Kitobni o'qish: «Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных»

Переводчик Ирина Евстигнеева

Научные редакторы Константин Анохин, д-р мед. наук, чл. – корр. РАН; Ольга Ивашкина

Редактор Наталья Нарциссова

Руководитель проекта А. Тарасова

Арт-директор Ю. Буга

Иллюстрация на обложке Gandee Vasan/Iconica/Gettyimages.ru

Корректоры О. Сметанникова, С. Чупахина

Компьютерная верстка М. Поташкин

© Gregory Berns, 2017

Это издание опубликовано по соглашению с Basic Books совместно с Perseus Books, LLC., дочерней компанией Hachette Book Group, Inc. (США), при посредничестве Агентства Александра Корженевского (Россия).

Все права защищены.

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2019

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

Посвящается Келли

О дружественности или враждебности человека, которого она видит, собака заключает по тому, знает она его или нет. Разве в этом нет стремления познавать, когда определение близкого или, напротив, чужого делается на основе понимания либо, наоборот, непонимания?.. А ведь стремление познавать и стремление к мудрости – это одно и то же¹.

Сократ (цит. по: Платон. Государство)

Введение

До ликвидации бен Ладена я как-то не задумывался о сознании животных.

Правда, и тогда меня заинтересовал не столько бен Ладен, сколько служебный пес по кличке Каир, который участвовал в операции. Он умел делать поразительные вещи, например выпрыгивать из вертолета. Его способность переносить шум и суматоху натолкнула меня на мысль – настолько очевидную, что остается только изумляться, почему она никого не посетила раньше. Если собаку можно выдрессировать прыгать из вертолета, наверняка ее можно приучить и к процедуре МРТ. Зачем? Ну как зачем? Чтобы выяснить, наконец, что творится у собак в голове!

Озарение это пришло в самый что ни на есть подходящий момент. К тому времени я работал в соответствующей области науки уже тридцать лет: сперва получил биоинженерное образование, затем медицинское и теперь исследовал с помощью магнитно-резонансной томографии процесс принятия решений человеческим мозгом. Годом раньше умер мой любимый пес – мопс по кличке Ньютон, и где-то в глубине души я задавался вопросом: что же все-таки представляют собой взаимоотношения человека и собаки? Любил ли Ньютон меня так же, как я его? Или со стороны собаки это все лицемерие, невинное притворство – ты весь такой ласковый и плюшевый, а тебе за это дают еду и кров?

После смерти Ньютона мы взяли из приюта тощенькую черную помесь терьера, которую назвали Келли. По повадкам она была такой же полной противоположностью мопсу, как и внешне. Нервная и беспокойная, Келли пыталась задирать вторую нашу собаку – милягу ретривера, который даже не думал давать отпор. Однако та же беспокойная натура наделила Келли свойством, которое не проявляла больше ни одна из моих собак, – любознательностью. Келли обожала учиться. В два счета освоив стандартный набор команд и трюков, она принялась постигать разные хитрости, облегчающие жизнь в человеческом доме. Например, принцип действия дверной ручки. Теперь можно было не караулить никого из людей у входа в кладовку: оказывается, достаточно встать на задние лапы, надавить на ручку передними, слегка толкнуть, и дверь откроется. Келли проделывала этот фокус с ловкостью обезьяны, обладающей противопоставленным большим пальцем. Увы, новое умение обошлось ей дорого: за него пришлось заплатить поездкой к ветеринару и промыванием бог знает чем набитого желудка.

Келли нужно было чем-то занять. Что, если направить ее способности в более полезное русло, чем изощренные попытки добраться до еды? Например, научить ее проходить МРТ и самому выяснить, что у нее на уме.

Я обратился к Марку Спиваку, руководителю дрессировочного центра под названием «Общая помощь домашним животным». Марк согласился взяться за решение задачи, и мы начали думать над тем, как приучить Келли стоять в томографе смирно и достаточно долго, чтобы можно было последить за работой мозга. Наркоз исключался по двум причинам. Во-первых, собака должна находиться в полном сознании, тогда у нас будет возможность посмотреть, как ее мозг обрабатывает запахи, звуки и, самое главное, взаимодействие с хозяином, то есть со мной. А во-вторых, поскольку мы собирались обращаться с ней как с обычным участником магнитно-резонансных исследований, необходимо было оставить ей возможность покинуть аппарат в любой момент. Наша подопытная должна была принимать участие в эксперименте на таких же добровольных началах, как и человек. А это значит: никакого принуждения.

Я соорудил у себя в гостиной макет магнитно-резонансного томографа. Мы довольно скоро обучили Келли залезать в «головную катушку» – ту самую часть, которая считывает сигналы мозга. И хотя шли мы путем проб и ошибок, неизбежно спотыкаясь на колдобинах и ухабах, все получалось проще, чем мы думали. Каких-нибудь несколько месяцев – и бывшая беспризорная Келли становится первой собакой, в полном сознании, без всякого принуждения и обездвиживания участвующей в магнитно-резонансном исследовании мозга.

Окрыленные успехом, мы кинули клич среди местных собаководов, приглашая подключиться к революционному проекту по изучению работы собачьего мозга. К моему удивлению, от желающих не было отбоя. Их набралось столько, что мы с Марком разработали тесты, позволяющие отобрать из числа четвероногих претендентов наиболее перспективных для прохождения МРТ. Через год после первой томографии Келли в нашей команде насчитывалось почти двадцать собак. Чтобы избежать столпотворения, мы разделили их на две группы – «Команда А» и «Рота Браво», каждая из которых попадала к нам на воскресные занятия раз в две недели.

Эксперименты мы начали с самого простого: смотрели, как собачий мозг реагирует на жест, означающий выдачу лакомства. У человека, предвкушающего приятные для него явления (пищу, деньги, музыку), активируется одна из ключевых структур головного мозга – хвостатое ядро. И когда выяснилось, что у собак хвостатое ядро реагирует на движение руки схожим образом, то есть предвкушением лакомства, стало ясно: мы на пороге интересных открытий². Собаки воспринимали эксперимент как очередную забаву, игру с хозяином, и их мозг откликался примерно так же, как человеческий в предвкушении удовольствия.

По мере того как собаки привыкали к томографу, мы постепенно усложняли задания. Предъявляя подопытным запахи людей и других животных, мы выяснили, что сигнал подкрепления в мозге собаки возникает только в качестве отклика на запах ее хозяев и остальных «домочадцев», а на запах других собак – нет. И поскольку запахи эти с едой напрямую связаны не были, у нас появилось первое надежное доказательство, что собаки действительно могут испытывать некое подобие любви к близким для них людям.

Вскоре «собачий проект» поглотил меня целиком, оттеснив на задний план исследования человеческого мозга. Увидев потенциал для совершенствования подготовки служебных собак, нам оказало поддержку Управление научно-исследовательских работ ВМС, после чего мы увеличили число испытуемых и продолжили усложнять задания, выполняемые собаками в томографе. Это было не просто увлекательно – я чувствовал, что мы вот-вот проникнем еще глубже в тайны сознания лучшего друга человека.

Чем больше я узнавал о собачьем мозге, тем больше убеждался, что у нас с собаками много общего. В частности, за эмоции и у человека, и у собаки отвечают одни и те же базовые структуры. В связи с этим возникал вопрос более глобальный, выходящий за рамки эмоций, но я предпочел задвинуть его подальше, пока собачий проект еще только вставал на ноги.

Вопрос этот всплыл на конференции по проблемам вегетарианства. Сперва я хотел отказаться от приглашения, поскольку к вегетарианцам не принадлежу, но организаторы заверили, что им просто интересно послушать, как продвигается изучение собачьего разума, и личные пищевые пристрастия никто обсуждать не планирует. В теории – возможно, однако на практике вышло по-другому. Закончив доклад, я получил от одного из выступающих обвинение в «видовой дискриминации», поскольку наделяю собак особым статусом и даже скармливаю им в форме сосисок переработанную плоть других животных. Момент был неловкий, я понял, что зря поддался на уговоры организаторов.

Совершал ли я видовую дискриминацию? Вероятно.

Плохо ли это? Не знаю.

Через четыре года работы над проектом пресловутый глобальный вопрос встал ребром: если у нас имеются доказательства, что собаки испытывают эмоции, схожие с человеческими, то как обстоит дело у других животных?

Меня начали спрашивать, нельзя ли приучить к прохождению МРТ кошку, – а иногда интересовались даже насчет свиней. Я понимал, что это едва ли возможно, а давать таким животным наркоз и неэтично, и не особенно целесообразно, если нас интересуют процессы сознания. Так я зашел в тупик: казалось, что об изучении других животных нечего и мечтать.

Переломный момент наступил, когда к проекту присоединился Питер Кук. Он переехал из калифорнийского Санта-Круза, завершив работу над диссертацией, посвященной особенностям памяти у морских львов, и был страстно увлечен проблемой устройства разума животных, особенно в естественной среде. Между тем в Калифорнии морские львы в больших количествах выбрасывались на побережье. Часть удавалось выходить, остальные страдали от непрекращающихся судорожных припадков, и этих львов приходилось усыплять. Питер договорился, чтобы их мозг передавали нам. Вот уж не предполагал, что когда-нибудь займусь сканированием мертвого мозга, но результаты оказались поразительными. Как выяснилось, даже после смерти животное способно поведать нам кое-что о своей прежней жизни, и эта мысль меня грела. Морские львы были только началом. Новые технологии МРТ позволили нам расширить границы исследований: другие животные; экспонаты, запертые в музейных витринах; и даже мозг представителей вымерших видов.

Что в человеческом мозге делает человека человеком и что в собачьем мозге делает собаку собакой? Много веков подряд анатомы ориентировались в первую очередь на размеры. Чем больше мозг, тем больше он вмещает нейронов, то есть «больше равно лучше». Этот принцип применялся и к мозгу в целом (чем больше мозг, тем выше интеллект), и к отдельным его участкам: считалось, что по размеру той или иной структуры можно судить о значимости ее функции для животного. Доля истины в этом есть. В частности, развитые обонятельные луковицы у собак подтверждают, насколько важны для них запахи.

Однако размер сам по себе мало что объясняет в работе мозга. В действительности значимо другое: как разные его области связаны между собой. Изучением этого вопроса занимается молодая отрасль нейронауки – коннектомика. Прогресс в магнитно-резонансной томографии дает нам возможность изучить схему нейронных связей человеческого мозга в мельчайших подробностях. Если мне или кому-то другому все же доведется разгадать разум животных, опираться мы будем на анализ этих связей и того, как они координируют активность мозга. Именно там рождаются все внутренние переживания, в том числе эмоции.

Это были благословенные времена для нейробиолога, и собачий проект оказался лишь первым шагом. Чем глубже я проникал в собачий мозг, тем сильнее становилось желание заняться и другими животными. Если мы расшифруем их ощущения, может быть, наше взаимодействие перейдет на новый уровень? Как на самом деле чувствует себя собака? Что свинья думает о бойне? Как воспринимает кит всепроникающий шум от кораблей и подводных лодок? В результате исследований нам неизбежно предстояло убедиться не только в том, что внутренний мир животных богаче любых представлений о нем, но и в необходимости пересмотреть свое обращение с ними.

