Способность к самоконтролю поддерживается нейронными механизмами, проходящими через все фронтальные отделы мозга. На протяжении всей эволюции человека фронтальные доли мозга увеличивались в объеме и сейчас занимают треть коркового вещества полусфер. Несмотря на то что фронтальные доли человеческого мозга крупнее, чем соответствующие отделы у высших приматов, они не больше, чем можно было бы ожидать от фронтальных долей мозга примата при увеличении его до человеческого размера. Однако, как мы отмечали в предисловии, дело не столько в общем размере долей, сколько в способе организации микросвязей в них; именно этим определяется их вычислительная мощность. Если посмотреть на срез мозга, можно заметить, что у человека в глубоких бороздах и извилинах скрывается больше поверхностного слоя, где располагаются корковые нейроны, чем у других приматов. Если развернуть мозг, площадь серого вещества во фронтальных долях человека — а значит, и потенциал для возникновения связей — окажется больше. Однако наша непохожесть на ближайших родичей-приматов объясняется не этим, а тем, как меняется с приобретением нами опыта проводимость серого вещества.
У взрослого человека фронтальные доли тесно взаимосвязаны с большинством остальных областей мозга, а их размер объясняется в значительной степени большим количеством проводящих нервных волокон, образующих белую массу под слоем серого вещества. Причем эта проводимость увеличивается по мере того, как фронтальные доли устанавливают связи с остальным мозгом. По сравнению с другими структурами мозга фронтальные доли развиваются дольше всего и за период детства увеличиваются в объеме чуть ли не вдвое сильнее, чем некоторые другие области. По сравнению с высшими приматами и обезьянами, у которых взрывной рост синапсов, как говорилось в главе 2, происходит раньше, у человека гены, контролирующие формирование синапсов, откладывают пиковый рост их числа аж до пятилетнего возраста; именно этим объясняется тот факт, что эта область мозга начинает формировать связи в последнюю очередь.
Отложенный пик активности в образовании связей имеет, возможно, прямое отношение к изменениям в поведении. Заметный сдвиг в активности передней части мозга происходит между тремя и четырьмя годами, когда, кроме того, резко возрастают способности малыша к планированию и управлению мыслями и поведением. Ребенок становится менее импульсивным, что может быть следствием изменений в конфигурации межнейрональных связей, что помогает контролировать поведение.
Еще одна поразительная роль фронтальных долей мозга заключается в том, что они обеспечивают человеку уникальную возможность представлять разные варианты будущего — мысленно путешествовать во времени и строить планы на будущее. Фактически человек — единственный вид, способный думать о будущем. Многие животные, включая таких грызунов, как хомяки и белки, умеют откладывать и запасать пищу на будущее, но это может быть простым рефлексивным поведением, которое запускается без особых размышлений. Бонобо готовы целых четырнадцать часов носить с собой подходящий инструмент для добывания пищи, наглядно показывая, что они в состоянии предвидеть будущее по крайней мере на полсуток вперед. Но это вряд ли тянет на аналогию с планированием урожая будущего года. В одном наблюдении обезьяны-капуцины, которых регулярно кормили раз в сутки, заглатывали сразу столько еды, сколько могли, до насыщения. Им всегда давали больше еды, чем можно было съесть за один присест, но, наевшись, они не запасали пищу на остальную часть дня, а вели себя как хулиганистые мальчишки: бросались едой друг в друга и выкидывали ее из клетки.
Человек же планирует всевозможные будущие события. Значительную часть повседневной жизни у нас занимают приготовления к возможным вариантам развития событий. Привычные дела — обучение и ежедневная работа — приносят реальные дивиденды много лет спустя. Мы умудряемся спланировать, чем будем заниматься на пенсии, за несколько десятилетий до наступления вожделенной даты. В отличие от большинства других животных, мы можем делать запасы на черный день. Такой уровень предвидения требует согласованности действий фронтальных долей мозга, вот почему среди трехлетних детей только каждый третий может сказать, что собирается делать завтра, тогда как среди четырехлетних эта доля вдвое больше. Незрелость этих областей мозга или их травма обрекает нас на жизнь в «здесь и сейчас» и выключает всякую заботу о том, как могут обернуться дела.
