Мигрень - Оливер Сакс

Лэшли подвергся ожесточенной критике, современники от него отмахивались, не в силах понять его неудовлетворенности общепринятыми теориями локальных центров, или понять его фантастические (как им казалось) представления о «действии масс» и «волнах». Но широта и точность его предсказаний удивительна – однако мы находимся в лучшем положении, чем его современники, и способны теперь в полной мере оценить идеи Лэшли. Жаль, что он не дожил до эмпирического подтверждения своих идей и их применения на практике. Вскоре после выхода в свет в 1941 году статьи Лэшли Леауну удалось показать, что в результате повреждения мозга подопытных животных в нем возникает медленно диффундирующее «распространяющееся подавление», обладающее именно теми свойствами и такой же скоростью распространения, какие рассчитал Лэшли, наблюдая свои скотомы. И только совсем недавно, используя новую методику магнитоэнцефалографии, ученые смогли подтвердить, что именно такая медленная волна возбуждения и торможения, распространяющаяся по стриарной коре, может быть зарегистрирована во время мигренозной ауры (Уэлш, 1990).

Никто не мог ничего сказать об архитектонике структур, организующих такое возбуждение, до шестидесятых годов, когда Хьюбел и Визел смогли продемонстрировать существование разнообразных «детекторов контуров» в зрительной коре – детекторов, организованных в микроскопические колонки. Это открытие позволило с новых позиций подойти к фортификационному феномену мигрени, и в 1971 году это сделал Ричардс, который – как Лэшли, Гершель и Эйри – использовал в качестве объектов наблюдения свои собственные скотомы.

Самое поразительное в фортификационных скотомах – и это свойство присутствует в описаниях Гершеля и Лэшли – это ориентация составляющих их частей («прямолинейных угловатых форм… с выступающими и западающими углами, бастионами и равелинами»). Такая ориентация заставляет предположить, что либо активированные нейроны коры сами имеют такую ориентацию (если существует буквальное соответствие между кортикальными и галлюцинаторными паттернами), либо они чувствительны к различным ориентациям. Как раз последнее и было продемонстрировано Хьюбелом и Визелом в 1963 году. Но размер колонки детектора ориентации – по Хьюбелу и Визелу – не превышает 0,2 мм, а размеры зубцов скотомы, как рассчитал Ричардс, соответствуют протяженности коры около 1 мм. Отсюда, утверждает Ричардс, следует, что распространяющаяся волна активирует не индивидуальные колонки, а их группы или пулы, соответствующие определенной ориентации. Таким образом (как представляет это Ланс), волна возбуждения, перемещающаяся по коре, может активировать группы одну за другой, а их непосредственная электрическая стимуляция заставляет больного «видеть» полосы света, расположенные под разными углами друг к другу и вспыхивающие по мере того, как колонки – одна за другой – активируются. «Таким образом, – пишет Ричардс, – фортификационная мигрень представляет собой превосходный естественный эксперимент: продвигающиеся волны возмущения оставляют заметные следы в коре и в течение получаса раскрывают секреты ее нейронной организации».

Когда в 1970 году я писал книгу, то чувствовал, что теория Лэшли и Ричардса – хотя и нуждается в кое-каких незначительных поправках – в целом адекватно объясняет наблюдающиеся феномены. Но такая схема – активация цитоархитектонических элементов волной возбуждения – казалась мне непригодной для объяснения третьего клюверовского уровня мигренозных галлюцинаций: появления мозаичных структур и решеток, непрерывно меняющих свой размер и форму; криволинейных организующих форм в виде, например, спиралей и конусов; и сложных геометрических фигур, напоминающих узоры турецкого ковра или радиолярии, и склонных к внезапным калейдоскопическим трансформациям. «Очевидно, – писал я в первом издании „Мигрени“ 1970 года, – что здесь мы должны постулировать какую-то форму функциональной схематизации, находящейся над анатомически фиксированными цитоархитектоническими паттернами». Я предложил несколько гипотез, включая гипотезу единиц восприятия («гностических единиц»), способных изменять свой размер. Но все эти гипотезы казались мне неудовлетворительными. Но тогда, в 1970 году, едва ли можно было продвинуться вперед в понимании феноменов мигренозных галлюцинаций, так как требовались новые концепции, а новые методы исследования были тогда делом будущего. Нам было необходимо более глубокое понимание функциональной анатомии и физиологии зрительной коры. Была нужна математическая теория распространения волн сложной формы в возбудимой среде. И в не меньшей мере был необходим способ стимуляции или моделирования взаимодействия больших групп связанных между собой нейронов. Кроме того, я допускал, что нам нужен радикально новый взгляд на сложные системы и их самоорганизацию во времени. Обеспечением этого взгляда могла стать и стала только зарождавшаяся в то время наука о нелинейных динамических системах – теория хаоса.

Самоорганизующиеся системы

Проблема, с которой столкнулись исследователи, была проблемой морфогенеза, возникновения и роста биологических форм, пусть даже это были простейшие геометрические формы. Разработка этого вопроса на простом и на гораздо более сложном уровне занимала еще Аристотеля и стала подлинной страстью человека, являвшего собой странную смесь любителя античности, математика и биолога Д’Арси Томсона, книга которого «Рост и форма» является длинным рассуждением на эту тему. Любой больной мигренью или человек, на собственном опыте знающий, что такое константы Клювера, едва ли не вскрикнет от удивления, увидев иллюстрации этой книги: радиолярии и актинии, морские звезды и морские ежи, сосновые шишки и цветки подсолнечника или спирали, решетки, туннели и фигуры, обладающие радиальной симметрией.

Все это не раз приходило мне на ум, когда в 1968 году я писал пятую часть «Мигрени», но мне казалось, что чисто топологический подход Д’Арси Томсона – несмотря на то что он мог объяснить постепенный переход форм или рисунков друг в друга (например, превращение плоской решетки в искривленную) – не мог объяснить внезапные глобальные изменения, флуктуации, калейдоскопические превращения, столь характерные для мигренозной ауры. По этой причине я тогда не стал включать в книгу пятую часть.

Для объяснения нужен был другой подход – но он был неизвестен Д’Арси Томсону в то время, когда он писал свою книгу (и мне, когда я писал «Мигрень»). Этот подход был озвучен, хотя и в абсолютно теоретической форме, математиком Аланом Тьюрингом. Одну из своих последних статей он посвятил проблеме морфогенеза, о том, как его моделировать или инициировать с помощью волны, например с помощью волн или распределений концентраций химических веществ. Такой морфогенез может запускаться, как показал Тьюринг, в некоторые критические моменты в сложной химической системе, находящейся в диффундирующей среде (Тьюринг, 1952).

Несколько лет спустя такая система была открыта Белоусовым и независимо от него Жаботинским. Эти ученые исследовали сложные смеси сульфата церия, малоновой кислоты и бромата калия, растворенных в серной кислоте. Если эти ингредиенты расположить на поверхности кислоты тонким слоем и не встряхивать, то в слое спонтанно возникают и растут волны – волны округлой формы, расходящиеся от фиксированного центра, спирали, раскручивающиеся от таких же центров – по или против часовой стрелки, и т. д. Если же реагенты перемешивать и встряхивать, то никакого пространственного рисунка мы не увидим, но зато возникают не менее любопытные временные явления. Со смесью начинают происходить интереснейшие изменения и осцилляции: на минуту смесь становится синей, потом красной, потом – опять синей. Регулярность этого процесса удивительна. Пригожин даже назвал это явление «химическими часами».