14 марта 1879 года родился Альберт Эйнштейн. Как часто бывает с великими людьми, многие факты, касающиеся их жизни, обросли легендами. Одна из главных загадок и тем для споров, связанных с немецким физиком, касается его мозга. Был ли он большего размера, чем у простых смертных? Что было не так с его нейронами? А с полушариями? «Футурист» рассказывает о том, что научная общественность думает о мозге Эйнштейна.
Причина исследований
После смерти Эйнштейна в 1955 году, патологоанатом Томас Харви (которого несколько лет спустя лишили медицинской лицензии) решил сохранить мозг ученого для науки, в то время как тело его было кремировано. Повозив орган некоторое время по стране, Харви разрезал мозг на 240 кусочков и разослал всем заинтересованным. Сын Эйнштейна Ганс, как ни странно, дал согласие, и ученые начали многочисленные исследования. В 80-х и 90-х годах было проведено сразу несколько опытов и измерений, результатом которых стали заявления о большем количестве нейронов в мозге физика, чем у обычного человека, а также сообщения о выдающемся размере и ширине его мозга.
Мозолистое тело и связь между нейронами
Более подробное и актуальное исследование было проведено в 2013 году. Ученые под предводительством Дин Фальк углубились в вопрос, касающийся двух полушарий мозга: левого - ответственного, за логику, и правого - так называемого “творческого” полушария. Они предположили, что гениальность Эйнштейна была следствием отличных связей между обоими полушариями.
Сплетение нервных волокон, отвечающее за связь полушарий, называют мозолистым телом . Такой пучок нейронов был найден не только у людей, но и у некоторых животных. Мозолистое тело позволяет левой части мозга ”разговаривать” с правой, и наоборот.
Исследование ученых Государственного университета Флориды называется “Мозолистое тело мозга Альберта Эйнштейна : ключ к его высокому интеллекту”. Им удалось создать технологию, позволяющую подробно изучить мозолистое тело. В итоге были обнаружены различия в толщине на разных участках сплетения нейронов “мостика” мозга, и местами мозолистое тело по количеству нейронов значительно превосходило мозг добровольцев, пришедших в лабораторию для сравнения.
Эйнштейн был не только гениальным физиком, но и талантливым скрипачом. И это не случайность: музыкальные занятия задействуют все полушария мозга и улучшают связи между ними. Похожая история и с велосипедом, на котором Эйнштейн перемещался практически ежедневно. Существует прочная связь между аэробным движением (например, когда мы крутим педали велосипеда), охватывающим все полушария мозга, и творческими порывами. Вот почему идеи так часто посещали гения во время физических упражнений.
На основе изучения частей мозга Эйнштейна, Фальк и ее коллегам удалось выявить наглядные особенности, характерные для человека с высоким интеллектом: сложность узоров и необычайно глубокие борозды, особенно в префронтальной и зрительной корах, а также теменных долях. Считается, что префронтальная кора отвечает за абстрактное и критическое мышление. Кстати, по сравнению со среднестатистическим человеком, у Эйнштейна обнаружилась и увеличенная соматосенсорная кора : она получает и обрабатывает входящую сенсорную информацию.
Опровержения
Однако годом позже ученый из Университета Пейс в Нью-Йорке Теренс Хайнс попытался развеять все мифы об особенностях мозга Эйнштейна. В рамках собственного эксперимента он проанализировал три гистологических исследования тканей мозга знаменитого физика и не обнаружил заметных отличий от мозга обычного испытуемого.
“Это не должно быть большим сюрпризом”, - сказал Хайнс. - “Мозг - чрезвычайно сложная структура, и наивно предполагать, что анализ лишь нескольких небольших частей мозга (речь о 240 кусочках - прим.редакции) может выявить какие-либо данные, связанные с особенностями этого конкретного человека”.
Хайнс также высказал сомнения касательно большого размера мозга Эйнштейна. В первую очередь он разгромил оригинальное исследование патологоанатома Томаса Харви . Наибольшие претензии у Хайнса вызвала контрольная группа, с которой сравнивали мозг Эйнштейна: это были люди 47-80 лет (сам Эйнштейн умер в 76). И, конечно, за годы хранения в холодильных установках, орган ЦНС физика мог значительно деформироваться.
Не выявили исследования Хайнса и какого-либо статистически значимого превышения количества нейронов в мозге Эйнштейна. Правда, ткань самого органа была несколько тоньше, чем обычно, что может говорить о более плотном прилегании нейронов друг к другу и, соответственно, более эффективных связях между ними. Но это, опять же, только предположение.
