Введение
Входим в центр управления человеческим телом

Вы когда-нибудь видели наземный центр управления запуском ракет? В телевизионных репортажах перед стартом часто показывают не место взлёта, а большую комнату со множеством экранов разного размера. На них отображается вся важная информация: погодные условия, скорость ветра, запас топлива в ракете, наличие повреждений и так далее. Перед экранами сидят десятки людей, большинство из которых – технические специалисты или высокопоставленные военные. Они решают, запускать ли ракету и когда это сделать. В случае чрезвычайной ситуации они также составляют новые инструкции на основе информации на экранах.

Наш мозг является именно таким командным центром, только он управляет не запуском ракеты, а нашим телом и мыслями.

Если продолжить сравнение мозга с центром управления, его можно разделить на три уровня.

Первый представляет собой большой экран, на котором в режиме реального времени отображается вся сенсорная информация, получаемая организмом. Что это такое? Свет, воспринимаемый глазами, несёт визуальную информацию; звуки, слышимые ушами, дают слуховую информацию; вкус, ощущаемый языком, сообщает вкусовую информацию, а текстура, которая соприкасается с кожей, обеспечивает поступление тактильной информации. Иначе говоря, сенсорная информация – это разные ощущения (feeling). «Я чувствую, что на балконе очень ярко», «я чувствую, что в классе тихо», «я чувствую, что под палящим солнцем жарко». При этом вы могли не заметить, что получаете не только данные извне, но и сигналы изнутри собственного тела: «у меня болит живот», «я чувствую, как смещён мой центр тяжести», «я перевёрнут вверх ногами». Это всё тоже ощущения.

Ощущение (feeling/sense)

Ощущение – это реакция на определённые физические раздражители внешнего мира (цвет, звук, запах, температуру и другие). Ощущения могут быть обусловлены как внешним миром, так и внутренними процессами организма. Учёные предпочитают использовать слово «ощущение» (sense), но в повседневной жизни мы обычно говорим «чувство» (feeling). Sensory information означает «сенсорная информация».

На этом уровне имеется множество «сотрудников», отвечающих за обработку сенсорной информации, и это нервные клетки. Здесь происходит целый ряд процессов, включая получение данных (глаза воспринимают зелёный, красный и жёлтый цвета), их осмысление (это букет красных и жёлтых цветов с зелёными листьями), фильтрацию и организацию. Поскольку главная функция этого уровня – понимание и систематизация сенсорной информации, он называется восприятием. Собирая и систематизируя сведения из внешнего мира, мы можем понять, где находимся, какие происходят изменения и есть ли опасность. Когда случается что-то особенное, информация об этом передаётся на два следующих уровня.

По сути, воспринимаемая информация относительно объективна и исходит из внешней среды или внутренних органов, которыми мы не можем произвольно управлять. Другими словами, воспринимаемое моими глазами – это то, что я вижу; воспринимаемое моими ушами – то, что я слышу; а боль в животе – это боль в животе. Это не значит, что всё будет так, как я хочу; для того, чтобы увидеть компьютер, недостаточно одного моего желания.

Восприятие (perception)

Это слово также можно перевести как «перцепция». Восприятие – общее понимание мозгом окружающего мира, а также организация и интерпретация сенсорной информации. Обратите внимание, что восприятие и ощущения различаются. Восприятие – совокупность всех ощущений.

Восприятие ≥ ощущение a + ощущение b + ощущение c + … + ощущение z.

Однако, прочитав раздел «Пять органов чувств», вы поймёте: зачастую то, что мы видим, не соответствует действительности.

Второй уровень – это эмоции, самые частые из которых – радость, гнев, печаль, удивление. Эмоции исходят от моего «я», иначе говоря, они субъективны. Вы помните, от чего именно вы были счастливы в последний раз? Я только что получила кофе навынос. Пить горячий кофе для меня радость, особенно когда рано утром я работаю над рукописью за компьютером. Но, конечно, это не даст мне ощущения чрезвычайного счастья. Такой момент настает, когда тяжёлая работа приносит плоды. В начальной и средней школе у меня были очень плохие оценки, и я считалась отстающей. Почему-то я решила стараться только летом после восьмого класса и к моменту перехода в десятый стала одной из 200 лучших учеников города. Безусловно, сейчас кажется, что это не очень хороший результат. В течение года напряжённой учёбы бывали трудные минуты, когда я сильно расстраивалась и злилась на себя за то, что взялась за ум так поздно, и моё усердие не приносило желаемого результата. Но я до сих пор помню, как была счастлива, когда наконец получила аттестат с оценками за двенадцатый класс. Именно тогда я поняла, что счастье не обязательно должно веселить, оно может проявляться и как чувство переполнения в груди.

