Фраковяк - Большой атлас мозга

«Большой атлас мозга» Ришара Фраковяка, Бассема Ассана, Жан-Клода Ламьеля и Стефана Леэриси принадлежит к тому типу научно-популярной литературы, в котором содержание невозможно отделить от способа его визуального представления. Это не просто популярное изложение нейроанатомии, снабженное красивыми картинками, и не традиционный анатомический атлас с минимальными подписями. Перед читателем попытка представить современную науку о мозге как многоуровневую область знания, где история медицины, макроанатомия, клеточная биология, нейрофизиология, когнитивная нейронаука, нейровизуализация и компьютерное моделирование связываются в единую картину. Русское издание вышло в 2021 году, оригинальное французское — в 2018-м, и это обстоятельство важно: книга фиксирует состояние нейронаук преимущественно второй половины 2010-х годов, причем сами авторы неоднократно подчеркивают быстроту изменения исследовательского поля. Уже первая фраза предисловия задает тон всему изданию: «Наш век — век мозга». Это не риторическая гипербола, а программное заявление. Мозг здесь рассматривается одновременно как биологический орган, носитель нервных функций, объект медицинской визуализации, основа познания и поведения и одна из главных нерешенных проблем современной науки.

Концепция книги особенно хорошо выражена в преамбуле профессора Жерара Сайяна. Он перечисляет целый ряд человеческих способностей — восприятие, действие, мышление, память, речь, письмо, обучение, движение, мечты — и связывает их с деятельностью мозга и огромной сетью нейронов и глиальных клеток. При этом авторы не создают впечатления, будто наука уже располагает окончательной моделью человеческого сознания. Напротив, одна из наиболее точных формулировок книги звучит так: «Сегодня нам известно большинство составных частей мозга и нервной системы, но в том, что касается их взаимодействия, функционирования и механизмов, вопросов больше, чем ответов». Эта установка отличает атлас от значительной части упрощенной популярной нейролитературы, где отдельные исследования легко превращаются в эффектные утверждения о «центре любви», «зоне религиозности» или «части мозга, отвечающей за успех». Авторы постоянно возвращаются к мысли, что мозг — не набор независимых модулей, а сложная система, свойства которой возникают из взаимодействия огромного количества структур на разных масштабных уровнях.

Первая большая часть книги — историческая. На первый взгляд ее объем может показаться непропорциональным для современного атласа нейронаук, однако именно она объясняет методологический принцип всего издания: знания о мозге всегда зависели от способности человека увидеть его. История начинается не с академической медицины, а с доисторических трепанаций. Авторы осторожно рассматривают их возможное медицинское и ритуальное значение и используют данные палеопатологии для реконструкции здоровья древних популяций. Особенно ценно, что они не изображают доисторического человека примитивным существом, механически совершающим бессмысленные ритуалы. Следы заживления костей показывают, что люди переживали некоторые трепанации; следовательно, даже крайне ранние хирургические вмешательства могли иметь практическую терапевтическую логику. Рассказ об Этци, древних переломах, гидроцефалии и следах опухолевых процессов позволяет показать, насколько ограниченным, но вместе с тем информативным может быть ретроспективный медицинский анализ.

Античная часть строится вокруг перехода от спекулятивных представлений к наблюдениям. Гиппократ связывал мозг не только с физиологическими процессами, но и с разумом и психической жизнью, хотя его гуморальная теория заставляла объяснять, например, насморк как истечение жидкости из мозга. Гален продвинул анатомию и понимание нервной системы значительно дальше, но по-прежнему соединял точные наблюдения с ошибочными физиологическими моделями. Авторы очень удачно используют такие примеры, чтобы показать реальный ход научного знания: наука развивается не простой заменой «неведения» на «истину», а постепенным отделением удачных наблюдений от неверных объяснений. В этом отношении история Галена, Везалия, Декарта, Уиллиса, Стенсена и других становится не музейным приложением, а частью эпистемологии нейронауки.

