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.

Моим родителям, Джиму и Хелен, в чьем браке встретились естественные и гуманитарные науки

Введение

Ребенок колотит одноклассника в школьном дворе. Обмен оскорблениями в кабаке перерастает в драку у барной стойки. Два барана сцепились рогами над горным обрывом. Львицы из одного прайда заваливают южноафриканского буйвола. Озлобленная толпа штурмует Капитолий. Стрелок из окна гостиницы убивает множество зрителей концерта.

Все это — примеры неприкрытой агрессии. Внешнее поведение, которое можно распознать, описать словами или зафиксировать на видео. Однако, по крайней мере у людей, оно сопровождается тем, что нельзя увидеть, — внутренним переживанием эмоции при совершении действия. Наблюдая любую из описанных ситуаций, вы можете предположить, что нападающие ощущают гнев, злость и ярость. Но если они сами не расскажут, что чувствуют, как можно точно определить, какую эмоцию они испытывают и испытывают ли что-то вообще? А как насчет животных, которых мы даже не можем спросить?

Очевидно, что между агрессивным поведением и такими эмоциями, как гнев и злость, существует некоторая связь. Сложно представить, чтобы кто-то мог совершать столь жестокие действия, не испытывая при этом соответствующих эмоций. С другой стороны, наши интуиция и опыт подсказывают: гнев и агрессия — не одно и то же. В конце концов, можно испытывать гнев, не выражая его физически в виде агрессии. Создается ли мозгом ощущение гнева отдельно и независимо от агрессивного поведения, или это два проявления одного процесса? Порождает ли гнев агрессивное поведение, или же агрессия вызывает гнев, а может быть, между ними нет причинно-следственной связи? В сущности, прежде чем заняться этими вопросами, мы должны ответить на более фундаментальный: «Что же такое эмоции и зачем они нужны?»

Несмотря на столетия изучения этого вопроса, мы до сих пор не знаем ответа. Более того, ученые даже не могут договориться, как должен выглядеть ответ. Существует полдюжины разных подходов к изучению эмоций: психологический, когнитивный, социологический, антропологический, философский и нейробиологический. Исследователи из этих областей говорят на разных языках и оперируют разными понятиями. Психолог объясняет эмоции в терминах внутренних побуждений, потребностей, конфликтов. Нейробиолог говорит про активность разных отделов мозга. Кто-то хочет разобраться в конкретных эмоциях, изучая, например, грусть или страх; другие стремятся понять общие черты, которые отличают эмоции от других нервных процессов. Мы не просто пытаемся описать слона по разным его частям, как слепцы из известной притчи, у нас даже нет общего названия для «слона».

При таком интеллектуальном разнообразии и отсутствии единства неудивительно, что появилось множество книг, продвигающих новые теории эмоций. Большинство из них — и уж точно большинство тех теорий, которые становятся предметом общественного обсуждения, — берут начало в психологии. Они интересны и перспективны, но часто слишком абстрактны, и их сложно подтвердить экспериментально. У моей книги совершенно иная концепция. Я убежден, что нейронаука может предложить объективный и эмпирический подход к изучению эмоций. Он позволит нам начать поиск ответа на сложные вопросы об эмоциях, которые раньше считались вообще неразрешимыми.

Но начнем с общих сведений. Нейробиологи, изучая разные виды животных (в том числе и человека), пытаются выяснить, как из нейронов и связей в мозге зарождаются внутренние мотивации и формируется поведение. У ученых есть целый арсенал методов для измерения активности нервных клеток и манипуляций с ними. На основе полученных данных они строят компьютерные модели работы мозга. Это дает возможность понять на самом простом уровне сложные причинно-следственные связи в работе мозга. Нейронаука позволяет надеяться, что, когда мы изучим мозг достаточно подробно, мы сможем объяснить, как из его активности возникают и поведение, и эмоции.

Возможно, вы уже согласны со мной насчет важности нейронауки. Может быть, вы даже полагаете, что мои представления устарели и этот вопрос уже решен. Например, вы могли читать, что страх возникает благодаря активности структуры мозга под названием «миндалевидное тело». Ведь существует множество исследований, где ученые сканировали мозг испытуемых и показали, что если человек ощущает страх, то его миндалевидное тело «загорается», то есть активируется. Если это верно для страха, то, несомненно, что-то подобное должно быть и для гнева. Таким образом, нам остается только выяснить, где именно в мозге «живет» гнев. Разве мы не можем просто поместить испытуемых в сканер, поставить кого-нибудь наблюдать, что происходит в мозге, когда человек злится, а потом повторять это для других эмоций, пока мы не локализуем их все?

Если кратко, то нет. Сканирование мозга (такой метод называется по-научному «функциональная магнитно-резонансная томография», или фМРТ) не дает возможности оценить электрическую активность в мозге напрямую. Скорее, оно позволяет увидеть ток крови в определенной области. Соответственно, с помощью этого метода мы получаем лишь общее представление об активности мозга. Но главное, подобные эксперименты обеспечивают лишь корреляционные данные. Если мы наблюдаем активность в каком-то отделе мозга человека, когда тот говорит, что злится или боится, мы не можем определить, вызывает ли активность мозга эту эмоцию, или эмоция вызывает подобную активность мозга. Кроме того, использовать устный отчет испытуемого, то есть его рассказ о своих чувствах, для определения его субъективных ощущений — не самый надежный способ. Человек может неверно интерпретировать свои ощущения или даже солгать о том, что чувствует. Более того, как показывает практика, довольно сложно вызвать настоящую, подлинную эмоцию у человека, который находится в томографе, потому что он знает, что проходит эксперимент, и его отвлекают различные факторы, например шум прибора и снующие вокруг люди в лабораторных белых халатах. И наконец, как выяснила психолог и писатель Лиза Фельдман Барретт, первые работы по изучению страха с помощью фМРТ в разных лабораториях дали очень противоречивые результаты (хотя в относительно недавних исследованиях были получены более согласованные результаты).