Это книга о мозге, о разуме тех животных, чей мозг мы изучаем. В научной классификации эти исследования попадают в область сравнительной нейробиологии. В принципе, вся нейронаука носит в той или иной степени сравнительный характер, но мало кто из нейробиологов решает копнуть поглубже и поинтересоваться, почему мозг животного устроен именно так и насколько это устройство сопряжено с ментальными ощущениями. Это нелегкие вопросы. Они затрагивают самые основы того, что делает нас людьми, и заставляют задуматься, сильно ли мы отличаемся от многих из тех, с кем делим планету.

Мое повествование будет разворачиваться примерно в той же последовательности, в какой я переходил от изучения человеческого мозга к собачьему, а затем к другим животным, но все наши открытия будет связывать одна общая идея – сходство. Снова и снова я обнаруживал в животном мозге структуры, организованные так же, как соответствующие части нашего, человеческого. Эти структуры не только выглядели одинаково, но и функционировали аналогично.

Связь между структурами мозга и когнитивными функциями – явление сложное и часто зависит от координированного взаимодействия многочисленных областей мозга. До недавнего времени описать эти взаимосвязи в подробностях было невозможно. Но за считаные годы произошли существенные подвижки. Прогресс в нейровизуализации и программном оборудовании, которое используется для анализа нейронных сетей, пополнил наши знания о функционировании мозга человека, так почему же нельзя применить те же инструменты к мозгу животного?

Эти же технологии дают нам возможность постичь субъективные переживания других животных. Когда структурно-функциональная взаимосвязь в мозге животного схожа с нашей, велика вероятность, что оно испытывает те же ощущения, что и мы. Я думаю, это и есть путь к тому, чтобы узнать, каково живется собаке, кошке или, потенциально, любому другому животному.

В ряде глав основными героями будут собаки, поскольку с ними знакомы все читатели и поскольку именно их я считаю лучшими партнерами в исследованиях. Но мы погрузимся и в океан, чтобы узнать, как работает мозг наших морских сородичей. Несколько глав посвящены самым «собакоподобным» из морских животных – морским львам и котикам, а еще одна глава расскажет о наиболее загадочных существах на планете – дельфинах. Уже не первое десятилетие они интригуют и ученых, и широкую публику своим необычайным интеллектом и общительностью. Однако очень долго они оставались для нас тайной за семью печатями. Теперь, с помощью новых технологий визуализации, мы выясняем, как сплетены нейронные сети в мозге дельфина и как это соотносится с жизнью под водой. Возможно, недалек тот день, когда мы сможем пообщаться друг с другом.

Затем перед нами предстанет тасманийский волк, или тилацин. По официальным данным, этот сумчатый хищник, удивительно похожий на мелкого волка, вымер в 1936 году, когда последний известный представитель вида скончался в зоопарке австралийского города Хобарт. Однако иногда этого таинственного зверя наблюдают в дикой природе и по сей день. Я начал разыскивать нетронутые образцы мозга тилацина, чтобы попытаться проникнуть в его внутренний мир, и в конце концов обнаружил экземпляр в хранилище Смитсоновского института – один из четырех имеющихся в мире на данный момент. Мне дали разрешение просканировать его с помощью новейшей аппаратуры МРТ. Но это было лишь начало одиссеи, которая привела меня в Австралию в поисках других образцов, а также для работы с ближайшим ныне живущим родичем тилацина – тасманийским дьяволом.

Заканчивается книга так же, как и начинается, – собаками. И пусть я закоренелый шовинист, собака для меня не просто лучший друг человека, а проводник в мир животных. В собаках достаточно сохранилось от волка, чтобы судить по их мозгу о жизни в дикой природе. Главная сложность для нас – разработать способ общения друг с другом. И в этом, мне кажется, нам должен помочь мозг животного. Поэтому в завершающих главах речь пойдет о том, в какой степени собаки понимают человеческий язык и что это означает с точки зрения прав не только собак, но и всех остальных животных.

Глава 1
Что значит быть собакой

В начале весны 2014 года целеустремленные участники проекта отрабатывали с собаками заход в макет магнитно-резонансного томографа.

Дожидаясь своей очереди, большой палевый пес по кличке Дзен подскочил ко мне и, припав на передние лапы, завилял хвостом, настойчиво приглашая поиграть. Я не стал отказывать. Мы затеяли возню, но, повалявшись со мной на полу несколько минут, Дзен тут же сдался и продемонстрировал, что свою кличку оправдывает полностью. Сперва он уселся, потом вальяжно вытянул передние лапы и посмотрел на меня с безмятежностью и непроницаемостью сфинкса.

«Каково это – быть Дзеном?» – подумал я.

Дзен, помесь лабрадора и золотистого ретривера, был одним из ветеранов собачьего проекта. Из него собирались вырастить служебную собаку, но в подростковом возрасте выбраковали как неспособного к сосредоточению, исключили из программы подготовки и вернули в питомник. У заводчиков принято давать всему помету клички на одну и ту же букву – Дзену (Zen) и его однопометникам досталась Z. Тот, кто назвал его Дзеном, знать не знал, каким щенок вырастет. Может быть, собаки со временем вживаются в кличку, но настолько удивительное совпадение имени и характера смахивает на кармическую предопределенность.

Разношерстная группа наших испытуемых рассредоточилась вместе с хозяевами по тренировочной комнате. Рядом с Дзеном собралась компания таких же несостоявшихся служебных собак. Перл, крепко сбитую энергичную золотистую ретривершу, как и Дзена, отбраковали за неспособность сосредотачиваться. Эдди (если полностью – Эдмонд), метис лабрадора и золотистого ретривера, был копией Дзена во всем, кроме причины отбраковки – предрасположенности к дисплазии тазобедренного сустава. Охана, чистопородная золотистая ретриверша, лишь немного уступала живостью и подвижностью Перл. Кэйди, очаровательную помесь ретривера, исключили из программы служебной подготовки за чрезмерную робость. Ну а Большого Джека, флегматика-голдена с солидным весом в полцентнера и в достаточно солидных летах, больше всего в наших занятиях привлекало стабильное поступление сосисок.

В противоположном конце тренировочного помещения Питер Кук, наш коллега, защитивший в Санта-Крузе диссертацию по морским львам, занимался второй группой собак, менее покладистых, чем ретриверы. Эту компанию буйных возглавляла Либби, питбуль шоколадного окраса с переломанным хвостом, которая сейчас застыла как статуя, положив морду на опору для подбородка, сооруженную нами, чтобы собакам удобнее было удерживать нужную позу во время сканирования. Нынешняя хозяйка Либби, Клэр Пирс, подобрала ее когда-то на обочине калифорнийского шоссе и только благодаря своему опыту инструктора-дрессировщика смогла социализировать бойцовую собаку достаточно, чтобы ее можно было выводить на люди. Но люди – это полбеды, гораздо хуже дело обстояло с себе подобными. На других собак Либби по-прежнему кидалась и лаяла. Клэр отгородила в нашем тренировочном помещении закуток, чтобы держать Либби под присмотром и обезопасить остальных.

Я, в отличие от многих участвовавших в проекте людей, испытывал к Либби симпатию. Я находил у нее много общего с Келли – той самой помесью терьера, которую жена взяла в приюте. При всей своей недоверчивости, неуверенности в себе и задиристости, Келли рвалась работать. Ее первую приучили к томографу, и ни с одной собакой мне не доводилось подружиться так, как подружились мы с Келли в ходе проекта.

Дзен и остальная ретриверская компания – замечательные собаки, мечта любого ребенка, а Либби, Келли и им подобные – другие, не такие семейные и компанейские, в чем-то даже дикие. Словно пришельцы из последнего ледникового периода, когда наши пещерные предки только начинали приручать волков. Жить бок о бок с Либби или Келли – значит быть готовым к неожиданностям. Чем обусловлена такая разница характеров – генетикой, степенью социализации в щенячьем возрасте или чем-то в работе мозга, никто сказать не мог, но я задался целью выяснить, что в мозге Дзена делает его Дзеном, отличая от Либби и всех остальных собак.

Задача выглядела непростой. Многие ученые скептически относились к самой идее проникновения в разум животного, даже с помощью современных технологий нейровизуализации. Суть проблемы обозначил философ Томас Нагель в своей авторитетной статье «Что значит быть летучей мышью?»³. Нейронаука, утверждал Нагель, никогда не сможет объяснить субъективный опыт, воплощенный в мыслях и чувствах. Даже выяснив, как работает мозг летучей мыши, мы не приблизимся к пониманию, как ощущает себя сама мышь. Мы с ней слишком разные. Взять хотя бы эхолокацию. Поскольку человек способностью к эхолокации не обладает, мы даже представить себе не сможем, каково это – ориентироваться по отраженным высокочастотным звуковым сигналам. И про полеты забудьте. Если верить Нагелю, устройство мозга летучей мыши ничего не скажет нам о том, каково это – летать.

Статья Нагеля сильно омрачила возможные интерпретации нейробиологических данных. Нейронаука занималась измеряемыми свойствами мозга, тогда как субъективный опыт измерить трудновато. У нас не было прибора, способного выразить количественно, что мы ощущаем, нюхая розу, или что чувствует собака, когда хозяин возвращается домой. И чем больше мы пытались разложить эти ощущения на объективные величины, тем дальше мы уходили от них как от уникального субъективного переживания. Без инструментария, позволяющего исчислить субъективный опыт, союз с нейронаукой состояться не мог. Согласно Нагелю, можно препарировать мозг сколько угодно, однако пока у нас нет связки между субъективным и объективным, мы так и не приблизимся к пониманию, что это значит – быть животным. Да и человеком тоже. Как ни бейся, а постичь во всей полноте, что значит быть кем-то другим, можно, лишь оказавшись в его шкуре. По этой логике, копание в мозге нам ничего не даст.

На первый взгляд те два примера, которые приводит Нагель, – полеты и эхолокация – действительно чужды человеческому опыту. Однако современные любители острых ощущений регулярно скользят над альпийскими ущельями в так называемом костюме-крыле, напоминая самых настоящих летучих мышей. А значит, эти смельчаки вполне могут рассказать нам, каково оно – летать. И даже пример с эхолокацией не выдерживает критики. Все мы обладаем врожденной способностью оценивать размер помещения по звуку: достаточно произнести что-нибудь вслух, и мы без труда отличим ванную от танцпола или концертного зала.

Задаваясь вопросом, что значит быть летучей мышью или собакой, мы подразумеваем внутренние ощущения животного. Психическое состояние, скажем так. Это противопоставление внутренней и внешней точек зрения. Нагель доказывал, что невозможно узнать, что значит быть летучей мышью (или даже другим человеком), не побывав ею в действительности, поскольку субъективный опыт предполагает взгляд изнутри, внутреннее ощущение, которое совсем иначе выглядело бы в пересказе или при наблюдении со стороны. Да, ощущением можно поделиться, описав его другому человеку, но, как отмечает Нагель, это будет уже не само ощущение⁴.

