Что мы знаем о мозге

10.04.202212.04.2022 admin 0 Comments

36 странных и интересных фактов о человеческом мозге

Каждый день исследователи узнают что-то новое о том, как работает мозг. Сфера нейробиологии все еще находится в зачаточном состоянии, но быстро развивается, превращая вчерашние мозговые факты в сегодняшние мозговые мифы.

1. Ваш мозг делает творческую работу лучше, когда вы устали. Это может звучать безумно, но на самом деле имеет смысл, когда вы смотрите на причину этого.

Если вы пытаетесь сделать какую-то инновационную работу, вам на самом деле повезет больше, когда ваш мозг не функционирует эффективно или когда вы более устали. В этом случае ваш мозг не способен отфильтровать отвлечения и сосредоточиться на конкретной задаче. Это также должно помнить связи между понятиями и идеями.

Это хорошо, когда речь заходит об инновационной работе, поскольку такая работа требует от нас налаживания новых связей, открытости для новых идей и мышления по-новому. Поэтому усталый мозг гораздо полезнее для нас при работе над творческими проектами. Это одна из причин, по которой прекрасные идеи застряли в душе после долгого беспокойного дня.

2. Ваш мозг в любви: Исследователь Хелен Фишер провела свою академическую жизнь, пытаясь выяснить, что происходит в мозгах тех, кто страстно влюблен. Она обнаружила, что, когда они фокусируются на объекте своей привязанности, начинает светиться целый ряд частей мозга.

Она обнаружила, что хвостатый (часть примитивного мозга рептилий) очень активен у этих влюбленных людей. Загораются участки мозга, связанные с продукцией дофамина и норэпинефрина. Оба химических связаны с волнением и приятной деятельностью. Вот почему влюбленные говорят всю ночь или гуляют до рассвета, меняют работу или образ жизни, даже умирают друг за друга.

3. Стресс может изменить размер вашего мозга: некоторые исследования показали признаки уменьшения размера мозга из-за стресса. Довольно страшно думать, что длительный стресс может повлиять на наш мозг в долгосрочной перспективе.

Исследование показало, что у крыс, которые подвергались хроническому стрессу, гиппокампы (неотъемлемая часть формирования памяти) в их мозге фактически сокращались.

Другое исследование было проведено на обезьянах, которые были удалены от своих матерей и о которых заботились их сверстники в течение 6 месяцев. Области их мозга, связанные со стрессом, все еще были увеличены, даже после того, как они находились в нормальных социальных условиях в течение нескольких месяцев.

4. Части мозга: если вы разрезаете мозг человека посередине, у вас остаются два полушария коры головного мозга. Каждое полушарие содержит 4 доли: лобную, височную, теменную и затылочную доли. Они специализируются на выполнении определенных действий, например, лобная доля помогает вам принять решение, а затылочная доля специализируется на зрении. Более того, в мозгу есть более глубокие структуры, такие как лимбическая система, что имеет решающее значение для долговременной памяти.

6. Сон улучшает работу мозга: мы все знаем, насколько важен сон для нашего мозга, но как насчет сна? Череда коротких вспышек сна действительно полезна, и они могут повысить производительность мозга. Это помогает улучшить силу памяти и делает обучение лучше.

Согласно последним исследованиям, правая сторона мозга гораздо более активна во время дремоты, чем левая. Хотя 95% населения являются правшами, причем левая сторона их мозга является наиболее доминирующей, правая сторона всегда является более активным полушарием во время сна.

Таким образом, в то время как левая сторона мозга отнимает некоторое время, правая сторона очищает ваши временные области хранения, помещая некоторую информацию в долговременное хранилище, укрепляя ваши воспоминания от дня.

8. У мозга есть центр удовольствия: он позволяет нам узнать, когда что-то доставляет удовольствие, и усиливает желание снова выполнить то же самое приятное действие. Это известно как схема вознаграждения, которая включает в себя все виды удовольствий, от секса до смеха и конкретных видов употребления наркотиков.

9. Интроверсия и экстраверсия являются результатом разной проводки в мозге: существует разница в мозгах интровертов и экстравертов. Разница заключается в том, как они обрабатывают стимулы. Стимуляция, поступающая в наш мозг, обрабатывается по-разному в зависимости от личности. Для интровертов стимулы проходят длинный и сложный путь в областях мозга, связанных с планированием, запоминанием и решением проблем.