В последние годы вследствие этих и других причин упрощенные нейробиологические объяснения эмоций, основанные на томографических данных, были поставлены под сомнение. Например, в 2015 году в статье для The New York Times Фельдман Барретт отмечала, что нейронная активность в миндалевидном теле необязательно порождает страх, на самом деле страх, как и другие эмоции, диффузно распределен по всему мозгу, а не локализован в каком-то одном отделе. В другой своей колонке Фельдман Барретт писала, что гнев проявляется у людей в столь разных формах, что, в сущности, бесполезно искать какой-то один паттерн нейронной активности, который соответствовал бы этой эмоции. Если смотреть с этой точки зрения, все попытки понять гнев, как, впрочем, и любую другую эмоцию, на нейробиологическом уровне не приводят к успеху и сама природа эмоций, похоже, остается непостижимой.

Однако я надеюсь вам показать, что рано опускать руки. Нейронауке есть что поведать о работе эмоций. Просто мы неправильно подходили к этому вопросу. Ситуация начала меняться в последние два десятилетия, когда появилось множество новых революционных методов для изучения функций мозга у так называемых модельных организмов, например мышей или плодовых мушек дрозофил, которых разводят в лабораториях для исследовательских задач и с которыми можно проводить генетические манипуляции. Современные методы позволяют с помощью генов и света помечать определенные типы нервных клеток в мозге, устанавливать их местоположение, оценивать их активность и управлять ими. В отличие от томографических методов, которые оценивают нейронную активность косвенно, по интенсивности кровотока в мозге, новые подходы дают возможность измерить непосредственно электрическую активность отдельных нейронов и проследить их прямые связи с конкретными клетками в других областях мозга.

Благодаря этим технологиям можно включать и выключать определенные группы нейронов, чтобы понять, как это влияет на то или иное поведение. В отличие от томографии, такие эксперименты позволяют различить причину и следствие. Поэтому я называю эти исследования каузальной нейронаукой. Они не только помогут нам лучше понять фундаментальные основы эмоций, у них есть и практическое применение. Выявление причины и следствия важно, например, если вы хотите найти мишени для новых препаратов, используемых в психиатрии или применяемых для глубокой стимуляции мозга.

Все же в подавляющем большинстве случаев эмоции рассматриваются и объясняются в психологических терминах. Хочу уточнить, что, по сути, в этом нет ничего ошибочного. Однако с практической точки зрения если бы психологического объяснения было достаточно, то для лечения большинства психических расстройств, среди которых посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), клиническая депрессия, биполярное расстройство, шизофрения и множество других, всем хватало бы терапевтических бесед. Безусловно, психотерапия может быть полезна для некоторых пациентов, но очевидно, что во многих случаях, в том числе при тяжелых психических заболеваниях, она не помогает. Тогда в ход идут лекарства (часто в сочетании с терапевтическими беседами). Сложность в том, что у нас нет хороших препаратов для лечения или коррекции многих психических заболеваний, а у имеющихся зачастую присутствуют настолько неприятные и тяжелые побочные эффекты, что многие пациенты отказываются лечиться и страдают от последствий болезни. Например, гениальный прозаик Дэвид Фостер Уоллес, автор романа «Бесконечная шутка», прекратил прием лекарств от депрессии из-за их побочных эффектов и в итоге покончил с собой.

К сожалению, за последние 50 лет не было одобрено ни одного принципиально нового препарата для лечения психических заболеваний. Все так называемые новые лекарства однотипны. Например, препараты на основе флуоксетина, пароксетина и эсциталопрама — селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС). Дело в том, что большинство имеющихся препаратов, таких как СИОЗС, были открыты случайно. Подобные события происходят нечасто, поэтому множество людей страдают, пока мы ждем следующего случайного открытия. Нам необходимо найти метод, позволяющий разрабатывать новые препараты для помощи пациентам в психиатрии, основываясь на понимании механизмов, лежащих в основе заболевания.

Благодаря каузальной нейронауке мы можем надеяться, что это возможно. Например, если активность определенных нейронов скоррелирована с тревожностью, это значит, что либо активность нейронов вызывает тревожность, либо активность нейронов обусловлена тревожностью. Если выключение таких нейронов делает животное более расслабленным, а активация нейронов — более встревоженным, можно предположить, что именно эти нейроны и порождают тревожность. Отсутствие эффекта от подобных манипуляций свидетельствует, что активность данных нейронов — это следствие тревожного состояния животного, а не причина. Эти выводы пригодятся, если вы попытаетесь выбрать, на каких типах нейронов сосредоточиться в поиске новых методов лечения тревожных расстройств.

Следует признать, что эти новые методы каузальной нейронауки сложно использовать на людях — как по техническим, так и по этическим причинам. Наш мозг — большой и сложный орган, и непросто найти надежный способ стимулировать и тормозить отдельные крошечные области, чтобы установить определенные функции или активность. Более того, это инвазивные методы. Для их применения нужна операция на открытом мозге с вживлением электродов, оптоволокон и другого оснащения. Медицинская этика требует, чтобы у людей операции на мозге проводились только для лечения заболеваний, например эпилепсии, и чтобы регистрация активности нейронов была ограничена лишь пораженной областью. То есть нейрохирурги не могут просто воткнуть электроды в произвольное место в мозге здорового человека, начать стимуляцию и узнавать, что из этого получается. Следовательно, систематический поиск по всему мозгу участков, контролирующих разные эмоции, у человека невозможен. Кроме того, для исследований в каузальной нейронауке часто требуется внесение изменений в гены, что также запрещено при работе с людьми. Например, может потребоваться внедрить в мозг инактивированный вирус с целью генетически модифицировать нейроны, представляющие научный интерес. В случае с человеком подобные манипуляции разрешены только при лечении таких болезней, как рак мозга.

Поэтому, если мы хотим использовать новые методы, способные повлиять на здоровье человека, нам необходимо работать на модельных животных, чтобы понять на причинно-следственном уровне, как мозг порождает такие эмоции, как страх и гнев, и как они связаны с поведением, например с агрессией. Уже сейчас использование методов каузальной нейронауки очень сильно повлияло на наши представления о таких функциях мозга, как зрение, восприятие, обучение, память, двигательный контроль, и это далеко не полный список. Есть все основания полагать, что эти методы также повлияют и на наше понимание эмоций и их связи с поведением.

