Мозг. Как он устроен и что с ним делать

Генри Молисон с детства страдал серьезной формой эпилепсии. Во время приступов его сильно трясло. Оба полушария мозга вовлекались в неконтролируемое возбуждение, заставляя тело несчастного Генри биться в судорожных конвульсиях. После окончания школы он некоторое время работал на конвейере по сборке пишущих машин. Но приступы в конечном счете стали настолько тяжелыми, что ему пришлось уйти с работы. Он перепробовал массу лекарств, но ни одно из них не сработало. Врачам удалось установить, что очагом эпилептических припадков у него был гиппокамп. Но тогда врачи знали о гиппокампе совсем немного. Решили провести операцию и удалить гиппокамп и прилегающие к нему структуры с обеих сторон. На тот момент Генри было 27 лет.

После операции у Генри действительно наступили улучшения. Но с ним произошла удивительная вещь: он больше никогда не запоминал новых событий. Каждый день он словно начинал жить заново, совершенно не помня, что с ним было вчера. Генри не потерял возможность приобретать новые навыки, но он больше не мог запоминать то, что происходило с ним после операции.

Так стало ясно, что во многом благодаря гиппокампу лимбическая система обеспечивает и еще одну важную функцию – память о событиях и накопленных знаниях.

В круг Пейпеца включается и цингулярная кора. Она вовлечена в процессы, связанные с принятием решений и планированием действий.

Некоторые исследователи полагают, что цингулярная кора определяет так называемую когнитивную гибкость. Когнитивная гибкость отражает способность человека адаптироваться к переменам, успешно решать новые задачи.

При чрезмерной активности цингулярной коры у человека возникает потребность сделать что-то именно сейчас. Не через пять-десять минут, а прямо сейчас! Активность цингулярной коры может быть обусловлена как врожденными особенностями строения мозга, так и какими-то внешними обстоятельствами.

Например, жена просит мужа убрать за собой посуду со стола. Тот отвечает, что сделает это через пару минут – только допечатает длинное СМС коллеге. Цингулярная кора рассылает многочисленные импульсы к другим структурам второго и первого этажа, вовлекая гиппокамп, таламус, гипоталамус, лишая кору мозга возможности вытормозить эмоциональную реакцию. Внутри жена начинает закипать, импульсы все активнее раздражают круг Пейпеца. Наконец эмоции окончательно берут верх над рассудком и она гневно требует, чтобы он сейчас же убрал посуду. Начинается ссора.

Как вы понимаете, зеркальную ситуацию можно наблюдать и с супругом. Второй этаж крепко держит нас в своих эмоциональных тисках.

Признаками отсутствия когнитивной гибкости могут служить следующие особенности:

• употребление определенных блюд и отказ пробовать новые;

• стремление к тому, чтобы предметы в комнате находились на строго определенных местах;

• сильное расстройство, если в последний момент поменялись планы на вечер.

Подобная когнитивная негибкость способна разрушить и счастье, и радость общения, и близкие отношения.

При некоторых нарушениях цингулярной коры человек имеет тенденцию «зацикливаться», часто возвращаться к одной и той же мысли. Такие люди постоянно помнят прошлые обиды и травмы, будучи не в состоянии их «отпустить». Они могут фиксироваться на негативных переживаниях, у них также может развиваться навязчивое поведение, например постоянное мытье рук или стремление проверять замки на дверях. Конечно, за такое поведение отвечают и другие структуры, но цингулярная кора играет одну из главенствующих ролей.

Благодаря исследованиям со сканированием мозга стало известно, что цингулярная кора участвует в «заглядывании в будущее». При нормальной работе этой части мозга нам легче планировать и ставить перед собой разумные цели. Если же работа цингулярной коры нарушена, человек склонен видеть опасность там, где ее нет, ждать неблагоприятного исхода ситуаций и чувствовать себя в этом мире очень уязвимым. Таким образом, становится понятно, что для принятия разумных решений необходима нормально работающая цингулярная кора, поскольку она обеспечивает гибкость ума.

С переживанием негативных эмоций связана работа еще одной структуры лимбической системы – амигдалы. У животных при разрушении амигдалы отключается чувство страха.

Физиологам давно было известно, что в мозге есть несколько путей обработки информации: детализированный, с мельчайшими подробностями, и путь размытой информации, включающий лишь общие очертания образов и силуэтов.

Зачем же мозгу поток размытой, неточной информации?

Оказалось, что в амигдалу размытая информация приходит раньше, чем в кору мозга. Это необходимо, чтобы быстрее реагировать на предельно опасные ситуации. Представьте, что вы идете по лесу и видите на тропке палку, похожую на змею, – вы вздрагиваете. Это амигдала моментально реагирует на размытую информацию. Она тут же отдает команды в моторные структуры мозга. И, еще даже не осознав всей опасности до конца, вы готовы защищаться. Но на этом функции амигдалы не исчерпываются.

Чарльз Уитмен был примерным семьянином, хорошим работником, учился в колледже, но однажды утром он взял пистолет, дробовик, 3 винтовки, застрелил 13 человек и ранил около 33, пока его не застрелили полицейские. Позже выяснилось, что ночью он убил жену и мать. Можно было бы просто наклеить ярлык маньяка на Чарльза Уитмена, если бы он не оставил странную записку, которая поставила в тупик тех, кто ее обнаружил. В записке значилось: «Со мной что-то не так, прошу после моей смерти сделать вскрытие и посмотреть, есть ли в моем теле видимые физические отклонения». Врачи обнаружили, что на амигдалу Уитмена давила большая опухоль.

Более детальные исследования показали, что чем крупнее амигдала, тем более агрессивен человек по своей природе, и поведение людей лишь отчасти можно объяснять воспитанием.

Мы уже по касательной затрагивали в повествовании такую структуру, как прилежащее ядро (давайте даже назовем его по-латыни – nucleus accumbens).

Джеймс Олдс и Питер Милнер из Университета Макгилла (Монреаль) пытались выяснить, как, стимулируя мозг, можно влиять на поведение животных. Помещая электроды в разные зоны мозга, ученые неожиданно обнаружили участок, умеренная электрическая стимуляция которого, по их мнению, вызывала у животных опьяняющее наслаждение. Пользуясь этим методом, Олдс и Милнер убедились, что могут заставить животное сделать все что угодно. Стимулируя данную зону мозга в момент, когда крысы были на полпути к выходу из лабиринта, где их ждала вкусная зерновая смесь, исследователи обнаружили, что грызуны просто останавливались и стояли на месте. Они не пытались добраться до лакомства. Выяснилось, что структурой, в которую попал электрод, было как раз прилежащее ядро.

Представьте, что вы сели на диету. Сидите неделю, другую, килограммы вроде уходят. Но тут раз – и пробрал жор. Да еще и под самый вечер. Живот прямо скручивает, хочется есть. Это прилежащее ядро делает рассылку импульсов по мозгу. Оно, как непослушный ребенок, заставляет мозг удовлетворять сиюминутные желания (хочу, хочу, хочу!). Оно же «подначивает» и цингулярную кору. А если жару поддаст еще и ретикулярная формация, человек тут же несется к холодильнику. А теперь представьте: бежите вы к холодильнику, раз – и вам простимулировали определенную часть прилежащего ядра и цингулярной коры. Вы и передумали… И тортик уже совсем не вкусным кажется, и пора бы спать идти. Но это не все сюрпризы, которые приберегла нейрофизиология прилежащего ядра.





Рис. 24. Объединенная схема путей дофаминовой и серотониновой систем



Если электроды подключали к педали, с помощью которой крысы могли самостоятельно посылать импульсы в мозг, животные нажимали на нее без остановки. Некоторые – более тысячи раз за час! Стимуляция этого участка создавала у крыс иллюзию, что они вот-вот получат положительное подкрепление. Но главная печальная новость заключалась в том, что крысы так и не смогли испытать удовольствия. Почему?

Оказалось, что схожим образом можно воздействовать и на мозг человека. Многие ученые и журналисты назвали прилежащее ядро «центром удовольствия», но в действительности это не совсем так.





Рис. 25. Крыса нажимает на педаль и стимулирует прилежащее ядро



Выяснилось, что прилежащее ядро само по себе не является центром удовольствия: оно способно оценивать ожидаемое удовольствие. Сами Олдс и Милнер писали:



Вероятно, мы обнаружили в мозге зону, характерная функция которой – обеспечение положительного подкрепления поведения животного.




Таким образом, прилежащее ядро (являясь частью дофаминовой системы) участвует в создании состояния ожидания награды. А вот само ощущение удовольствия связано уже с работой гипоталамуса, который обеспечит выброс эндорфинов.

К слову, в лимбическую систему входят и такие структуры как стриатум (планирование сложного комплекса действий), мамиллярные тела (формирование памяти), обонятельный тракт (эмоции, связанные с запахами) и другие.

Понадобились миллионы лет эволюции для того, чтобы над эмоциональными структурами мозга сформировалась кора больших полушарий – рассудочная часть мозга. Поверх старой коры возникли новые слои – неокортекс.



Третий этаж («человеческий мозг»)

Мы узнали, что «рептильный мозг» вовсе не рептильный. Он такой уже и у рыб, и у жаб. Просто у рептилий многие структуры первого этажа наиболее развиты (в сравнении с более примитивными животными). Мы увидели, как срабатывают структуры «обезьяньего мозга» на втором этаже. И теперь давайте, наконец, обратимся к нам самим.

В коре больших полушарий мозга есть области, куда стекается информация от органов чувств (глаз, ушей, рецепторов кожи и так далее). У каждого органа чувств в коре есть несколько как бы подобластей анализа информации, называемых полями. Условно информация обрабатывается поэтапно (поэтому поля называют первичными, вторичными, третичными).

Первичные поля получают информацию, опосредованную через наименьшее количество переключений в зрительном бугре среднего мозга, или таламусе. На этих полях как бы спроецирована поверхность рецепторов органов чувств. Но в свете современных данных проекционные зоны нельзя рассматривать как устройства, воспринимающие раздражения «точка в точку».

Например, у нас в глазах 120 миллионов колбочек, отвечающих за черно-белое зрение, и 6–8 миллионов колбочек, реагирующих на цвета (красный, синий, зеленый). Каждая из палочек и колбочек как бы представляет собой точку восприятия. Информация на сетчатке складывается будто из точек-пикселей (как на экранах планшетов или смартфонов). Говоря языком цифровой техники, разрешающая способность нашего глаза 120–130 мегапикселей. Для сравнения, средние камеры современных телефонов имеют матрицы 12–16 мегапикселей. Получается, матрицы наших глаз в 8–10 раз чувствительнее. Но тут не все так просто.

Дело в том, что перед тем, как информация отправляется от колбочек и палочек в мозг, она попадает на так называемые ганглиозные клетки. Каждая из таких клеток собирает информацию приблизительно от 100 палочек и колбочек. То есть информация как бы суммируется и упрощается. Вдумайтесь: происходит потеря качества почти в 100 раз! И разрешение изображения, которое мы отправляем в мозг, составляет уже всего лишь 1,2 мегапикселя. Такие камеры были в телефонах в начале 2000-х годов.

А теперь вспомните еще про слепое пятно и ужаснитесь тому, насколько на самом деле искажена информация, которую получает наш мозг. И как сильно он вынужден ее подправлять, редактировать, «фотошопить»! Причем это так или иначе будет касаться всех видов чувствительности. Конечно, это несколько механистическое сравнение, но оно дает нам представление о том, что информация поступает в мозг в несколько искаженном виде или, по крайней мере, не совсем такой, какой ее регистрируют наши фотоаппараты и видеокамеры.

Первичные поля собирают данные о таких видах чувствительности, как кожная, слуховая, зрительная, вкусовая.

Вторичные поля новой коры получают проекции от органов чувств через дополнительные переключения в подкорке (на первом и втором этажах), что позволяет производить более сложный анализ того или иного образа.

Третичные поля, или ассоциативные зоны, получают информацию от неспецифических подкорковых ядер, в которых суммируется информация от нескольких органов чувств, что позволяет анализировать объект в еще более абстрагированной и обобщенной форме.

Считается, что один из показателей степени развития интеллекта – умение составлять многогранные абстрактные понятия из набора более простых. Благодаря этому мы научились описывать наш мир символами: цифрами, формулами, уравнениями и графиками, – а нашу социальную жизнь посредством музыки, стихов, театра, живописи, литературы, кино и социальных сетей.

Именно в третичных ассоциативных зонах новой коры сенсорные сигналы интерпретируются, осмысливаются и, при необходимости, используются для определения наиболее подходящих ответных реакций.

Анатомически выделяют затылочную, височную, теменную и лобную доли. В затылочной доле находятся центры, связанные со зрением, в височной – со слухом, в теменной – области чувствительности нашего тела.





Рис. 26. Доли коры больших полушарий мозга (схема)



Например, в постцентральной извилине находятся представительства разных участков поверхности нашего тела. Если собрать их, получится человечек. Его называют гомункулус Пенфилда. Обратите внимание, насколько он диспропорционален: большие губы, язык, кисти рук.

Вы наверняка догадались почему: эти участки тела собирают наибольшее количество сенсорной информации. Нашему организму, например, важно понимать, съедобная ли пища попала в рот. Для этого язык оснащен большим количеством рецепторов. А значит, и клеток, воспринимающих информацию от них, в гомункулусе больше.





Рис. 27. Схема проекций тела в коре мозга (человечек Пенфилда)



Особняком стоят лобные доли – вершина эволюции человеческого мозга. Именно в лобных долях расположены ассоциативные зоны, связанные с мышлением, сознанием, интеллектом. В лобных долях сосредоточены наши культура, этикет, нормы поведения в обществе. Лобные доли ответственны за планирование сложных действий, поэтому здесь находятся нервные клетки, которые отвечают за принятие решений.

Кора лобных долей помогает обдумывать действия заранее, до того как мы их осуществим. К примеру, если вы ссоритесь с мужем или женой и лобные доли у вас работают хорошо, скорее всего, вы станете реагировать обдуманно, а ваши ответы исправят ситуацию. В случае если работа лобных долей затруднена, например под действием алкоголя (который тормозит функцию сознательного контроля), вы, вероятно, скажете такое, от чего вам станет только хуже. Так можно разболтать секрет и сказать что-то очень откровенное. Недаром есть пословица «Что у трезвого на уме, то у пьяного на языке». Подробнее о том, как влияет алкоголь на клетки лобных долей, мы поговорим в конце этой части.

Лобные доли помогают нам решать проблемы, просчитывать, как будет развиваться ситуация, и, используя опыт, выбирать из нескольких вариантов оптимальный. Хорошее функционирование лобных долей необходимо в такой игре, как шахматы. Эта же часть мозга отвечает за то, как мы учимся на собственных ошибках.

Также лобные доли имеют обширные двусторонние связи с лимбической системой мозга, контролируют оценку мотивации поведения и программирование сложных поведенческих актов.

В норме у всех людей в процессе поведенческих актов задействованы как структуры подкорки, так и области новой коры мозга.





Нейрохимическая теория, или Как работают препараты для мозга




Мы с вами выяснили, что интерпретировать нервно-психические коды с позиций современной науки пока невозможно по целому ряду причин. Сейчас мы знаем, что есть цепочки из нервных клеток, по которым бегает нервный импульс. И бесконечное множество цепочек (объединяющихся в сети) обеспечивает самые разнообразные процессы обработки информации в мозге.