Однако невозможность влезть в чужую шкуру не означает, что мы совершенно не способны узнать, каково все-таки ее обладателю живется. У людей важную роль играет язык, позволяющий нам общаться, описывать свои переживания, но и наличие языка совсем не обязательно, чтобы делиться опытом. Обмениваться ощущениями нам помогает в первую очередь физическое сходство и обитание в одной среде. Мы настолько похожи между собой, что язык лишь дополняет эту общность, выступая символическим условным обозначением.

Данная общность распространяется и на остальных животных⁵. Базовые физиологические процессы у нас точно такие же, как у многих других представителей фауны, а внутри класса млекопитающих взаимного сходства еще больше. Все мы дышим воздухом. У нас по четыре конечности. Мы спим. Едим. Мы размножаемся половым путем, мы живородящие, и нашему потомству в течение определенного времени требуется родительская опека. Многим млекопитающим свойствен высокий уровень общественной организации. При таком физическом сходстве высока вероятность, что различия во внутренних ощущениях тоже будут не столь разительными, как принято считать.

Через эти области физического сходства и лежит путь к пониманию чужих внутренних ощущений. Совсем не обязательно пытаться сразу ответить на всеобъемлющий вопрос, что такое быть собакой, – можно конкретизировать. Как собака ощущает радость? Или еще прицельнее: как ощущает радость Дзен? Что испытывает Либби, когда ей не дают лаять на других собак? Самое очевидная область подобных вопросов – восприятие, эмоции, движение. Кроме них есть сфера, связанная с поддержанием жизненных функций, – сон, жажда, голод. Совокупность всех этих областей составляет психический опыт⁶.

У человеческого разума имеются некоторые дополнительные элементы, в частности язык и символическое обозначение. Язык дает нам возможность не только общаться между собой, но и вести внутренний монолог. Он главенствует над остальными областями, присваивая обозначения прочим граням опыта. Это происходит помимо нашей воли. По мнению некоторых ученых, язык вплетен в человеческий опыт настолько прочно, что слова определяют наши поступки. Как писал Уильям Джеймс, отец американской психологии, человек боится медведя лишь потому, что чувствует учащающееся сердцебиение и мысленно кричит: «Мне страшно!»

Главенство языка часто вынуждало исследователей отказываться от возможности узнать, что испытывают животные. Неумение собаки произнести про себя: «Мне страшно» – дало ряду ученых повод переосмыслить изучаемую эмоцию – страх – как поведенческую программу, которая включается у животного, чтобы избежать чего-то пагубного⁷. Это был шаг назад – к картезианскому представлению о животных как об автоматах.

Считается, что ученый должен оставаться скептиком, пока не будет установлена окончательная истина, однако подобное выжидательное отношение, преобладавшее в дискуссиях об изменении климата, уже продемонстрировало свою несостоятельность. Да, истина пока не найдена, но в какой-то момент доказательства достигли критической массы, и ни один здравомыслящий человек сейчас не станет отрицать, что деятельность людей повышает общую температуру на планете. Точно так же обстоит дело с разумом животных. Как и в случае с климатическими изменениями, отрицание имело свои последствия. Упорно отрицая вероятность переживаний у животных и отказывая им даже в крупицах сознания, человек мог эксплуатировать их, как ему заблагорассудится. Но и здесь наметились перемены.

До появления современных технологий нейровизуализации судить о психическом состоянии можно было только по поведению или, применительно к человеку, спрашивая, что он чувствует или думает. Оба способа давали лишь приблизительную картину. Оценивая внутренние переживания по внешним поведенческим проявлениям, мы исходим из неких условных представлений. С людьми это работает неплохо благодаря физическому сходству и общему культурному коду, но у животных разрыв между поведением и внутренними переживаниями для нас гораздо шире. А если животное совсем ничего не делает? Как узнать, что оно чувствует – и чувствует ли вообще? Именно так и рассуждал Нагель, доказывая невозможность выяснить, что такое быть животным.

Да, у ученых наверняка имелись мотивы отрицать наличие осознаваемых эмоций у животных: необходимо было как-то оправдывать инвазивные исследовательские процедуры. Но я эти оправдания находил своекорыстными и лицемерными. Неспособность животных вербализировать свое внутреннее состояние не означает, что они не испытывают ничего схожего с ощущениями человека в аналогичной ситуации. И я не единственный ставил существующий порядок под сомнение. Благодаря прогрессу, произошедшему в нейронауке за сорок лет с момента публикации эссе Нагеля, сейчас перевес на ее стороне. Среди недавних ее достижений имеются два доказательства того, что из мозга все-таки можно извлечь информацию о психическом опыте даже при отсутствии внешних поведенческих проявлений.

В 2006 году Адриан Оуэн, нейробиолог из Кембриджа, исследовал с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) активность мозга у двадцатитрехлетней женщины, которая получила в ДТП серьезную травму мозга⁸, повлекшую за собой утрату сознания. По всем клиническим параметрам пациентка находилась в вегетативном состоянии. Тем не менее, беседуя с ней, Оуэн и его коллеги обнаружили усиление активности в левой лобной доле, особенно в ответ на двусмысленные фразы. Что еще примечательнее, когда женщине давали указание представить себя за игрой в теннис или за обходом комнат своего дома, Оуэн наблюдал усиление активности в тех областях коры, которые связаны с пространственной ориентацией. Результаты его исследования имеют огромное значение. Он продемонстрировал, что внутренние субъективные переживания могут существовать в отрыве от внешних проявлений, однако нейровизуализация способна эти внутренние процессы выявить.

В 2008 году Джек Галлант, психолог из Калифорнийского университета в Беркли, раздвинул границы расшифровки сигналов мозга еще шире. Оказывается, по активности зрительной коры можно определить, на что смотрит человек. За последующие несколько лет Галлант усовершенствовал технологию – теперь она позволяет вычислить не только объект интереса, но и характер этого объекта (человек, предмет, сцена) и даже установить, находится этот объект перед глазами сейчас или всплыл в памяти⁹. Исследования Галланта доказали, что конкретные параметры физической активности мозга можно перевести в абстрактные психические состояния – в данном случае зрительные образы. Это был триумф материалистического редукционизма. Определенные психические состояния можно декодировать по активности мозга.

Если эта технология применима к людям, почему бы с таким же успехом не применить ее к животным и не декодировать их разум? Кажется, у нас наконец появилась реальная возможность выяснить, что такое быть летучей мышью или собакой.

Завершив разминочные задания, Клэр разрешила собаке убрать морду с опоры. Либби заметила мой взгляд и расценила его как приглашение поиграть. Она кинулась ко мне во всю прыть, подлетела, скользя на гладком полу, и подпрыгнула, чтобы лизнуть, – но я предусмотрительно увернулся, и Либби просвистела мимо. Только после этого я опустился на колени и позволил облизать себе лицо.

Подоспевшая Клэр взяла Либби на поводок: «Все, Либби, хватит!»

Либби уселась, вертя головой и глядя то на Клэр, то на меня. Ей стоило невероятных усилий и выдержки не обслюнявить меня вновь в порыве восторга. Не был бы ее хвост искалеченным, он бы сейчас бешено мел по полу.

«Так, а теперь давайте в трубу», – скомандовал Питер.

Труба представляла собой почти двухметровый отрезок картонной цилиндрической опалубки, которая обычно используется для возведения бетонных колонн. У нас она получила новое предназначение – имитировать капсулу томографа. Мы установили ее на столе посередине тренировочного зала, а лист фанеры внутри изображал выдвижной стол, на который кладут пациента.

Клэр подвела Либби к переносной лестнице, приставленной к створу трубы. Что делать дальше, Либби знала – как-никак три года в проекте. Взлетев по ступеням, она пристроилась к опоре – пенопластовому блоку, в котором была сделана выемка под собачью морду. Опора крепилась к имитации головной катушки – той части томографа, где считываются сигналы мозга. В обычном человеческом аппарате она напоминает шлем имперского штурмовика из «Звездных войн», но для собак мы использовали только нижнюю часть катушки, которая у человека обычно охватывает шею.

Убедившись, что Либби встала в требуемую стойку, Клэр приступила к новому этапу нашего эксперимента. До тех пор все испытания проходили в форме пассивного тестирования. Мы предъявляли стимулы в виде жестов, компьютерных изображений, лакомства и запахов. От собаки требовалось только стоять смирно, пока мы измеряем ответ мозга, и эксперименты шли с блеском. Мы приучили к таким процедурам двадцать собак и опубликовали несколько научных работ о функционировании центра подкрепления в собачьем мозге. Но теперь Клэр и Либби отрабатывали кое-что посложнее – активное задание. Впервые за все время Либби предстояло выполнить в процессе магнитно-резонансного сканирования некое действие.

Наблюдение за поведением собаки в ходе сканирования перечеркивало все наши прежние требования к неподвижности в томографе, однако именно здесь скрывался ключ к пониманию, что делает Дзена Дзеном и чем его мозг отличается от мозга Либби. По внешним проявлениям разница характеров была очевидна, но мы не могли запустить собаку в томограф и позволить реагировать привычным образом на других собак и людей. Если Дзену еще удалось бы продемонстрировать особенности своей натуры в неподвижности, то для Либби это было исключено.

Поэтому мы обратились к человеческой психологии и заимствовали оттуда эксперимент, применимый даже к детям. Называлось это задание «можно/нельзя».

Запустив Либби в симулятор, Клэр достала пластмассовый свисток.

И дунула в него.

Либби, не колеблясь ни секунды, ткнула маленькую пластиковую мишень, приклеенную скотчем к опоре в сантиметре от собачьего носа. Клэр нажала кнопку на зажатом в руке приборчике размером с ладонь – кликере. Звонкий щелчок сообщил Либби, что она все сделала правильно, и в награду Клэр выдала ей лакомство.

Пока все идет как надо. Либби выучила, что свисток означает: «Ткни носом мишень». Большинство собак освоило этот трюк моментально. Поначалу мы устанавливали мишень на полу и, указывая на нее, давали собаке разрешение обследовать незнакомый предмет, что все наши подопечные охотно проделывали. Главное было, указывая на мишень, одновременно дунуть в свисток. Дотронувшись до мишени, собака получала в награду лакомство. Вскоре на мишень можно было уже не указывать.

Дальше начинался сложный этап. Держа свисток во рту, Клэр подняла руки и скрестила на груди. Это значило: «Не шевелись. Даже когда услышишь свисток».

Не размыкая скрещенных рук, Клэр тихонько свистнула.

Либби даже ухом не повела.

– Хорошо, – одобрил Питер. – Похвалите ее.

Чтобы проверить, нет ли здесь случайного совпадения, Клэр опустила руки и снова дунула в свисток. На этот раз Либби ткнула мишень.

– Умница! – воскликнула Клэр, выдавая очередное заслуженное лакомство.

Судя по всему, Либби усвоила, что свисток означает «можно», а скрещенные руки означают «нельзя» и они главнее свистка.

– Отлично. Теперь увеличим громкость, – скомандовал Питер.

Повторное испытание, когда Клэр опять скрестила руки и засвистела, уже громче, Либби выдержала не шелохнувшись. Я был поражен. Это задание и людям не всегда легко дается.