И вот теперь мы подошли к серьезной проблеме. Как оценить эмоции у животных? Большинство людей в повседневной речи использует слово «эмоции» для обозначения чувств. Чувства — это субъективные переживания, которые мы осознаем в процессе самоанализа. С научной точки зрения единственный способ определить субъективное чувство — получить устный отчет. Исследователь спрашивает испытуемого, что тот чувствует, и испытуемый описывает свои ощущения. Поскольку животные не умеют говорить, мы никак не можем узнать, что они чувствуют и чувствуют ли что-то вообще (по крайней мере, в том смысле, в каком это испытываем мы). Субъективные чувства — часть сознательного опыта, а в настоящее время нет способа объективно оценить наличие сознания у животных. Следовательно, если мы рассматриваем эмоции исключительно как чувства, то мы не можем знать, присущи ли они животным. Как писал нидерландский этолог, лауреат Нобелевской премии (и один из моих кумиров в науке) Нико Тинберген: «Голод, как и гнев, страх и прочее, — явление, которое можно познать только путем самоанализа. Применительно к другому виду это всего лишь предположение о возможной природе субъективного состояния животного»¹.

Таким образом, когда животное дерется, это необязательно означает, что оно испытывает нечто, определяемое нами как гнев. Тот факт, что животное замирает, необязательно означает, что оно испытывает страх в человеческом понимании. Действие — это одно, а эмоции — совсем другое. Если мы наблюдаем, что животные ведут себя определенным образом, это необязательно означает, что у них есть какие-либо эмоции.

Те из вас, у кого (как и у меня) есть домашние питомцы, могут счесть такую позицию несправедливой. Большинство из нас убеждены, что способны понять чувства животного, просто взглянув на него. Например, я почти уверен, что могу определить, счастлива моя кошка или встревожена, взглянув на движения ее тела и мордочку. Если она выглядит довольной или встревоженной, то кажется очевидным, что она должна испытывать эти чувства (то есть осознавать их). Если вы согласны с этим, то вы в хорошей компании. Великий натуралист Чарльз Дарвин (еще один мой научный кумир) писал в 1872 году в своей книге «О выражении эмоций у человека и животных», что «даже насекомые выражают гнев, ужас, ревность, любовь особенными звуками²»[1].

Предположение, что животные чувствуют так же, как и мы, кажется верным и логичным, пока речь идет о домашних собаках и кошках, которые сталкиваются с пугающими или угрожающими, на наш взгляд, ситуациями. Однако что можно сказать о реакции рыбы, мухи или пчелы на угрожающие стимулы? Следует ли приписать эмоции и им тоже, как это сделал Дарвин? Или же следует занять нейтральную позицию, пока мы не найдем объективный способ оценивать эмоции у конкретного вида животных?

Мнение Дарвина соответствовало его цели — объяснить эволюционные преимущества «эмоционального» поведения, общего для людей и некоторых животных. Например, почему расширяются зрачки, когда мы испуганы[2]. Однако для такого упертого нейробиолога, как я, это предположение неочевидно по ряду причин. Во-первых, если мы определяем эмоции как чувства, то, согласно Тинбергену, мы не можем объективно узнать, испытывают ли животные эмоции вообще. Во-вторых, если мы вслед за Дарвином просто предположим, что эмоции присущи всем животным, тогда, чтобы определить, какую именно эмоцию испытывает данное существо, мы должны представить себя на его месте и подумать, что мы сами почувствовали бы в такой момент. Но животные — это не маленькие люди в меховых костюмах, и наша интуиция может нас подвести. Например, если я вижу, как кошка, встречая меня после работы, переворачивается на спину кверху лапами, то делаю вывод, что она рада меня видеть, поскольку я был бы рад себя увидеть, если бы был кошкой, запертой целый день дома в одиночестве. При этом у меня нет никакого независимого и объективного способа узнать, что чувствует кошка, кроме наблюдения за ее поведением. Я не могу объяснять ее поведение, предполагая, что знаю ее эмоции, и одновременно определять, что она чувствует, основываясь на ее поведении. Это — замкнутый круг. Может быть, кошка просто поняла, что может приучить меня гладить ей живот, если перевернется на спину лапами вверх.

Проблема усложняется тем, что в основе конкретного поведения может лежать несколько возможных эмоций, которые бывает трудно различить. Иногда животное неподвижно, поскольку замерло от страха или потому что спит. Оно может нападать, потому что чувствует угрозу, хочет продемонстрировать доминирование или съесть жертву. Аналогично, когда один самец пытается спариться с другим самцом, что это — гомосексуальное поведение или же проявление доминирования? Текущее эмоциональное состояние животного непросто определить, наблюдая только за его поведением.

Последнее и наиболее важное в контексте данной книги замечание: множество поведенческих актов животных, которые, если смотреть через призму антропоморфизма, выглядят для нас «эмоциональными», могут быть просто автоматическими, генетически предопределенными реакциями, которые запускаются в ответ на какие-либо сенсорные стимулы. По сути, это рефлексы, почти такие же, как разгибание ноги, когда врач ударяет по колену маленьким молоточком. Кибернетик Валентино Брайтенберг из Института биологической кибернетики Макса Планка показал, как легко можно запрограммировать машинку на четырех колесах двигаться так, что люди ошибочно будут приписывать ей эмоции (симпатию или отвращение). На самом же деле движение контролируется датчиком, который управляет вращением колес по часовой или против часовой стрелки, как у марсохода (подробнее об этом будет в главе 2). Итак, если мышь отскакивает от горячей поверхности, обязательно ли она испытывает боль? Или это просто рефлекс? Даже у человека быстрое отдергивание руки от горячей плиты — рефлекс, который контролируется спинным мозгом и в целом срабатывает без участия головного. Ощущаемая при этом боль — совсем другое, она возникает в вашем мозге позже. Точно так же муха или мышь, отпрыгивая или замирая в ответ на угрозу, может всего лишь проявлять рефлекс без какого-либо сопутствующего ощущения страха.

Итак, если нейронаука способна предложить лучшую трактовку эмоций (как мне верится), то теперь мы знаем, какой эта наука должна быть. Во-первых, следует сразу переформулировать понятие «эмоции» — так, чтобы оно не требовало приписывания чувств животным. Во-вторых, необходимо определить, является ли поведение выражением какой-либо эмоции, или это просто автоматическая реакция. В-третьих, наука должна предложить способ определить, какого типа эмоцию животное испытывает, а не приписывать ему наши собственные субъективные человеческие переживания. И наконец, изучение работы эмоций в мозге животного должно рассказать нам о том, что происходит с эмоциями и в нашем мозге.