Особенно выразителен раздел о Возрождении и Новом времени. Анатомические рисунки Везалия показывают, как систематическое препарирование разрушало унаследованные от античности представления. Леонардо да Винчи с помощью восковых слепков желудочков пытался понять их реальную форму. Томас Уиллис подробно описывал структуры мозга и впервые ввел термин, из которого возникло современное название неврологии. Декарт, напротив, остается для авторов примером того, как философская конструкция может опережать анатомические основания: его локализация взаимодействия души и тела в шишковидном теле была элегантной гипотезой, но не результатом надежного эмпирического наблюдения. На этом фоне особенно современно звучит признание Нильса Стенсена: «Анатомия головного мозга… я ничего о ней не знаю». Авторы явно симпатизируют подобной интеллектуальной дисциплине: признание границ знания оказывается важнее эффектной завершенности теории.

XVIII и XIX века представлены как эпоха перехода от описательной анатомии к функциональной. Здесь появляются Гальвани с исследованиями «животного электричества», Галль с френологией, Флуранс с экспериментальными исследованиями, Брока и Вернике с локализацией речевых функций, Шарко с развитием клинической неврологии, Гольджи и Рамон-и-Кахаль с микроскопическим исследованием нервной ткани. Важное достоинство изложения состоит в том, что френология не просто высмеивается как псевдонаука. Авторы показывают двойственный характер ее наследия: конкретная идея считывать психические свойства по форме черепа была ошибочной, но мысль о функциональной неоднородности мозга оказалась продуктивной. Именно такое различение между ошибочной теорией и плодотворным вопросом делает исторический раздел интеллектуально зрелым.

Следующий шаг — революция медицинской визуализации. История Рентгена, Беккереля, Кюри, Бергера, Мониша, Хаунсфилда, Лотербура и Мэнсфилда позволяет увидеть, насколько исследования мозга связаны с открытиями в физике, инженерии, математике и информатике. Атлас фактически рассказывает историю превращения мозга из органа, который можно было изучать главным образом после смерти, в объект наблюдения in vivo. Компьютерная томография позволила получать послойное изображение, МРТ дала значительно более высокую контрастность мягких тканей, ПЭТ позволила исследовать физиологические процессы, ЭЭГ — регистрировать электрическую активность, а функциональная МРТ — косвенно связывать изменение насыщения крови кислородом с нейронной активностью. Благодаря этому исторический рассказ логически приводит ко второй большой части книги: если современный исследователь действительно способен видеть живой мозг, необходимо понять, что именно находится на этих изображениях.

Раздел «Общее устройство нервной системы» — наиболее непосредственно атласная часть книги. Здесь объясняются центральная, периферическая и вегетативная нервные системы, положение головного и спинного мозга, оболочки, желудочки, кровоснабжение, основные доли, серое и белое вещество, базальные ядра, мозжечок, ствол и спинной мозг. Сильной стороной издания становится постоянное сопоставление анатомических схем с реальными МРТ-срезами. На разворотах читатель видит корональные, сагиттальные и аксиальные изображения, учится различать желудочки, таламус, гиппокамп, мозолистое тело, внутреннюю капсулу, кору и подкорковые образования. Тем самым атлас не только сообщает названия структур, но формирует пространственное представление о мозге, что особенно важно для читателя, никогда не работавшего с нейровизуализацией.

Описание базальных ганглиев хорошо показывает общую установку книги на функциональные системы. Они представлены не как пассивные анатомические «узлы», а как часть контуров, участвующих в выборе и закреплении двигательных, когнитивных и эмоциональных стратегий. Прямой и непрямой пути описываются через сочетание возбуждающих и тормозных сигналов и модулирующую роль дофамина. Мозжечок также выводится за пределы старого представления о структуре, отвечающей исключительно за координацию движения: авторы подчеркивают его участие во внимании, речи, эмоциях и других когнитивных процессах. Ствол мозга рассматривается как узел жизненно важных автоматизмов — дыхания, сердечно-сосудистой регуляции, тонуса, сна и рефлексов. Такой подход постепенно подводит читателя к основному выводу функциональной нейроанатомии: почти никакую сложную функцию нельзя свести к одной анатомической точке.

Особенно важен раздел о крупных проводящих путях. Классическая локализация функций сохраняет объяснительную ценность — зрение действительно связано преимущественно с затылочными областями, моторика с двигательными зонами, речь с определенными областями левого полушария, — однако современное понимание требует учитывать связи между структурами. Трактография позволяет реконструировать направления пучков белого вещества и визуально демонстрирует, насколько мозг является системой коммуникаций. Авторы удачно формулируют переход от старого к новому подходу: от мозга, состоящего из отдельных областей с отдельными функциями, к органу, где каждая область специализируется на определенной обработке информации и включена в распределенные сети. Именно это является одной из центральных концепций всего атласа.