В арсенале психологов задание «можно/нельзя» присутствует уже не первый десяток лет. У нас Либби тыкала в мишень носом по сигналу свистка, в человеческом варианте испытуемый должен нажимать кнопку на клавиатуре. Но и от человека это задание требует достаточного самоконтроля, не все выполняют его одинаково хорошо. Маленьким детям, например, в силу недостаточного развития лобных долей мозга, оно не дается совсем. Я надеялся, что и собаки продемонстрируют индивидуальные различия в прохождении этого теста, тем самым приоткрывая завесу над индивидуальными различиями в функционировании мозга.

Мозг у собаки не очень большой. Величиной он примерно с лимон, и лобные доли в пропорциональном соотношении гораздо меньше человеческих. Неудивительно, что самоконтроль у собак хромает. Да, их можно выдрессировать, можно даже приучить довольно долго высиживать в ожидании лакомства, но у меня дома, например, собаки только и ждут случая ухватить что-нибудь запрещенное, будь то еда или нижнее белье. Келли, даром что едва дотягивается до кухонного стола, виртуозно слизывает лакомые кусочки, наклоняя голову набок и вытягивая язык, словно муравьед. Либо она не в силах устоять перед соблазном, либо, наоборот, у нее невероятный самоконтроль и она просто знает, когда пора прекратить испытывать терпение хозяев, если не хочешь, чтобы на тебя наорали.

Из-за проблем с самоконтролем собаки нередко и попадают в приют. Покусы, лай, разгром и порча вещей, лужи по всему дому – самые распространенные причины отказа от собаки, так что определить, какие области собачьего мозга отвечают за контроль поведения и как они функционируют, стало одной из главных задач собачьего проекта. Если нам удастся продвинуться в этом вопросе, возможно, сократится число собак, попадающих в приют на усыпление.

Либби ставила нас в тупик. В компании других собак она едва себя сдерживала, но в томографе демонстрировала чудеса послушания и дисциплины. Наше исходное предположение, что самоконтроль у собаки либо есть, либо нет, явно требовало доработки. Если у Либби получается контролировать себя в одной ситуации и не получается в другой, значит, как-то влияет контекст. И нам нужно было выяснить как.

Многим нашим собакам, даже не таким легковозбудимым, как Либби, задание «можно/нельзя» давалось с трудом. У некоторых ушел не один месяц, прежде чем они достигли виртуозности Либби. Но они не виноваты. Все-таки многие из них участвовали в проекте с самого начала, и с первых дней от них требовалось и на тренировках, и в настоящем томографе не шевелиться, когда кладешь морду на опору в головной катушке. Задание «можно/нельзя» перечеркивало все, к чему их приучали. И если Либби сумела приспособиться к новым требованиям, то другие, более пассивные собаки оказались в плену старых привычек. Но упрямились они или попросту запутались, я не знаю.

Олицетворением этого ступора стала Кэйди. Как и Дзен, она была помесью золотистого ретривера с лабрадором – красавица с густой, почти белоснежной шерстью, оттеняющей большие шоколадные глаза. Кэйди была милейшим созданием, но, должен признать, довольно бездумным и витала где-то в облаках в ожидании команд от хозяйки, Патриции Кинг. Тут, безусловно, дело во многом было в генетике. Как потенциальная служебная собака, Кэйди имела длинную родословную, всех представителей которой отбирали для беспрекословного подчинения человеку и искореняли в них самостоятельность. Патриция выступала для Кэйди чем-то вроде внешнего мозга. У таких собак, как Кэйди, нам было трудновато отделить их собственные желания от хозяйских или понять, существует ли эта разница в принципе.

Чтобы выяснить, каково оно – быть Кэйди, одного только поведения недостаточно, поскольку поведением управляет множество разных мотиваций, и лишь отклик мозга мог позволить судить о причинах ее действий или бездействия. Имея среди испытуемых две такие полные противоположности в плане подчинения, как Либби и Кэйди, мы обрели идеальную возможность вычислить соотношение между желаемым и дозволенным у собаки.

Но для этого требовалось сперва включить Кэйди в работу в новой задаче.

Кэйди даже дотрагиваться до мишени не хотела – что странно, поскольку любимым ее занятием была игра в мячик. Мне казалось, что задание с мишенью похоже на беготню за мячом, ведь в обоих случаях собака тычется во что-то мордой. Но я снова попал впросак, рассуждая с человеческой, а не с собачьей точки зрения.

В головной катушке Кэйди застывала как статуя, поэтому до сих пор она была нашей самой лучшей и стабильной испытуемой. Сканирование у нее шло как по маслу. Но у медали оказалась и оборотная сторона: как только мы поменяли контекст задания, Кэйди выключилась. Судя по всему, она предпочла не догадываться, чего от нее хотят, а замереть и дожидаться подсказок от Патриции.

К счастью, нам ничто не мешало сыграть на сверхъестественной собачьей способности воспринимать указательный жест человека. Брайан Хэйр, специалист по эволюционной антропологии из Университета Дьюка, изучал эту способность у нескольких видов животных, включая собак и приматов. Как выяснилось, собака обычно понимает, что, если человек на что-то указывает, ей нужно посмотреть на соответствующий объект. Для человека это само собой разумеется, но другие приматы приходят к этому только после долгой тренировки, если вообще приходят. Обезьяна, скорее всего, попросту уставится на ваш палец. Насчет того, врожденная это способность или приобретенная, исследователи пока расходятся во мнениях. Моник Юделл из Орегонского университета, исследуя поведение псовых, продемонстрировала, что волки, с рождения выращенные людьми, с указательными заданиями справляются не хуже собак. Человеческая рука, считает Моник, имеет особое значение для собак и социализированных волков, поскольку псовые быстро привыкают видеть в ней руку кормящую. Поэтому для них вполне закономерно отслеживать, куда именно указывает эта рука, особенно когда в ней не оказывается лакомства. Хэйр же, наоборот, утверждает, что это врожденная способность, поскольку формировалась у собак тысячелетиями. Мы же, не углубляясь в споры, врожденная она или приобретенная, просто воспользовались ею, чтобы показать Кэйди, чего от нее хотят.

Сперва Патриция указала на установленную на полу пластиковую мишень. Кэйди сунулась под палец и стала увлеченно нюхать пол вокруг, задрав зад и виляя хвостом. Она явно выискивала лакомство. В процессе поисков Кэйди случайно уронила мишень. Это, разумеется, было засчитано за касание, Патриция тут же воскликнула: «Умница!» – и выдала награду.

Кэйди пока не понимала, что случилось, но играть ей понравилось.

Упражнение повторили еще раз, и еще, и еще.

Примерно через двадцать повторов у нее наконец щелкнуло. По очередному знаку Патриции Кэйди кинулась к мишени и опрокинула ее уже нарочно: свалив мишень, она оглянулась на Патрицию в ожидании похвалы и награды. Она усвоила, что лакомство закономерно появляется после опрокидывания мишени.

Когда Кэйди разобралась, что сбивать мишень – это такая забава, Патриция ввела в игру свисток. Теперь она не просто указывала на мишень, а добавляла к жесту свист. И снова понадобилось около двадцати повторов, чтобы Кэйди перенесла усвоенную закономерность на свисток, и жест стал излишним.

Теперь, когда Кэйди уверенно касалась мишени, пора было перенести отработку задания в головную катушку. Для выполнения эксперимента любой собаке, даже самой робкой, требовалось ткнуть носом мишень в головной катушке томографа. Но собаки на удивление чувствительны к контексту. Если Кэйди научилась касаться мишени на полу, это совсем не значит, что она готова проделать то же самое в головной катушке. И если для нас идентичность мишени очевидна, никто не гарантирует, что точно так же эту мишень воспринимает собака. Мы пока не знаем, каково оно – быть Кэйди.

Запустив Кэйди в головную катушку, где примерно в сантиметре от собачьего носа к опоре была прилеплена мишень, Патриция дунула в свисток. Кэйди в ответ просто уставилась на Патрицию. Абсолютно пустым взглядом.

Патриция попробовала еще несколько раз – без толку.

– И что теперь делать?

То же самое, что делали на полу, куда деваться. Указывать, а если понадобится, то и коснуться мишени, одновременно дуя в свисток, пока Кэйди не поймет, чего мы от нее хотим.

С такими, как Кэйди, дело продвигалось медленно. В отличие от Либби, они просто отказывались шевелиться, попав в головную катушку. Но в конце концов всех удалось научить тыкать носом в мишень по свистку и в той или иной степени воздерживаться от тычка при запрещающем жесте в виде скрещенных рук. Одни освоили этот фокус за пару месяцев, другим понадобилось полгода.

Теперь можно было переходить к сканированию. Если удача будет на нашей стороне и эксперимент спланирован правильно, то вскоре мы выясним, что же происходит у этих собак в голове.

Глава 2
Зефирный эксперимент

Патриция предпочитала приходить на томографию пораньше, поэтому прекрасным апрельским днем 2014 года они с Кэйди оказались в очереди первыми. Я приехал за полчаса до них, чтобы включить компьютеры и подготовить помещение. Застелил выдвижной стол свежей пеленкой, приставил лестницу, чтобы собаки могли забираться в аппарат сами. Через несколько минут пришел Питер и начал выкладывать свои приборы у дальнего торца томографа. Прежде всего – кнопочный счетчик, чтобы фиксировать время каждого испытания. Одну кнопку он будет нажимать, когда Патриция дунет в свисток, а вторую – когда Кэйди ткнет носом мишень. Затем Питер приклеил скотчем зеркальце к внутренней стенке тоннеля – отслеживать момент касания мишени. Наконец, закрепив в головной катушке опору для морды, мы отправили всю конструкцию вглубь аппарата.

В процедурную вбежала Кэйди, радостно виляя не просто хвостом, а всем задом. Она проходила это испытание уже в десятый раз. Ни намека на беспокойство. Через несколько минут, дав собаке слегка угомониться, Патриция скомандовала: «В катушку!»

Кэйди взбежала по лестнице и положила морду на опору, дожидаясь, когда Патриция обойдет аппарат и встанет у дальнего торца, прямо напротив Кэйди. По плану предполагалось для разминки прогнать десять раз «можно/нельзя», ничего пока не сканируя. Идеального исполнения мы не ожидали, но хотя бы 80 % правильных действий в обоих случаях получить хотелось бы.

Однако Кэйди впала в режим «в томографе шевелиться нельзя» и на свисток не реагировала вовсе. Надо было что-то делать. Марк предложил выпустить ее из томографа и ненадолго вернуться к игре.

– Гуляй! – велела Патриция.

Кэйди задом выползла из томографа и с абсолютно безмятежным видом, ничуть не обескураженная, спустилась по лестнице.

Мы расставили на полу несколько пластиковых мишеней, как в самом начале обучения. И хотя обычно от собаки нам требовалось спокойствие, тут я, подстраиваясь под характер Кэйди, затеял с ней возню, чтобы растормошить и настроить на игровой лад. Патриция свистнула и указала на мишень. Кэйди кинулась к ней, сбивая мишени на ходу. Мы дружно осыпали ее похвалами.

