Подобно ролям выдающихся лидеров в человеческом обществе, лобные доли появились поздно. В ходе эволюции их развитие стало ускоряться только начиная с больших приматов. Вместилище интенциональности, предвидения и планирования, лобные доли являются наиболее специфически «человеческим» из всех компонентов человеческого мозга. В 1928 году невролог Тилни предложил рассматривать всю человеческую эволюцию как «эпоху лобных долей»3.
Подобно функциям главного управляющего, функции лобных долей не поддаются простому определению. Они не заняты какой-то одной легко обозначаемой функцией. Пациент с заболеванием лобных долей сохранит способность двигаться, использовать язык, распознавать объекты и даже запоминать информацию. Но подобно армии без командира, с потерей лобных долей познавательная деятельность дезинтегрируется и, в итоге, распадается. В русском языке есть выражение «без царя в голове». Это выражение могло бы быть специально придумано для описания того, как повреждение лобных долей воздействует на поведение.
Более того, если царской метафоры недостаточно, лобные доли наделялись ореолом божественности. В своем примечательном культурно-нейропсихологическом эссе Джулиан Джейнс выдвигает идею, что внутренние управляющие команды первобытный человек ошибочно принимал за голоса богов4. Таким образом, получается, что зарождение управляющих функций на ранних стадиях человеческой цивилизации могло быть ответственным за формирование религиозных верований.
Историки искусства заметили любопытную деталь в «Сотворении Адама», грандиозной фреске Микеланджело на плафоне Сикстинской капеллы. Мантия Бога определенно имеет форму, соответствующую очертаниям мозга, его ноги покоятся на стволе мозга, его голова обрамлена лобными долями. Палец Бога, указывающий на Адама и делающий его человеком, проецируется от префронтальной коры. По словам Джулиуса Мейер-Грефе, «в пальце Бога, вызывающего Адама к жизни, больше гения, чем во всем творчестве любого из предшественников Микеланджело»5. Никто не знает, была ли эта аллегория намеренной со стороны Микеланджело, или же этот образ является совпадением; вполне может быть, что верно последнее. Но едва ли можно представить себе более мощный образ глубоко очеловечивающего эффекта лобных долей. Лобные доли поистине являются «органом цивилизации».
Поскольку лобные доли не привязаны ни к какой отдельной легко определяемой функции, ранние теории организации мозга отрицали какую-либо их важную роль. Фактически лобные доли были известны как «бездействующие доли». В последние десятилетия лобные доли попали в фокус интенсивных научных исследований. Но наши попытки понять функции лобных долей, и в особенности префронтальной коры головного мозга, все еще в значительной степени не завершены, поэтому при отсутствии точных понятий мы часто прибегаем к поэтическим метафорам. Префронтальная кора играет центральную роль в формировании целей и задач, затем в разработке планов действий, требующихся для достижения этих целей. Она выбирает когнитивные умения, требующиеся для воплощения планов, координирует эти умения и применяет их в правильном порядке. Наконец, лобная часть коры головного мозга ответственна за оценивание наших действий как успеха или неудачи относительно наших намерений.
Познавательная деятельность человека направлена вперед, она скорее проактивна, чем реактивна. Ею движут цели, планы, стремления, амбиции и мечты, и все они относятся к будущему, а не к прошлому. Эти когнитивные способности зависят от лобных долей и развиваются с ними. В широком смысле лобные доли являются механизмом, с помощью которого организм освобождает себя от прошлого и проецирует в будущее. Лобные доли наделяют организм способностью строить нейронные модели событий как предварительное условие того, чтобы эти события состоялись; модели чего-то, что еще не существует, но что вы хотите осуществить.
Вызывая в воображении внутреннее представление будущего, мозг должен обладать способностью брать определенные элементы прошлого опыта и преобразовывать их таким способом, который — взятый в целом — не соответствует никакому прежнему опыту. Чтобы совершить это, организм должен выйти за пределы способности формировать внутренние представления, модели внешнего мира. Он должен приобрести способность манипулировать и трансформировать эти модели. Как сказал мой друг, одаренный математик, организм должен выйти за пределы способности видеть мир через умственные представления, он должен приобрести способность работать с ментальными представлениями. Одна из фундаментальных отличительных черт человеческой познавательной деятельности — систематическое создание орудий — можно сказать, зависит от этой способности, так как орудие не существует в готовой форме в естественном окружении и должно быть порождено в воображении, прежде чем будет сделано. Идя еще дальше, развитие нейронной системы, способной к созданию и сохранению образов будущего, — лобных долей, — можно рассматривать как необходимое предварительное условие для производства орудий, и, таким образом, для появления человека и начала человеческой цивилизации, как она обычно определяется.