Молчаливый управляющий
Фронтальные доли мозга занимают в истории нейробиологии особое место. Шведский ученый XVIII в. Эмануэль Сведенборг сначала предположил, что в них размещается интеллект; в XIX в. это предположение подтвердил френолог Франц Галь. Тем не менее деятельность фронтальных долей мозга остается на удивление сложной для исследования. Когда канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд, в 1940-е гг. первым начавший проводить операции на мозге находящихся в полном сознании пациентов, применил электростимуляцию к поверхности мозга, он отметил, что стимуляция разных его участков включает специфические телесные ощущения или подергивания. В противоположность этому стимуляция фронтальных долей дает абсолютный нуль. Так чем же занимаются фронтальные доли мозга?
Вероятно, полезнее задать вопрос о том, чем они не занимаются. Сами они не делают почти ничего; они похожи на крупный вокзал, аэропорт или любой другой крупный узел связи, они получают и отсылают информацию, связывают все области мозга — от сенсорных и двигательных систем до эмоциональных областей и зон памяти, распределенных по всему мозгу. Огромное количество взаимосвязей с другими областями мозга указывает на то, что фронтальные доли играют роль почти во всех аспектах человеческой мысли и поведения. Сложные виды деятельности не сосредоточены во фронтальных долях, а интегрированы через них как через нейронный коммутатор.
Любое поведение, требующее планирования, координации и контроля, задействует фронтальные доли мозга. Даже те действия, которые происходят автоматически, в результате импульсов и порывов, управляемых из глубин среднего мозга, необходимо интегрировать в остальной наш поведенческий репертуар, чтобы не попасть из-за них в беду. Роль фронтальных долей в деятельности мозга можно сравнить с ролью высшего управленческого звена в деятельности крупной компании. Чтобы добиться успеха, компания должна работать экономно, не растрачивая слишком много времени и ресурсов. Ей нужно отслеживать изменения рынка, оценивать спрос, следить за ресурсами и проводить в жизнь выбранную стратегию. Компании нужно предугадывать экономические изменения и планировать будущее. Ее подразделения могут конкурировать между собой за ресурсы, но нужно так отрегулировать их деятельность, чтобы компания в целом была как можно успешнее. Задача высшего руководства — заставить различные операции, составляющие бизнес, работать как можно более эффективно. Управляющие функции отслеживают, координируют, регулируют и планируют наши мысли и действия. Планирование, память, торможение и внимание — четыре организующие функции (ОФ), осуществляемые в области, которая удобно устроилась рядом с фронтальной частью мозга и известна как префронтальная кора (ПФК).
Горячее и холодное
При рассмотрении роли префронтальной коры полезно различать горячие и холодные ОФ. В список горячих организующих функций входят импульсы и порывы, которые являются биологическими императивами или эмоционально заряженными стимулами, которые угрожают перехватить управление нашими мыслями и действиями. Холодные ОФ относятся к ситуациям логического выбора, который человеку приходится делать при решении задач, требующих рациональных размышлений. Мы пользуемся холодными ОФ, когда нам нужно запомнить телефонный номер или список продуктов для похода в магазин. Большинству из нас приходится повторять эту информацию раз за разом, чтобы сохранять ее в сознании свежей, в противном случае мы все забудем. Если список получается слишком длинным, мы успеваем забыть начало прежде, чем доберемся до конца. Задача становится сложнее, если нужно запомнить два номера или, еще хуже, если кто-нибудь начинает разговаривать с нами, когда мы пытаемся сосредоточиться. Холодные ОФ позволяют нам удерживать внимание на проблеме. Горячие ОФ, напротив, прерывают любые текущие события и заставляют поменять сиюминутные приоритеты. Они вступают в действие при появлении первых признаков опасности, чтобы защитить нас.
Специалист по нейробиологии развития Юко Мунаката предполагает, что префронтальная кора при обработке горячих и холодных решений действует по-разному. Во-первых, существует прямое подавление различных стимулов и импульсов посредством включения нервных путей, блокирующих активность и связанных с горячими, эмоциональными ОФ. Другие мысли и поведенческие схемы, представляющие холодные ОФ и образующие нормальную рутину обычного дня, регулируются непрямым торможением. Их тоже необходимо координировать, но при этом не обязательно полностью отсекать все остальные варианты, как делается при включении горячих ОФ. Мунаката утверждает, что такой контроль достигается путем временного усиления активности различных участков коры. Эти участки поддерживают все различные варианты, которые человек рассматривает, когда принимает решение. В таком состязании опции с максимальной активацией одерживают победу над менее активными, так что решение достигается путем сравнения вариантов по мощности. Торможение при этом не направлено на какой-то один вариант поведения, а возникает как попутный эффект выделения профилей одних вариантов по сравнению с другими.
Как изменить решение
Представьте, что вы вышли в сад искать спрятанные там вашими приятелями «клады» и ваша цель — собрать все цветные стеклышки, шарики и другие сокровища. Вы начинаете искать: заглядываете здесь под кустик, там под дерево. Но что если вы не в состоянии запомнить, где уже смотрели, а где нет? Вы будете постоянно возвращаться к одним и тем же, давно проверенным местам.
Мы в лаборатории исследуем детские стратегии поиска при помощи автоматизированной системы. Задача ребенка — найти все «клады». Для этого нужно проверить все точки, обозначенные горящими лампочками, нажав на каждую из них; некоторые при этом должны изменить цвет. За ходом поиска следит компьютер. Мы обнаружили, что дети до шести лет ищут почти беспорядочно и часто возвращаются к уже проверенным точкам. Они бегают по комнате, как безголовые цыплята, и проверяют все попавшиеся лампочки подряд, даже если они их уже проверяли. Молчаливый менеджер в их префронтальной коре не справляется с координацией и не может отследить их поведение. Такие дети редко пользуются какой-либо систематической стратегией поиска.
Сегодня поиск «сокровищ» — популярная игра, но в основе своей она напоминает собирательство. Наши предки на просторах африканских саванн не только охотились, но и собирали всякие полезные штуки, к примеру ягоды и орехи. Помните, как мы говорили, что собирательство привело к формированию большего по размерам мозга у южноамериканской паукообразной обезьяны по сравнению с родственной ей обезьяной-ревуном, которая питается листьями и может бродить где угодно — ей не нужно ничего искать? Некоторая часть дополнительной мозговой ткани паукообразной обезьяны имеет непосредственное отношение к необходимости запоминать разные места и не ошибаться, возвращаясь туда, где все уже собрано. Даже охота требует запоминания тех мест, где вы уже успели побывать, чтобы не охотиться все время в одних и тех же угодьях.
Для эффективного поиска нельзя давать себе возвращаться к уже проверенным и очищенным местам. Для этого нужно тормозить желание вернуться. Подобная гибкость в избегании какого-то действия — важная часть задач фронтальных долей. Если она не выполняется, это становится очень заметно. Взрослые люди с повреждением лобных долей мозга легко сортируют игральные карты с цветными обозначениями масти на кучки по форме значков или по цвету. Однако если попросить такого человека рассортировать карты по одному признаку (к примеру, по цвету), а затем, в середине выполнения задания, попросить сменить признак и дальше сортировать по форме, им бывает трудно переключиться на новую стратегию. Они застревают или упорствуют в выполнении действий, которые были верны прежде. Самое поразительное, что они часто способны признать, что нужно перейти на новое правило сортировки, но не в состоянии остановиться. У них не хватает сил останавливаться.
Эта закономерность, опять же, присутствует и в нормальном развитии. Маленькие дети нередко «застревают» в рутинных занятиях и, похоже, любят повторение одного и того же действия. Может быть, им нравится делать что-то знакомое, а может, не хватает гибкости для обработки меняющейся информации. Недостаток гибкости связан с незрелостью префронтальной коры, которая не только удерживает мысли в сознании, но и не позволяет нам проделывать вещи, которые уже неуместны. Именно поэтому младенец раз за разом тянется прямо к желанной игрушке, лежащей в прозрачном пластиковом ящике, — и каждый раз обнаруживает, что не может схватить ее, поскольку его крохотные ручонки натыкаются на верхнюю стенку ящика. И это при том, что сбоку ящик открыт и можно спокойно протянуть руку и взять игрушку. Однако вид близкой цели так манит, что малыш продолжает тянуться к игрушке напрямую, сверху. А вот если закрыть игрушку, то есть убрать ее из виду, то младенец перестанет к ней тянуться. Именно вид игрушки побуждает его к действию. Это все равно что показать наркоману дозу, в которой он отчаянно нуждается; устоять перед таким искушением невозможно.
Даже взрослые и, казалось бы, зрелые люди не всегда могут удержаться и не сделать то, что первым пришло в голову. Простой способ наглядной демонстрации проблемы контроля торможения — тест Струпа, очень простое задание, при выполнении которого нужно как можно быстрее отвечать в ситуации, где конкурируют различные сенсорные сигналы или вмешивается какой-то дополнительный фактор. Самую известную версию этого теста можно найти во множестве «тренирующих мозг» игр: нужно назвать цвет, которым напечатано слово. Все очень просто, если слово «красный» написано красными чернилами. Сложнее, если красными чернилами написано слово «зеленый», потому что возникает конфликт между называемым цветом и тенденцией автоматически прочитывать слово. А вот еще один вариант теста Струпа, который вы, возможно, до сих пор не встречали. Постарайтесь как можно быстрее сосчитать цифры в каждой строке.
Сколько в каждой строке цифр?
Если вы действительно старались отвечать как можно быстрее, то обнаружили, что первые четыре строки дались вам очень легко, а четыре следующие — намного тяжелее. Вероятно, вы несколько раз ошиблись, а если нет — тогда, скорее всего, вы работали намного медленнее. Как вид желанной игрушки у младенца, цифры запускают автоматический порыв — прочесть их. А поскольку в некоторых строках используемая цифра не совпадает с числом знаков, то, чтобы дать правильный ответ, речь необходимо затормозить.
Если разбить сложное задание на несколько простых этапов, можно с легкостью увидеть, почему торможение так важно для эффективной работы. Некоторые задания необходимо выполнять в правильном порядке; именно поэтому у меня в свое время никак не получались модели самолетов. Я слишком импульсивен для такой работы — это было очевидно еще в детстве, ведь я вечно норовил начать раскрашивать свои модели раньше, чем успевал их полностью собрать. У меня не хватало терпения, столь необходимого в подобных хобби. Вот почему торможение так важно для планирования и контроля — оно помогает воздержаться от мыслей и действий, которые могут помешать достижению конечной цели. Мы все это испытываем в той или иной степени, и с возрастом наступают новые перемены. Пожилой человек становится рабом привычек. Он теряет гибкость мыслей и становится зачастую более импульсивным. И упрямство, и импульсивность связаны со снижением активности фронтальных долей мозга — а это всего лишь часть нормального процесса старения. Когда мы стареем, префронтальная кора и ее связи, регулирующие поведение, деградируют быстрее, чем другие отделы мозга. В начале и в конце жизни нам не хватает гибкости, которую обеспечивают человеку фронтальные доли мозга.