Мне удалось описать мою градиентную теорию только 15-ю годами позднее, в 1986 году, когда я получил возможность провести год в качестве приглашенного исследователя в Институте высших исследований Еврейского университета в Иерусалиме. Когда журнальная статья, в которой я ввел понятие когнитивного «кортикального градиента», была наконец опубликована в 1989 году36 и затем перепечатана как глава книги37, она была большей частью проигнорирована.
Понятие модулярности было слишком распространенным и привлекало своей простотой. Но сегодня модулярность отступает, а градиентная теория мозговой коры находится на подъеме. Я убежден, что это является подлинным сдвигом парадигмы в когнитивной нейронауке и, как каждый сдвиг парадигмы, он дается с трудом. В примечательном эссе «Скотома: забывание и игнорирование в науке» Оливер Сакс уподобляет нынешние изменения в наших взглядах на мозг сдвигу парадигмы в физике в начале двадцатого века38. Это было время, когда ньютонова физика дискретных тел была заменена новой физикой поля — электрического, магнитного и гравитационного.
Как я показываю далее в этой книге, понятие модулярности не следует отвергать полностью. Модулярность, вероятно, адекватно описывает архаический принцип нейронной организации, который позднее в ходе эволюции был подчинен градиентному принципу И если это так, то существует поразительная параллель между эволюцией мозга и интеллектуальной эволюцией того, как мы думаем о мозге. Как и эволюция самого мозга, эволюция наших теорий о мозге характеризовалась сдвигом парадигмы от модулярности к интерактивности.
Градиентный принцип легче всего понять при анализе двух фундаментальных аспектов нашего психического мира: восприятия и языка. Рассмотрим два альтернативных способа, которыми могут кодироваться психические представления вещей. Согласно первой версии, различные категории вещей (фрукты, цветы, одежда, инструменты и т.д.) кодируются как отдельные «модули», каждый из которых занимает отличное, четко очерченное местоположение на коре. Согласно второй версии, представление каждой категории вещей распределяется в соответствии с ее различными сенсорными компонентами: зрительными, тактильными, звуковыми и т.д.
Первая возможность — это реализация модулярного принципа мозговой организации. Сторонники этого принципа обычно указывают на случаи трудностей восприятия или называния, затрагивающие специфические, изолированные категории предметов. Как указывалось ранее, такие случаи крайне редки, но они существуют. Вторая возможность — это реализация градиентного, непрерывного принципа корковой организации. Чтобы помочь решить, какая из двух альтернатив ближе к истине, мы обратимся к своеобразному классу неврологических расстройств, — к так называемым «ассоциативным агнозиям».
Представьте себе прогулку по универмагу. Вы обнаруживаете, что окружены сотнями объектов, большинство из которых уникально по крайней мере в некотором отношении. Насколько вероятно, что вы уже видели этот конкретный образец галстука, этот конкретный покрой одежды или эту конкретную форму вазы? Вероятно, вы не сталкивались ранее с точными копиями каждого из этих объектов. Тем не менее, вы немедленно распознаете их как представителей некоторых знакомых категорий: галстуки, одежда, вазы. Парадоксальным образом, мы мгновенно узнаем эти объекты, хотя, строго говоря, они являются новыми для нас.
Категориальное восприятие, способность узнавать уникальные объекты как представителей общих категорий, является фундаментальной когнитивной способностью, без которой мы не смогли бы действовать в окружающем нас мире. Мы принимаем эту способность как данность и в большинстве случаев реализуем ее автоматически, без усилий и мгновенно. Но в случае заболевания мозга эта фундаментальная способность может оказаться существенно ослабленной, даже если не затронуты первичные ощущения (зрение, слух, тактильные ощущения). Мы называем такие заболевания ассоциативными агнозиями39.
По своей природе наше знание внешнего мира многомерно. Мы можем вызвать зрительный образ зеленой кроны дерева, также как звук листьев, шуршащих на ветру, запах цветущих цветов, ощущение шероховатой коры, которой касаются наши пальцы. Как в случае ассоциативных агнозий страдает способность распознавания предметов? Разделяют ли подобную судьбу различные атрибуты психического представления предмета? Происходит ли перцептивный «провал» в случае ассоциативных агнозий по целым предметам, или по их сенсорным размерностям?
