Древний мозг и современный мир

С точки зрения эволюции человеческий мозг с его увеличенным размером и извилистой корой — довольно новое изобретение возрастом всего несколько сотен тысяч лет. Однако, с точки зрения отдельно взятого современного человека (например, вас), наш мозг чрезвычайно стар. В результате этого возникают некоторые серьезные проблемы, так как стратегии выживания, имеющиеся у мозга, не соответствуют запросам жизни в XXI веке.

Это сочетание старого мозга и нового мира подводит нас к двум главным темам, которые вы рассмотрите при чтении этой книги.

• Мозг часто работает на подсознательном уровне.

По мнению прославленного невролога Джозефа Ле Дуа (Joseph LeDoux), сознание и речь являются новыми кирпичиками в эволюционном строении мозга. По мере того как в человеческом мозге развивалась кора, он приобретал способность воспринимать, описывать и осуществлять рефлексию собственных действий, многие из которых бессознательны и невербальны. Поэтому не удивляйтесь, когда поймете, что мозг совершает многие вещи без вашего осознания. Вы можете понимать, что именно происходит, но не всегда можете это контролировать.

• Логика мозга не всегда служит добрую службу. Каждый сидящий на диете человек знает, что встроенная микросхема мозга может дать сбой, когда сталкивается с ярким рекламным щитом ближайшей сети заведений быстрого питания. Проблема в том, что на протяжении миллионов лет эволюции наш мозг формировался как совершенный инструмент в головах мигрирующих групп охотников и собирателей в африканской саванне. Нашим предкам хорошая еда доставалась с трудом. Но в современном мире, полном соблазнительной аппетитной, калорийной пищи, естественный сигнал мозга — «ешь сейчас!» — может причинить больше вреда, чем пользы. Также могут происходить определенные мозговые расстройства (например, обсессивно-компульсивное расстройство) и другие неприятные осложнения правильно работающего мозга (стрессы и ночные кошмары), причиной которых являются сбои микросхемы в древних слоях мозга.

Как вы узнаете ниже, мозг оснащен «встроенной микросхемой», которая частенько воспринимает происходящее в вашем офисе как смертельную битву (см. главу 6), стирает из памяти важные факты, не имеющие эмоциональной окраски (см. главу 5), и побуждает к поеданию неприлично больших порций калорийной пищи (см. главу 2). Иногда вы в силах компенсировать эти странности и заставить мозг преодолеть существующие барьеры, но иногда приходится с этими странностями мириться.

  ПРИМЕЧАНИЕ

Эволюция — мощная сила, формирующая мозг, но она действует медленно. Представьте, что компания Microsoft поручила вам создание самого инновационного программного обеспечения для бухгалтерии, вы взяли заказ, ушли в отпуск длиной 100 тыс. лет и вернулись с готовой программой. Программа сможет выполнять свои задачи, но уже не будет идеальной.

«Электропроводка» мозга

 

До настоящего момента мы рассматривали форму, структуру и историю развития мозга, но все еще не ознакомились с принципами его работы.

Наверное, вы уже знаете, что мозг является гораздо более сложным электроприбором, чем любая электросхема. Но мозг также взаимодействует с химическими веществами, используя крошечные компоненты для передачи информации, контроля настроения и связи с другими органами. Уяснив несколько принципов работы мозговой «электропроводки», вы сможете лучше разобраться с более сложными темами, освещенными в этой книге.

Нейроны

Мозг содержит сотни миллиардов нервных клеток. Эти клетки подразделяются на две группы: нейроны (которым уделяется основное внимание) и глиальные клетки, также играющие важную роль, значение которых часто недооценивают.

Нейроны передают электрические импульсы через мозг и другие органы. Данные разнятся, но наиболее распространенные расчеты показывают, что вы обладаете 100 млрд нейронов (если хотите польстить своему самолюбию, сравните их количество с 300 тыс. нейронов в мозге скромной мушки дрозофилы). Удивительно, что количество глиальных клеток, обеспечивающих питание, защиту, вывод отходов, ускорение и выполняющих другие поддерживающие функции для получающих всю славу нейронов, в 10 раз больше (рис. 6).