Раздел о техниках исследования особенно полезен как введение в методологию современной нейронауки. ЭЭГ и МЭГ регистрируют электрические или магнитные эффекты нейронной активности и обладают высокой временной точностью; КТ и МРТ преимущественно показывают структуру; ПЭТ позволяет отслеживать распределение радиомеченых молекул; функциональная МРТ использует BOLD-эффект и изменения оксигенации крови как косвенный показатель активности. Эта часть важна не только технически. Она фактически учит читателя не путать изображение с самим объектом. Цветная зона на функциональной МРТ — не «мысль» и не фотография работающих нейронов, а статистически обработанный показатель физиологических изменений, связанных с выполнением задачи. Для популярной книги такая методологическая дисциплина особенно ценна.

Глава «К пониманию работы мозга» подводит итог макроскопическому уровню. Авторы прямо ставят вопрос о том, как из анатомической организации возникает поведение. Ранний локализационизм искал область, ответственную за конкретную функцию; современные методы показали, что сложные действия реализуются системами взаимосвязанных зон. Здесь атлас наиболее отчетливо переходит от анатомии к сетевой нейронауке. Изменение представлений хорошо согласуется с развитием самой визуальной культуры книги: сначала читателю показывают отдельные структуры, затем волоконные тракты, потом функциональные сети и, наконец, динамическое взаимодействие нескольких уровней организации.

Третья большая часть, «Погружение в самое сердце головного мозга», переводит читателя с макроуровня на уровень клеток. Если предыдущий раздел отвечал на вопрос, как устроены большие системы, теперь авторы разбирают элементарные единицы нервной ткани. Нейроны описываются через дендриты, тело клетки и аксон, однако они не представляются самодостаточными «проводами». Большое значение придается глиальным клеткам. Олигодендроциты создают миелиновую оболочку, астроциты взаимодействуют с нейронами и сосудами, другие виды глии участвуют в поддержании среды и иммунной защите. Такая расстановка акцентов важна: популярный образ мозга как исключительно «сети нейронов» оказывается недостаточным. Нейронная функция возможна только внутри сложной клеточной экосистемы.

Раздел о развитии и эволюции показывает, каким образом многообразие взрослого мозга возникает из относительно небольшого количества мало специализированных клеток. Ключевым становится понятие регионализации: генетические программы действуют в определенное время и в определенных участках развивающейся нервной системы, постепенно создавая различные типы клеток и структуры мозга. Авторы показывают значение молекулярных сигналов и генов раннего развития, приводят примеры тяжелых нарушений, возникающих при их мутациях, а затем переходят к лабораторному моделированию. Плюрипотентные стволовые клетки способны самоорганизовываться в структуры, напоминающие раннюю нервную ткань, что открывает путь к экспериментальному исследованию процессов, прежде практически недоступных наблюдению у человека. Здесь особенно хорошо видна связь фундаментальной биологии с медициной: развитие изучается не только ради понимания эмбриогенеза, но и ради моделирования патологий.

Следующий этап — формирование нейронных сетей. Молодой нейрон должен мигрировать в нужную область, сформировать аксон и дендриты и найти соответствующие клетки-мишени среди огромного количества потенциальных партнеров. Авторы объясняют аксональное наведение через молекулярные сигналы, действующие как ориентиры, а затем переходят к синаптогенезу. Первоначально формируется избыток связей, после чего менее успешные синапсы устраняются, а часть клеток погибает посредством запрограммированного апоптоза. Благодаря такому изложению развитие мозга предстает не как механическая реализация полностью предзаданной схемы, а как сочетание генетической организации, клеточного движения, конкуренции и активности.

Глава о коммуникации клеток объясняет электрическую и химическую стороны нервного сигнала. Потенциал действия распространяется по аксону, но при достижении синапса приводит к высвобождению нейромедиаторов, которые изменяют активность следующей клетки. Здесь находится одна из наиболее удачных популярных формулировок книги: «Поразительно, что все наши действия и решения непосредственно связаны с работой этих крошечных структур». Ее достоинство заключается не в редукции личности к синапсам, а в демонстрации масштабного разрыва между микроскопическим механизмом и макроскопическим поведением. Синапс меньше тысячной доли миллиметра, но именно через огромное множество подобных взаимодействий формируются сети, без которых невозможны память, обучение и действие.

