Мозг Томаса Уиллиса

Перед нами рисунок из книги английского врача Томаса Уиллиса (1621–1675) «Анатомия мозга» (“Cerebri anatome”). Первое издание этой книги вышло в Лондоне в 1664 году, в разгар научной революции XVII века, центром важнейших событий которой была именно Англия. Научная революция внесла много нового во все естественные науки, в том числе и в науки о живой природе. Работа Уиллиса интересна, в частности, тем, что в ней впервые было использовано в современном значении название сравнительной анатомии — одной из важнейших биологических дисциплин последующих двух столетий.

Первым, кто употребил в печати выражение «сравнительная анатомия», был, судя по всему, знаменитый английский политик и философ Фрэнсис Бэкон. Он сделал это в книге «О достоинстве и приумножении наук» (“De dignitate et augmentis scientiarum”), которая вышла в 1623 году. Но Бэкон называл сравнительной анатомией совсем не то, что мы называем так сейчас. Он беспокоился о том, что анатомия человека изучена недостаточно хорошо, потому что анатомы слишком мало знают об анатомических различиях между разными людьми, то есть, говоря более современным языком, об индивидуальных вариациях. В связи с этим он рекомендовал делать побольше вскрытий и сравнивать их результаты. Но речь шла только об исследованиях анатомии людей — представителей единственного биологического вида, а не о сравнении разных видов, которым занимается настоящая сравнительная анатомия.

В 1645 году итальянский хирург и анатом Марко Аурелио Северино выпустил книгу под названием «Демокритова зоотомия» (“Zootomia Democritaea”), которая считается одним из первых трактатов по сравнительной анатомии. Самого термина «сравнительная анатомия» Северино еще не использовал. Зато слово «зоотомия», обозначавшее практическое исследование анатомии животных, быстро стало популярным. Еще в конце XX века, на памяти многих ныне живущих биологов, группа преподавателей МГУ выпустила руководство по анатомии позвоночных животных под названием «Практическая зоотомия позвоночных» (сейчас в электронном виде доступны все три тома этой замечательной работы: первый, второй, третий). Что же до прилагательного «демокритова», оно связано с тем, что Северино был активным противником философии Аристотеля (антиперипатетиком) и сторонником атомистической философии Демокрита. Пишут, что таковым он стал не без влияния знаменитого Томмазо Кампанеллы.

Чрезвычайно интересно объяснение происхождения термина «зоотомия», которое дает автор книги «История сравнительной анатомии от Аристотеля до восемнадцатого века» (“A history of Comparative Anatomy from Aristotle to the Eighteenth Century”) Фрэнсис Джозеф Коул (Francis Joseph Cole), известный зоолог и знаток истории биологии. Коул пишет, что Северино произвел слово «зоотомия» не от греческого слова τεμνω (рассекать), как можно было бы подумать, а от слов ζωον (животное) и ατομον (неделимый). Подразумевалось, что в ходе исследования организм животного нужно расчленять на части до тех пор, пока эти части не окажутся неделимыми: дробить их дальше уже не будет никакого смысла. Задача исследователя — разобрать животное на «атомы», на неделимые единицы.

Между тем запрос на оформление новой науки, что называется, витал в воздухе. В книге «Некоторые соображения, касающиеся пользы экспериментальной натуральной философии» (“Some Considerations touching the Usefulnesse of Experimental Naturall Philosophy”), вышедшей в 1663 году, знаменитый Роберт Бойль, занимавшийся в основном химией и физикой, тем не менее заметил: «Как в целом вряд ли возможно постичь истинную природу любого существа, рассматривая одно только это существо, так и в частности очень трудно узнать истинное предназначение различных частей человеческого тела, не обратившись к телам других животных». Более точного объяснения, зачем нужна сравнительная анатомия, просто не придумать.

А в следующем 1664 году появилась «Анатомия мозга» Уиллиса.

Томас Уиллис. Картина Джона Уолластона (John Wollaston). Изображение с сайта commons.wikimedia.org

Кто же такой Томас Уиллис? Этот человек родился в Англии в 1621 году, в конце царствования Якова I. Сын мелкого землевладельца (бейлифа на службе у местного лорда), он сумел поступить в Оксфордский университет, где получил последовательно степени бакалавра и магистра искусств. Это предполагало подготовку к церковной карьере; действительно, Уиллис не только в юности, но и всю жизнь с большим уважением относился к англиканской церкви, дружил со многими ее деятелями. Однако всё же он решил, что богословие дает недостаточно пищи его гибкому уму, и занялся в том же Оксфорде медициной. Тем временем в Англии началась гражданская война, в которой молодой Уиллис твердо занял сторону «кавалеров». К счастью, война не помешала ему получить степень бакалавра медицины, что уже давало право на врачебную практику. Это очень помогло Уиллису во время диктатуры Кромвеля, когда он, как роялист, не мог получить никакой должности в университете и был вынужден сделать частную практику своим основным занятием. Как врач он был очень популярен, разбогател, купил дом. Кроме того, в этот период он подружился с Робертом Бойлем и другими естествоиспытателями, с которыми стал активно сотрудничать.