Рис. 6

 

При ближайшем рассмотрении нейрон напоминает представителя некой футуристической флоры. Он получает сигналы с помощью древоподобных разветвлений, называемых дендритами, и затем посылает импульсы по напоминающим тончайшие трубки образованиям, аксонам. Благодаря совместному действию нескольких миллиардов подобных импульсов вы воспринимаете симфонию, трактат по юриспруденции или очередной эпизод сериала.

ПРИМЕЧАНИЕ

Изображение нейронов на рис. 6 не совсем пропорционально точно. В реальности тело клетки (верхняя левая часть) гораздо меньше, а дендриты, аксоны и их окончания простираются гораздо дальше.

Синапс

Настоящее волшебство происходит, когда электрические импульсы достигают окончания нейрона. В этот момент нейрон выпускает пучок химических элементов в небольшое отверстие — синапс. Эти химические элементы, известные как нейротрансмиттеры, проникают через синапс и практически плывут по мозговой жидкости в направлении дендрита следующего нейрона. Следующий нейрон реагирует выпуском собственного нервного импульса. Так сигнал проходит через мозг, передаваясь от одного нейрона к другому (рис. 7).

Как вы уже, наверное, догадались, приведенное выше описание этого сложнейшего процесса внутри черепа сильно упрощено. Перечислим причины сложности системы «электропроводки» мозга.

• Мозг использует различные виды нейротрансмиттеров д ля взаимодействия с различными видами нейронов.

Данные указывают на то, что мозг представляет собой своего рода массу, состоящую из химических элементов и использующую более 100 различных веществ для поддержания связи между нейронами.

Рис. 7

 

• Среднестатистический нейрон связан с несколькими тысячами других нейронов. Эю означает, что тысячи нейронов могут одновременно оказывать влияние на определенный нейрон, заставляя его посылать нервный импульс. И таким же образом один нейрон может передавать сигналы тысячам своих собратьев. Из всего вышесказанного можно сделать вывод о чрезвычайной подвижности электрической системы головного мозга.

• Нейротрансмиттеры не только побуждают нейрон к посылу электрического импульса, но могут также препятствовать его передаче.

• Нейротрансмиттеры служат не только для передачи сигналов между нейронами. Они могут осуществлять функции нейромодуляторов и выполнять в этом качестве множество задач. Например, нейромодуляторы влияют на работу нейронов, изменяя их чувствительность, активизируют производство новых белков и, проникая в крошечные синаптические входы, влияют на работу целых областей мозга. Многие химические элементы головного мозга могут в определенных случаях действовать как обычные ней- ротрансмиттеры и как более мощные нейромодуляторы.

  ПРИМЕЧАНИЕ

Нейромодуляторы оказывают влияние на память, обучение и контролируют настроение. Например, принцип работы антидепрессантов заключается в повышении содержания в мозге серотонина, действующего как нейромодулятор. Данное изменение влияет на работу миллиардов нейронов. Влияние это еще не изучено до конца даже самыми передовыми учеными.

Если бы вы могли отделить маленький кусочек студенистой мозговой ткани и исследовать ее с помощью микроскопа, то обнаружили бы массу тесно переплетенных в невиданные узоры нейронов. Подсчитано, что общее число пересечений нейронов (а оно равняется количеству синапсов) приближается к немыслимой сумме в десятки триллионов. По этой причине человеческий мозг часто описывают как наиболее сложный объект во вселенной. Это должно вам польстить.

 

Забавные факты

Что общего между пластической
хирургией и сосисками

Многие из самых страшных смертельных ядов действуют посредством вмешательства в работу синапса. Одним из них является боту- линический токсин, производимый бактериями Clostridium botulinum. Ботулинический токсин блокирует действие определенных нейротрансмиттеров. В результате нейроны теряют способность взаимодействовать друг с другом, и мозг стремительно теряет возможность передавать сигналы другим органам.

 

Ничтожно малая доза ботулинического токсина может привести к смерти от паралича (при потреблении некачественных консервов тунца) или устранить морщины (при введении в мышцы лица под более привычным названием Botox). В любом случае ботулинический токсин является одним из смертельнейших ядов, известных человечеству. Также это единственный нейротоксин, названный в честь известного мясного продукта (Botulus — латинское название сосиски, которая также может содержать смертельные дозы ботулина при несоблюдении норм приготовления).

Яды — не единственные вещества, оказывающие влияние на нейротрансмиттеры. Многие аптечные лекарственные средства действуют, видоизменяя химические связи между нейронами.