Логическим завершением клеточной части становится нейропластичность. Авторы отвергают старую картину взрослого мозга как практически неизменной конструкции. Пластичность особенно велика в критические периоды развития, но сохраняется и у взрослого человека. Синапсы могут усиливаться, ослабевать, возникать и исчезать; меняются также глиальные клетки и сосудистая организация. Книга прямо связывает синаптическую пластичность с формированием памяти и обучением. Это один из наиболее важных мостов между клеточной биологией и последующей когнитивной частью: то, что на уровне поведения называется освоением навыка или запоминанием, на клеточном уровне связано с изменением организации сети.

Раздел «Когнитивные функции мозга» наиболее амбициозен, поскольку здесь анатомические и клеточные объяснения должны быть соотнесены с феноменами, которые человек переживает непосредственно: речью, зрением, слухом, сознанием, памятью, эмоциями, решениями и социальным взаимодействием. Авторы избегают попытки дать единую философскую теорию сознания и вместо этого используют стратегию функционального разложения. Глава о коммуникации прямо объясняет эту методологию: сложные когнитивные способности полезно разделять на более простые компоненты, которые легче связать с биологическими механизмами. Слуховое восприятие, зрительная обработка информации, распознавание, моторная организация речи и социальная коммуникация рассматриваются как взаимодействующие процессы, а не как единый «центр общения».

Особенно важно, что книга корректирует представление о человеческой уникальности. Коммуникация рассматривается в эволюционном контексте: многие ее элементы существуют и у других животных, хотя человеческий язык обладает специфическими свойствами. Когнитивная нейронаука здесь предстает как дисциплина, пытающаяся не только локализовать функцию, но понять, из каких операций она состоит и каким образом разные операции связываются в единое поведение. Тем самым авторы дистанцируются и от простого биологического редукционизма, и от представления о высших функциях как полностью недоступных экспериментальному анализу.

Глава «Сознательная жизнь» начинается точной формулой: «Сознательная жизнь — соединение целого ряда функций». Далее сознание рассматривается через восприятие, внимание, различение сознательной и бессознательной обработки, состояния комы и минимального сознания, сон и сновидения, память, эмоции и принятие решений. Один из сильнейших визуальных аргументов этой части — демонстрация того, что отдельные мозговые системы способны обрабатывать стимул без осознанного восприятия. Можно регистрировать реакции зон, связанных с формой слова, количеством объектов или эмоциональной значимостью, даже когда человек не сообщает о сознательном восприятии соответствующего стимула. Из этого авторы выводят важный тезис: осознание нельзя привязать к одной «области сознания»; оно связано со способом взаимодействия удаленных зон.

Сон представлен не как простое выключение мозга, а как динамическое состояние, тесно связанное с памятью и переработкой опыта. Решения также лишаются образа исключительно рационального акта. Для выбора необходимо оценивать последствия, а оценка невозможна без эмоционального значения. Миндалевидное тело участвует в распознавании угроз, полосатое тело — в процессах вознаграждения и обучения, орбитофронтальная и префронтальная кора — в оценке и контроле. Очень показательно обсуждение временного горизонта решения: выбор отдаленной цели требует способности моделировать будущее и подавлять немедленный импульс, что связывается с гиппокампом и префронтальными системами. Таким образом, рациональность в этой модели не противопоставлена эмоциям, а возникает из взаимодействия нескольких систем.

Разговор о памяти естественно приводит к старению и деменции. Авторы рассматривают болезнь Альцгеймера, фронтотемпоральные формы деменции и более редкие нейродегенеративные заболевания, показывают значение нейровизуализации и биомаркеров. ПЭТ-изображения накопления амилоида особенно хорошо демонстрируют одну из главных функций атласа: патологический процесс перестает быть абстрактным описанием и становится визуально различимой особенностью ткани. При этом авторы осторожно подчеркивают ограниченность терапии и значение ранней диагностики, когда повреждения еще потенциально могут быть замедлены будущими вмешательствами.