Эмоция (emotion)

Означает разные психические состояния. Существует семь основных эмоций: радость, гнев, печаль, страх, отвращение, удивление и зависть. По мере взросления люди начинают испытывать более сложные эмоции при общении, включая смущение, вину, застенчивость, гордость и другие. В нейробиологии есть термин «аффекция» (affection), под которым понимается внешнее проявление эмоций и чувств, выражающее субъективное состояние человека. Раздел нейробиологии, называемый аффективной нейробиологией (affective neuroscience), изучает, как материя (структуры мозга и химические вещества) создаёт эмоции. В повседневной жизни, характеризуя своё состояние, вы не будете использовать слова «эмоции» или «аффекции», а скорее скажете «настроение» (mood). Good mood означает «хорошее настроение», bad mood – «плохое настроение».

Здесь я привела для примера только радость. Эта эмоция может быть сильной или слабой, длиться считаные минуты или несколько дней и даже дольше. У эмоций есть очень важная особенность: каждый человек проживает их по-своему. Даже столкнувшись с одной и той же ситуацией, мы можем испытать разные эмоции: мне будет грустно, а вы вообще ничего не почувствуете. Эмоции весьма субъективны.

Правда, существует и тип менее индивидуальных эмоций – их называют стрессовыми. Они краткосрочные и быстро проходят. Например, внезапное чувство опасности (danger) или ощущение, что за вами наблюдают (alert). Под влиянием таких эмоций люди часто действуют спонтанно, например вскакивают с места, бесконтрольно кричат или непроизвольно поворачивают голову, чтобы увидеть, кто на них смотрит. Провоцируют подобное поведение обычно внешние раздражители, например громкий взрыв, резкое торможение или клубящийся дым, которые подают неожиданные и потенциально опасные сигналы. Такие раздражители вызывают стрессовые реакции у всех людей без исключения, даже у специально обученных солдат, пожарных и врачей скорой помощи. Примечательно, что людей отличает способность подавить желание сбежать, и они сделают всё возможное, чтобы закончить начатое действие.

Высшее руководство центра управления запуском ракет – это специалисты высокого класса, способные быстро принимать решения и умеющие справляться с неожиданными проблемами и нести ответственность за более сложную работу. Точно так же и выполнение множества непростых функций происходит на третьем уровне мозга. Наш разум координирует память, чтение, мышление, речь, создание музыки и многое другое. В целом мы называем эту работу познанием. Именно оно делает человека уникальным существом. Не в моих силах описать все виды познания по отдельности, поэтому я выбрала то, что лежит в его основе, – обучение. Полагаю, сегодня это один из самых важных и волнующих аспектов. В разделе, посвящённом обучению, я раскрываю проблемы, связанные со школой, например, отвечаю на вполне практические вопросы: почему так трудно рано вставать по утрам, чтобы пойти на занятия, полезно ли слушать музыку, выполняя домашнее задание, и как улучшить способность к запоминанию с помощью научных знаний? Также я приподнимаю завесу над некоторыми тайнами: является ли интеллект врождённым или почему некоторым людям особенно везёт? Надеюсь, эта информация поможет вам взглянуть на учёбу по-новому и повысить эффективность вашего образования.

Познание (cognition)

Познание – это процесс обработки информации через осмысление для получения знаний.

Книга познакомит вас со всеми уровнями центра управления и позволит понять, как на самом деле работает наш мозг. Вы узнаете, что происходит с нами, если в центре управления что-то идёт не так. Наконец, я хочу поговорить о некоторых более сложных вопросах, которые безуспешно пытаются решить нейробиологи. Возможно, однажды, когда люди отыщут простые ответы на них, центр управления мозга можно будет улучшить, делая доступными новые возможности.

Итак, для начала давайте откроем чёрный ящик мозга и посмотрим, как он выглядит и из чего состоит.

Основы

Человеческий мозг не самый крупный в мире, но среди млекопитающих у него самая большая кора.

Глава 1
На что похож головной мозг?
Форма, цвет и свойства мозга

Мозг молчит, и мы вряд ли можем почувствовать его присутствие.

Мозг похож на кусок тофу. Если быть точным, его текстура напоминает нечто среднее между свежими рисовыми лепёшками и шелковистым соевым творогом. Поверхность морщинистая и похожа на гигантский грецкий орех. Было бы понятнее, имей мы возможность увидеть настоящий фрагмент мозга, пропитанный формалином. Формалин – антисептическая и дезинфицирующая жидкость, а именно водный раствор формальдегида концентрацией около 40 %, который часто используют для консервации органов. В целях длительного хранения кровеносные сосуды головного мозга удаляют, а мозг обезвоживают, поэтому в формалине он выглядит серым. Но следует помнить, что живой мозг светло-розового цвета, а не серо-голубого, который появляется при замачивании в формалине.

Наверняка вы уже давно знаете, что мозг спокойно сидит внутри вашей головы. Но известно ли вам его точное местоположение?

Приложите указательный палец к точке между бровями, проведите вверх до макушки, а затем по той же линии спуститесь по затылку. На затылке можете почувствовать небольшой выступ на черепе. Линия, которую вы проводите пальцем от центра бровей до выступа на затылке, – это центральная ось вашего мозга, а нижняя его часть находится между ушами. По сути, соединив пять точек между бровями, макушкой, ушами и выступом на затылке, вы намечаете расположение своего мозга в черепе.

Череп подобен коробке, предназначенной для хранения мозга: он вписывается в неё идеально, но всё же есть некоторые свободные места. Эти пустоты заполнены бесцветной прозрачной жидкостью (или ликвором. – Прим. ред.), которая немного похожа на воду, но на самом деле фильтруется из крови. Прямо сейчас у вас в голове около 150 миллилитров ликвора.

Спинномозговая жидкость, ликвор (cerebrospinal fluid)

Ликвор – прозрачная жидкость, заполняющая пространство между черепом и мозгом. Её основная функция – защита: с одной стороны, она уменьшает физическое воздействие на мозг, а с другой – очищает его.

Что он делает? Представьте, что вы положили кусок тофу в контейнер для фруктов и бегаете с ним. Когда через некоторое время вы откроете коробку, тофу окажется разваленным на кусочки. Если же вы наполните контейнер водой, то сможете без проблем прыгать с ним. Это потому, что вода, подобно мягкому одеялу, укутывает тофу, чтобы он не рассыпался.

Как и у воды в примере с тофу, основная функция ликвора – защита головного мозга. Он не только минимизирует ущерб, причиняемый столкновением с черепом, но и забирает отходы, вырабатываемые мозгом каждый день, обеспечивая тем самым для него чистую и безопасную среду. Хотя в черепной коробке всегда находится около 150 миллилитров спинномозговой жидкости, в общей сложности ваш мозг производит её в объёме 500 миллилитров каждый день (примерно столько же, сколько в бутылке кока-колы). Вы можете думать об этом, как об озере. Само озеро может содержать только 150 миллилитров воды, но каждый день в него поступает 500 миллилитров пресной жидкости и одновременно вытекает такой же объём, при этом вместе с ней уходит грязь из озера, сохраняя его первозданную чистоту. Как вы думаете, из чего берётся ликвор и с чем выводится? Ответ на оба вопроса, на самом деле, один и тот же: кровь. Центральная область мозга фактически пуста. Эту полую зону называют мозговым желудочком. Его стенки состоят из большого количества капилляров и специальных клеток. Красная кровь фильтруется с помощью мембран, образованных этими клетками, и получается прозрачная спинномозговая жидкость. Так куда же она девается? Её поглощает паутинная оболочка (arachnoid matter) – защитная плёнка, покрывающая мозг, затем она дренируется в вены и выводится с кровью. Таким образом, спинномозговая жидкость поступает из крови и возвращается в неё. Венозная кровь также забирает с собой мозговые отходы, которые вобрала спинномозговая жидкость.

Действуем как учёные
Для чего именно нужна спинномозговая жидкость? Возьмите кусочек тофу и проведите эксперимент!

Вам понадобится:

• Две одинаковые пластиковые коробки с герметичными крышками, не пропускающими воду.

• Два одинаковых кусочка тофу (если у вас нет тофу, можно использовать сырые яйца). Размер тофу должен быть таким, чтобы он поместился в коробку.

• Вода (чтобы заполнить коробку).

Представьте, что тофу (яйцо) – это ваш мозг, а пустая коробка – череп. Положите по кусочку тофу в каждую коробку. Одну оставьте без воды, а другую наполните водой так, чтобы в ней не было воздуха.

Сильно встряхните коробку без воды. Что случилось с тофу внутри? Если мозг – это такой кусок тофу, а ваш череп – это коробка, подумайте, что происходит, когда вы бегаете, прыгаете или случайно ударяетесь головой. Ваш мозг может разломаться на кусочки, как этот тофу. Но на самом деле этого не происходит, почему же?

Теперь возьмите коробку, наполненную водой, и встряхните её с той же силой. Тофу остался целым? Даже если разломался, то, вероятно, не так сильно, как первый. Это потому, что вода защищает тофу: когда он ударяется о стенку коробки, жидкость действует как вата, уменьшая силу удара. Ликвор играет ту же роль, защищая мозг.

Но если встряхнуть наполненную водой коробку слишком сильно, тофу всё равно может разломаться. То же самое касается и головного мозга: даже при наличии спинномозговой жидкости нужно стараться избегать чрезмерной тряски и ударов. Надевайте шлем, когда катаетесь на велосипеде, лыжах или занимаетесь другими опасными видами спорта (например, американским футболом, бейсболом и так далее). Наш мозг очень важен и ценен, мы должны его беречь!

Теперь, когда у нас есть общее представление о форме и расположении мозга, пора определить, сколько он весит. Большинство людей понятия не имеют об этом, и даже многие учёные, посвятившие жизнь изучению человеческого мозга, никогда не имели возможности прикоснуться к нему собственными руками. Мозг взрослого человека весит около 1,5 килограмма. Конечно, его вес и объём у каждого из нас отличаются, но разница совсем незначительная.

Человеческий мозг не самый большой в мире, эта честь принадлежит кашалоту: вес его мозга достигает восьми килограммов! Но у людей действительно самая большая кора головного мозга среди млекопитающих. Если развернуть все складки на поверхности мозга (они называются бороздами), кора будет размером с зонтик. У каждого человека рисунок мозговых бороздок уникален, даже у однояйцевых близнецов он различается.