Посшибав мишени минут десять, Кэйди вроде бы созрела для повторного испытания в томографе. На этот раз дело пошло на лад. До идеала все равно было далеко, но все-таки примерно в 75 % случаев мишень она ткнула. Теперь можно было переходить к настоящему сканированию.

МРТ – удивительный метод исследования. Лучшего способа заглянуть внутрь организма пока еще не придумали. Для МРТ не требуется ни рентген, ни другое ионизирующее излучение, только мощнейший магнит и высокотехнологичная аппаратура, выстраивающая изображение. И поскольку радиация в процессе не участвует, МРТ безопасна для здоровья.

Но томографы капризны. Какие-то части вдруг отказывают, контрольная панель выдает загадочные ошибки, разобраться с которыми под силу только тайному техническому ордену наладчиков. Главная причина таких сложностей – необходимость держать магнит в холоде. Принцип работы томографа основан на генерации магнитного поля в 60 000 раз сильнее магнитного поля Земли. А для этого необходимо намотать на трубу много миль электрической проволоки и затем пустить по ней ток. Ток создает магнитное поле, ориентированное вдоль тоннеля томографа. Но для создания сильного магнитного поля требуется сильный ток – настолько сильный, что медная проволока плавится. Эту проблему удалось решить только в 1970-х годах, когда был открыт особый класс материалов под названием «сверхпроводники». В томографах используется проволока из ниобия и титана. При охлаждении до сверхнизких температур эти металлы приобретают нулевое электрическое сопротивление и способны выдержать ток какой угодно силы. При нулевом сопротивлении проволока не нагревается и ток не рассеивается. Сверхпроводимый магнит достаточно зарядить один раз, и он всегда будет в действии.

Сверхнизкие температуры удается обеспечить только с помощью жидкого гелия. В нормальных условиях этот газ легче воздуха, но, если хорошенько его охладить – до температуры –269 °С (–452 °F), он сконденсируется в жидкость. Оставлять его в открытом виде нельзя, иначе он выкипит, поэтому систему нужно держать герметично закупоренной, как скороварку. И даже в этом случае по законам термодинамики гелий постепенно будет превращаться обратно в газ. Соответственно, нужен насос, чтобы сжимать его и как можно дольше удерживать в жидком состоянии.

Из-за всех эти насосов и трубок кажется, будто томограф живет собственной жизнью. Компрессор – так называемая охлаждающая головка – гудит, как вентилятор. Первое, что вы замечаете, заходя в процедурную МРТ, – «чавканье» охлаждающей головки. Оно не смолкает никогда. По крайней мере, не должно. Наш новый аппарат, установленный на факультете психологии в Университете Эмори, успел пережить внезапную утечку гелия, которая привела к так называемому квенчу – потере сверхпроводимости и исчезновению магнитного поля. Очень разорительная неисправность. За капризный характер мы прозвали наш томограф Пенни – в честь такой же непредсказуемой героини сериала «Теория большого взрыва».

Хотя магнитное поле в томографе есть всегда, непосредственно во время сканирования необходимо создавать на определенных участках дополнительные поля. Они контролируются дополнительными магнитами – градиентными катушками, которые расположены в тоннеле сканера. Направляя электрический ток на градиентную катушку, можно изолировать для исследования требуемую область мозга. Управляет градиентами сложное программное оборудование, позволяющее быстро чередовать изолируемые области.

Если бы градиенты переключались где-то «за сценой», они не требовали бы отдельного упоминания. Но быстрая смена градиентов – процесс шумный. При каждом переключении градиентных полей катушки вибрируют, и вибрация эта передается всему аппарату. Томограф ведет себя как огромный динамик – и в самом его центре помещается наш четвероногий испытуемый.

В начале занятий мы приучали собак к шуму томографа, проигрывая этот звук в записи на нужной громкости. Но градиентные катушки все равно шумят так сильно, что приходится принимать дополнительные меры. Собачьи уши мы защищали обычными полиуретановыми берушами, которые применяют для проведения МРТ у людей, только фиксировали дополнительно цветной повязкой. А тем, кому категорически не нравились посторонние предметы в ушах, заменяли беруши шумоподавляющими наушниками.

Экипировав испытуемую и дождавшись, пока Питер займет свой пост, Патриция скомандовала: «Кэйди, в катушку!»

Мне из пультовой виден был только зад Кэйди. Когда она устроилась поудобнее, я проверил правильность положения с помощью предварительного – локализационного – сканирования. Это короткий десятисекундный прогон, дающий моментальный снимок того, что находится в катушке. При таком тесте градиентная обмотка издает только низкий гул, который у большинства собак никакого беспокойства не вызывает. Как и ожидалось, мозг Кэйди оказался точно в центре области визуализации.

Переходим к функциональному сканированию. Вот теперь мы получим снимок мозга Кэйди в действии. При фМРТ томограф запрограммирован на получение быстрой непрерывной череды изображений. Насколько быстрой, зависит от величины мозга. У человека на охват всего мозга уходит около двух секунд, но, поскольку у собаки мозг не крупнее лимона, времени на нее требуется в два раза меньше. В результате мы получаем серию снимков, напоминающих фильм. Поскольку при фМРТ градиенты меняются на высокой скорости, шум достигает девяноста пяти децибел – это примерно как отбойный молоток, работающий в пятнадцати метрах от вас. Поэтому уши защищать надо.

Я нажал кнопку сканирования на пульте. Звук отбойного молотка подсказал Кэйди и Питеру, что процесс пошел.

Когда Патриция подала первую жестовую команду, на дисплей операторской консоли полился поток снимков мозга Кэйди. Функциональные снимки не особенно подробны. При этом типе сканирования аппарат считывает изменения в насыщенности кислородом кровеносных сосудов, окружающих нейроны. При возбуждении нейронов прилегающие кровеносные сосуды расширяются, чтобы приток свежей крови позволил нейронам пополнить энергетические запасы. В ходе фМРТ сканер считывает изменения в кровотоке, выявляя участки нейронной активности, – это называется «ответная реакция зависимости уровня кислорода в крови», или BOLD.

BOLD-ответ составляет меньше 1 % от общего сигнала, а сигнал фМРТ, наоборот, активен и колеблется от 5 до 10 %. Частично эта активность вызвана тепловым движением молекул воды, но в основном обусловлена физиологическими процессами. Из-за пульсации крови мозг тоже пульсирует с каждым ударом сердца. Вызывает движение и дыхательный цикл за счет чередования концентрации кислорода и углекислого газа в крови. Все это заглушает BOLD-сигнал. К счастью, закон больших чисел позволяет преодолеть помехи, усредняя результаты множества повторов. Случайное искажение снижается в соотношении «корень квадратный от числа повторов». Так что за сто прогонов сканера фоновые помехи снизятся в десять раз.

Разглядеть, что происходит в тоннеле аппарата, я не мог: Кэйди заслоняла собой створ, но свисток доносился до меня через интерком отчетливо. Если Патриция не давала запрещающую команду, Кэйди, как правило, тыкала носом мишень, и поток снимков моментально отражал резкое движение головы. Я смотрел внимательно, проверяя после каждого тычка, вернулась ли голова в прежнее положение.

Спустя десять минут Питер вышел из-за аппарата и помахал мне рукой. Первая серия испытаний завершилась, и я остановил сканирование. Кэйди задом выбралась из тоннеля и, не переставая вилять хвостом, спустилась по лестнице.

– Ну как? – спросил Питер.

– Хорошо, – ответил я. – Между заданиями никаких лишних движений головой.

– Это у нее консервативность.

Консервативность в данном случае означала, что Кэйди склонна замирать, даже когда требуется действие. Вот она, ее робость и осторожность. У Кэйди наблюдалась явная нехватка инициативы.

После пятиминутного перерыва мы вновь приступили к работе. Повторили весь цикл еще три раза, и на этом для Патриции и Кэйди сегодняшний сеанс закончился. В итоге Кэйди выдала 75 % верных откликов по сигналу «можно», но при этом поразительно высокий (56 %) процент неправильных по сигналу «нельзя». То есть она касалась мишени примерно в половине тех случаев, когда этого делать было нельзя. Так что к недостатку самостоятельности добавлялись проблемы с самоконтролем. Мы надеялись, что ее мозг поведает нам, в чем тут дело.

Тем временем как раз подъехали Клэр и Либби, которая тут же принялась радостно прыгать на всех присутствующих. Я думал, что при таком темпераменте самоконтроль у Либби будет еще ниже, чем у Кэйди. И снова интуиция меня обманула.

Либби оказалась еще консервативнее Кэйди и тоже норовила замереть в томографе. Мы провели для нее такую же разминку с мишенями на полу, как для Кэйди, чтобы настроить на касание носом, затем запустили в аппарат. Результаты у Либби получились неоднозначные. Если на тренировке она отрабатывала «можно/нельзя» почти идеально, то в томографе касалась мишени по команде «можно» лишь в 46 % случаев. Зато команду «нельзя» она выполняла с той же почти идеальной точностью – 96 %. Таким образом, в отличие от Кэйди, у которой в томографе показатели ухудшались в обоих типах заданий, у Либби просто усиливался консерватизм, от чего страдало только выполнение команды «можно». А показатели выполнения команды «нельзя» улучшались.

К числу тех, кто одинаково хорошо справлялся с обеими командами, принадлежал Большой Джек. В свои девять лет он был самым старшим из участников проекта, и теперь солидную медлительность ему придавал не только лишний вес, но и возраст. Запускать его в томограф было делом рискованным. Я стоял рядом с выдвижным столом и страховал на случай, если Большой Джек вздумает свалиться. Зато, забравшись на стол, он уже не слезал с него до конца сеанса.

Разминку Джек отработал почти идеально, поэтому мы сразу перешли к сканированию. Джек и его хозяйка Синди Кин справились с заданиями на ура, и нам понадобился всего один перерыв. Итоговый результат – 70 % на команде «можно» и выдающиеся 96 % на команде «нельзя».

За несколько месяцев фМРТ во время выполнения теста «можно/нельзя» прошли тринадцать наших собак. Учитывая, что их стаж в проекте (в том числе и у моей Келли) не превышал пары лет, я гордился нашими успехами. Число собак, обученных нахождению в томографе, постепенно росло, а сложность выполняемых заданий приближалась к уровню тех, которые даются в процессе фМРТ людям. Хотя Келли продолжала участвовать во всех экспериментах, в том числе в тестировании «можно/нельзя», я предпочитал сидеть в пультовой и управлять томографом, а не выступать ее напарником в выполнении заданий. Отчасти дело было в том, что руководство проектом требовало все большей отдачи и отнимало время от наших тренировок с Келли. Но, поскольку мы с ней представляли команду первопроходцев в функциональном сканировании мозга полностью бодрствующих собак, я чувствовал себя обязанным служить для остальных примером.

С «можно/нельзя» Келли справилась замечательно: 83 % касаний мишени в случае «можно» и 89 % выполнения запрета в случае «нельзя». В этом ее превзошел только Эдди. Но, когда мы посмотрели снимки, оказалось, что Келли слишком много шевелится в промежутках между заданиями и польза от полученных данных невелика.