Чтобы у вас появилось некоторое представление, о чем я буду говорить, давайте начнем с самого первого и самого сложного вопроса: возможно ли объективно идентифицировать проявление эмоций у животных, не приписывая им человеческих чувств? Когда я зависаю в размышлениях о мозге и поведении, то обращаюсь за вдохновением к своим кошкам: Серафине — нежной, чувствительной трехцветной кошечке с любознательной пытливой мордочкой, которая выглядит совсем по-человечески, и Бастеру — серому полосатому коту, которого котенком подобрали в кустах за моей институтской лабораторией. Непроницаемый взгляд желтых глаз, энергия и бесстрашие выдают его дикое происхождение. Бастер появился у нас на год позже Серафины, и она так и не смогла к нему привыкнуть. Она старательно избегала Бастера, несмотря на все его попытки добиться ее расположения. Когда он был слишком настойчив, Серафина могла с шипением ударить его лапой, зачастую поранив когтями до крови. Бастер убегал в другую комнату, а она умывалась и возвращалась в свое обычное созерцательное состояние.

Бастер же, напротив, и мухи не обидит. Даже в самых бурных играх он никогда не выпускает когти и кусает только понарошку. Серафина же быстро приходит в ярость, если я не совсем аккуратно играю с ней, и раздирает мои руки своими острыми, как бритва, когтями и зубами. Но был однажды случай, когда Бастер изменился до неузнаваемости. Он не выходит на улицу, но как-то раз увидел через стеклянную заднюю дверь незнакомого огромного серого котяру, который забрел к нам во двор. Оказавшись нос к носу с противником, Бастер испустил глубокий гортанный звук, выгнул спину дугой и вздыбил шерсть так, что хвост стал казаться в несколько раз толще обычного. Он застыл в таком положении, уставившись сквозь стекло, и орал до тех пор, пока чужак не ушел. Вскоре после этого в комнату к Бастеру забрела Серафина — он вдруг развернулся к ней и набросился с невиданной ранее яростью и злобой, оставив на ее носу неприятную царапину, которая заживала несколько недель.

Очевидно, нападение Бастера на Серафину не было всего лишь автоматической реакцией на серого котяру. Скорее всего, Бастер находился в некотором возбужденном состоянии, сохранявшемся и после того, как чужой кот ушел, и в итоге снял напряжение, напав на Серафину. Осознавал ли Бастер свое состояние? Испытывал ли субъективное переживание вроде нашего гнева или ярости? Может быть, да, а может, и нет. Мы этого не знаем. Но я понял, что это неважно, если я на самом деле хочу понять, как такое состояние порождается мозгом. Можно провести такую аналогию: камень, лежащий на солнце, — горячий, а ночью тот же камень становится холодным. Это физическая характеристика камня, которая зависит от количества содержащейся в нем тепловой энергии. Я абсолютно уверен, что у камня нет субъективного ощущения своего тепла, и тем не менее мы можем измерить его температуру термометром.

К сожалению, для эмоций у нас нет такого прибора. Я же не могу прийти в хозяйственный магазин, купить «яростеметр» за 9,95 доллара плюс налог и засунуть его в прямую кишку Бастеру. (И это было бы непросто сделать!) Тем не менее происшествие с котом явно запустило что-то в мозгу и теле Бастера, что продолжалось и после исчезновения этого кота и что радикально изменило поведение Бастера по отношению к Серафине. Как можно было бы с научной точки зрения исследовать это неопределенное «что-то», не приписывая коту субъективных чувств? Признаюсь, когда я прихожу домой и снимаю свой лабораторный халат, я обращаюсь со своими кошками так, как будто у них есть субъективные чувства, и я думаю, что чувства есть и у собак, и у многих других млекопитающих. Но, когда я прихожу в лабораторию, я должен оставить за порогом свои домыслы и сохранять научную объективность.

Важным шагом было отказаться от идеи, что эмоции состоят исключительно из субъективных чувств. Скорее, их надо рассматривать как внутренние, центральные состояния мозга, которые существуют независимо от того, осознает их индивидуум или нет. Мы даже знаем, что бывают случаи, когда человек не осознает своих эмоций, но друзья и близкие замечают их по жестам и выражению лица. Существуют и лабораторные исследования, подтверждающие наличие неосознанных эмоций у человека. А если у людей эмоции могут существовать независимо от сознания, то они могут возникать и у животных, вне зависимости от того, что мы думаем про наличие у них сознания. Это не значит, что я считаю, будто у кошек, собак и других животных нет сознательных переживаний, — это значит, что мне не надо искать научный ответ на этот вопрос, чтобы изучать, как мозг формирует эмоциональные состояния.

Что именно я имею в виду, когда говорю о «состояниях» мозга? От состояния мозга зависит, каким образом этот мозг будет интерпретировать информацию из внешнего мира и реагировать на нее. Например, если вы умираете с голоду, то готовы с жадностью наброситься на тарелку с холодной жареной картошкой в лужице застывшего жира, когда же вы сыты, тот же самый стимул может вызвать отвращение. Точно так же ведет себя большинство животных, в том числе и плодовые мушки дрозофилы. Субъективно вы можете чувствовать себя сытым или голодным, но не чувства управляют вашим поведением. Ваше поведение контролируется состоянием мозга, а ваши осознаваемые переживания — это восприятие мозгом своего внутреннего состояния.

Некоторые состояния мозга вообще блокируют реакции на стимулы. Например, сон. Когда вы крепко спите, вы не слышите слабых звуков, которые легко обнаружили бы в состоянии бодрствования. Конечно, если звуки будут достаточно громкими, они могут вас разбудить. Но суть в том, что один и тот же сенсорный стимул по-разному обрабатывается, когда вы находитесь в состоянии сна или бодрствования. И человеку не нужно осознавать себя спящим, чтобы подавлять реакцию на внешние стимулы. Точно так же животному необязательно испытывать субъективное переживание жажды, чтобы при обезвоживании мозг скомандовал организму найти и выпить воды.