Раздел «Мозг и смерть» необычен для популярного атласа, поскольку он выводит нейронауку к границе медицины, права и философской антропологии. Исторически смерть связывали с остановкой сердца; развитие реанимации и искусственной вентиляции потребовало более точных критериев. Авторы объясняют понятие смерти мозга через необратимое разрушение функций ствола, отсутствие определенных рефлексов и самостоятельного дыхания. Одновременно проводится четкое различие между смертью мозга и тяжелыми нарушениями сознания, включая вегетативное состояние и состояние минимального сознания. Это особенно важная часть книги, потому что популярная культура часто смешивает кому, смерть мозга и отсутствие внешней реакции.

В то же время именно здесь особенно заметна граница научно-популярного жанра. Вопрос о том, что делает человеческую личность личностью, не может быть полностью исчерпан перечислением физиологических критериев. Книга фиксирует медицинский переход от сердечного к мозговому критерию смерти и показывает, почему он стал необходим, но не превращается в систематическую философию человека. Для читателя гуманитарного или богословского профиля это скорее отправная точка для дальнейшей дискуссии о сознании, телесности, идентичности и границах жизни, чем окончательный ответ на эти вопросы. В этом отношении атлас сохраняет корректную дисциплинарную границу.

Последняя часть, «Будущее», возвращает читателя к проблеме, обозначенной в начале книги. Нейронаука накопила огромное количество данных, но они принадлежат разным уровням: генам, белкам, клеткам, синапсам, сетям, анатомическим структурам, поведению и когнитивным функциям. Авторы признают, что пока нет общей теории, позволяющей непрерывно вывести речь, память или эмоции из молекулярного уровня. Современная задача поэтому видится не только в получении новых данных, но в их интеграции. Высокопроизводительные вычисления, искусственный интеллект, большие массивы данных и моделирование должны помочь объединить уровни, между которыми экспериментальная наука пока оставляет большие пробелы.

Центральным примером становится Blue Brain Project. На заключительных разворотах показаны компьютерные симуляции астроцитов, сосудов, капиллярной сети и нейронов корковой колонки. Принцип моделирования заключается не в создании произвольного «цифрового мозга», а в последовательном воспроизведении известных свойств реальной ткани с постоянным сопоставлением симуляции и экспериментальных данных. Если модель ведет себя подобно биологической структуре, она может быть использована как основа следующего уровня организации. Заключительная фраза Фраковяка хорошо передает одновременно оптимизм и незавершенность проекта: «Возможно, в самом ближайшем будущем нам придется задуматься об издании новой редакции “Большого атласа мозга”!»

Одно из главных достоинств книги — ее многоуровневая архитектура. Читатель буквально движется от истории представлений о мозге к его макроскопической структуре, затем к нейронам и синапсам, далее к когнитивным функциям и, наконец, к моделированию. Это не случайная последовательность. Она воспроизводит логику современной нейронауки: понять мозг означает одновременно учитывать его историю исследования, анатомическую организацию, клеточный состав, коммуникацию между клетками, сетевую архитектуру и возникающие на ее основе функции.

Второе крупное достоинство — визуальная культура книги. МРТ-срезы, трактография, микрофотографии, схемы, изображения сосудов, реконструкции базальных ядер и компьютерные симуляции часто сообщают столько же, сколько основной текст. Особенно полезно последовательное сопоставление реального изображения с графической схемой: читатель учится переходить от условной анатомической модели к тому, как структура действительно выглядит на медицинском исследовании. Для научно-популярной литературы это значительно продуктивнее привычной декоративной иллюстрации.

Третье достоинство — борьба с грубым локализационизмом. Книга начинается с исторического рассказа о поисках отдельных «органов» психических способностей, но постепенно переводит читателя к современному представлению о распределенных сетях. Специализация областей мозга не отрицается, однако функция понимается как результат коммуникации. Такой подход особенно важен в эпоху популярных мифов о «левом и правом полушарии», «центрах» сложных черт личности и других чрезмерно упрощенных моделях.

Четвертая сильная сторона — интеграция нормальной физиологии и патологии. Инсульт, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, деменции, афазии, коматозные состояния и другие нарушения используются не как медицинские отступления, а как способы лучше понять нормальную организацию нервной системы. Здесь авторы продолжают традицию анатомо-клинического метода: повреждение структуры показывает, какую роль играла сеть, частью которой эта структура была.