“Вообще, я скептически отношусь к тому, что размер мозга может как-то влиять на его нейробиологию, особенно учитывая, что мы так до конца и не определились, что же такое гениальность”, - подвел итог Хайнс.
Внешность - не главное
В прошлом году на сайте Quora, где на вопросы простых пользователей отвечают эксперты, появился любопытный комментарий от доктора нейропсихологии Джойс Шенкайн .
“Нужно учитывать, что мозг каждого человека демонстрирует абсолютно разные возможности в зависимости от того, голодны ли мы, возбуждены, спокойны, достаточно ли спим, принимаем лекарства… Чтобы предсказать способности и поведение, нужно гораздо больше, чем просто посмотреть на мозг. Один его вид не даст нам практически ничего”.
Любопытный пример, подтверждающий слова Шенкайн, - доктор Джеймс Фэллон . Он всю жизнь посвятил изучению мозга психопатов и, в частности, его внешнему виду. В итоге при помощи МРТ доктор узнал, что его собственный мозг выглядит точно так же, как мозг его пациентов, классических психопатов. При этом, очевидно, что сам доктор был абсолютно нормальным.
Что можно сказать в итоге? Сам Эйнштейн, скорее всего, все-таки не хотел, чтобы его мозг стал предметом столь тщательного изучения и даже некоторой истерии. Вряд ли он увидел бы смысл в этих дорогостоящих исследованиях, и, возможно, даже сказал бы что-нибудь вроде фразы, авторство которой ошибочно приписывается ему самому: “Не все, что может быть подсчитанным, считается; не все, что считается, может быть подсчитано”.
Нас всегда интересует самое-самое. Кто всех румяней и белее, и сильнее, умнее. Поэтому хорошо объясним интерес ученых к исследованиям мозга великих, талантливых людей. Может быть, в мозге гения удастся найти признаки и причины гениальности. Многие знают, что после смерти Ленина в 1924 году его мозг (несмотря на протесты близких) был предоставлен для исследований ученым, руководил которыми немецкий нейрофизиолог Оскар Фохт.
Для полноценной работы над мозгом Ленина в Москве был создан Институт мозга, где мне посчастливилось побывать несколько лет назад и разговаривать с его директором, академиком РАМН Олегом Сергеевичем Адриановым.
Конечно, мне показали мозг Ленина. Несколько поверхностных впечатлений. Удивило в первую очередь, что мозга как такового не существует - он весь нарезан на тончайшие пластинки и таким образом складирован в многочисленных коробках. Поразил и цвет - розовый. Что же касается научной стороны дела, то, по словам Адрианова, у Ленина хорошо развиты лобные части, которые составляют двадцать пять и более процентов от величины поверхности всего мозга. При средних показателях - 23 процента. Развитие лобной области свидетельствует о способности к обобщению и прогнозированию событий в будущем.
Рассказал Олег Сергеевич и об изучении мозга других знаменитых людей. Так например, у Маяковского очень хорошо развиты речевые центры мозга, у академика Павлова - так же, как и у Ленина, у академика Ландау мозг сумел практически полностью восстановиться после трагической автомобильной аварии. Мозг наш обладает десятками миллиардов нервных клеток, но он также образован сотнями миллиардов так называемых глиальных клеток, роль которых пока еще мало изучена, но она, несомненно, существенна. Эти клетки имеют значение не только для поддержания опорной функции такой полужидкой системы, какой является мозг (как и арбуз, он содержит 95 процентов влаги), но и, по-видимому, являются источником каких-то влияний на нервные клетки, на нервную систему в целом. Неслучайно, на взгляд ученых, что так называемый глиальный индекс высок у гениальных людей - у Андрея Дмитриевича Сахарова и Альберта Эйнштейна, например.
К стыду своему, не знал, что с мозгом Эйнштейна связана практически детективная история. Патологоанатом Томас Харвей после смерти ученого в 1955 году удалил его мозг и пропал с ним вместе. Растворился. В середине семидесятых репортер газеты New Jersey Monthly Стивен Леви нашел Харвея и выяснил, что мозг Эйнштейна по-прежнему у него. После этого ученые постепенно начали работать с мозгом и обнаружили много любопытного.
New Scientist: Как вы начали изучать мозг Эйнштейна?
Сандра Вильсон: В 1995 году Томас Харвей связался со мной и предложил сотрудничать в изучении мозга Эйнштейна. Он был разрезан на 200 частей и хранился в двух стеклянных колбах. Также у Харвея была фотографии, которые он сделал при извлечении мозга после смерти Эйнштейна.
New Scientist:Было много разговоров относительно того, что семья Эйнштейна недовольна тем, что Харвей без разрешения распоряжается мозгом Эйнштейна...
Сандра Вильсон: Да, семья никому не давала разрешения извлекать, хранить, изучать мозг. На мой взгляд, действительно несколько необычно, что мозг не хранится в Принстоне, где умер Эйнштейн. Необычно и то, что сам Харвей не ученый, а просто патологоанатом. Может быть, поэтому он и начал сотрудничество со мной - в моем распоряжении огромная коллекция образцов мозга самых различных людей.
New Scientist:С чего вы начали вашу работу над мозгом Эйнштейна?
Сандра Вильсон: Сначала мы провели взвешивание, измерение объема, выяснили размеры различных регионов мозга. Ведь, как это ни парадоксально, никто никогда еще не делал таких простых измерений. Уже тогда стало ясно, что мозг Эйнштейна вполне обычный, правда, велика так называемая Sylvian fissure - борозда, разделяющая височную и теменную доли.
New Scientist:Она необычна или уникальна?
Сандра Вильсон: Уникальна, в том смысле, что мы никогда не встречали нечего похожего у других людей. У Эйнштейна борозда настолько велика, что это привело к изменению размеров и месторасположения других участков мозга. Для сравнения - это подобно тому, если бы у человека брови располагались не над глазами, а под ними.
New Scientist: Как могут эти особенности мозга объяснить его способности?
Сандра Вильсон: Большой участок мозга Эйнштейна является тем самым участком, который "ответственен" за визуализацию данных, трехмерное восприятие, математическую интуицию. Так что можно сказать, что мозг Эйнштейна вполне соответствует уникальным способностям Эйнштейна.
New Scientist: Борозда, о которой вы упомянули, присутствует у детей с самого рождения. Можно ли, исследовав мозг ребенка, сказать что-нибудь о его математических способностях?
Сандра Вильсон: Если мы увидим похожие черты в ребенке, то безусловно можем сказать о его поразительных способностях в будущем. Проблема, однако, заключается в том, что у многих людей, талантливых в математике, нет таких черт, как у Эйнштейна. Может быть, в этих случаях играют решающую роль другие факторы. Пока нам неясно, насколько анатомия мозга может определять способности человека, насколько она может "конкурировать" с влиянием среды развития этого индивидуума.
New Scientist: А с чьими образцами мозга вы сравнивали мозг Эйнштейна?
Сандра Вильсон: Мы имели образцы мозга от 150 человек, которые умерли от самых различных болезней, но не связанных с мозгом. Изучались их математические, визуальные способности. Причем изучались, пока они были живы. Всего тестирование каждого смертельно больного человека продолжалось около тридцати часов. Работаем мы с мозгом вполне здоровых людей, анализируя, как различные участки мозга реагируют на различные внешние раздражения.
Прерву на этом интервью журнала New Scientistс с Сандрой Вительсон и попробую рассказать еще о нескольких работах по изучению мозга Эйнштейна и проблемах, с ними связанных.
Первая научная работа, посвященная изучению мозга Эйнштейна, была опубликована в 1985 году в журнале "Экспериментальная нейрология". Четыре ее автора - Мариан Даймонд, Амолд Сшейбель, Грин Мерфи и уже известный Томас Харвей - выяснили количество нейронов и глиальных клеток в четырех областях мозга Эйнштейна.
Но существуют и проблемы... Например, ученые использовали для сравнения образцы мозга людей, которые в среднем на 12 лет моложе Эйнштейна в день его смерти. К тому же были исследованы слишком маленькие участки, чтобы делать такие общие выводы.
В этой же работе был сделан вывод, что в коре головного мозга Эйнштейна плотность нейронов намного больше средних значений. То есть в одном объеме "упаковано" большее количество нейронов.
И наконец, последняя статья в журнале "The Lancet" в июне 1999 года. В ней мозг Эйнштейна сравнивался с образцами мозга людей, средний возраст которых был пятьдесят семь лет. Были выделены участки мозга ученого, имеющие большие размеры и отвечающие за способности к математике. А также выяснилось, что мозг Эйнштейна на 15 процентов шире, чем в среднем.
Надо вам признаться, что до сих пор в биологии, на мой взгляд, самая интересная, самая перспективная и самая неизученная область - это исследование мозга. Несмотря на многочисленные работы и эксперименты, мы до сих пор имеем дело с "черным ящиком". Мы самыми различными путями воздействуем на мозг и видим его реакцию. То есть при решении математической задачки активируется такая-то область мозга, такие-то ритмы. Но почему это происходит - остается для нас загадкой.
Поэтому и непонятно, как работает мозг и почему те или иные анатомические способности в одном случае могут привести к гениальности, а в другом - совсем нет. Ясно пока одно - как написал когда-то Станислав Лец: "Наверное, это очень трудно выдумать все из головы, - мило спросила она меня. Трудно, - ответил я, - но думаю, что из ноги было бы еще трудней".
Учёного привлёк общественное внимание, поскольку Эйнштейн считался одним из самых гениальных мыслителей XX столетия. Особенности строения мозга Эйнштейна использовались для поддержки различных идей о корреляции между нейроанатомией мозга и гениальностью. Научные исследования показали, что области мозга Эйнштейна, ответственные за речь и язык, уменьшены, в то время как области, ответственные за обработку численной и пространственной информации, увеличены . Другие исследования констатировали увеличение количества нейроглиальных клеток .
Извлечение и сохранение мозга Эйнштейна
17 апреля 1955 года 76-летний физик был доставлен в Принстонский госпиталь с жалобой на боль в груди. На следующее утро Эйнштейн скончался от массивного кровоизлияния после разрыва аневризмы аорты . Мозг Эйнштейна был извлечён и сохранён Томасом Харви (англ. Thomas Stoltz Harvey ), патологоанатомом , который выполнил вскрытие тела учёного. Харви надеялся на то, что цитоархитектоника позволит получить полезную информацию. Через внутреннюю каротидную артерию он ввёл 10%-ный раствор формалина , и в дальнейшем хранил неповреждённый мозг в 10%-ном формалиновом растворе. Харви сфотографировал мозг под различными углами и затем разрезал его на приблизительно 240 блоков. Полученные сегменты он упаковал в коллоидную плёнку. По всей видимости, его уволили из Принстонского госпиталя вскоре после того, как он отказался отдать органы .
Научное изучение строения мозга
Работа 1984 года
Первая научная работа, посвящённая изучению мозга Эйнштейна, была выполнена Марианой Даймонд, Амолд Сшейбель, Грин Мерфи и Томасом Харвей и опубликована в журнале «Экспериментальная нейрология» в 1984 году. В работе сравнивались 9-е и 39-е поля Бродмана из обоих полушарий головного мозга. Результатом работы стал вывод о том, что соотношение числа нейроглийных клеток к нейронам у Эйнштейна, в 39-м поле левого полушария, превышает средний уровень контрольной группы .
Исследование критиковалось Канзой (англ. S.S. Kantha ) из Осакского Института Биологических наук, и Теренсом Хайнсом (англ. Terence Hines ) из Университета Пейса. Недостатком данного исследования является то, что для сравнения использовались образцы коры головного мозга всего лишь 11 человек, которые в среднем были на 12 лет моложе Эйнштейна на день его смерти. Точного количества нейронов и нейроглийных клеток подсчитано не было, вместо этого приведены их соотношения. В то же время исследовались слишком маленькие участки мозга. Указанные факторы не позволяют сделать обобщённый вывод .
Работа 1996 года
Вторая научная работа была опубликована в 1996 году. Согласно ей, мозг Эйнштейна весит 1230 г, что меньше, чем средний вес мозга обычного взрослого мужчины в этом возрасте, составляющий 1400 г. В этой же работе было установлено, что в коре головного мозга Эйнштейна плотность нейронов намного больше среднестатистических значений .
Работа 1999 года
Последняя статья была опубликована в медицинском журнале «The Lancet» в июне 1999 года. В ней мозг Эйнштейна сравнивался с образцами мозга людей, средний возраст которых был 57 лет. Были выделены участки мозга учёного, имеющие большие размеры и отвечающие за способности к математике. А также, выяснилось, что мозг Эйнштейна на 15 процентов шире, чем в среднем.
Этическая дилемма
Вопрос получения разрешения на аутопсию учёного окутан туманом. В биографии Эйнштейна, написанной Рональдом Кларком в 1970 году, сообщается: «… он настаивал на том, чтобы его мозг использовался для научных исследований, а тело было кремировано ».
Томас Харвей, патологоанатом, проводивший вскрытие, признался: «Я просто знал, что у нас есть разрешение делать аутопсию, я также думал, что мы собираемся изучать мозг». Однако последние исследования предполагают, что это неправда и мозг был вынут и сохранён без разрешения как самого Эйнштейна, так и его близких родственников .
Сын учёного, Ганс Альберт Эйнштейн, согласился на извлечение мозга постфактум. Он настаивал на том, что мозг его отца должен использоваться только для научных исследований, с последующей публикацией результатов в самых известных научных журналах.
Если задать вопрос: «Кого из гениев вы можете назвать?», то Альберт Эйнштейн, будьте уверены, окажется в первой десятке, а то и пятёрке или даже в тройке. Хотя своим местом в массовом сознании великий учёный обязан скорее известной фотографии, нежели тонкому пониманию теории относительности. Однако научное и - шире - культурное значение его работ трудно переоценить. И тут возникает другой вопрос: что сделало Эйнштейна Эйнштейном? Многие исследователи считают, что гениальность кроется в особом строении мозга. То есть мозг гения будет отличаться расположением борозд и извилин и прочими анатомическими подробностями от мозга обычного человека.
Проверить это предположение, вообще говоря, непросто, но Эйнштейн позволил специалистам в буквальном смысле покопаться в его мозгах. После смерти физика в 1955 году патологоанатом Томас Харви подготовил содержание черепной коробки гения к научным исследованиям: мозг был разрезан на 240 блоков, каждый из которых запаковали в специальную смолу, после чего из таких блоков сделали около 2 000 срезов для микроскопии. Часть срезов была разослана восемнадцати учёным, однако за прошедшие десятилетия большинство образцов были утеряны, полностью сохранились лишь те, которые Харви оставил себе.
Тем не менее исследования мозга принесли какие-то плоды. Нейробиологи, которым доводилось держать в руках мозг Эйнштейна, отмечали высокую плотность нейронов в определённых участках и высокую численность глиальных клеток. В 2009 году учёные из Университета Флориды (США) опубликовали работу, в которой сообщили, что и на макроуровне мозг гения имеет некие любопытные особенности: так, рисунок борозд и выступов теменной доли коры был довольно необычным. Однако работа основывалась на слишком скудном фотографическом материале, который достался авторам после смерти Томаса Харви в 2007 году.
В 2010-м наследники патологоанатома передали исследователям и другие фотографии мозга Эйнштейна. Эти снимки никто никогда, кроме владельца, не видел, так что интерес к ним был весьма велик. Кроме того, у учёных оказался «путеводитель» по мозгу физика, составленный Томасом Харви: он указал, какой из блоков вырезан из какой части мозга, а также то, из какого блока сделаны те или иные микросрезы.
Исследователи сравнили мозг Эйнштейна с восьмьюдесятью пятью мозгами других людей и снова пришли к выводу, что мозг гения (по крайней мере этого гения) имеет существенные отличия. По массе он не сильно отличался от среднестатистического - 1 230 г. Однако в теменных, височных и лобных долях имелись участки, где нервная ткань была уложена особым образом из-за собственного избытка. У Эйнштейна были увеличены, например, участки, контролирующие мимику и движения языка. По мнению авторов работы, моторная кора учёного могла выполнять функции, не слишком ей свойственные, то есть заниматься ещё и абстрактным мышлением. Косвенно в пользу этого говорит признание самого физика, который утверждал, что мыслительная работа для него схожа с физической нагрузкой, нежели с манипуляцией словами. Кроме того, у Эйнштейна были увеличены зоны, отвечающие за восприятие сигналов от органов чувств, а также участки префронтальной коры, связанные с планированием, концентрацией внимания и упорством в достижении намеченной цели.
И всё же самым любопытным тут можно назвать предположение о моторной коре, которая выполняла не свойственную ей работу. Так или иначе, исходная гипотеза, что мозг гения должен иметь какие-то отличия, вполне подтвердилась. Однако следом возникает целая череда вопросов. Во-первых, мы не можем с уверенностью сказать, что эти отличия действительно имеют отношение к гениальности, - тут, увы, требуются более изощрённые эксперименты и желательно с каким-нибудь живым «эйнштейном». Во-вторых, даже если эти отличия действительно имеют отношение к гениальности, не очень ясно, есть ли они у всякого гения или же это индивидуальные отличия. Чтобы разрешить этот вопрос, нужно сравнить между собой мозги нескольких физиков, желательно - великих. Ну и последнее: хотелось бы знать, что было раньше - мозг или теория относительности? То есть Эйнштейн стал гениальным физиком благодаря унаследованному мозгу или же его мозг сформировался под воздействием среды, в том числе из-за усиленных занятий физикой? Вопросы, мягко говоря, непростые, и можно быть уверенным, что мозг Эйнштейна учёные ещё долго не оставят в покое.