С другой стороны, для экстравертов путь намного короче. Он проходит через область, где происходит обработка вкуса, осязания, визуального и слухового восприятия. Более того, различие в системе допамина в мозгу экстраверта подталкивает их к поиску новизны, риску, наслаждению незнакомыми или удивительными ситуациями больше, чем другие.

10. Заставьте свой мозг думать, что время идет медленно: вы можете заставить свой мозг думать, что время движется медленнее, делая новые вещи. Когда мы получаем большое количество новой информации, нашему мозгу требуется время, чтобы все это обработать. Чем дольше длится эта обработка, тем дольше ощущается этот период времени. Например, опасная для жизни или случайная заболеваемость заставляет нас действительно уделять внимание, поэтому мы запоминаем время дольше, потому что записываем больше опыта.

С другой стороны, если мозгу нечего обрабатывать, кажется, что время движется быстрее. То же самое время на самом деле будет казаться короче, чем в противном случае. Обычно это происходит, когда вы берете много знакомой информации, потому что вы обрабатывали ее раньше.

11. Извилины делают нас умными: поверхность человеческого мозга извилистая из-за глубоких трещин, гребней, называемых извилинами, более мелких бороздок, называемых бороздками. Эта поверхность известна как кора головного мозга и содержит около 100 миллиардов нервных клеток. Согнутая извилистая поверхность позволяет мозгу упаковываться в большей площади, и, таким образом, обрабатывать больше энергии.

13. Все клетки головного мозга не похожи друг на друга: хотя в головном мозге насчитывается 10 000 специфических типов нейронов, обычно существует три общих типа нейронов: сенсорные нейроны для передачи сенсорной информации, моторные нейроны для передачи моторной информации и интернейроны для передачи информации между разные типы нейронов.

14. Большинство клеток мозга не являются нейронами: нейроны составляют только 10 процентов наших мозговых клеток. Остальные 90 процентов, на которые приходится половина веса мозга, называются Гила (в переводе с греческого означает «клей»). Роль этих невоспетых клеток варьируется от зачистки избыточных нейротрансмиттеров до обеспечения иммунной защиты до фактического стимулирования и модуляции роста и функционирования синапсов (связи между нейронами).

15. Новые мозговые связи создаются каждый раз, когда вы формируете память. В человеческом мозге триллионы синапсов, образующих гибкую и сложную сеть, которая позволяет нам вести себя, чувствовать и думать. Ухудшение синапсов из-за нейротоксинов или заболеваний связано с когнитивными проблемами, изменением настроения и потерей памяти.

16. Мозг никогда не перестает меняться: исследование 2007 года на примере пациента с инсультом показывает, что взрослый мозг может быть способен создавать новые нервные пути, как и у детей. Зрительный центр взрослого мозга может распознавать себя нервно, преодолевая поврежденные пути и приводя к улучшению зрительного восприятия. Более того, исследования в области медитации показали, что энергичные умственные тренировки могут изменить как структуру, так и функцию мозга.

17. Мужской и женский мозг схожи: хотя мужские и женские гормоны влияют на развитие мозга по-разному, и исследования изображений обнаружили разницу в том, как мужчины и женщины чувствуют боль, справляются со стрессом и принимают социальные решения, степень, в которой эти различия являются генетическими или сформированными опытом, неизвестна.
Исследование, опубликованное в Психологическом бюллетене (январь 2010 года), проанализировало около полумиллиона девочек и мальчиков из 69 стран и не обнаружило общего разрыва в математических способностях.

18. Люди, которые совершают ошибки, более симпатичны: согласно эффекту Пратфолла, воспринимаемая привлекательность человека увеличивается или уменьшается после того, как он совершает ошибку. По сути, те, кто никогда не делают ошибок, воспринимаются как менее привлекательные и симпатичные, чем те, кто совершает случайные ошибки.

20. Полтора часа потливости могут временно уменьшить мозг на год старения. Час с половиной минут потоотделения могут временно сжать мозг так же сильно, как год старения. Исследователи из Института психиатрии Королевского колледжа Лондона изучали мозг подростков после 90 минут езды на велосипеде. Они обнаружили, что чрезмерно одетые велосипедисты потеряли около 1 кг пота, а их мозговая ткань уменьшилась. Более того, только 5 минут без кислорода могут привести к повреждению мозга.

