры воли и намерения. Это отнюдь не то, что мы назовем, за неимением лучшего слова, сознанием.

Зомби Гаити и натриевые каналы

Будь то загадочные религиозные церемонии, философские занятия в башне из слоновой кости или кровавые фильмы ужасов, о зомби нельзя говорить, прямо или косвенно не затрагивая мозг. Учитывая, что полтора килограмма ткани в наших головах есть основа произвольного поведения, легко понять, почему мы не можем избежать этого. В конце концов, все, что мы делаем, приводит нас к мозгу.

Чтобы действительно понять зомби и их мозг, нам нужно перенестись в постколониальный мир Гаити. Слово «зомби» пришло к нам с Карибских островов, из религии вуду, и означало живого мертвеца. Как и многое другое в карибской культуре, религия вуду имеет африканские корни, но развивалась она в суровых условиях религиозных и социальных доктрин времен работорговли. Из многих священных и тайных ритуалов культуры вуду практика создания зомби (от слова nzambi, означавшего «дух мертвого человека»), возможно, самая одиозная. Настолько, что это действие официально противозаконно на Гаити.

Ритуал создания зомби, сам по себе поступок далеко не злокозненный и совершаемый по прихоти колдуна вуду (или bokor), в деревнях Гаити имеет важные социальные и культурные функции. Он является, по сути, неформальным судебным наказанием. Людей, которые являют собой угрозу или постоянную проблему для сообщества, разбирают на суде тайной группы лидеров. Если те решают, что необходимо наказание, тайный круг иногда прибегает к услугам бокора, чтобы завладеть душой человека, навлекая на него «смерть» и отделяя важную часть духа, которая называется ti bon ange, или «маленький добрый ангел», от физического тела, которое в вуду называется corpse cadaver (телом трупа). Когда физическое тело «воскресает», зомби забирают и принуждают работать под началом бокора на другой части острова.

Если отставить в сторону религиозные верования, функции ритуала создания зомби – изъять из сообщества и переместить подальше проблемных индивидов, заставив их поверить, что они больше не контролируют свою душу. Эта форма рабства в той же степени психологическая, сколь и физическая, зомби не только уводят в цепях после ритуала, они сами искренне верят, что потеряли всю свободу воли. Есть несколько зарегистрированных случаев, когда люди умирали, их хоронили, а потом обнаруживали бродящими по улицам Гаити недели спустя, словно они воскресли из мертвых. Хотя эти сообщения редки, они достаточно последовательны, чтобы заинтриговать даже не верящих в это людей, например академических биологов и журналистов BBC[13].

Как это все связано с мозгом? Ну, антропологическое исследование этноботаника Уэйда Дэвиса показало, что процесс создания зомби на Гаити во многом опирается на принципы нейронауки. В частности, Уэйд Дэвис предположил, что практика зомбификации вуду основывается на двух весьма любопытных нейрофармакологических веществах: на тетродотоксине и дурмане. Тетродотоксин – это нейротоксин, который вырабатывается у многих животных, но в частности у иглобрюха. Он выводит из строя системы, которые позволяют нейронам общаться. Это черта, которая делает поедание японского деликатеса фугу (иглобрюха) столь захватывающим и опасным: если он приготовлен неверно, вы можете умереть.

Точнее, колдуны вуду пользуются этим свойством яда, чтобы симулировать смерть, вызывая почти фатальный паралич. Это состояние длится, пока тело не избавляется от тетродотоксина и не пробуждается.

Чтобы понять процесс зомбификации вуду, нужно немного знать о работе нейронов. Они общаются между собой, обмениваясь мелкими «пиками» активности. Эти пики, или потенциалы действия, отражают весьма элегантный процесс электрохимической коммуникации. Обычно нейроны в мозге отрицательно поляризованы. Это значит, что внутри клетки больше отрицательно заряженных молекул, или молекул, в которых больше электронов, чем протонов. А заряженные молекулы по-настоящему ненавидят дисбаланс.