Другими словами, эмоции — это внутренние состояния, которые контролируют, как входящий сигнал в мозге конвертируется в исходящий. Как будто начальник указывает своим подчиненным, как им соединять провода на старинном телефонном коммутаторе. Одним из показателей внутреннего эмоционального состояния будет внешне наблюдаемое поведение на выходе. Но внутри организма есть и другие измеряемые показатели — изменение частоты сердцебиения, кровяного давления или уровня гормонов. Субъективные чувства, то есть наше осознанное переживание этих эмоциональных состояний, — это тоже показатели на выходе. При этом они не единственные и не необходимые. Поэтому, рассматривая эмоции как внутренние функциональные состояния, мы можем на моделях животных организмов изучать, как мозг контролирует эмоции, не выясняя, есть ли у животных субъективные чувства.

Нейронаука стремится понять, как внутренние эмоциональные состояния формируются, или «реализуются», мозгом человека и других животных. При такой реализации может меняться общая структура электрической активности мозга (например, появляются определенные мозговые ритмы), содержание определенных нейромедиаторов или других химических веществ, активность отдельных областей мозга, некоторых типов нейронов и нейронных цепочек. По идее, если бы мы понимали, как мозг создает эмоции, то, измерив электрическую активность или содержание веществ в мозге, могли бы определить эмоциональное состояние животного. И наоборот, если бы мы знали эмоциональное состояние животного (оценив поведение и физиологические параметры), то сумели бы предсказать характер активности мозга и происходящие в нем химические изменения. Но чтобы все это проделать, сначала нужно распознать, находится ли животное, ведущее себя определенным образом, в каком-либо эмоциональном состоянии и если да, то в каком.

Почему вообще возникает этот вопрос? И как может быть иначе? Разве не ясно, что если животное замирает или убегает прочь, то оно испытывает страх? Хотя наша интуиция говорит, что это так, с точки зрения нейронауки это неочевидно. Дело в том, что поведение, которое, на первый взгляд, отражает эмоциональное состояние, может быть всего лишь автоматической, жестко запрограммированной реакцией. В главе 2 я расскажу, как можно создать довольно простого робота, который демонстрирует поведение, направленное на определенный стимул (например, источник света) и с виду выглядящее как «любовь», «страх» или «ненависть». Инженеры запрограммировали робота так, чтобы он отвечал на стимул определенным образом, его поведение зависит от его нацеленности на стимул и его внутренних нейронных связей. Подобным же образом эволюция «запрограммировала» нервные системы многих организмов реагировать замиранием или избеганием на жизненно важные стимулы, например на присутствие хищника или испорченную еду. Подобное поведение называется фиксированным комплексом действий. Если мы наблюдаем, как животное замирает в ответ на появление хищника или отходит от испорченной пищи, это еще не означает, что оно испытывает страх или отвращение. Возможно, перед нами просто запрограммированная, рефлекторная реакция. Существует ли научный способ отличить одно от другого?

В этой книге я расскажу, как мы с коллегами на основе тщательного анализа поведения животных разработали и использовали точные критерии для выявления таких различий. Подобный подход, в принципе, может быть применен для любого вида животных. Вы даже можете использовать его при наблюдении за вашими домашними питомцами, он неинвазивен и абсолютно безвреден. Эти критерии я разработал в сотрудничестве с моим коллегой Ральфом Адольфсом, профессором Калифорнийского технологического института, изучающим эмоции у людей. Они основаны на общих чертах, или свойствах, многих, если не всех вариантов эмоционального поведения. Можно сказать, что это надповеденческие признаки. У многих разновидностей эмоциональных реакций есть общие свойства. Более того, в совокупности эти свойства не присущи большинству видов рефлекторных реакций. Они описывают, как животное реализует данное поведение, а не что именно оно делает. Мы назвали их элементарными свойствами эмоций.

Среди элементарных свойств есть такие, как продолжительность (эмоциональному поведению свойственно продолжаться после окончания действия вызывавших его стимулов, а рефлекторное прекращается сразу, когда исчезает стимул), масштабируемость (эмоциональное поведение может усиливаться или ослабляться в зависимости от изменения интенсивности стимула, а рефлексы, как правило, осуществляются по принципу «все или ничего») и генерализация (одно и то же эмоциональное состояние может быть вызвано разными стимулами, и, возникнув, оно само влияет на восприятие других стимулов). Мы предложили и другие элементарные свойства, они будут описаны в главе 2. Необходимо отметить, что они одновременно характеризуют и внутреннее состояние мозга, и вызванное им внешне наблюдаемое поведение. Следовательно, если в реакции на определенный стимул присутствуют такие надповеденческие признаки, то, вероятно, это не «бездумный» рефлекс, а поведение, обусловленное внутренним состоянием.

Я расскажу вам историю, связанную с моей подругой Кейт, чтобы на примере показать, как это работает. У Кейт есть небольшой пруд на заднем дворе с десятком золотых рыбок. Рыбки привыкли к тому, что она их кормит, поэтому, когда Кейт подходила к пруду, они поднимались к поверхности и собирались группой у берега рядом с ее ногами. Однако однажды рано утром Кейт выглянула в окно и, к своему ужасу, увидела, как голубая цапля выловила рыбу из пруда и одним махом проглотила ее. Возможно, рыбка перепутала цаплю с Кейт и беззаботно приплыла навстречу своей гибели. Примерно через 20 минут после того, как цапля улетела переваривать свою добычу, Кейт на цыпочках подкралась к пруду, чтобы оценить урон. Большинство рыб уже не было видно, они переплыли в защищенную навесом часть водоема. Однако две рыбки неподвижно лежали на дне. Вначале Кейт решила, что они умерли — возможно, из-за шока. Однако, к ее изумлению, еще примерно через 10 минут рыбки начали шевелиться и в итоге уплыли прочь.