21. Человеческий мозг не твердый: он мягкий и мягкий, похожий на мягкий желатин, и он очень хрупкий. Когда хирурги выполняют гемисферэктомию (процедура используется для лечения различных судорожных расстройств), они удаляют / отключают половину мозга, чтобы остановить судороги.

22. Емкость для хранения мозга. Мозг содержит около 1 миллиарда нейронов, и каждый нейрон образует около 1000 соединений с другими нейронами. Они объединяются так, что каждый из них помогает со многими воспоминаниями одновременно, экспоненциально увеличивая объем памяти мозга до 2,5 петабайт (если быть точным). Это означает, что ваш мозг может хранить 3 миллиона часов телешоу. Вам придется оставить телевизор включенным более чем на 300 лет, чтобы использовать все это хранилище.

1300 ккал в сутки = 54,16 ккал в час

15.04 ккал в час = 15.04 грамм калорий в секунду = 62.93 джоулей в секунду

62,93 джоулей в секунду = 63 Вт (приблизительно)

20 процентов от 63 Вт = 12,6 Вт

Это означает, что ваш мозг вырабатывает около 12 Вт электроэнергии. Это может увеличиться до 25 Вт, если ваш мозг работает над какой-то интенсивной / сложной задачей. Этого достаточно для питания светодиодной лампы низкой мощности.

25. Клетки мозга каннибализируют себя: когда вы не едите, вызывающие чувство голода нейроны в мозге начинают поедать кусочки себя. Этот акт самоуничтожения вызывает сигнал голода, чтобы побудить к еде. Это объясняет, почему так сложно придерживаться диеты.

26. Мы используем 100% нашего мозга. Многие люди, включая Альберта Эйнштейна, ошибочно приписывают, что мы используем только 10% нашего мозга. Правда в том, что мы используем практически каждую часть мозга, и большинство частей остаются активными все время (включая время сна). Большинство клеток используются для контроля бессознательных действий, таких как сердечный ритм, сновидения и т. д.

Кроме того, не существует такого понятия, как правое полушарие или левое полушарие. Мы не правы или левые? Мы «весь мозг».

27. Алкоголь влияет на память: алкоголь в первую очередь нарушает способность образовывать новые длинные воспоминания. С увеличением количества потребляемого алкоголя увеличивается и степень ухудшения памяти. Если вы пили и не помните, что случилось прошлой ночью, это не потому, что вы забыли. Алкоголь в теле сделал ваш мозг неспособным формировать воспоминания.

29. История мозга Альберта Эйнштейна. Перед смертью Эйнштейн попросил полностью кремировать его тело. Но Томас Харви, патолог Принстонского университета, удалил свой мозг во время аутопсии и держал его в банке в подвале в течение 40 лет. Он разрезал мозг на кусочки и отправил разным ученым для разных исследований. В 1999 году они обнаружили, что мозг Эйнштейна имел необычные складки на теменной доле, часть мозга, связанная с математическими и пространственными способностями. Кроме того, определенные части его мозга имели больше глиальных клеток по отношению к нейронам.

31. Мозговая информация распространяется с разной скоростью внутри различных типов нервных клеток. Эти сигналы могут перемещаться так же медленно, как около 1,5 км в час или так же быстро, как около 430 км в час. Кроме того, нервные клетки могут передавать 1000 нервных импульсов в секунду.

32. 4-му самому мощному суперкомпьютеру в мире (разработанному Японией) потребовалось 40 минут, чтобы имитировать всего одну секунду активности человеческого мозга. Компьютер имеет 705 024 процессорных ядра и 1,4 миллиона ГБ оперативной памяти. В настоящее время не существует компьютера, который мог бы выполнять симуляцию деятельности органа в режиме реального времени, но Intel заявила, что намерена запустить такую машину к 2019 году.

33. По данным Всемирной организации здравоохранения, длительное использование мобильного телефона значительно увеличивает риск опухолей головного мозга. Тем не менее баланс современных научных данных свидетельствует о том, что воздействие радиоволн ниже уровней, установленных в международных руководствах, не вызывает проблем со здоровьем для населения в целом.

34. Человеческий мозг также является радиопередатчиком, который посылает измеряемую электрическую волну. Фактически, он продолжает посылать эти сигналы в течение 37 часов после смерти.

35. Хотя в вашем мозгу обрабатываются любые виды боли, в вашем мозгу нет болевых рецепторов и он не чувствует боли. Это просто инструмент, который мы используем, чтобы обнаружить боль. Это объясняет, как можно проводить операции на головном мозге, когда пациент бодрствует без дискомфорта или боли.

36. Средний мозг генерирует от 25 000 до 50 000 мыслей в день. Подсчитано, что у большинства людей 70% этих мыслей являются отрицательными. Кроме того, более 100 000 химических реакций происходят в вашем мозгу каждую секунду.

Источник

Все о мозге: что мы знаем о нем и как собираемся изучать дальше

Человеческий мозг и его способности окружены множеством мифов. Достижения науки последнего времени помогают нам понять некоторые особенности его работы, однако многое еще остается неразгаданным. Рассказываем, как человечество последние годы изучает мозг и какие открытия нас еще ожидают.

Читайте «Хайтек» в

Что такое человеческий мозг?

Это главный орган центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых. Взаимодействуя посредством синаптических связей, нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.

Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остается загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощенном виде и требует дальнейших глубоких исследований.

Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции.

Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 млрд нейронов (это в 15 раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом. Новейшие исследования однако показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в большем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти.

Зачем изучать человеческий мозг?

Любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности.

Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.

Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих».

Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы.

Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание.

С помощью чего сегодня изучают человеческий мозг?

Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия.

Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.

Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.

Общедоступные способы диагностики мозга:

Новейшие способы исследования мозга

Новые технологии позволяют нам лучше понять устройство мозга, однако их функционал более точечный. Например, в конце октября ученые изобрели микроскоп нового типа, который позволяет увидеть биологические ткани сквозь неповрежденный череп. В нем используется комбинация аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.

Группа исследователей под руководством профессора Чои Воншика из Центра молекулярной спектроскопии и динамики Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, Южная Корея, совершила крупный прорыв в оптической визуализации глубоких тканей. Она разработала новый оптический микроскоп, который может получать изображения через неповрежденный череп мыши. В итоге ученым доступна микроскопическая карта нейронных сетей в тканях мозга без потери пространственного разрешения.

Еще одна нашумевшая разработка: мозговой чип Илона Маска. Он, по словам разработчиков, позволит людям слышать звуки за пределами обычных частот. Основная цель разработчиков — создание технологии, которая позволит имплантировать электронные интерфейсы парализованным людям, чтобы те имели возможность использовать для общения компьютерную технику и смартфоны.

Ученые Neuralink планируют использовать специальные «нити» толщиной в 4–6 мкм каждая, способные передавать информацию на главный процессор. Эти «нити» будут вживлены в человеческий мозг. Теоретически использовать их можно как угодно. Тут действительно может зайти речь об усовершенствовании способностей человека.

В «пучке» из шести нейронитей содержится 192 электрода, которые вживляются в мозг при помощи робота-хирурга. В ходе операции хирург старается избегать взаимодействия с кровеносными сосудами, что минимизирует воспалительные процессы.

Другое новейшее изобретение: наночастицы, которые умеют проникать в мозг. С их помощью можно будет ускорить создание лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.

В конце июля «Хайтек» подробно писал о том, как технологии будущего уже работают на благо людей: речь шла о вживлении в мозг нейроинтерфейсов. Речь идет о системе, которая обеспечивает взаимодействие между мозгом и компьютером и таким образом позволяет им обмениваться друг с другом информацией. Наиболее простой пример — это генерация команд для внешнего устройства с помощью активности мозга. Внешним устройством может быть компьютер, приложение, робот, дрон, протез, экзоскелет и всё что угодно. Сфера применения таких интерфейсов очень широкая.

Что мы еще не знаем о мозге?

За все время исследований ученые так и не нашли разницу в строении мозга гения и обычного человека. Скорее всего, различия происходят в пока неуловимом нами взаимодействии между нейронами. Возможно, здесь может играть роль какая-нибудь патология. Сама по себе патология не сделает человека гением.

До сих пор неизвестно, чем человеческий мозг отличается от мозга животного. И, более того, непонятно, почему наш мозг возник именно в таком виде, ведь на первых порах для выживания он не нужен был нам такого размера. Мы до сих пор не нашли переходного мостика между питекантропом и человеком разумным. У нас есть гены неандертальцев, но почему они в какой-то момент свернули в сторону, не пошли дальше вместе с нами, тоже непонятно.

И, разумеется, ученые до сих пор не выяснили, как наш мозг работает целостно: если функции отдельных областей понятны, то как эта «машина» функционирует в совокупности, до сих пор неизвестно.

Источник

Что мы сейчас знаем о мозге?

Теперь, когда наши размышления о мозге, мышлении и поведении близятся к концу, давайте еще раз вернемся к отдельным моментам главы 1, где мы пытались оспорить ваши возможные предубеждения. Возможно, некоторые ваши представления теперь изменились. И уж наверняка они имеют теперь более прочную основу.

Почему нужно изучать мозг?

Наиболее очевидный стимул для изучения мозга состоит в том, что точные знания о самом важном органе нашего тела и наиболее сложном из всех известных биологических устройств просто-напросто доставляют интеллектуальное удовлетворение. Кроме того, очень сложные биологические загадки всегда возбуждали острую любознательность ученых. Вспомним, что когда-то никто не мог себе представить, каким образом вся генетическая информация, необходимая для построения человеческого организма, может содержаться в клеточном ядре, образовавшемся при слиянии одного сперматозоида с одной яйцеклеткой. До тех пор пока ученые не проникли в тайны молекулярного строения нуклеиновых кислот, составляющих гены и хромосомы, эта проблема не имела решения. В 1953 году положение резко изменилось. Открытие истинной структуры молекул ДНК быстро дало ключ к верному решению проблемы. Каким образом иммунная система производит специфические антитела против самых разнообразных химических веществ, иногда даже таких, которые только что синтезированы химиками? До выяснения молекулярной структуры антител и молекулярно-биологического анализа ее вариаций и на этот вопрос ответа не было. Ныне известно, что в лейкоцитах, вырабатывающих антитела, возможны рекомбинации элементов генетического материала, дающие множество различных новых структур. Ученые считают, что именно эта комбинаторная способность и обеспечивает огромное разнообразие реакций иммунной системы. Будучи активирован, лейкоцит усиливает остроту своей реакции на соответствующий антигенный стимул и передает эту специфическую способность своему потомству — последующим поколениям дочерних клеток.

Все эти генетические и иммунологические загадки некогда казались столь же неразрешимыми, как и те, которые сегодня касаются мозга. Но поскольку решение первых все же было найдено, не нужно приходить в отчаяние, сталкиваясь с очевидной сложностью мозга. Знание клеточной структуры и организации мозга — это уже первый шаг на пути к пониманию того, как работают его структурные элементы, как они объединяются в комплексы и сети, благодаря совместному действию которых реализуются специфические регуляторные и поведенческие программы.

На рис. 182 и 183 суммированы два общих, но противоположно направленных подхода, которыми мы пользовались при изучении мозга на протяжении всей нашей книги. На рис. 181 представлен метод изучения «сверху вниз», когда при данной специфической форме поведения прослеживается связь ее общей схемы с нервными сетями, нейронами, синапсами и медиаторами, активируемыми для ее осуществления. Рис. 183 иллюстрирует противоположный подход, направленный «снизу вверх», при котором любой данный нейрон и вся система его синапсов с их медиаторами рассматриваются как часть специфических клеточных комплексов, служащих в свою очередь для реализации поведенческих программ в соответствии с нуждами организма.

Мозг и физическое здоровье организма

При многих заболеваниях внутренняя среда выходит из-под нормального надзора и контроля со стороны мозга. Сахарный диабет, язвенная болезнь, гипертония и астма — вот всего лишь несколько примеров. Поскольку мозг играет центральную роль в регуляции внутренней среды организма, необходимо лучше знать его функции, чтобы совершенствовать методы профилактики и лечения этих болезней. Хотя теперь вам уже кое-что известно о том, как мозг регулирует деятельность органов с периферической вегетативной иннервацией, мы все же вкратце рассмотрим еще случай сахарного диабета.

Мозг и диабет. Вам, вероятно, будет любопытно больше узнать о недуге, который каждый год поражает 600 000 новых жертв и является главной причиной потери зрения у взрослых людей, а также заболеваний сердца, почек и импотенции. В возникновении этой болезни мозг играет решающую роль. Речь идет о сахарном диабете второго типа — независимом от инсулина.

При обычном, или инсулинозависимом, сахарном диабете, впервые проявляющемся, как правило, в подростковом возрасте, выделяющие инсулин клетки поджелудочной железы по неизвестным причинам (возможно, из-за вируса) погибают. С этого времени больному необходимы ежедневные инъекции инсулина для поддержания нормального уровня сахара в крови. При диабете второго типа поджелудочная железа производит достаточное количество инсулина, как показывает определение его концентрации в крови. Однако клетки печени и мышц, нуждающиеся в инсулине для использования сахара крови, теряют способность реагировать на этот гормон. По-видимому, на их поверхности недостает инсулиновых рецепторов. Хотя окончательные причины утраты чувствительности к инсулину еще не установлены, обнаружен поразительный факт: почти 90% больных острой формой такого диабета страдают ожирением. По предположению некоторых ученых, постоянное переедание ведет к хронически высокому содержанию инсулина в крови, и чувствительные к инсулину клетки адаптируются к его высоким уровням, снижая свою чувствительность к нему. Это объяснение очень сходно с тем, которое выдвигают в случае изменения реакции на медиаторы при психозах.

У диабетиков второго типа образуется достаточное, даже близкое к избыточному, количество инсулина, — поэтому инъекции инсулина не принесут им никакой пользы. Наилучший способ лечения состоит в том, чтобы урегулировать привычки, связанные с приемом пищи, нормализовать вес тела и количество жира. После снижения веса и отказа от вредных привычек чувствительность к инсулину жировых, мышечных и печеночных клеток восстанавливается, и болезнь отступает. Таким образом, регуляция со стороны вегетативной нервной системы и сознательный контроль над тем, когда, что и сколько есть, являются основными факторами, определяющими картину заболевания. Конечно, на деле все обстоит не так просто: далеко не каждый человек с избыточным весом заболевает диабетом — по крайней мере пока еще не каждый. Однако управление питанием всецело зависит от головного мозга.

Мозг и психосоматические заболевания. Многие сторонники широкого использования нейробиологического подхода в медицине в подтверждение своей точки зрения ссылаются на повышение частоты «психосоматических» заболеваний под влиянием стрессов современной жизни. Термин «психосоматический» имеет несколько различных значений. Прежде его применяли для описания «истерического паралича», которым иногда сопровождаются неврозы с резко выраженным беспокойством и фобии; мы же употребляем здесь этот термин, когда речь идет о физических расстройствах, которые могут развиваться в результате стресса. При этом мы подразумеваем не просто прямую реакцию здорового организма на какое-то стрессогенное событие, которое требует изменений в действиях или в их планировании. Вместо этого мы имеем в виду конечный физический результат продолжительного воздействия тяжелого стресса, т. е. такие реакции на внешний мир, которых организм не может избежать, но не может и выдержать или успешно адаптироваться.

Рис. 182. Последовательность процессов при реакции на зрительный стимул, прослеженная через весь мозг — от сетчатки и зрительного тракта до зрительной коры и лобной ассоциативной коры (цифры 1-13). При двигательной реакции, если она происходит, возбуждение распространяется с лобной коры на двигательную кору, передается через синапс мотонейрону (изображен справа в увеличенном виде), затем спускается по стволу мозга и по соответствующему нерву доходит до мышцы, которая и приводит в движение глаз.

Нейрон окружают капилляры и глиальные клетки. Многие аксоны образуют синапсы на теле и дендритах нейрона. Аксон одет миелиновой оболочкой.

Рис. 183. Типичный мотонейрон (частично в разрезе); можно видеть его внутреннюю структуру и синапс с аксоном вставочного нейрона.

Хотя наш повседневный опыт как будто подтверждает, что стиль жизни может угрожать здоровью, истинные причинно-следственные связи еще предстоит выявить. Стрессы — это составная часть всей нашей жизни, по крайней мере до некоторой степени. Хотя у отдельных людей, испытывающих крайне тяжелые стрессы, действительно развиваются смертельные заболевания — назовем в качестве примера бывшего шаха Ирана и премьер-министра Франции Помпиду, — у многих других, в том числе и пользующихся международной известностью, действие аналогичных стрессовых ситуаций обходится без явных патологических последствий.