Можете представить этот дисбаланс как своего рода войну за контроль над полярностью клетки. Есть силы положительно заряженных ионов, устроивших осаду за чертой клеточной стены («Да здравствует генерал Позитивный и его слава! Р-р-р!!!»). А внутри клетку защищают отрицательно заряженные силы («Мы должны защитить короля Негативного любой ценой!»). Как и в настоящей крепости, в клетке есть ворота, которые позволяют входить и выходить из нее. В данном случае эти ворота, называемые ионными каналами, пропускают только молекулы определенных типов. Некоторые ворота пропускают только положительно заряженных захватчиков, например ионы натрия, а другие – только подкрепления отрицательно заряженных защитников, таких как ионы хлора.

Когда от других нейронов приходят входные сигналы, они добавляют напряжения в эту битву за электрический баланс над клеткой. Представьте, что каждый входной сигнал от других клеток пропускает немного положительно заряженных шпионов в замок. Мы говорим, что клетка становится слегка деполяризованной. В конце концов в клетку пробирается достаточно шпионов и ворота, которые впускают положительные ионы, ломаются, позволяя вбежать заряженным захватчикам («Р-р-р… убить отрицательных!!!»). И когда это происходит, электрическая активность в клетке нарастает так же, как когда вы трете ногу об ковер, прежде чем дотронуться, скажем, до ручки двери. Небольшой укол электричества – это сам потенциал действия, и он приводит к тому, что клетка выбрасывает немного химических посланников к другим клеткам, с которыми она связана, вынуждая их тоже деполяризоваться и в конце концов выстрелить своими потенциалами действия.

Конечно, как и во всех хороших битвах, в конце концов открываются другие каналы, чтобы выгнать положительно заряженных захватчиков и восстановить отрицательную полярность клетки, дав нейрону возможность бороться дальше.

Как сюда вписывается тетродотоксин? Он действует, блокируя каналы, которые впускают позитивно заряженные ионы натрия. По сути, он усиливает электрические «защиты» клетки, буквально закрывая собой ворота и не позволяя положительно заряженным захватчикам войти, тем самым уменьшая шанс клетки выпустить потенциал действия.

Тетродотоксин особенно эффективен в нейронах мышц, на периферии тела. Важно заметить, что в теле есть два рода мышц: произвольные и непроизвольные. Произвольные мышцы – это те, о которых вы обычно думаете как о «мышцах»: в руках, ногах, на лице, в шее и т. д., которыми вы можете двигать как хотите. Непроизвольные мышцы – те, которые вы не можете в норме (непосредственно) контролировать, например сердце, радужка глаза, кровеносные сосуды. Серьезно, подойдите к зеркалу, загляните себе в глаза и попробуйте уменьшить свой зрачок одним желанием. Вы не сможете[14]. Итак, тетродотоксин работает на всех мышцах, но особенно на произвольных.

Если вы получите небольшую дозу тетродотоксина, все ваши произвольные мышцы парализует и дыхание станет поверхностным и едва различимым, но вы не умрете. Вы будете выглядеть как мертвый. (Конечно, слишком много тетродотоксина приводит к смерти, потому что мышцы, которые контролируют дыхание, перестают работать… так что остерегитесь есть иглобрюха!) Эта симулированная «смерть» от отравления тетродотоксином позволяет бокорам вуду сделать так, чтобы человек казался мертвым, пока не выветрится яд.

Это центральная часть гипотезы Уэйда Дэвиса о зомбификации на Гаити. Если вам дадут близкую к смертельной дозу тетродотоксина, ваше тело тут же начнет уничтожать вещество, так что в конце концов вы восстановите контроль над мышцами и вернетесь в норму. Но когда бокор воскрешает жертву, он вновь прибегает к нейрофармакологии. Принуждая выздоравливающую жертву есть растение, известное как дурман (вообще-то местное название растения на Гаити, как ни забавно, – огурец зомби), бокор добивается двух целей. Во-первых, дурман ускоряет разрушение яда иглобрюха, который циркулирует в теле жертвы. Он содержит много фармакологически активных веществ, включая скополамин, гиосциамин и атропин. Атропин, в частности, разрушает вещества, которые вызывают отравление органофосфатами, что также происходит при отравлении иглобрюхом. Серьезно, не ешьте эту рыбу!

Вдобавок к избавлению от этих неприятных токсинов употребление дурмана служит другой цели бокора: он вызывает у жертвы бред и делает ее послушной. Оказывается, скополамин и гиосциамин – сильные галлюциногенные вещества, которые управляют веществом под названием ацетилхолин. Дурман оставляет жертву в измененном состоянии сознания, что делает ее легко внушаемой. После этого процесса… вуаля! У бокора появляется зомби.

Как видите, даже изначально идея зомби имеет прочные связи с нейронаукой. Но что насчет более современных вариантов нежити, спросите вы?

Щелкнуть выключателем сознания

Давайте перейдем к современным зомби, или, по крайней мере, к зомби из современных фильмов ужасов, о которых думают люди, когда слышат это слово. Мы проведем много времени в разговорах о том, как живые мертвецы ходят, видят, говорят (или не говорят) и т. д. Но обычно первые вопросы, которые люди задают о зомби, – это «В сознании ли они?» или «Есть ли у них свобода воли?».

Давайте проясним. Мы не знаем, в сознании ли зомби или нет. Во-первых, потому, что зомби в фильмах ужасов не настоящие. Но, даже оставив это в стороне и притворившись, что зомби в фильмах – настоящие существа, мы все равно не сможем этого узнать. Они определенно не выглядят так, словно действуют под давлением воли. Но порой этим отличаются и обычные люди, не зомби. У науки нет «сознаниеметра», который позволил бы нам легко проверить, есть ли у человека или животного сознание или нет. Отчасти проблема заключается в том, что нейронаука мало знает о том, что такое сознание, и уж тем более о том, как оно возникает в мозге[15].

Есть одно состояние, которое весьма очевидно включает потерю сознания, – состояние сна. Каждую ночь большинство из нас укладывается спать, и в итоге произвольные части нашего мозга вроде как просто выключаются. Мы определенно не делаем ничего произвольного, пока спим, и точно не упражняем свободу воли над собой (если только вы не из тех редких осознанных сновидцев, и в таком случае мы не знаем, как вас определить).

В маленьком интеллектуальном приключении, в которое мы вовлеклись, для понимания зомби особенно важны механизмы сна, потому что мы никогда не видели, как зомби спят… никогда! Но в то же время живые мертвецы не выглядят словно они в полном сознании. В чем же дело? Чтобы понять это, нам сначала нужно понять природу сна у так называемых «нормальных людей» вроде нас[16]. Как именно наш мозг щелкает выключателем и переходит из состояния полного бодрствования в глубокую бессознательную дрему?

Ответ на вопрос, как мозг регулирует сон, приходит из истерзанной войной Европы 1917 г. Первая мировая война все еще бушевала на континенте и оставляла широкие пространства необитаемых земель. Миллионы мужчин, женщин и детей уже были мертвы либо в результате непосредственных сражений, либо от болезней, которые следовали за ними.

И вот на фоне этого истерзанного войной ландшафта появились слухи о новой и еще более ужасающей угрозе, чем пули, бомбы или новое химическое оружие. Странная и загадочная болезнь начала косить людей на передовой. У людей, зараженных этой болезнью, наблюдалась лихорадка, неконтролируемые судороги конечностей (называемые хореей), трудности фиксации взора и очень странные психиатрические симптомы. Порой люди бывали неконтролируемо маниакальны, гипервозбуждены до состояния бреда. Но гораздо чаще пораженные болезнью люди погружались в глубокий дремотный ступор, чувствуя себя слишком уставшими, чтобы подняться с постели. Эта летаргия часто прогрессировала до состояния комы и во многих случаях заканчивалась смертью.

В этой обстановке молодой врач Константин Александр Экономо, барон фон Сан-Серф лечил больных и раненых, которые возвращались в Вену с линии фронта. Экономо ни в коем случае не являлся обычным врачом. Нам нравится думать, что он был «самым интересным человеком в мире». Яркий мужчина сорока с небольшим лет, с острым ястребиным носом над ухоженными усами, Константин Экономо был уже ученым с мировым именем и публиковал активно цитируемые статьи с 23 лет. Он был женат на принцессе и, кроме того, опубликовал несколько новаторских работ по нейроанатомии, медицине и физиологии, попутно получив несколько самых престижных научных наград того времени. О, мы не сказали, что он был еще и высококлассным пилотом? По правде, полеты, возможно, были большей страстью Экономо, чем наука. Он был первым сертифицированным пилотом в Вене и на протяжении 16 лет являлся президентом воздухоплавательного общества в Австрии. Во время Первой мировой войны Экономо не раз пытался проявить себя на фронте. В итоге ему позволили сделать несколько вылетов в Северной Италии, в одной из самых тяжелых воздушных битв времен Первой мировой.

Вполне понятно, что стремление Константина Экономо быть военным летчиком беспокоило его семью. Растущее давление со стороны домашних в итоге вернуло его назад в Вену, где он увлекся более безопасными занятиями вдали от передовой. Мы думаем, что, конечно, он сделал это скрепя сердце. Однако именно эта перемена места позволила Экономо войти в историю.

Работая в больнице, Экономо обнаружил у пациентов признаки новой загадочной болезни. Некоторые пациенты двигались словно в замедленной съемке или проваливались в сон, словно в нарколепсии, стоило персоналу приглушить свет. А другие, напротив, казались неспособными ко сну, но у них наблюдались неконтролируемые судороги.

Медицинское сообщество никогда не сталкивалось ни с чем подобным. Был ли это грипп, как азиатская пандемия, которая унесла жизни миллиона человек 20 годами ранее? Или полиомиелит? Двигательная активность пациентов была аномальной, поэтому возможно, что между этими двумя болезнями существовала связь.

Конечно, все эти гипотезы были неверны. Константин Экономо наблюдал первых пациентов, подхвативших новую и поныне загадочную болезнь, которую он сам назвал летаргическим энцефалитом. Эта форма энцефалита в следующее десятилетие распространилась по всему миру, поражая десятки тысяч (если не более) людей, и исчезла так же быстро, как и возникла.

Летаргический энцефалит характеризуется воспалением мозга, особенно ствола мозга (стебелька, который расположен в черепе прямо над спинным мозгом), среднего (того, что находится прямо над стволом) и промежуточного мозга (областей между средним мозгом и новой корой). Возбудитель болезни не был обнаружен, и он сохраняет инкогнито до сих пор. В 1917 г. это была просто таинственная болезнь непонятного происхождения, вызывающая почти феномен антизомби: вместо того чтобы заставлять мертвых бродить среди живых, она часто приводила к тому, что живые казались почти мертвыми.

Так как нарушения сна были наиболее ярким симптомом летаргического энцефалита, Экономо повел себя как невролог-криминалист и попробовал понять, может ли болезнь пролить свет на природу самого мозга. Точнее, может ли болезнь сказать нам, какие области мозга отвечают за сон и пробуждение?

В это время в науке существовало несколько частично подтвержденных гипотез о том, как мозг засыпает. По одной гипотезе, которую Константин Экономо назвал «теорией отсутствия стимулов», предполагалось, что из-за физической закупорки мозга кора просто немеет (так же, как ваша рука, если блокировать кровоток к ней). Другая гипотеза утверждала, что тело выделяет в кровь вещества, которые действуют как снотворное и выключают кору. Это утверждение было основано на наблюдениях за тем, как кровь уставших и лишенных сна собак вводили в вены здоровым, отдохнувшим животным и те засыпали.

Однако ни одна из этих гипотез не соответствовала тому, что Экономо видел у своих пациентов. Он заметил, что пациентам с симптомами чрезмерной дремоты и кататонии[17] трудно фиксировать взор, а это симптом, который наблюдается, когда раздражен зрительный нерв (о нерве, который посылает сигналы в зрительную кору, см. главу 7); этот вариант болезни был назван «сонная офтальмоплегия». Напротив, пациенты с бессонницей и хореей проявляли симптомы моторных расстройств, которые возникают из-за повреждений базальных ганглиев (мы поговорим об этой области больше в главе 3).

Исходя из этих наблюдений, Экономо предположил, что гипоталамус, который является частью промежуточного мозга, должен отвечать за сон и пробуждение. Более конкретно, он решил, что нейроны, которые отвечают за сон, должны находиться в передней части промежуточного мозга, рядом со зрительным нервом, в то время как нейроны, которые стимулируют пробуждение, должны лежать в задней части промежуточного мозга и продолжаться в среднем мозге. С этой точки зрения, чтобы позволить нам уснуть, отвечающие за сон нейроны запускают каскад событий, успокаивающих кору; а чтобы проснуться, отвечающие за пробуждение нейроны запускают противоположный каскад событий.

Константин Экономо представил эту идею на знаменитой лекции, которую прочел в 1933 г., незадолго до смерти. Он первым предположил возможность такой «дуэли» между зонами мозга, способствующими сну и пробуждению. А теперь давайте перенесемся на 80 лет вперед, почти в современность. Как выяснилось, Экономо попал в яблочко со своими наблюдениями. Мы теперь знаем, что сон и пробуждение регулируются хрупким балансом сил между двумя глубинными системами мозга.

Начнем с того, как мы пробуждаемся. Прежде чем мы проснемся, набор нейронов в глубине ствола мозга, называемый ретикулярной активирующей системой (РАС), наводняет таламус и новую кору нейровеществами, которые увеличивают скорость ответов большинства нейронов в новой коре. Можно представить это как маленькое собрание нейронов в стволе мозга, которые кричат «ПРОСНИСЬ!» остальному мозгу. Считается, что этот «включатель» РАС начинает, в частности, с того, что активирует небольшой набор нейронов в задней доле гипоталамуса, называемой туберомамиллярным ядром (ТМЯ). То есть похоже, что ТМЯ – это область, которую Экономо открыл в исследовании пациентов с летаргическим энцефалитом.

Затронув ТМЯ и несколько других ядер, сигналы от РАС начинают пробуждать мозг. В этом процессе сигналы проходят несколько «бутылочных горлышек» по пути к коре, что вызывает особенную проблему, если поврежден соответствующий миллиметр мозга. Например, если у вас окажется небольшое повреждение в этих «бутылочных горлышках» в таламусе, вам никогда до конца не проснуться, или по крайней мере часть вас никогда не проснется.

Видите ли, повреждение определенных зон таламуса (особенно центрального таламуса) приводит к тому, что вы теряете способность быстро отвечать на стимулы, которые возникают на противоположной части вашего тела. Например, если поврежден таламус слева, вам будет трудно отвечать на то, что происходит с правой стороны вашего тела. Вспышка справа в вашем зрительном поле? Вы даже не моргнете. Гниющая рука, хватающая вас за правую ногу? Никакой реакции.

Это отсутствие ответа связано с тем, что половина вашего мозга еще спит, так как не получает сигналов пробуждения от РАС, и вы не обращаете внимания на то, что происходит с другой стороны вашего мозга.

А «выключатель», который позволяет вам засыпать, запускается набором нейронов, выключающих РАС. Набор нейронов, который находится в гипоталамусе, называется вентролатеральным преоптическим ядром (ВЛПО), оно запускает каскад сна. Эти нейроны посылают химические вещества, подавляющие нервную активность зон возбуждения РАС в стволе мозга. Эти возбуждающие нейроны быстро выключаются (технически они просто стреляют с меньшей скоростью, но для простоты можно считать, что они выключаются), что замедляет активность новой коры, парализует сигналы, которые происходят в мышцах, чтобы сократить движения, и удерживает вас в состоянии ступора, пока сигналы от ВЛПО не прекращаются.

Вот так: взаимодействие двух систем. Одна система, чуть впереди, вас усыпляет. Другая система, сразу за ней, запускает каскад, чтобы вас разбудить.