Более того, порождающая мощь языка, ведущая к созданию новых конструктов, вероятно также зависит от этой способности. Способность манипулировать внутренними представлениями и рекомбинировать их решающим образом зависит от лобной части коры головного мозга, и возникновение этой способности идет параллельно эволюции лобных долей. Если существует такая вещь как «языковой инстинкт»6, он вероятно связан с появлением на поздней стадии эволюции функциональных свойств лобных долей.
Таким образом, приблизительно одновременное развитие управляющих функций и языка было крайне благоприятным для адаптации. Язык предоставлял средства для создания моделей, а управляющие функции — средства для манипулирования с моделями и проведения операций над ними. Перефразируя это на языке биологии, возникновение лобных долей было необходимо для использования присущей языку генеративной способности. С точки зрения сторонников качественных разрывов как ведущего фактора эволюции, соединение развития языка с управляющими функциями могло быть определяющей силой, стоящей за квантовым скачком, ознаменовавшим возникновение человека.
Из всех психических процессов формирование целей наиболее субъектоцентрично. При целеполагании речь идет о том, что «мне нужно», а не о том, что «правильно». Поэтому возникновение способности формулировать цели безусловно должно было быть привязано к возникновению ментальных представлений о Я. Не удивительно, что возникновение самосознания также сложным образом привязано к эволюции лобных долей.
Все эти функции могут пониматься скорее как метакогнитивные, чем когнитивные, ибо они не относятся к какому-нибудь отдельному психическому умению, а предоставляют всеобъемлющую организацию их всех. По этой причине некоторые авторы описывают функции лобных долей как «управляющие функции» по аналогии с корпоративными главными управляющими. Я нахожу аналогию с дирижером оркестра еще более просветляющей. Но чтобы полностью оценить функции и ответственность дирижера, мы вначале должны узнать больше об оркестре.
Мозг состоит из сотен миллиардов клеток (нейронов и глиальных клеток), сложным образом взаимосвязанных проводящими путями (дендритами и аксонами). Существуют различные типы нейронов и глиальных клеток. Некоторые из проводящих путей между нейронами локальны, они связывают непосредственных «соседей». Однако другие являются длинными, соединяющими отдаленные друг от друга нейронные структуры. Эти длинные проводящие пути покрыты белой жировой тканью, миелином, который способствует прохождению электрических сигналов, порождаемых внутри нейронов (потенциалов действия). Нейроны и короткие локальные связи вместе образуют серое вещество, а длинные миелиновые проводящие пути образуют белое вещество. Каждый нейрон взаимосвязан с мириадами других нейронов, в результате чего образуются сложные конфигурации взаимодействия. Таким образом, сеть умопомрачительной сложности сконструирована из относительно простых элементов.
Принцип достижения большой сложности через многократные преобразования простых элементов представляется универсальным, и этот принцип разнообразными путями воплощен в природе (и культуре). Подумайте, например, о языке, где тысячи слов, предложений и повествований сконструированы из нескольких дюжин букв; или подумайте о генетическом коде, где практически бесконечное число вариантов может быть реализовано благодаря комбинированию конечного числа генов.
Хотя сигнал, порождаемый внутри нейрона, является электрическим, коммуникация между нейронами принимает химическую форму. Многочисленные биохимические системы мозга переплетаются друг с другом, образуя структурную сложность, описанную выше. Биохимические субстанции, называемые нейротрансмиттерами и нейромодуляторами, делают возможным взаимодействие между нейронами. Электрический сигнал (потенциал действия) порождается в теле нейрона и перемещается по аксону, пока не достигает терминала, точки контакта с дендритом — проводящим путем, ведущим к другому нейрону. В точке контакта имеется щель, называемая синапсом. Прибытие активного потенциала высвобождает небольшие количества химических субстанций (нейротрансмиттеров), которые перемещаются через синапс как плоты по реке и прикрепляются к рецепторам, высокоспециализированным молекулам на другой стороне щели. Совершив это, нейротрансмиттеры затем распадаются в синапсе с помощью специализированных катализаторов. Между тем, активация постсинаптических рецепторов выражается в другом электрическом явлении, постсинаптическом потенциале. Множество постсинаптических потенциалов, возникающих совместно, имеет результатом другой потенциал действия, и процесс повторяется тысячи и тысячи раз вдоль как параллельных, так и последовательных проводящих путей. Это позволяет кодировать информацию колоссальной сложности.