Движение сильно затрудняет расшифровку результатов фМРТ. Когда собака во время сканирования дергает головой, сигналы из соседних областей мозга накладываются друг на друга. Приемлемая степень подвижности зависит от разрешения получаемых изображений. В ходе большинства экспериментов фМРТ мозг сканируется с разрешением 3 мм, то есть он виртуально «нарезается» на кубики со стороной 3 мм. Эти кубики называются воксели (сокращение от volume elements – «объемные элементы») и представляют собой трехмерный аналог пикселей. Когда амплитуда движений диагностируемого приближается к размеру вокселей, на снимке возникают искажения. На всякий случай мы отсеивали все сканы, на которых мозг сдвигался больше чем на 1 мм по сравнению с предыдущим изображением.

У Келли, как сообщил Питер, улов оказался небогатым: «После обработки осталось меньше трети».

Для анализа этого недостаточно. Придется отстранять Келли от участия в этом этапе эксперимента. Обидно, однако я не вправе смешивать работу и личную жизнь. И потом, Келли не одна такая. Охана тоже слишком много шевелилась.

У оставшихся одиннадцати собак Питер вычислил средний BOLD-ответ при успешном выполнении команды «нельзя». Поскольку собака в данном случае должна воздержаться от касания мишени, голова остается неподвижной, что дает возможность считывать активность мозга, обеспечивающую исполнение запрета. Для сравнения мы ввели задания, в которых хозяин собаки давал жестовую команду поднятием руки. Этот сигнал все наши участники выучили с самого начала подготовки в рамках проекта. Поднятая рука означала «замри, получишь лакомство». Команда идеально контрастировала с сигналом «нельзя» – скрещенными руками, означавшими «замри и не двигайся, даже когда слышишь свисток, тогда получишь лакомство». В обоих случаях использовались жестовые команды и в обоих случаях правильное исполнение вознаграждалось. Единственное отличие – необходимость проявить самоконтроль, когда слышишь свисток.

Сравнив усредненный отклик при успешном выполнении задания «нельзя» с усредненным откликом во время контрольных заданий, Питер изолировал те участки мозга, которые включались во время активного торможения.

В результате выявился один-единственный участок – небольшая область лобной доли.

В отличие от человеческой головы, собачья состоит в основном из мышц, костной ткани и воздушных полостей. Челюстные и шейные мышцы обеспечивают силу укуса, а полости в черепе – это пазухи, входящие в систему обоняния. Мозг, надежно укрытый всеми этими слоями, занимает не больше четверти объема головы. Лобные доли представляют собой крошечный отдел мозга сразу за глазными яблоками. Если у человека под лобные доли отведена вся передняя треть мозга (это много, даже для приматов), то у собаки на них приходится лишь одна десятая общего объема мозга.

У человека на лобные доли возложено немало разных функций: это и речевая деятельность, и абстрактное мышление, и планирование, и социальное взаимодействие, а также множество других когнитивных процессов, которые мы пока не понимаем. Но небольшой размер лобных долей у собак не означает, что эти когнитивные процессы у них исключены (хотя речь очевидно отсутствует). Лобные доли располагаются в передней части мозга и отделяются анатомической границей в виде глубокой борозды. У приматов эта борозда проходит от темени к околоушной области и называется центральной, или роландовой. Спереди от этой борозды находятся нейроны, контролирующие движение, а позади – нейроны, отвечающие за тактильные ощущения. Таким образом, по центральной борозде проходит граница между ощущениями и действием.

У собак центральной борозды нет. Вместо этого у них имеется глубокая борозда, проходящая через темя и похожая на перевернутую скобку, – эта борозда называется крестообразной. Выявленный Питером участок расположен у ее нижнего конца. Другие исследователи отмечали во время выполнения схожих заданий активность в аналогичной области как у людей, так и у других приматов¹⁰, а значит, мы, по сути, идентифицировали ту часть собачьего мозга, которая, как и у приматов, тормозит двигательный порыв.

Однако обнаружение этого участка в собачьем мозге просто подтверждало, что мы на верном пути, не более. Теперь требовалось сделать следующий шаг – разобраться, как эта зона осуществляет самоконтроль. Вот тогда нам, возможно, станут понятнее различия между Кэйди, Либби, Джеком и Келли. Может быть, мы даже сумеем помочь собакам, которые страдают недостатком самоконтроля, что обрекает их на заточение в приюте.

Первой зацепкой для нас стала разница в выполнении задания «можно/нельзя». Как и люди, одни собаки справлялись лучше других, и у нас выстраивалась довольно четкая корреляция между уровнем активности префронтальной коры и результатами испытания. Чем выше активность префронтальной коры, тем ниже процент ошибочных реакций. Это соотношение позволяло предположить, что собаки, которые задействовали при выполнении задания более обширную площадь своей невеликой префронтальной коры, справлялись лучше, чем задействовавшие меньшую. Дальнейшей нашей задачей было проверить, подтвердят ли свой успех отличившиеся в задании «можно/нельзя» в других испытаниях на самоконтроль.

Наиболее известные эксперименты по самоконтролю у человека ставил стэнфордский психолог Уолтер Мишел¹¹. С начала 1970-х годов он с коллегами изучал способность к отсроченному удовольствию (вознаграждению) у детей. В ходе эксперимента, который впоследствии назвали зефирным, Мишел предлагал четырехлетним детям на выбор два угощения – любимое (печенье, например) и менее любимое. Но с условием: экспериментатор выходил из комнаты – обычно минут на пятнадцать, и, чтобы получить любимое угощение, ребенку нужно было его дождаться. Или можно было позвать его обратно звонком колокольчика, и тогда экспериментатор сразу возвращался, но с менее любимым угощением.

Годы спустя, когда дети стали подростками, Мишел обнаружил, что четырехлетки, сумевшие дождаться отсроченного вознаграждения, оказались – по оценкам родителей – более целеустремленными в учебе, чем не дождавшиеся. Кроме того, терпеливые были менее склонны к фрустрации и лучше умели противостоять искушениям. Нетерпеливые же дети, как, наверное, и следовало ожидать, выросли в нетерпеливых подростков.

Дальнейшая работа показала, что способность откладывать вознаграждение определялась совокупностью нескольких когнитивных факторов, самым, наверное, важным из которых выступает умение осознано переводить эмоционально заряженную реакцию немедленного удовольствия в нечто более абстрактное. Мишел научил некоторых из детей представлять картинку желанной награды, и тогда ожидание давалось им легче. И наоборот, когда угощение оставляли где-то рядом с ребенком, дождаться становилось почти невозможно.

Почти сорок лет спустя психолог из Корнеллского университета Б. Кейси провела первую нейровизуализацию мозга бывших участников эксперимента Мишела¹². Испытуемые проходили эмоционально-ориентированную разновидность теста «можно/нельзя». Находящимся в томографе показывали изображения человеческих лиц. Лица одного пола выступали стимулом «можно», который требовал нажатия кнопки, а другого – стимулом «нельзя», нажатие исключающим. На лицах было то нейтральное выражение, то радостное или грустное. Поразительно, однако те участники, которые сорок лет назад в эксперименте Мишела не смогли отсрочить удовольствие, выдавали больший процент ошибок при реакции на эмоциональные лица, чем способные к отложенному вознаграждению участники.

Анализируя полученную картину активации областей мозга, Кейси обнаружила, что при правильном отклике на сигнал «нельзя» активируется небольшой участок префронтальной коры, называемый нижней лобной извилиной (НЛИ). Более того, у тех участников, которым в детстве отсрочка удовольствия давалась лучше, активность НЛИ при выполнении теста «можно/нельзя» оказалась выше, чем у менее терпеливых ровесников. На основании этих результатов Кейси вывела взаимосвязь между пожизненной способностью к отложенному вознаграждению и реактивностью НЛИ.

Результаты нейровизуализации в экспериментах Кейси совпадали с тем, что мы выявили у собак. Участок мозга, идентифицированный нами как связанный с правильным выполнением теста «можно/нельзя», выглядел явным аналогом той области, которую Кейси идентифицировала у человека. И теперь, чтобы проверить эту связь, нам нужно было провести собачью версию зефирного эксперимента.

Объяснить собаке, что нужно подождать, как объяснял Мишел детям, мы не могли: поди растолкуй нашим испытуемым, что, не дождавшись, они получат менее желаемое лакомство. И вообще, не факт, что собакам важно, какое там лакомство – лишь бы его давали. Так что зефирный эксперимент требовалось упростить.

Питер предлагал что-то в духе «положить лакомство перед собакой и заставить дожидаться разрешения». Все мы видели ролики с собаками, которые удерживают лакомство на носу, пока хозяин не разрешит съесть. Но никто из участвующих в проекте собак этого делать не умел, нужно было их научить.

Чтобы упростить задачу, мы просили хозяина уложить собаку, затем ставили лакомство в неглубокой плошке на расстоянии полутора-двух метров от ее морды. Питер прикрепил к плошке веревку, перекинутую через блок, и, если собака, не выдержав, кидалась к лакомству, просто выдергивал плошку у нее из-под носа. Собака получала награду лишь тогда, когда покидала место по команде.

Мы планировали выяснить, сколько продержится каждая из собак, прежде чем кинется к лакомству. Полученные результаты предполагалось взять за отправную точку как показатели самоконтроля у испытуемых. Но сложности возникли с самого начала.

Кэйди никуда не сорвалась. Она просто положила голову на лапы и смотрела на Патрицию в ожидании следующей команды. Через пять минут Кэйди заснула. А лакомство съела, только когда Патриция подманила ее к плошке.

Точно так же, но по совершенно иным причинам повел себя буйный португальский вассерхунд, носивший очень подходящую ему кличку Рывок (Tug)¹³. Он участвовал в проекте третий год и принадлежал к числу тех, кого оказалось труднее всего обучить замирать в томографе. В проект он попал двухлетним, поэтому, возможно, свою роль сыграла молодость, но в основном дело было в его неуемной энергии. И только благодаря чудесам дрессировки (заслуга его хозяйки, Джессы Фейган) ему удалось все же поучаствовать в нашем проекте. В зефирном эксперименте Рывок мгновенно улегся по команде Джессы, но, учитывая его непоседливость, я думал, что он тут же вскочит и кинется к лакомству. Ему очень хотелось. Он буквально поедал плошку взглядом. Потом он посмотрел на Джессу и начал лаять. Но с места не сдвинулся.

Кэйди и Рывок обозначили более обширную проблему. В собачьем варианте зефирного эксперимента у нас не получалось отделить самоконтроль от дрессировки. Нечестно было бы наказывать собаку, которая просто не понимала, что делать. И, хотя ни тот ни другая не нарушили команду «Лежать!», мотивы у Кэйди и Рывка, судя по поведению, отличались. Рывок очень хотел получить лакомство, но удержался на месте, выразив при этом свою досаду лаем. Кэйди либо осталась равнодушна к лакомству, либо была слишком заторможена, чтобы что-то предпринять без команды Патриции. Ни тот ни другой случай не требует самоконтроля.