Исследования эффектов влияния повреждения мозга на познавательную деятельность показали, что в случае агнозий способность воспринимать объекты никогда полностью не разрушается. Обычно она ограничена определенными сенсорными системами, не затрагивая других. В соответствии с этим характеризуются и получают имя различные частичные агнозии. Пациент со «зрительной предметной агнозией» не способен распознать общеизвестный предмет визуально, но немедленно распознает его путем прикосновения. Пациент с «чистой предметной астереогнозией» не способен распознать тот же общеизвестный предмет путем прикосновения, но распознает его визуально. Пациент с «ассоциативной слуховой агнозией» не способен распознать общеизвестный предмет по его характерному звуку (например, собаку по ее лаю), но без затруднений распознает его визуально или путем прикосновения40.
Итак, ни одна из этих агнозий не уничтожает полностью нашу способность воспринимать предмет, — только частично. При каждой из форм агнозии дефицит ограничен отдельной сенсорной модальностью (зрительной, слуховой или тактильной); в этой и только в этой модальности восприятие пациента серьезно нарушено. Таким же образом, этот частичный дефицит обычно не ограничен особым классом предметов (как предметы одежды или домашние приспособления), но затрагивает до некоторой степени все типы предметов. Но пациент не является слепым, глухим или онемевшим. Хотя агнозии определенно привязаны к определенным сенсорным системам, первичные сенсорные системы сами по себе не затронуты.
Какова нейроанатомия ассоциативных агнозий? Территории коры, повреждение которых ведет к этим агнозиям, являются смежными с областями, ответственными за сенсорные входные сигналы, как они поступают в кору. Территория зрительной предметной агнозии примыкает к зрительной коре затылочной доли, территория ассоциативной слуховой агнозии примыкает к слуховой коре височной доли, и территория чистой предметной астереогнозии примыкает к соматосенсорной коре затылочной доли.
Отсюда следует, что психическое представление предмета не является модулярным. Оно является распределенным, так как его различные сенсорные компоненты представлены в различных частях коры. И оно является градиентным, так как области этих частичных репрезентаций постепенно переходят в зоны соответствующих сенсорных модальностей.
Рассмотрим два альтернативных способа, которыми в мозге может кодироваться знание о значении слов:
1. Репрезентация значений слов по своей природе модулярна. Все значения слов связаны вместе в узел и отделены от мозгового представления реального физического мира, который они обозначают.
2. Репрезентация значений слов распределена. Она распределена в тесной нейроанатомической близости к мозговым репрезентациям соответствующих аспектов физического мира. Это может означать, что значения различных типов слов закодированы в различных частях коры.
Хотя большинство репрезентаций вещей и событий включают многие сенсорные модальности, некоторые из них более зависимы от определенных сенсорных модальностей, чем от других. У людей психические представления физических объектов зависят главным образом от зрительной модальности и только вторично — от других сенсорных модальностей. Это отражено в идиоме «предстать перед умственным взором» — не «умственным слухом» или «умственным обонянием». Вы можете проверить это сами, попросив вашего друга описать общеизвестный предмет. Скорее всего, это описание будет фокусироваться на том, как предмет выглядит, и только позднее, под нажимом, — на том, как он звучит, пахнет или осязается. В противоположность этому, говорящая собака (относительно более обоняющее создание) почти определенно придумала бы идиому «предстать перед внутренним носом». В то же время, психические представления физических действий — идти, бежать, ударять — являются по своей природе не столько зрительными, сколько моторными и тактильными/проприоцептивными.
Предметы представлены в языке существительными, причем не любыми существительными, а конкретными существительными. «Стул» — это предметное слово, а «независимость» — нет. Действия представлены в языке глаголами, точнее конкретными глаголами. «Бежать» — слово действия, а «озаботиться» — нет. Что представляют собой корковые представления предметных слов и слов действия? Представлены ли они вместе в различимых частях коры, или их представления распределены, согласно их значению, по различным частям коры?