Очевидно, эти две особи демонстрировали рыбий эквивалент поведения опоссума, когда тот притворяется мертвым. Бегство этих рыб в убежище могло бы быть рефлекторной реакцией, если бы произошло немедленно. Однако рефлексы обычно не запускаются через полчаса после исчезновения вызвавшего их стимула (в данном случае цапли). Похоже, что реакция рыб, притворившихся мертвыми, была продолжительной, то есть тут проявилось элементарное свойство эмоций. Это, в свою очередь, навело меня на мысль, что поведение рыбок управлялось стойким внутренним состоянием мозга. Неважно, назовете вы это страхом или нет, но я, будучи нейробиологом, немедленно захотел узнать, как мозг рыбки смог продержать ее в таком, казалось бы, почти безжизненном состоянии на протяжении довольно длительного времени и как он «узнал», что уже безопасно «просыпаться».

Эта история — реальный пример того, как можно обнаружить элементарные свойства эмоций в поведении животных, обитающих у вас на заднем дворе. Она показывает, каким образом можно использовать концепцию элементарных свойств, чтобы разобраться, как мозг контролирует поведение животных и людей. Однако важно отметить, что элементарные свойства не заменяют определения эмоций. А также что это — не новая теория эмоций. Элементарные свойства всего лишь позволяют отличить рефлекторные реакции от поведения, которое, вероятно, обусловлено внутренним состоянием мозга, но при этом не предполагается, что животное как-то субъективно осознает это состояние или что это состояние каким-то образом соотносится со специфическими человеческими эмоциями, такими как страх или отвращение. Эволюционно древние эмоциональные состояния, такие как страх, безусловно, могут быть общими для человека и животных, но другие характерны только для людей — например, злорадство. Элементарные свойства эмоций, однако, можно использовать для выявления поведения, отражающего внутреннее эмоциональное состояние, независимо от того, характерно оно для многих групп животных или специфично для определенного вида. В принципе, их можно использовать и для доказательства наличия эмоциональных состояний у марсиан — по движению их щупалец. Как только мы обнаружим поведенческое проявление внутреннего состояния, мы сможем использовать методы каузальной нейронауки для изучения того, как эти элементарные свойства, то есть компоненты эмоционального ответа, закодированы в мозге. Например, как мозг золотой рыбки заставил ее оставаться неподвижной в течение 20 минут после ухода цапли. Таким образом, этот подход позволяет найти ответы на вопросы, на которые раньше нельзя было ответить. Теперь ученые смогут разложить внутреннее эмоциональное состояние на отдельные компоненты, нейронный контроль которых изучается на животных.

Вы можете рассматривать элементарные свойства как эволюционные блоки, из которых состоят эмоции, по аналогии с тем, как автомобиль состоит из двигателя внутреннего сгорания, коробки передач и карбюратора. Все эти устройства должны были быть изобретены до того, как их объединили в создаваемый автомобиль, — точно так же и эмоциональные свойства могли появиться в процессе эволюции раньше, чем возникли полноценные эмоции. Следовательно, чтобы понять, как эмоции легли в основу системы контроля поведения животных, концепцию элементарных эмоциональных свойств стоит применить к одному и тому же поведению разных организмов и к разному поведению одного организма. Существуют ли животные, которые действуют как полностью автоматические рефлекторные системы? Или у всех, даже у медузы, есть некоторое внутреннее состояние, которое может гибко контролировать поведение? И существуют ли среди элементарных свойств эмоций более древние?

Концепция элементарных свойств эмоций относительно молодая. Мы с Ральфом впервые представили ее в 2014 году и развили ее в монографии³ 2018 года. Она еще не получила широкого признания в научном сообществе, хотя появляется все больше и больше статей, где ее используют и цитируют. Мы разработали концепцию элементарных свойств эмоций, чтобы помочь нейробиологам исследовать формирование мозгом эмоциональных состояний у различных животных, от мышей до плодовых мушек и круглых червей. Посмотрим, окажет ли она долгосрочное влияние на более широкую область изучения эмоций.

В этой книге я расскажу про наши работы с использованием элементарных свойств эмоций для изучения оборонительных и агрессивных внутренних состояний у мышей и плодовых мушек. Мы определяли, может ли этот подход выявить общие черты в разных эмоциях одного вида животных («страх» и «гнев» у мышей) и в одинаковых состояниях у разных видов (например, «страх» или «гнев» у мышей по сравнению с такими же состояниями у плодовых мушек). Поскольку страх и агрессия — эволюционно древние явления, мы можем изучать их у видов, расположенных на эволюционном древе довольно далеко друг от друга. Мы знаем, что у мух есть внутренние состояния голода и жажды, они даже спят (короткими периодами по пять минут). Но есть ли у них внутренние состояния, обусловливающие бегство, агрессию или спаривание, состояния, которые можно определить, измерить и понять? И могут ли эти внутренние состояния быть эволюционными предшественниками страха, гнева или вожделения? Это мы выясним.

Нейробиологические представления о том, как мозг создает внутренние эмоциональные состояния у разных организмов, позволяют по-новому взглянуть на роль эмоций в нашей жизни: как они направляют наше поведение и насколько они похожи на те, которыми обладают наши любимые питомцы. Этот подход показывает, как много всего происходит в мозге, когда мы испытываем эмоцию, а субъективное переживание — это лишь вершина нейронного айсберга. Нейронаука позволяет объединить многие другие подходы к этой увлекательной теме, что имеет важные последствия для развития диагностики и лечения в психиатрии. Тем не менее понять, как мозг контролирует эмоциональные состояния, — непростая задача, до решения которой еще далеко, и я не могу гарантировать, что дам удовлетворительный ответ на все вопросы, которые, вероятно, возникли у вас при прочтении введения. Но я могу обещать, что путешествие, в которое я вас отправляю, позволит заглянуть в интересный мир внутренней работы мозга.

Глава 1

Чувствуют ли плодовые мушки страх, когда спасаются бегством?

В центре закрытого прозрачного контейнера размером с тарелку для салата на небольшом кусочке пищи собрались 20 мушек дрозофил, которые лишь слегка толкают друг друга во время еды. Они кажутся безмятежными, будто коровы, пасущиеся на альпийском лугу. Затем, после нажатия кнопки, над ними начинает медленно парить темная лопатка — фактически это управляемая компьютером мухобойка. Когда тень скользит над кормящимися насекомыми, я наблюдаю их реакцию с помощью видеокамеры.