Проработав так какое-то время, мы решили от зефирного эксперимента отказаться. Нам требовалось некое испытание на самоконтроль, которое не зависело бы от того, насколько выдрессирована собака.

И снова мы обратились к литературе по психологии развития человека. На этот раз подсказку нам дал предшественник Мишела – не кто иной, как сам «дедушка» возрастной психологии Жан Пиаже. Наибольшую известность ему принесла комплексная теория когнитивного развития, в рамках которой он сформулировал концепцию поэтапного формирования когнитивных навыков. На сенсомоторной стадии – от рождения до появления зачатков речи (то есть примерно до двух лет) – ребенок познает окружающий мир путем взаимодействия. Где-то к году он усваивает, что пропавший из поля зрения предмет не исчезает безвозвратно. «Постоянство объекта» – важная веха в развитии. После нее игра в «ку-ку» уже не приносит такого удовольствия, потому что появление маминого лица из-за разомкнутых ладоней больше не является неожиданностью.

На основе «ку-ку» точного эксперимента не проведешь, поэтому Пиаже придумал кое-что посерьезнее. В опыте «А или Б» перед ребенком ставят две коробки. Экспериментатор прячет под коробку А игрушку, потом, после небольшой паузы, достает – к восторгу ребенка. Так повторяется несколько раз, и ребенок нередко начинает сам тянуться к коробке, чтобы достать игрушку. Затем экспериментатор ломает шаблон – прячет игрушку под коробкой Б. Дети младше десяти месяцев продолжают тянуться к коробке А, хотя совершенно ясно видят, как экспериментатор убирал игрушку под другую коробку. К году почти все дети определяют местонахождение игрушки правильно.

Ошибки участников эксперимента «А или Б» свидетельствуют о несогласованности между сенсорным восприятием ребенка (он видит, куда кладут игрушку) и моторной деятельностью (тянется не к той коробке). У наблюдателя складывается впечатление, будто ребенок выбирает неправильную коробку по привычке, машинально. Этот ошибочный повтор называется персеверацией, и связан он с незрелостью лобных долей¹⁴. Сравнительные исследования подтверждают наличие этого явления и у животных. Обезьяны резусы легко выполняют задание на поиск еды, но, если у них повреждена префронтальная кора, они ошибаются в точности как девятимесячные человеческие дети¹⁵.

Прелесть эксперимента «А или Б» в его простоте. Ребенку-участнику не нужно объяснять, что от него требуется, а заменив игрушку на лакомство, можно проводить такие эксперименты с очень многими видами животных. В знаковом исследовании 2014 года группа ученых-исследователей совместными усилиями провела через эксперимент «А или Б» тридцать шесть видов животных, в том числе обычных и человекообразных обезьян, лемуров, птиц, слонов, грызунов и собак¹⁶. В среднем 89 % собак отслеживали перемещение лакомства в емкость Б и выбирали ее при первой же подмене. Эти показатели сравнимы с результатами человекообразных (шимпанзе – 87 %, бонобо – 100 %, гориллы – 100 %), значительно выше, чем у койотов (29 %) и многих обычных обезьян (капуцины – 86 %, макаки-крабоеды – 67 %, саймири – 16 %). Птицы в большинстве своем справились не блестяще, кроме разве что некоторых видов голубей (55 %). Как ни странно, из слонов с «А или Б» не справился никто.

Анализируя полученные данные, исследователи обнаружили, что надежнее всего предсказать успех представителя того или иного вида в эксперименте «А или Б» позволяет размер мозга. Обладатели более крупного мозга (за исключением слонов), как правило, справлялись лучше. Правда, здесь имелся подвох, поскольку величина мозга в данном случае зависит от размеров самого животного. При сравнении в пересчете на массу тела связь между размером мозга и результатами сохранялась, но не такая четкая. У средовых факторов (доля фруктов в рационе, размер сообщества у данного вида и т. п.) такой корреляции с результатами эксперимента, как у размеров мозга, не наблюдалось.

Но размер мозга как таковой всех отличий не объясняет. Собаки, несмотря на относительно небольшой мозг, в «А или Б» почти не отставали от приматов. Зато от собак значительно отставали койоты, даром что близкие родственники и обладатели почти такого же мозга. А о чем говорит тот факт, что не все представители вида справлялись с заданием? Возможно, как и в зефирном эксперименте Мишела, одним особям испытание дается лучше, чем другим. Если так, не исключено, что между активностью лобных долей в «можно/нельзя» и успехами в «А или Б» существует связь. Таким образом мы нашли задание для нашего следующего эксперимента.

Через несколько месяцев после завершения томографической стадии экспериментов «можно/нельзя» мы разработали свою вариацию на тему «А или Б». Отгородив детскими воротцами часть комнаты, соорудили коридор метра два шириной и метра три длиной, на дальнем конце которого закрепили три ведерка. Среднее будет служить дистрактором (заведомо неправильным, отвлекающим вариантом), чтобы видно было, осознанно собака выбирает или наугад. Правое и левое ведра – это А и Б. Чтобы исключить вероятность поиска по запаху, мы приклеили лакомство скотчем позади каждого из ведер.

Начинать выпало золотистой ретриверше Перл. Под напряженным предвкушающим взглядом собаки моя дочь Хелен положила угощение в одно из ведер. И отвернулась, чтобы не давать визуальных подсказок.

Показывая, что съесть лакомство можно, Марк подвел Перл к нужному ведерку, и собака, виляя хвостом, тут же съела угощение.

Убедившись, что Перл поняла суть игры, мы повторили опыт еще два раза, но теперь Марк впускал Перл с дальнего конца коридора, чтобы она добиралась до ведерка А сама. На четвертый раз Хелен сперва поместила угощение в ведро А, затем переложила в ведро Б. Стоя позади Перл я видел, как она повернула голову, следя за рукой Хелен. Перл знала, где теперь находится лакомство.

Марк пустил ее в коридор.

Перл подбежала к среднему ведру. Ничего там не найдя, она сунулась в ведро А – и тут ее тоже постигло разочарование.

Я посмотрел на Питера и пожал плечами. По классическим правилам Перл испытание «А или Б» провалила. Не полностью – все-таки она почти добралась до ведра Б, выбрав сперва среднее, – но провалила.

Чтобы избежать подобной неопределенности в дальнейшем, мы решили, что у собаки должно быть несколько попыток после перекладывания лакомства. И результаты будут оцениваться по совокупности. Перл соображала хорошо: на второй попытке она двинулась прямиком к ведру Б. В целом эксперимент «А или Б» принес поразительный разброс в результатах. Дзен и Большой Джек выбрали ведро Б сразу после первой подмены, Кэйди и Эдди справились хуже всех: правильное ведро они выбрали только с одиннадцатой попытки.

Собакам, чаще других ошибавшимся в «можно/нельзя», как правило, требовалось больше попыток в «А или Б». И поскольку в обоих испытаниях измерялся, хоть и разными способами, самоконтроль, совпадение результатов свидетельствовало, что мы на верном пути к определению главной особенности каждой из наших собак.

Результаты эксперимента можно обобщить в виде простой схемы-цепочки: низкая активность лобных долей – высокий процент ошибок в «можно/нельзя» – более упорная персеверация в «А или Б». Пока это просто корреляция, делать выводы о прямой причинно-следственной взаимосвязи нельзя, но данные о функционировании лобных долей у человека и у животных убедительно свидетельствуют в пользу ключевой роли лобной коры и у собак тоже. В экспериментах по мотивам опытов Мишела/Кейси собаки с более высокой активностью лобной коры лучше справлялись с когнитивными заданиями на самоконтроль, чем собаки с менее активной лобной корой. А значит, ответ на вопрос, что испытывает собака, проявляя самоконтроль, кроется где-то в нашем собственном мозге. Мы все с этим ощущением встречались, отказываясь кто от второй порции десерта, кто от спонтанной покупки, а кто от вредной привычки. Судя по данным нейровизуализации, собаки испытывают примерно то же самое.

Результаты наших экспериментов были важны по двум причинам.

Во-первых, с практической точки зрения. Чего только не делают и к каким только приемам не прибегают хозяева собак, отучая их таскать еду со стола, раскапывать клумбы и мусолить всевозможные предметы гардероба! Собаки есть собаки, им это все очень нравится. Однако и они тоже разные. Я спокойно оставляю Келли бегать одну по всему дому, когда ухожу на работу, но отпустить ее с поводка на неогороженной территории не решусь никогда. Никакой самоконтроль не победит склонность терьера срываться за любым мелким зверьком или, что гораздо опаснее, за машиной. Ее привилегии определяются не только тем, что она собака, но и особенностями характера. Другие наши собаки пользуются другими привилегиями, тоже в зависимости от своих склонностей.

Во-вторых, связь между активностью лобных долей и поведением собаки выглядит аналогом схожей связи у человека. Аналогичные области в человеческом и собачьем мозге выполняют, судя по всему, аналогичные функции. Это важно, поскольку параллели в структурно-функциональной взаимосвязи приближают нас к ответу на вопрос, каково это – быть собакой или каким-нибудь другим животным. Я подозревал, что при активации у животного структур мозга, аналогичных нашим, оно испытывает аналогичные нашим ощущения. И проявление у собак индивидуальных особенностей точно так же, как и у людей, такую вероятность подтверждало. В конце концов, область нейробиологии человека тоже движется в сторону персонализированного подхода в лечении, когда на первый план выходит понимание индивидуальных различий в физиологии.

Наш проект начал выходить за рамки общих принципов функционирования собачьего мозга. Мы всё больше сосредоточивались на нюансах различий между собаками и на том, чтó эти различия говорят об их индивидуальном опыте. Но тот же подход к индивидуальным особенностям внутри вида можно распространить и на межвидовое сравнение. Расширяя границы исследования, мы могли перейти от выяснения, каково оно – быть Либби или Кэйди, к выяснению, каково быть собакой или каким-нибудь другим четвероногим (или двуногим) хищником.

Чтобы преодолеть разрыв между индивидуальными особенностями и видовыми, нужно на более глубоком уровне проследить взаимосвязь между структурой и функциями мозга. Какие структуры мозга являются общими для разных видов и насколько они различаются в пределах одного вида? Но, прежде чем переходить к этим вопросам, необходимо сперва разобраться с главным: зачем, собственно, нужен мозг?

Глава 3
Зачем нужен мозг?

Мозг – механизм довольно затратный в обслуживании. У человека его вес составляет скромные 2 % от массы тела, но зато он перекачивает 20 % кровотока и потребляет 20 % вдыхаемого нами кислорода. Он настолько чувствителен, что не выдерживает даже малейших перебоев в кровоснабжении. Резкий перепад давления может привести к обмороку, а отсутствие притока крови и кислорода свыше пяти минут чревато необратимыми нарушениями. Десять минут без кислорода – летальный исход.

Вы сели бы за руль автомобиля, обладающего такой же «надежностью»? Кому нужен механизм, который при малейшей неполадке выходит из строя и ремонту не подлежит? У такого капризного произведения природы преимущества явно должны перевешивать недостатки и затраты в обслуживании. Так зачем все-таки нужен мозг?