Звездный час Уиллиса пробил в 1660 году, когда в Англии произошла Реставрация. Благодаря друзьям-роялистам он немедленно получил степень доктора медицины и должность профессора натуральной философии Оксфордского университета; нет сомнений, что и то и другое он давно заслужил. Причем в университете ему дали разрешение читать оригинальный курс, не основанный (как требовал университетский устав) на Аристотеле и Галене, а полностью авторский. Он стал одним из первых членов знаменитого Лондонского королевского общества (см. картинку дня Глоссопетры Стенона). Позже, в 1666 году, он переехал в Лондон и там развернул врачебную практику таких масштабов, что король Карл II однажды пошутил: доктор Уиллис отправил в могилу больше королевских подданных, чем иная неприятельская армия. И всё это время он постоянно вел научные исследования, результаты которых публиковал в книгах. Умер он, к сожалению, довольно рано — в возрасте 54 лет, от плеврита. Похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Уиллис был исключительно наблюдательным врачом, сочетавшим большой клинический опыт с научным подходом. Именно он, например, разделил сахарный и несахарный диабет: при первом моча сладкая, при втором нет. Сам термин «сахарный диабет» (diabetes mellitus) тоже принадлежит ему. Он сделал настолько тщательное описание мигрени, что оно, как пишут медики, не потеряло значения до настоящего времени. Больше всего он интересовался всевозможными нервными заболеваниями. Его считают основателем неврологии — кстати, этот термин ввел опять же он сам.

Теперь обратимся к «Анатомии мозга». Полное название этой книги, свидетельствующее о большом замахе, — «Анатомия мозга с добавлением описания нервов и их функций» (Cerebri anatome: cui accessit nervorum descriptio et usus). Интересно, что многие современники отнеслись к этой объемистой книге весьма скептически. Показателен отзыв Николауса Стенона, будущего создателя современной геологии и палеонтологии, который по первой своей научной специальности был анатомом (см. картинку дня Глоссопетры Стенона и статью, написанную к 350-летию первого издания «Анатомии мозга»).

В начале 1665 года, примерно через полгода после выхода книги Уиллиса, Стенон произнес в Париже речь об анатомии мозга, вскоре тоже опубликованную. В этой речи он не только упрекнул Уиллиса в высказывании непроверенных гипотез и в незнании работ классиков, но и усомнился в достоверности его описаний и рисунков. Фактически он дал понять, что подозревает Уиллиса в фальсификации. Прекрасно зная трудоемкость анатомических исследований, особенно касающихся такого нежного органа, как мозг, Стенон просто не мог поверить, что один человек за относительно короткий срок получил столько новых результатов.

Но сейчас мы знаем, что результаты Уиллиса были вполне научны. В чем же ошибся Стенон?

В истории науки есть понятие «невидимого колледжа» — группы исследователей, не связанных друг с другом формально, но увлеченно работающих над общей проблемой. Такие «невидимые колледжи», собственно, и послужили зародышами Лондонского королевского общества. Уиллис великолепно умел организовывать вокруг себя «невидимые колледжи». Он никогда не работал один. Во время исследований, результаты которых вошли в «Анатомию мозга», у него было как минимум три помощника-энтузиаста: два медика, хорошо разбиравшихся в лечебном деле и в анатомии, и один ученый-полимат — физик, математик, астроном и художник.

Этого последнего звали Кристофер Рен (1632–1723). Больше всего он прославился как архитектор, восстановивший после пожара центр Лондона и построивший собор Святого Павла. Но это было позже. В период своего увлечения анатомией Рен оказал Уиллису очень большую помощь. Он нашел способ провести технически сложную операцию извлечения мозга из черепной коробки, чтобы как следует рассмотреть всевозможные тонкие структуры ствола мозга (во что Стенон не поверил). Он составил специальную пропитку для извлеченного мозга, которая замедляла автолиз тканей и сохраняла мозг плотным на время, достаточное для исследования и зарисовки. Он предложил вводить в сосуды окрашенную жидкость, чтобы проследить их ход, — метод инъекции, с тех пор общепринятый. И наконец, именно он, судя по всему, сделал большую часть рисунков, вошедших в «Анатомию мозга». Во всяком случае, рисунок на нашей заглавной картинке наверняка принадлежит Рену.