Вот тень проходит над мухами в первый раз, и они почти не меняют своего положения, игнорируют ее, словно говоря: «Не мешай мне, я ем». Потом лопатка качается в противоположном направлении, и несколько мушек слегка реагируют, когда край тени скользит по их блестящим алым глазам. После небольшой паузы я снова делаю так, чтобы лопатка прошла вперед и назад. Теперь, когда тень проходит над их головами, некоторые мухи слетают с кормушки на прозрачный пластиковый «пол», тогда как другие беспокойно переминаются с ноги на ногу, но продолжают сидеть на еде. Когда тень движется обратно, еще больше мух соскакивают с еды. Во время следующего прохода с кормушки удаляются оставшиеся мухи, их собратья начинают метаться, но прозрачная крышка в нескольких миллиметрах над головой не дает им улететь. На четвертый и пятый раз кажущиеся обезумевшими мухи сосредотачиваются у стенок контейнера и бегают вдоль них по кругу одна за другой, как поезд по железнодорожному кольцу.

Такое поведение называется «тигмотаксис»[3]. Примечательно, что оно сохраняется и после того, как тени перестают мелькать над головой: мухи продолжают двигаться цепочкой вдоль стенки, периодически взмахивая крыльями, если муха сзади оказывается слишком близко. Через одну-две минуты мухи начинают замедляться. Некоторые из них покидают процессию и возвращаются в центр к кормушке. Со временем все больше мух следуют их примеру, и через несколько минут только одна или две продолжают кружить вдоль стенки. Наконец даже эти отстающие будто нехотя возвращаются к еде и снова начинают кормиться вместе с собратьями. Я повторяю весь этот эксперимент на той же группе мух и получаю тот же эффект, затем на другой группе, на третьей, пока не убеждаюсь, что это четкий и воспроизводимый результат, надежно зафиксированный на видео.

Что же происходило в крошечных мозгах этих маленьких мушек, каждая из которых меньше рисового зернышка? Моему внутреннему натуралисту-любителю хотелось бы верить, как верил когда-то Дарвин, что я наблюдал проявление страха у мух. Что тень, многократно проплывающая над головой, вызвала нарастающее ощущение тревоги, которое постепенно пересилило голод и заставило мух прекратить есть, а потом спасаться в панике от того, что они, возможно, восприняли как кружащую над головой насекомоядную птицу, готовящуюся к атаке. Перепугавшись, мухи отскочили подальше от кормушки и затем, оказавшись у стенки, продолжали двигаться вдоль нее, отчаянно пытаясь найти выход и оставаясь как можно дальше от ничем не прикрытого опасного центра. Как только тень исчезла, страх постепенно развеялся, голод победил и мухи, поняв, что на горизонте чисто, вернулись к трапезе.

Однако верно ли такое объяснение? Большинство из нас сталкивались с попыткой прихлопнуть надоедливую комнатную муху (как правило, это более крупная родственница крошечной плодовой мушки), которая жужжит в нашей спальне, мешая нам заснуть. Если мы будем действовать незаметно, успешно и быстро, мы убьем ее с первого удара. Но если мы промахнемся, муха улетит. Это можно смоделировать и в лаборатории, не уничтожая мух: наведите тень на муху, сидящую на небольшой жердочке, и она в течение нескольких миллисекунд отскочит, выполняя грациозные балетные движения. Вы можете запечатлеть это с помощью высокоскоростной видеокамеры, снимающей 5000 кадров в секунду, подобно тому, как это изящно сделала Гвинет Кард, когда была аспиранткой в Калифорнийском технологическом институте.

Но действительно ли это отскакивание от источника опасности свидетельствует о наличии страха? Или это просто хорошо отработанный рефлекс взлета при опасности? Невозможно сказать наверняка, поскольку обычно после такого бегства муха исчезает из виду. Для решения этой проблемы я создал автоматическую установку в духе карикатуриста Руба Голдберга[4], позволяющую снова и снова размахивать мухобойкой над мухами, пока они находятся в контейнере, из которого не могут выбраться. Я продолжал наблюдать за мухами после того, как прекращал двигать мухобойкой над их маленькими головками. Более того, установка позволяла мне многократно проводить мухобойкой над мухами, и я изучал, как меняется их реакция с течением времени. Мое предположение оказалось верным: чем большее количество раз проходит мухобойка над мухами, тем более возбужденными они становятся.

И все же действительно ли поведение, которое я наблюдал, используя автоматическую мухобойку, было проявлением страха? Ведь оно, несомненно, было похоже на то, как ведут себя позвоночные животные, когда (как мы предполагаем) они напуганы. Так, птицы взлетают с вашей кормушки на ближайшее дерево при появлении кошки, а газели в африканской саванне разбегаются от водопоя при приближении льва. А тигмотаксис (бег по кругу) считается классическим проявлением тревожности у грызунов. Таким образом, поведение, которое я спровоцировал у мух, несомненно, обладало тем, что специалисты по поведению животных называют внешней валидностью: оно выглядит так, как должно выглядеть, если животное боится. Более того, имелась и так называемая конструктная валидность: поведение получали в лаборатории (то есть конструировали) с помощью стимулов, имитирующих тот тип угрозы, с которым животное, вероятно, сталкивалось в реальной жизни. Но означало ли это, что наличие страха у мух в этой ситуации — единственное объяснение тому, что я наблюдал?

Поразмыслив и обсудив эксперимент с коллегами, я понял, что, даже если поведение, например кружение вдоль стенок, выглядело как проявление страха, этого еще недостаточно, чтобы утверждать, будто мухи боятся. Мухи обладают хорошо известным рефлексом, который называется оптомоторной реакцией, когда непрерывное движение полос по сетчатке заставляет животное двигаться в направлении, позволяющем максимизировать зрительный поток. Такое поведение не вызвано страхом или какой-то внутренней мотивацией, это похоже на то, как человек, шагающий по беговой дорожке, постоянно переставляет ноги, чтобы просто не упасть.

Можно предположить, что оптомоторный рефлекс запускается, когда мухи оказываются у стенки. Вероятно, когда мухи начинали идти по кругу, движение стены относительно их глаз создавало зрительный поток, и это побуждало их продолжать двигаться по кругу, просто чтобы поддерживать этот поток. В таком случае здесь не было ни страха, ни тревоги, ни отчаянных поисков выхода из замкнутого пространства, а только врожденная рефлекторная двигательная реакция, вызванная зрительными стимулами, когда мухи начинали кружить вдоль стенки. Майкл Дикинсон, мой выдающийся коллега из Калифорнийского технологического института, изучает поведение мух с точки зрения инженера-авиаконструктора. Сравнивая муху с истребителем, ведущим маневренные воздушные бои на автопилоте, он вновь и вновь доказывает, что многообразные, кажущиеся преднамеренными действия мух на самом деле оказываются всего лишь сложными рефлексами — изменениями движений крыльев или положения тела в ответ на зрительные сигналы, запаховые следы и ток воздуха.

Чем больше я об этом думал, тем яснее понимал, что, к сожалению, не существует способа точно определить, какое из этих двух объяснений поведения мух в эксперименте с мухобойкой верно. Я потратил больше года, создавая различные приспособления, чтобы «уговорить» мух продемонстрировать какие-то доказательства существования у них чего-то, что (по крайней мере, мне) показалось бы похожим на страх. И хотя, на поверхностный взгляд, с учетом нашего антропоморфизма, у мух иногда в этих опытах действительно проявлялось что-то похожее на страх, но находилось альтернативное, не менее разумное объяснение без привлечения каких-то эмоций. Это могла быть врожденная автоматическая, рефлекторная реакция, основанная на сложных психофизиологических механизмах, отточенных за миллионы лет эволюции. Если вы не знаете, что происходит в мозге, а просто наблюдаете за животным, которое демонстрирует определенное поведение в ответ на конкретный сенсорный стимул, бывает очень сложно понять, рефлекс это или поведение, управляемое внутренним состоянием животного.

Теперь несколько слов про разницу между рефлексом и эмоциональным состоянием. Под «рефлексом» я подразумеваю генетически заданный нервный путь, который автоматически соединяет определенные сенсорные стимулы с конкретной двигательной реакцией. Это похоже на управление марионеткой, когда дерганье за ниточку (стимул) заставляет определенную конечность марионетки двигаться определенным образом. Активация этого пути вызывает данную реакцию, и только ее. В главе 2 мы увидим пример такого устройства, созданного человеком, когда будем говорить о тележке Брайтенберга. Более сложные формы поведения могут быть сконструированы за счет объединения рефлексов в последовательность, так что поведенческий ответ одного пути запускает следующий путь и т.д. — этот процесс этологи называют непонятным термином «стигмергия». Мы можем использовать стигмергические процессы для создания очень сложных роботов.

В отличие от таких врожденных рефлекторных систем, где стимул вызывает реакцию, поведение, управляемое внутренним эмоциональным состоянием, содержит то, что психолог Кент Берридж назвал промежуточной переменной, — это нечто, расположенное в мозге между сенсорным входом и моторным выходом (подробнее см. в главе 2). Промежуточные переменные формируются в результате объединения информации, поступающей с нескольких входов, и образуют внутреннюю «движущую силу», которая может быть разной интенсивности¹. Интенсивность этой движущей силы, наряду с другими факторами, определяет, какое поведение будет выбрано из множества возможных вариантов. В отличие от рефлексов, внутренние состояния обладают большей гибкостью, они могут реагировать на любой из нескольких различных стимулов на входе (в электротехнике это называется «разветвление по входу») и могут выдавать любой из нескольких ответов на выходе («разветвление по выходу»).

Чтобы объяснить, как может работать такая система, в 1950 году лауреат Нобелевской премии этолог Конрад Лоренц предложил гидравлическую модель. Представьте себе ведро с водой, подвешенное к опоре на вашем заднем дворе. Ведро может наполняться из разных источников — от дождя, из крана, из кувшина с водой и т.д. Когда количество жидкости в ведре увеличивается до определенного уровня, оно создает гидравлическое давление на один или несколько клапанов, имеющих разную чувствительность, и вода выходит через один из них. От каждого клапана идет свой шланг к определенному устройству на заднем дворе, так что вода может использоваться для разных задач: для полива газона, наполнения поилки для птиц, вращения водяного колеса, вырабатывающего энергию или поднимающего груз, для работы фонтана и т.д. Какие процессы и какой продолжительности будут запущены, зависит от уровня воды в ведре. Если ведро наполнено, выполняются все процессы; если оно почти пустое, работать будет только то устройство, куда ведет шланг с наиболее чувствительным клапаном. Теперь представьте себе, что эта гидравлическая система расположена в большом черном ящике, а вы можете видеть только то, что туда поступает и оттуда выходит. В этом случае, если вы всегда смотрите только на один входной сигнал (кран) и на одну реакцию (полив газона), будет трудно определить, устроена ли эта система рефлекторным образом, то есть кран напрямую соединен с разбрызгивателем, или же контролируется изменениями внутреннего состояния (уровнем воды в ведре).

Что касается мух и их поведения при вспугивании, то в результате многочисленных исследований в мозге был выявлен нервный путь, отвечающий за рефлекторное отскакивание в ответ на надвигающийся зрительный стимул. Этот путь содержит относительно крупный нейрон, называемый гигантским нервным волокном: в сущности, он почти напрямую соединяет глаза и ноги и при появлении тени может обеспечить отскакивание за несколько миллисекунд. Возвращаясь к нашей гидравлической модели, можно считать, что это кран, подключенный к шлангу, обеспечивающему только полив. Можно ли объяснить поведение мух в эксперименте с мухобойкой, используя только эту систему и описанный выше оптомоторный рефлекс? Без каких-либо дополнительных измерений, критериев или экспериментов на такой вопрос ответить непросто. Мы считаем, что поведение тех животных, которые эволюционно ближе к нам (птиц, газелей, собак, кошек), управляется их внутренним эмоциональным состоянием. А у мух — так же? Или это очень сложный рефлекс, способный обмануть впечатлительного наблюдателя, заставить поверить, что насекомые «боятся», подобно тому как искусный актер может изобразить страх, научившись управлять своими лицевыми мышцами? А если подумать, что мешает объяснить поведение птиц, газелей и кошек таким же безэмоциональным рефлекторным механизмом?

Эта дилемма отражает суть проблемы изучения эмоций у животных: как можно установить научно и объективно, демонстрирует ли