Нервная система

Часто мы воспринимаем человеческий мозг как отдельное устройство, своего рода биологический компьютер, состоящий из воды, жировых клеток и ДНК. Но на самом деле мозг — это разветвленный орган, влияние которого выходит далеко за пределы нашей головы. Фактически длинные щупальца дендритов и аксонов простираются из мозга во все уголки человеческого тела, объединяя каждую его мышцу и орган в единую нервную систему.

Вы уже узнали, как нейроны передают информацию между собой. Но нейроны на окраинах нервной системы получают сигналы от источников другого рода. В зависимости от своего вида они передают импульс, реагируя на изменения температуры, давления (обеспечивая тем самым осязание и слух), химические вещества (вкус и обоняние), свет (зрение). Эти сигналы передаются через позвоночный столб в мозг. Например, посредством передачи сигнала по двум гигантским нейронам мозг получает информацию о прикосновении к стопе.

Таким же образом исходящая цепь нейронов позволяет мозгу направлять сигналы в самые отдаленные уголки тела. Когда мозг хочет осуществить контроль какой-либо части тела — сознательно или бессознательно, — он просто задействует необходимую комбинацию нейронов. Самый крайний в цепи нейрон провоцирует выброс химических элементов, запускающих нужный процесс в следующей клетке.

Например, если вам наступили на ногу во время танца, ближайшие нейроны реагируют на деформацию кожи. Они передают информацию мозгу, который воспринимает боль и включает цепь нейронов, заставляющих вас отдернуть ногу.

 

Разумеется, на самом деле этот процесс гораздо сложнее. Даже простейшая реакция задействует огромное количество различных нейронов. Например, когда вы отдергиваете ноту, используя определенную группу мышц, мозг расслабляет другие мышцы, чтобы избежать повреждений. Более того, нервная система действует на множество нейронов в определенной части тела. Вот почему человечество награждено множеством болевых ощущений. Тупая боль поврежденной ткани передается нейроном, реагирующим на изменение химических элементов, острая боль от ожога — нейронами, реагирующими на высокие температуры, а боль от пореза вызвана действием нейронов, реагирующих на порезы, и т. д.

ПРИМЕЧАНИЕ

Импульсы, передаваемые нейронами, проходят по позвоночному столбу различными путями и иногда передвигаются с различной скоростью. Пульсирующая боль передается медленнее всего, поэтому после удара ступней о дверной косяк у вас будет немного времени на то, чтобы вообразить себе будущие болевые ощущения.

Эндокринная система

Как вы уже поняли, мозг управляет работой всего организма, задействуя для этого различные виды нейронов. Однако нейроны простираются далеко не повсеместно и реагируют далеко не на все взаимодействия. Именно поэтому у мозга существует еще одна система, позволяющая осуществлять контроль над организмом, — эндокринная.

Эндокринная система состоит из группы небольших органов, называемых железами. Эти железы творят настоящее волшебство, выделяя различные химические вещества, гормоны, в кровь. Гормоны вызывают реакции в других органах. Например, щитовидная железа контролирует скорость обмена веществ, надпочечники — реакцию «бороться или бежать?» (они же виноваты в том, что вы приходите в ярость, когда внедорожник занимает последнее парковочное место у торгового центра в канун Рождества) — рис. 8.

Рис. 8

 

Гипофиз

Для взаимодействия с железами организма мозг выделяет гормоны в кровь. Но эту задачу усложняет гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от системы кровообращения. Он препятствует проникновению большинства токсинов, бактерий, вирусов и гормонов в мозг. Единственные частицы, способные проникнуть через этот барьер, чрезвычайно малы или растворимы в липидах. К счастью, кислород, алкоголь и кофеин входят в их число. Другие компоненты используют для проникновения специальные трансмиттеры (например, глюкоза — молекула сахара, обеспечивающая энергетическое питание мозга).

Гематоэнцефалический барьер препятствует не только проникновению веществ в мозг, но и проникновению веществ из мозга в систему кровообращения. Чтобы преодолеть это препятствие, мозг использует гипофиз. Эта железа размером с вишню расположена под мозгом, что позволяет ей посылать гормоны в кровь каждый раз при получении соответствующей команды.

   ПРИМЕЧАНИЕ

Гипофиз часто называют главной железой, так как он производит гормоны, управляющие деятельностью других желез. Таким образом, мозг может использовать гипофиз для осуществления контроля состояния всего организма.