С наивной дарвиновской точки зрения мозг позволяет животному выжить и дать потомство, но это не объясняет, почему у одних животных он крупнее, чем у других, или почему у человека настолько развиты лобные доли. На этих различиях в структуре мозга основана разница в функционировании разных видов живых существ. Задача в том, чтобы эту структурно-функциональную взаимосвязь расшифровать. Задача колоссальная, учитывая, что человеческий мозг содержит не менее восьмидесяти миллиардов нейронов – точное количество установить не удается. Соответственно, собачий мозг, если исходить из соотношения размеров, содержит не менее пяти миллиардов.

И где-то в этом переплетении нейронов скрыт ключ к постижению психического опыта других животных. Ряд исследователей и философов утверждают, что понять переживания животного невозможно. Я считал иначе. Собачий проект указывал на сходство, как структурное, так и функциональное, собачьего мозга и человеческого. Однако одной лишь фМРТ ограничиваться было нельзя. Пусть она великолепно демонстрирует изменения, связанные с нейронной активностью, разрешение у нее все же ограниченное. Очень многое остается «за кадром». Чтобы добраться до физической, материальной основы того, как ощущает себя собака или любое другое животное (в том числе человек), нам нужно проникнуть глубже в устройство мозга.

За последнюю сотню лет наши представления о мозге изменились радикально. И хотя я не мог согласиться с утверждением, что мы никогда не узнаем, каково быть собакой, оглядываясь на историю нейронауки, должен признать, что в 1970-х перспективы и впрямь выглядели мрачными. Теперь все иначе. Прогресс в нейробиологии не ограничился стремительным пополнением массива данных – с каждым технологическим прорывом развивались и теории функционирования мозга.

Технология не только диктует нам, что можно измерять, но и служит источником метафор для описания деятельности биологических систем. Так было всегда. В описании функций мозга выделяются три основные метафорические темы: электрические переключатели как метафора связи «стимул – реакция», первые компьютеры как метафора символьных операций и интегральная схема как метафора нейронных сетей. Обратившись к истокам возникновения этих тем, мы можем определить контекст современных теорий функционирования мозга и сформулировать некоторые общие принципы, касающиеся его деятельности. Отсюда можно перейти к рассмотрению деятельности собачьего мозга и ее отличиям от деятельности человеческого.

Как серьезная наука нейробиология ведет отсчет с начала XX столетия – в этот же период мир переживал электротехническую революцию. В 1879 году Томас Эдисон запатентовал свою лампочку, к 1900 году Гульельмо Маркони уже испытывал радио. Еще до Маркони приемник, реагирующий на электромагнитные волны, сконструировал А. С. Попов. Ученый работал в Санкт-Петербурге, где в ту пору кипела научная жизнь, и там же трудился И. П. Павлов – основоположник рефлекторной теории поведения. И хотя мы не знаем, был ли Павлов знаком с Поповым, в работах Павлова электрическим приборам отводится заметная роль. Самое главное, Павлов продемонстрировал, что рефлексы бывают не только врожденными. Они могут вырабатываться в процессе так называемого обусловливания. Аналогия с электрической цепью прослеживалась безошибочная. Как и электрический распределительный щит, рефлексы можно перенастроить.

Следующие пятьдесят лет в психологии господствовали открытые Павловым условные рефлексы¹⁷. В 1911 году психолог Эдвард Торндайк обнародовал свой «закон эффекта», согласно которому действие, за которым следует реакция удовольствия, имеет склонность стать повторяющимся. На этом незамысловатом наблюдении другой психолог, Беррес Скиннер, впоследствии построит свою теорию оперантного научения.

Хотя уже тогда было хорошо известно, что в основе работы мозга лежат некие электрохимические процессы, теория, которую развивали последовательно Павлов, Торндайк и Скиннер, была, по сути, механистической. Мозг считали «черным ящиком» – непроницаемым и к изучению поведения никак не относящимся. Первый шаг за рамки этого скиннерианского убеждения был сделан в 1950-х, когда ученые обратились к мозгу (точнее, к его способам хранения информации) за новыми подсказками. Представления о мозге значительно усложнились по сравнению с примитивной схемой «стимул – реакция», главенствовавшей в предыдущую эпоху.

В значительной мере новый всплеск интереса к мозгу был спровоцирован изобретением компьютеров – теперь психологи рассматривали мозг как биологическое вычислительное устройство. Этот новый подход – «когнитивная психология» – сосредоточился на отображении знаний и информации в мозге и операциях с ними¹⁸. Тем не менее, поскольку основное внимание уделялось «программному обеспечению», то есть психике, мозг снова отошел на второй план, воспринимаясь как некая биологическая аппаратура. Многие исследователи грезили о светлом будущем, когда мы научимся обходиться без мозга и будем просто загружать его программу в компьютер. Вероятность крупных прорывов в области изучения мозга и создания искусственного интеллекта обеспечила неослабевающий интерес к когнитивному направлению в следующие тридцать лет.

Однако к середине 1970-х все больше ученых начали осознавать, что мозг хранит информацию совсем не так, как это делают компьютеры. В мозге, в отличие от компьютера, нет разделения на блок памяти и центральный процессор. Не имея базовых представлений о том, как аккумулируются знания в мозге, исследователи оказывались в тупике, пытаясь отделить программное оборудование (разум) от аппаратного (мозга). Статья Томаса Нагеля попросту подогрела эту неудовлетворенность. Нагель утверждал, что разбором мозга на составляющие разум не постичь. И хотя Нагель лишь откликался на явное бессилие редукционистского подхода к изучению разума, его статья расколола ученых на верящих и не верящих в пользу нейронауки, и этот раскол существует до сих пор.

В защиту биологического подхода к изучению разума выступили ученые новой формации, развернувшие проблему на сто восемьдесят градусов. Вместо того чтобы выискивать в мозге аналогии с компьютером, они, вдохновляясь достижениями нейронауки, начали разрабатывать компьютерные алгоритмы, имитирующие работу мозга. И первое, что они заметили, – высокая степень параллелизации в мозге, когда миллиарды нейронов работают одновременно. Массивная параллельная обработка данных происходит совсем не так, как в компьютере, где процессор исполняет команды последовательно. Эти новаторы – так называемые коннекционисты – показали, что простые сети, состоящие из нейроноподобных модулей, могут выполнять на удивление сложные задачи. Более того, нейронные сети способны самообучаться, не требуя божественного вмешательства программиста¹⁹.

Эти ранние модели нейронных сетей поражали умением справляться с «человеческими» заданиями: распознавать почерк, обыгрывать человека в нарды. Развитие нейронных сетей совпало с технологическим прорывом в изготовлении интегральных схем, и очень скоро начали появляться нейронно-сетевые чипы. Тогда, пользуясь широтой информационного доступа и безграничностью вычислительных мощностей, нейронные сети объединили с алгоритмами искусственного интеллекта и получили гибрид под названием «глубокое обучение». Однако нейронные сети – это по-прежнему не более чем устройство ввода – вывода. Они моделируют определенный тип ввода данных из окружающей среды, преобразуют эти данные и выводят в необходимом виде.

Аналогия между работой мозга и устройствами ввода – вывода выглядит вполне разумной. Мы постоянно воспринимаем информацию, обдумываем ее и иногда действуем на основании обдуманного. Но в действительности аналогия эта должна быть прямо противоположной. Мозг возник не для того, чтобы обрабатывать информацию. Мозг у живых существ развивался для контроля над движениями. И действительно, у всех животных, обладающих мускулатурой, имеется нервная система, а у всех обладателей нервной системы имеется мускулатура²⁰. Из этого взаимно однозначного соответствия между нервной системой и мускулатурой следует один неизбежный вывод, составляющий первый принцип функционирования мозга:

Наличие мозга у животных связано с необходимостью выполнять действия.

Однако действия эти зависят не только от строения животного, но и от среды его обитания²¹. И хотя обработкой информации мозг, несомненно, занимается, она необходима лишь постольку, поскольку облегчает действие. Более того, животное может контролировать обрабатываемую информацию – это называется активным восприятием²². И где-то в этой тесной взаимосвязи между мозгом и остальным организмом скрывается разум животного²³.

Чтобы разобраться, почему сложилось именно так, давайте вернемся к происхождению животных и их нервной системы.

Хотя первые формы жизни возникли четыре миллиарда лет назад (вскоре после образования самой планеты), прошло три миллиарда лет, прежде чем появились животные. До этого в атмосфере, вероятно, не хватало кислорода, чтобы обеспечивать потребности сложных жизненных форм. Но примерно шестьсот миллионов лет назад кислорода накопилось достаточно, и биоразнообразие на планете стало резко увеличиваться (произошел так называемый кембрийский взрыв). Многоклеточные организмы стремительно усложнялись, возникли первые представители тех, кого уже можно считать животными. Выглядели они примерно как современные медузы.

У медузы имеется нервная система и мышечное кольцо для реактивного движения. Но мозга у медузы нет. У нее и ее родственников, относящихся к биологическому типу стрекающих, есть нервная сеть. Разница между мозгом и нервной сетью – в степени централизации. Нервная сеть – это довольно простая нервная система, встречающаяся обычно у тех животных, которым не свойственны сложные движения.

Между тем, несмотря на отсутствие централизованного диспетчерского центра, нервные сети медузы позволяют ей предпринимать на удивление разнообразные действия. Хищные медузы чуют добычу, коснувшуюся шлейфа их стрекательных органов – нематоцистов. Сигнал о контакте идет по нервной сети, провоцируя срабатывание нематоциста и загарпунивание добычи. Сознание в этом не участвует. Собственно, осознавать происходящее просто некому и нечем ввиду отсутствия централизованной системы, которая отслеживала бы деятельность систем организма. Медузы – это, по сути, океанские зомби.

Что обычно хорошо заметно в строении медузы – радиальная симметрия. Это живая труба. Благодаря такой геометрической форме нервная сеть тоже имеет трубчатую конфигурацию.

Следующий крупный скачок в ходе эволюции нервной системы случился, когда от радиальной симметрии животные перешли к двусторонней. Представьте себе трубу, которую сплющили по всей длине. Радиальная симметрия у нее исчезает, остается лишь симметрия по отношению к продольной оси, и тем самым создается противопоставление лево – право, перед – зад. С таксономической точки зрения именно эти сплющенные трубки и были первыми двусторонне-симметричными животными. В простейшей форме они выглядели как плоские черви.

Вместе с двусторонне-симметричным организмом делалась плоской и нервная сеть. То, что прежде было радиально симметричным, сжималось в две жилы, проходящие вдоль левого и правого боков и связанные между собой редкой поперечной сетью. Как и у медузы, один конец трубы отличался от другого. У этих новых живых существ отчетливо выделялись голова и хвост. Двусторонне-симметричная нервная система – это наглядная демонстрация того, что происходит, когда нейроны ужимаются до непосредственной близости друг с другом. У них появляется возможность сформировать больше связей. А рост числа связей ведет к более сложным вычислениям. Одна из важнейших задач нервной системы двусторонне-симметричного живого существа – координировать действия левой и правой сторон. Нельзя, чтобы лево и право действовали наперекор друг другу. Так у первых двусторонне-симметричных существ появился первый примитивный центр управления.