Если удастся подтвердить наличие какой-то биологической связи между стрессом и болезнью, то тогда, вероятно, можно будет объяснить, почему одни поддаются стрессу, а другие — нет, с какими именно факторами это связано. В одной недавно выдвинутой гипотезе предполагается, что в результате продолжительного и тяжелого стресса мозг, гипофиз или вегетативная нервная система выделяет какие-то агенты, нарушающие нормальную функцию иммунной системы. Как полагают медики, иммунная система представляет собой первую линию обороны против потенциально опасных вирусов или бактерий. Без активной иммунной системы человек не может выжить в реальном мире. Это показал случай с мальчиком Джимми, который страдал от врожденной иммунной недостаточности и умер от инфекции вскоре после того, как он расстался со стерильной камерой.

Кроме того, иммунная система распознает и уничтожает те клетку, у которых нарушается нормальный цикл деления, вследствие чего они превращаются в раковые. Именно нарушение этих двух функций (а отсюда — подверженность инфекционным и злокачественным заболеваниям) и представляет главную опасность для жертв синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД).

Некоторые гормоны, выделяемые гипофизом во время острого стресса, в самом деле оказывают влияние на функцию клеток, производящих антитела. Повреждения гипоталамуса, нарушающие контроль над гипофизарной секрецией у экспериментальных животных, приводят к более длительному выживанию большего числа опухолевых клеток. Далее, синтетические адренокортикостероиды, подобные тем, которые в норме образуются в организме во время острого стресса, но намного сильнее действующие, часто применяются при лечении хронических воспалительных заболеваний, для того чтобы уменьшить реакцию иммунной системы. Эту систему, пожалуй, можно было бы рассматривать как отдаленный придаток мозга, который защищает организм от нежелательных клеточных элементов.

Какими бы привлекательными ни казались эти гипотезы, все попытки проверить их научную ценность пока не привели к однозначным результатам. Поскольку нет подробных сведений о специфическом химизме тех факторов (каковы бы они ни были), которые изменяют реактивность клеток иммунной системы, практически невозможно понять, что именно — мозг, гипофиз или вегетативная нервная система — может в нормальных условиях продуцировать подобные вещества. Нужны какие-то исходные сведения, чтобы можно было думать об экспериментальном подходе к оценке относительной роли факторов нейронного происхождения в функции клеток иммунной системы.

Что делает мозг?

Читая главу 1, вы познакомились с перечнем специфических действий, которые можно было бы приписать мозгу. Затем мы с вами отнесли различные виды деятельности к пяти главным функциям: восприятию, движению, внутренней регуляции, размножению и адаптации. Эти пять функций, как мы говорили, являются основными свойствами всех животных организмов, независимо от того, насколько сложен их мозг и даже есть ли он у них. И наконец, мы пришли к заключению, что мозг — это орган, специализированный таким образом, чтобы помогать организму выполнять основные жизненные функции в соответствии с условиями окружающей среды.

Еще важнее то, что мозг управляет поведением и осуществляет психическую деятельность. От успешного функционирования нервной системы зависит способность того или иного существа воспринимать окружающее, адаптироваться к миру, где оно живет, и жить в нем достаточно долго для того, чтобы произвести потомство и таким образом поддержать существование вида. Однако символические действия высшего порядка, которые производит человек, когда выполняет математические вычисления, преобразует мысли в устную или письменную речь, сочиняет музыку или стихи, рисует, танцует или даже конструирует новые компьютеры, далеко выходят за рамки выживания во имя размножения. Все эти действия есть результат необычайных свойств человеческого мозга. Пока не ясно, какие формы «мышления» (если они есть) могут быть аналогами этих функций человеческого мозга у других приматов и у домашних животных, которым многие люди приписывают в какой-то мере разумное поведение.

Эмоции, которые мы испытываем, придают нам большую решимость выполнять трудные задачи, усиливают значимость успешных действий и заставляют нас помедлить, прежде чем повторно взяться за дело, исход которого по прошлому опыту можно оценить как сомнительный. В мире позвоночных общие эмоциональные проявления, связанные, по-видимому, с совершенно бессознательными мозговыми процессами, вероятно, куда более обычны, чем «разумные» операции. Несомненно верно то, что некоторые простейшие формы рефлекторного научения, основанные на динамической регуляции синаптической передачи, можно выявить у организмов с крайне простым строением нервной системы. Те же самые механизмы, распространенные на неизмеримо большее число нейронов, могли бы действовать при всех формах научения. Возможно, однако, что в мозгу с более обширными популяциями нейронов и более разнородными сетями могут вступать в действие более сложные механизмы, локализация и устройство которых пока неизвестны.

Вопрос о том, согласуются ли мыслительные акты с теми принципами нейробиологии, которые сформулированы на сегодняшний день, остается, по крайней мере теоретически, открытым для дискуссий. Центральное положение этой книги состоит в том, что все нормальные функции здорового мозга и все нарушения больного мозга, какими бы сложными они ни были, можно в конечном счете объяснить на основе взаимодействия структурных компонентов мозга.

Что такое мышление? Философы, проявляющие большой интерес к спорам о природе мышления, делятся на два лагеря. Те, кого называют монистами или материалистами, полагают, что мышление, так же как и все другие осознаваемые психические процессы, в принципе является производным физических процессов, происходящих в органе поведения — нервной системе, — и может рассматриваться как функция этого органа. Представители противоположного лагеря, называемые дуалистами, утверждают, что мышление представляет собой нечто даже в основе своей несводимое к физическим процессам. Некую промежуточную позицию занимают те, кто называет себя менталистами. Они признают важное значение мозга для духовной деятельности, но полагают, что функционирование мозга основано на пока еще неизвестных рабочих принципах, отличных от тех, которые ныне признаются нейроанатомами и нейрофизиологами. У них есть своя литература, отстаивающая эту точку зрения, но, честно говоря, большинству биологов, специалистов в области когнитивных функций нервной системы и психологов трудно принять концепцию менталистов и даже представить себе, как ее можно было бы подвергнуть проверке.

Позиция авторов настоящей книги ближе всего смыкается с позицией материалистов. Некоторые известные менталисты и дуалисты полагают, что в конечном итоге можно будет отделить процессы, с помощью которых мозг осуществляет психические акты, от тех, которые лежат в основе прочих функций, уже достаточно изученных. В этой книге мы касались только тех уже известных компонентов мозга и принципов функционирования, которые участвуют в сенсорных, двигательных и регуляторных процессах, так как учебные пособия, а тем более вводные курсы должны давать читателям сведения, основанные на самых солидных научных данных.

Обобщение рабочих принципов более или менее изученных систем может действительно привести и к пониманию более сложных процессов, близких к мышлению, но все это еще далеко не ясно. На сегодняшний день мы должны придерживаться надежного пути и отстаивать наше основное положение в его крайней материалистической формулировке, до тех пор пока не появятся данные в пользу какой-нибудь новой ненейронной гипотезы о мыслительной деятельности.

Возможен ли искусственный интеллект? Если компьютер сможет выполнять такие же абстрактные рассуждения и решать такие же задачи, как и человек, будет ли это означать, что человеческий мозг не нужен для духовной деятельности? Разумеется, нет. Тот факт, что человек может спроектировать компьютер, перерабатывающий информацию и принимающий решения в конечном результате наподобие человека, ничего не говорит о том, каким образом то же самое осуществляет человеческий мозг.

Компьютеры могут быть устроены так, чтобы они принимали логические решения, причем делали бы это безупречно и неустанно. Способность даже относительно простой цифровой вычислительной машины прослушать человеческую речь и не просто «понять», в чем суть вопроса, но и решить, относится ли говорящий к числу тех лиц, которым надлежит выдавать ответы, означает такой технологический уровень, который может во многих отношениях улучшить человеческую жизнь. У людей, несомненно, станет больше времени для того, что они так хорошо делают (пусть эпизодически и непредсказуемо) — например, для создания таких сложных вещей, как компьютеры, оперы или преобразователи солнечной энергии. По этим-то причинам мы и относимся с таким энтузиазмом к достижениям в области искусственного интеллекта. Но на сегодня и, вероятно, в обозримом будущем мы предлагаем придерживаться той точки зрения, что мышление и вообще духовная деятельность — это в целом нечто такое, что свойственно только человеческому мозгу.

Последнее замечание. Научный метод существует для того, чтобы опровергать ошибочные интерпретации, а не для того, чтобы поддерживать слабо обоснованные предположения. Если будут изобретены такие методы и представлены такие данные, которые убедительно покажут, что духовная деятельность возможна и без человеческого мозга, значит — так тому и быть. Ведь, в конце концов, прогресс заключается в том, чтобы заменять явно ошибочные теории на такие, ошибочность которых менее очевидна.

Что и для чего?

Что мы знаем о мозге

36 странных и интересных фактов о человеческом мозге