Хотя, возможно, вы едва ли слышали о существовании гипофиза, он уже оказал сильное влияние на вашу жизнь. Мозг использует гипофиз для производства гормонов, вызывающих изменения в организме в ключевые моменты жизни. Эти гормоны контролируют рост и половое развитие (см. главу 9), родовые схватки и производство молока для лактации (очевидно, что ваш мозг отвечает за гораздо большее число процессов, чем можно было ожидать).

Часть мозга, контролирующая гипофиз, называется гипоталамусом.

Мозг управляет не только нервной, но и эндокринной системой. И его главный инструмент управления — это гипофиз.

 

Практическая сторона науки о мозге

Значение нейронов

Изучение анатомического строения головного мозга — отличное занятие для отрешенных от мира студентов-медиков, располагающих массой свободного времени. Но даже для простых людей изучение нейронов и синапсов с практической стороны может оказаться полезным, так как, обладая этими знаниями, проще понять множество связанных с деятельностью мозга процессов. Простым примером являются чувствительность и привыкание. Чувствительностью объясняется то, что вы вздрагиваете, когда кто-то роняет ручку в относительно тихом зале, а привыканием — ваша способность спокойно обедать, когда по соседству строительная компания возводит новый дом. Изучив животных, мозг которых довольно примитивен, например гигантских кальмаров, ученые узнали, что эти механизмы имеют нейробиологическую основу (в частности, механизмы, с помощью которых нейроны открывают и закрывают рецепторы, чтобы повысить или снизить чувствительность к действию нейротрансмиттеров).

Приведем несколько более сложных тем, изучив которые вы сможете лучше разобраться в системе «электропроводки» мозга.

Сон. Из главы 3 вы узнаете, как изменяется активность нейронов во время сна и каково значение этих изменений.

Память. В главе 5 вы прочтете, что мозг не складирует воспоминания в отдельных емкостях, а постоянно меняет структуру своей «проводки», добавляя новые и удаляя ненужные синапсы.

Влечение. Из главы 6 вы узнаете, как мозг радует себя, направляя нужные нейротрансмиттеры жаждущим удовольствия нейронам. (Такой же механизм лежит в основе многих наркотических зависимостей. Например, опиоиды, подобные героину, воздействуют на специфические рецепторы человеческого мозга. Как правило, эти нейроны активизируются лишь по команде мозга, чтобы облегчить боль или ввести организм в определенное состояние, но по какому-то комическому стечению обстоятельств мак содержит вещества, настолько напоминающие нейротрансмиттеры, что они способны захватывать ключевые позиции в микросхеме мозга.)

 

Зарядка для ума

Вы завершили свое первое путешествие по мозгу. И хотя пока не знаете всех причин того или другого поведения доминирующих на нашей планете видов, у вас уже имеется определенный багаж знаний, помогающий задавать правильные вопросы. Настало подходящее время, чтобы отступить от подробностей биологии и обратиться к общим понятиям. В этом заключительном разделе данной главы вы узнаете, как в течение десятилетий поддерживать бесперебойную работу своей «умственной машины».

Для начала важно понять, что ваша цель — не увеличение размера мозга. Количество нейронов в мозге, данное человеку при рождении, редко увеличивается. История развития мозга, описанная в главе ю, по большей части представляет собой процесс отмирания нейронов и синапсов по мере старения организма. Но не спешите поддаваться панике. Есть основание считать потерю миллионов нейронов на протяжении жизни лишь следствием естественной жизнедеятельности мозга.

Вместо того чтобы подсчитывать количество нейронов у себя в голове, обратите внимание на количество пересечений между ними. Как вы уже поняли, нейроны все время меняют свой запутанный рисунок. В здоровом мозге число синапсов по отношению к числу нейронов растет, а число нейронов уменьшается. Другими словами, более скудный по количеству нейронов мозг может эффективнее компенсировать их потерю.

Итак, что же нужно делать, чтобы поддерживать мозг в рабочей форме? Возможно, вы никогда не сможете побороть плохие гены, невезение, травмы и болезни, но исследования процесса старения мозга, в результате которых были выявлены общие черты, характерные для пожилых людей, чей ум не по возрасту ясен, могут прийти на помощь. Вот несколько практических советов, на случай если вы планируете в свои 90 лет остаться сообразительным болтливым всезнайкой.