Это — головной мозг человека, вид снизу. Помимо ствола мозга, тут видны полушария, перекрест зрительных нервов, воронка гипофиза и ряд других структур. Черепные нервы изображены очень тщательно — Уиллис совершенно правильно описал большинство из них (11 пар из 12). Отдельный интерес представляет расположенное под мозгом сосудистое кольцо. Несколько упрощая, можно сказать, что головной мозг снабжают кровью две пары артерий — внутренние сонные артерии и позвоночные артерии. Ветви правой и левой внутренних сонных артерий сливаются впереди и позади гипофиза, образуя замкнутый круг. Сзади в этот круг впадает основная артерия мозга, которая, в свою очередь, образуется из слияния правой и левой позвоночных артерий. Таким образом все четыре главные артерии мозга объединяются в артериальный круг, который в честь Уиллиса называют виллизиевым кругом. Уиллис не только описал его (правда, не первым), но и догадался, зачем он нужен.

Однажды Уиллис вскрывал мужчину, умершего от заболевания, никак не связанного с мозгом, и с удивлением обнаружил, что правая внутренняя сонная артерия была у него полностью закупорена. Между тем у этого человека не было ни инсульта, ни других мозговых нарушений. Как он компенсировал приток крови к мозгу? За счет правой позвоночной артерии, которая оказалась в три раза шире, чем левая позвоночная, и соответственно приносила больший объем крови. Через виллизиев круг эта кровь доходила до всех нуждавшихся в ней отделов мозга. «Самой природой было создано достаточное средство для противодействия риску апоплексии», — писал Уиллис. Напомним, что апоплексией тогда называли инсульт. Современная медицина подтверждает, что у людей, у которых виллизиев круг не замкнут (это распространенная аномалия), расстройства мозгового кровообращения встречаются гораздо чаще, потому что возможностей для компенсации случайных нарушений кровотока у них меньше.

Головной мозг позвоночных, как известно, представляет собой разросшийся и видоизмененный передний конец нервной трубки. В нем сохраняется полость этой трубки, участки которой, находящиеся в разных отделах головного мозга, называются желудочками мозга. Со времен Галена в медицине было принято мнение, что желудочки мозга играют ключевую роль в его функции: в них находится загадочная субстанция («животный дух»), ответственная за ощущения, мысли и память. Уиллис одним из первых понял, что это не имеет ничего общего с действительностью. Желудочки — просто полости, заполненные спинномозговой жидкостью. Функции же мозга обеспечивают его стенки, состоящие из серого и белого вещества. Более того, Уиллис высказал поразительную для своего времени догадку, что основным источником идей и движений служит состоящая из серого вещества кора. Белое же вещество — это «торговая площадь», служащая для обмена информацией между разными частями мозга.

Кроме людей, Уиллис и его коллеги вскрывали самых разных животных — лошадей, овец, телят, лис, зайцев, гусей, индюшек, рыб и даже обезьян. И всех этих животных Уиллис старался сравнивать между собой. Вот иллюстрация из той же «Анатомии мозга», изображающая мозг овцы в той же проекции, в какой выше был изображен мозг человека:

Мозг овцы в той же проекции, что и мозг человека. Иллюстрация из «Анатомии мозга» Томаса Уиллиса

Здесь мы тоже видим ствол, полушария, гипофиз, черепные нервы, очень хорошо выраженный виллизиев круг. Важнейшее отличие мозга овцы от мозга человека состоит в том, что у овцы гораздо менее развиты извилины коры больших полушарий (это можно увидеть, сравнив рисунки). Уиллис, конечно же, заметил это. Он констатировал, что извилины коры «являются более многочисленными и более крупными у человека, чем у любого другого животного, без сомнения из-за действия более высоких способностей», в то время как животные с гладкой мозговой поверхностью «постигают гораздо меньше вещей». Это уже настоящая сравнительная анатомия.

Именно в 5-й главе книги Уиллиса, которая посвящена большим полушариям, мы и находим первое в мировой науке употребление термина «сравнительная анатомия» (anatomia comparata) в значении, идентичном современному. Эта наука обязана Уиллису обретением своего имени. В последней трети XVII века термин «сравнительная анатомия» начинает регулярно использоваться в книгах уже во вполне современном смысле: анатомия множества различных животных (а иногда и растений), которых целенаправленно сравнивают друг с другом, чтобы найти в их строении общие закономерности.

Мозг человека. Иллюстрация из книги Томаса Уиллиса «Анатомия мозга» (“Cerebri anatome”).

Сергей Ястребов