Однако книга имеет и ограничения. Прежде всего это именно атлас, а не университетский курс нейронауки. Ради наглядности огромные дисциплины сжимаются до нескольких страниц. Электрофизиология, молекулярная биология, генетика, нейроэндокринология, иммунология мозга, статистические проблемы нейровизуализации и вычислительные модели сознания не могут получить здесь полноценного развития. Формулировки неизбежно обобщаются, иногда создавая ощущение большей определенности, чем существует в исследовательской литературе. Для специалиста это будет недостаточно, но для научно-популярного жанра компромисс оправдан.

Второе ограничение связано с датой создания. Оригинал относится к 2018 году, а нейронаука развивается чрезвычайно быстро. Особенно быстро меняются представления о клеточных типах, больших нейронных сетях, геномике отдельных клеток, искусственном интеллекте, моделировании мозга, биомаркерах нейродегенерации и интерпретации функциональной визуализации. Авторы сами фактически предупреждают об этом в заключении. Поэтому книгу следует воспринимать не как окончательную сводку «всего, что известно о мозге», а как очень качественный снимок определенного этапа развития дисциплины.

Третье ограничение — несколько неравномерное распределение материала. История нейронаук и макроанатомия разработаны чрезвычайно подробно, тогда как огромная область человеческого познания занимает сравнительно небольшую часть объема. Читатель, которого прежде всего интересуют память, сознание, личность, эмоции или язык, может ожидать большего. Но эта асимметрия объяснима самой концепцией атласа: легче надежно визуализировать анатомическую структуру или проводящий путь, чем дать столь же определенное изображение сложной когнитивной функции.

Кроме того, отсутствие развернутого академического аппарата ограничивает использование книги как исследовательского справочника. Атлас называет ученых, проекты, методы и результаты, однако не предназначен для систематического отслеживания первичных публикаций и научных дискуссий. Студенту медицинского или биологического профиля потребуется параллельный учебник и специализированная литература. Но для первого знакомства, ориентации в терминологии и формирования целостной картины книга значительно полезнее многих узких пособий.

Целевая аудитория издания поэтому довольно широка. Старшеклассник или студент гуманитарного направления получит понятное введение в язык нейронауки. Студент-медик сможет использовать книгу как визуальное дополнение к курсам анатомии и неврологии, хотя не как замену учебнику. Психологу она поможет связать когнитивные категории с нервными системами и методами их исследования. Врачу смежной специальности — быстро восстановить пространственное представление об основных структурах и техниках визуализации. Читателю, интересующемуся философией сознания или богословской антропологией, особенно полезны главы о сознании, смерти мозга, телесности когнитивных процессов и границах научного объяснения: книга предоставляет фактический материал, не требуя принять какую-либо отдельную философскую метафизику.

Для сайта «Эсхатос» книга интересна именно на границе науки, философии и антропологии. Она не является трудом по богословию и не ставит вопросов о душе, образе Божием или религиозном опыте как самостоятельных предметах. Было бы методологически неверно превращать ее в аргумент за или против конкретной богословской концепции человека. Но она создает необходимую эмпирическую основу, без которой современная серьезная антропология рискует рассуждать о сознании, памяти, свободе, телесности и смерти так, словно два столетия нейронауки ничего не изменили. В этом заключается ее гуманитарное значение.

Итоговое впечатление от «Большого атласа мозга» определяется редким балансом научной насыщенности и визуальной доступности. Он не обещает раскрыть «секрет мозга» и не превращает нейронауку в коллекцию эффектных психологических фактов. Напротив, книга показывает, насколько медленно и сложно человечество пришло от трепанированных черепов и теории мозговых желудочков к функциональной МРТ, микроскопии синапсов и компьютерной симуляции нейронных сетей. И чем больше мы видим, тем яснее становится масштаб еще неизвестного. Именно это делает атлас не просто справочником по строению нервной системы, а убедительной историей научного познания: каждый новый способ увидеть мозг открывает очередной уровень организации, но одновременно обнаруживает новые вопросы. В этом смысле книга последовательно выполняет собственную программу — провести читателя через мозг «во времени и в пространстве» и показать его не как завершенную карту, а как постоянно уточняемую систему, понимание которой остается одной из главных интеллектуальных задач современной науки.