• Вы — то, чем вы занимаетесь. Мозг постоянно меняет связи между нейронами, укрепляя нужные и ослабляя ненужные. Другими словами, если вы жуете чипсы, просматривая повторы телесериала, и сетуете на трагичность судьбы, то не просто убиваете время, но тренируете свой мозг в поедании чипсов, просмотре телевизора и постоянных переживаниях. Следуйте этому распорядку несколько лет, и ваш мозг изменится.

• Пользуйтесь, либо утратите. Хотя мозг не является мышечной тканью, он не будет тратить силы на содержание умственной аппаратуры, которой вы не пользуетесь. Удивительно, что никогда не поздно заняться усовершенствованием своего мышления. Многие исследования доказывают, что, когда вы начинаете поручать мозгу больше заданий, даже будучи уже пожилым человеком, это помогает преодолеть недавно возникшие неполадки и стимулировать значительные долговременные улучшения.

 

СОВЕТ

Не существует чудесного занятия, оттачивающего работу мозга. Но обширные многосоставные задачи, например изучение языков, игра на музыкальном инструменте, смена работ, написание книги и планирование преступления, хорошо для этого подойдут.

Выбирайте нечто новое. Мозг жаждет нового. Лучший способ стимулировать работу мозга — это как можно чаще активизировать как можно большую его часть. Это может быть очень забавным (потакайте своему любопытству, ведите долгие беседы с незнакомыми людьми), а также захватывающим (выключите телевизор и займитесь дифференциальным исчислением). Ведь большую часть времени человеческое тело страдает от скучного и монотонного постоянства. А мозг нуждается в постоянных вызовах, сложных концепциях, концентрации и, наконец, работе.

ПРИМЕЧАНИЕ

Не думайте, что сможете отточить мозг, всю ночь решая судоку. После первой сотни головоломок мозг адаптируется к их структуре и стратегии решения и будет справляться с ними, задействуя меньшее количество нейронов. С одной стороны, это полезное новшество — ведь более умным людям для выполнения привычных задач требуется меньше усилий и времени. С другой стороны, если ваша цель — поддержание мозга в нужной форме, постоянная его загрузка однотипными задачами принесет не больше пользы, чем тренировка с использованием детских гирь. Для максимального эффекта занимайтесь чем-то трудным и новым.

•         Тренируйте тело, чтобы помочь мозгу. Исследования показывают, что мозг людей, регулярно занимающихся физическими нагрузками, лучше работает в пожилом возрасте. Лучше всего для этого подходят современные аэробные нагрузки, например утренняя пробежка или быстрая ходьба. Непонятно, почему это помогает, но можно предположить, что физические упражнения стимулируют в организме процессы, идущие на пользу мозгу.

• Не повредит сыграть песенку. Популярные издания полны данных о том, что регулярное прослушивание и написание музыки может повысить результаты тестов и помочь выносить гениального ребенка. Правда в том, что человеческий мозг не реагирует на магическое влияние музыки, но для его развития полезно воздействие разнообразных влияний. Изучение музыки как дисциплины (обучение ее чтению, игре на инструменте или музыкальным импровизациям) может задействовать те области мозга, которые обычно в повседневной жизни не используются. Если же вы уже являетесь профессиональным музыкантом, ваш мозг давно поручил задачу сочинения музыки глубоким слоям нервных клеток, которые успели адаптироваться к решению этой задачи. В общем, если хотите стимулировать работу мозга, лучше изучите бухгалтерский учет.

• Обеспечьте вашему мозгу должное питание и полноценный сон. Вы узнаете все о полезном для мозга питании и сне в следующих двух главах.

 

 

Забавные факты

Использование мозга на 100%

• Вы, должно быть, сталкивались с распространенным мнением, что человек использует только 5% возможностей своего мозга. Это полнейшая глупость, и никто не знает, кто именно является ее автором. Конечно, имели место случаи, когда людям удавалось прожить полноценную жизнь после повреждения обширных мозговых зон (особенно если эти повреждения произошли в молодом возрасте), однако я бы не советовал вам отказываться даже от квадратного сантиметра мозговой ткани.

• Как вы выясните из главы 2, мозг — самый прожорливый и энергоемкий орган. Проще говоря, человеческому телу было бы совсем невыгодно содержать мозг, если бы каждый из его нейронов не повышал шансы всего организма к выживанию.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: