Мозг всемогущий. Путеводитель по самому незаменимому органу нашего тела

Кайя Норденген, 2016

Что делает нас нами? Где начинается мысль? Разум и память, влюбленность и ненависть, логика и обучаемость, – элементы, из которых состоит наше «я», находятся в самом незаменимом органе нашего тела – мозге. Приготовьтесь отправиться в увлекательнейшее путешествие по мозгу и узнать, где находится личность, почему важно уметь забывать, в каком отделе мозга спрятан компас, откуда берутся ложные воспоминания, где хранятся эмоции и можно ли повлиять на свое настроение, и даже о том, почему мы едим мозгом. «Эта книга написана так, словно я беседую о мозге со своими близкими друзьями, и очень надеюсь, что вы, как и я, будете очарованы его многочисленными тайнами. Вы удивитесь тому, как много делает эта масса розоватого цвета, расположенная между ушами.» Кайя Норденген. «Прочитайте эту книгу! На нее стоит потратить время.» Мэй-Бритт Мозер, профессор, психолог, нейрофизиолог, нобелевский лауреат.

Глава 1. Ре(э)волюция мышления

Изборожденная извилинами поверхность головного мозга, напоминающего грецкий орех, называется корой больших полушарий. Она состоит преимущественно из тел нейронов, и ее появление стало революцией в истории эволюции. Чем больше у животного объем коры головного мозга, тем оно умнее.

Пятьсот миллионов лет назад существовал только ретикулярный (рептильный) мозг, сегодня известный как задний мозг. Прошло еще 250 миллионов лет, прежде чем развился мозг древнейших млекопитающих, который мы называем лимбической системой. Большой мозг и кора больших полушарий у млекопитающих сформировались 200 миллионов лет назад, а человеческий мозг — всего 200 тысяч лет назад. С точки зрения эволюции это все равно что вчера.

Рисунок 1. Правое полушарие человеческого мозга в разрезе, ступени его развития в истории эволюции показаны различными оттенками серого. Рептильный мозг отмечен темно-серым, а мозг древнейшего млекопитающего — светло-серым. Мозг самого развитого млекопитающего, то есть человека, отмечен белым. Отдельные структуры мозга, имеющие центральное и определяющее значение, подписаны

Рептильный мозг

Кора больших полушарий у человека, вероятно, развилась вследствие ледникового периода: живые организмы с корой головного мозга лучше адаптировались к воздействию окружающей среды, чем те, у кого ее не было. Поэтому динозавры со своим рептильным мозгом без коры были не готовы к падению метеорита, приведшему к серьезным климатическим изменениям. Стегозавр весил пять тонн, а его мозг — всего 80 граммов (и был размером с лимон). Учитывая еще и то, что его крошечный мозг не имел коры, неудивительно, что сегодня его можно увидеть только в музеях и фильмах.

Несмотря на то что кора больших полушарий делает нас самым разумным видом на планете, мы не смогли бы обойтись и без более глубоко расположенных отделов мозга и той его части, которая находится в самой глубине и является основополагающей для нашего существования — а именно рептильного мозга. Он состоит из мозгового ствола и мозжечка. Ствол головного мозга — идеальный сторож. Он обеспечивает функционирование всего организма, освобождая нас от необходимости думать об этом. Нейроны в мозговом стволе отвечают за дыхание, сердцебиение и сон. Они никогда не отдыхают, независимо от того, спим мы или бодрствуем. Кзади от мозгового ствола находится мозжечок. Он отвечает за координацию движений и равновесие. Когда мы пьем алкогольные напитки, алкоголь действует и на мозжечок, поэтому мы начинаем шататься.

Рисунок 2. Кора мозга состоит из серого вещества. Там же мы найдем тела нейронов и точки соприкосновения нервных клеток, то есть синапсы. Внутри серого вещества мы обнаружим белое, состоящее из пучков изолированных волокон нервных клеток

Мозг состоит из серого и белого вещества. В сером веществе (на самом деле оно не серое, а розовое) находятся тела нейронов и синапсы. Там происходит передача импульсов между нейронами. Белое вещество — это проводящие пути, длинные волокна, по которым идут нервные импульсы, напоминая ток электричества в проводах. Как и электрическим проводам, нейронным волокнам требуется изоляция. Благодаря изоляционному материалу импульсы в мозге передаются быстрее. Этот материал называется миелином и содержит много жиров, поэтому и выглядит белым. Серое вещество находится в коре больших полушарий, коре мозжечка, а также в глубинных структурах головного мозга — так называемых ядрах.

Мозг млекопитающего

В человеческом мозге сохранились некоторые структуры, которые были уже у древнейших млекопитающих. Эти структуры сформировались примерно 250 миллионов лет назад, и их совокупность именуется лимбической системой. Древнейшие части коры головного мозга и островки серого вещества с нервными клетками внутри называются ядрами, и многие из них играют важную роль в основополагающих функциях организма.

В английском языке есть удобный для запоминания список — все слова начинаются с буквы F: Fighting, Flighting, Feeding, Fucking. То есть: борьба, бегство, еда и секс. Все это вместе — основная движущая сила эволюции.

Одно из таких важных ядер в лимбической системе называется «миндалевидное тело» (или просто «миндалина», amygdala) и находится в височных долях мозга, (см. рис. 1). Древние анатомы, давая названия различным структурам, ориентировались на их внешнее сходство с чем-либо — amygdala с греческого языка переводится как «миндаль». Первые два «F» мы найдем в этом миндалевидном теле. Нейроны миндалевидного тела отвечают за наши эмоциональные реакции. Например, вы бежите на автобус, а водитель закрывает двери перед вашим носом и уезжает. Скорее всего, вы крепко выругаетесь, а рассказывая эту историю коллеге за обедом, снова почувствуете возмущение. Не менее важную роль миндалевидное тело играет в мотивации. Именно оно частично виновато в том, что вы, обливаясь потом, торопитесь успеть на автобус, хотя следующий придет совсем скоро. Когда вечером того же дня вы идете домой по темной улице и слышите шаги за спиной, то невольно ускоряете темп — это опять «дело рук» миндалевидного тела. Хотя вы были спокойны и бояться было нечего, вы все равно почувствуете прилив страха, поскольку ваше миндалевидное тело возбудилось.

За миндалевидным телом расположена структура в форме сосиски в три-четыре сантиметра длиной. Эта сосиска называется «гиппокамп», что переводится как «морской конек» (см. рис. 1). Гиппокамп важен как для памяти, так и для ориентирования на местности. Он поможет запомнить таблицу умножения, но даже если вы будете твердить ее, пока не заболит гиппокамп, лучше разбираться в математике вы не станете. Понимание самой сути математики заложено непосредственно в коре головного мозга.

В самом центре мозга находятся два таламуса, симметрично расположенные относительно средней линии (см. рис. 1). Они посылают сигналы в каждый уголок сенсорной вселенной коры мозга с последними новостями ото всех органов чувств. Если провести аналогию между этими структурами мозга и людьми, то эти два таламуса — два сплетника, которые все обо всех знают и во все суют свой нос. Широкая магистраль из отростков нервных клеток проходит как раз через эти два таламуса и соединяется с другими проводящими путями, формируя сложную цепь, по которой циркулируют электрические импульсы, следуя сложным скоординированным паттернам.

Гениальные обезьяны

С какого-то момента мозг человекообразных обезьян стал неуклонно увеличиваться. В нем сохранялись неизменными как рептильный мозг, так и лимбическая система, объем увеличивался за счет другого — а именно за счет коры головного мозга.

Давным-давно наши предки жили на верхушках деревьев в африканских джунглях, пока однажды климат не изменился и не произвел полный переворот в их образе жизни. Климат в то время напоминал американские горки. Мини-ледниковые периоды сменялись волнами жары. Такие экстремальные условия не могли не оказать влияние на тех существ, которые в них выжили. Подавляющее большинство видов не смогло перенести такие условия. Изменения были достаточно сильными, чтобы спустить нас с деревьев, но они не убили нас. Когда первые люди четыре миллиона лет назад стали ходить на двух ногах по африканской саванне, их мозг весил около 400 граммов. Несмотря на то что отпала необходимость хвататься руками за ветви деревьев, то есть руки освободились для других дел, первые люди никакими орудиями труда еще не пользовались, пока два миллиона лет назад не появился человек умелый, homo habilis. Тогда вес мозга увеличился всего до каких-то 600 граммов. Тем не менее человек умелый научился пользоваться не слишком сложными орудиями. В основном он просто брал камни и бросал их в добычу. Для придания значимости этому событию ученые назвали эти камни ручными топорами. Само использование орудий было рывком вперед, но человек — не единственное существо, умеющее это делать. Так, например, дельфины используют куски морских губок для защиты морды, когда роют носом дно в поисках добычи. Кактусовые вьюрки используют колючки кактуса, чтобы вытащить личинок из отверстий, а шимпанзе достают термитов из древесных стволов с помощью веток. То, что шимпанзе изобрели такой хитрый способ доставать термитов, весьма впечатляет, но все-таки ума у них недостаточно, чтобы, к примеру, написать симфонию. Значит, что-то должно было произойти в истории эволюции человека — какое-то событие, которое сделало наши умственные способности уникальными.

Прошел еще миллион лет, и homo habilis проложил путь для homo erectus (человека прямоходящего), который стал использовать огонь для своих нужд и охотиться. Примитивные структуры мозга уже меньше управляли действиями человека прямоходящего, чем действиями его предков. Мозг снова увеличился в размере, теперь почти вдвое, и достиг веса в 1000 граммов. Человек прямоходящий понял: огонь не враг, от которого нужно бежать, он может быть другом и приносить ему пользу. Огонь дал свет, тепло и защиту — создал условия для расселения по всему миру. Двести тысяч лет назад появился современный человек, homo sapiens, его мозг развился до 1200–1400 граммов.

Homo sapiens означает «человек разумный», и его мозг в три раза тяжелее, чем мозг его предшественника, впервые вставшего на две ноги, человека, жившего около 3,8 миллиона лет назад.

Вместе с постоянно растущим мозгом у человека развился и интеллект, совершенно уникальный и присущий только ему. Тем не менее есть множество примеров, доказывающих, что интеллект зависит не только от объема головного мозга. У дельфинов примерно такой же размер мозга, как и у нас, но они не настолько же умные. Мозг шимпанзе и коров также имеет схожий размер, однако буренка не становится от этого особенно креативной и не обладает принципиально иным типом мышления.

Почему недостаточно просто иметь большой мозг?

У слонов и некоторых китов мозг еще больше, чем у нас. Мозг синего кита весит целых восемь килограммов. Но ведь и сам кит весит 100 тонн. Чем больше тело, тем больше мозг. Тогда что насчет горилл, которые в два-три раза больше нас, — их мозг тоже больше нашего? На самом деле все наоборот. Наш мозг в два-три раза больше мозга гориллы. Только у китов и слонов, то есть самых крупных животных на суше и в воде, мозг больше нашего. Но по отношению к величине тела человеческий мозг все-таки является самым большим.

Синему киту никак не помогает мозг весом в восемь килограммов, ведь коэффициент интеллекта измеряется не в килограммах. Два мозга одинакового размера не обладают одинаковым количеством нейронов и одинаковой способностью к сложному мышлению. Классический пример — Альберт Эйнштейн. Головной мозг автора теории относительности и обладателя Нобелевской премии по физике был на 20 % меньше среднего. Мы знаем точный вес мозга Эйнштейна благодаря врачу-мошеннику. Сам Эйнштейн хотел, чтобы его кремировали после смерти и развеяли прах в каком-нибудь спокойном месте, чтобы не было идолопоклонничества. Это завещание не было исполнено, так как врач, проводивший вскрытие, извлек мозг ученого и похитил его.

Мозг разных животных устроен не одинаково. У приматов, то есть у людей и обезьян, размер самих нервных клеток остается неизменным, вне зависимости от того, весит ли мозг 80 или 100 граммов. Таким образом, если нервных клеток в десять раз больше, то и мозг в десять раз больше, так просто и легко. У грызунов иначе: чем больше размер мозга, тем больше сами нервные клетки. И чтобы в их мозге стало в десять раз больше клеток, он сам должен стать в сорок раз больше. Поэтому в мозге примата всегда будет больше нервных клеток, чем в мозге грызуна такого же размера. Чем больше (гипотетически) будут становиться эти два одинаковых по размеру мозга, тем больше будет разница между ними в количестве нервных клеток.

Если бы в мозге крысы было такое же количество клеток, как в мозге человека, он весил бы 35 килограммов.

Таким образом, наш мозг является не только самым большим по отношению к телу. Мы обладаем мозгом примата, в котором нервных клеток на грамм мозга намного больше, чем в грамме мозга грызуна.

Хотя мозг приматов и грызунов сильно различается, основные принципы строения все же одинаковы. Клетки взаимодействуют между собой одинаковым образом. Поэтому крыс и мышей часто используют в экспериментах, изучают функционирование их мозга, чтобы побольше узнать о нашем собственном мозге.

Недоразвитые дети

Строение тела современного человека диктует размер мозга. В нашем черепе больше нет места, и мозг далее увеличиваться не может. И хотя кора мозга собирается в складки, чтобы поместиться в черепе, наши запасы роста черепа после рождения совсем невелики. Если ребенок не перевернулся в нужное положение в определенное время, будет беда. Ребенок рождается с неразвитым мозгом, потому что голова должна быть достаточно маленькой, чтобы пройти через родовые пути. Поэтому у человеческих детей долгое детство, и они на протяжении длительного времени зависят от родителей. Мы рождаем маленьких беспомощных существ, мозг которых начинает развиваться только после рождения, и мы, люди, должны вложить много энергии в каждого растущего человечка.

Несмотря на то что люди уязвимы и нуждаются в опеке почти два десятилетия, человечество увеличивается в численности, которая сейчас составляет почти семь миллиардов. Только за последние 50 лет население Земли удвоилось. Каким образом физически слабые голые обезьяны, рождающие беспомощных малышей, смогли занять такую сильную позицию? Мы не бегаем быстрее всех, не ныряем глубже всех и плохо видим в темноте. Это противоречит тому факту, что способность к выживанию хищников, обладающих особыми преимуществами, например такими, как сильные челюсти, острые зубы в несколько рядов, парализующий яд или сила мышц, способная задушить, значительно выше, чем у добычи, защищенной только толстым панцирем или камуфляжем.

Интеллект — это искусство

Анатомическое строение современного человека сформировалось уже 150 тысяч лет назад, но абстрактного или логического мышления у человека тогда еще не было. Примерно 40 тысяч лет назад мы начали создавать предметы искусства, делать украшения и сложные приспособления, например фляги и рыболовные крючки. То есть мы производили инструменты, чтобы компенсировать свои физические недостатки. Должно быть, в тот исторический момент и произошло изменение в мозге, подарившее нам творческие способности. Может быть, это была генетическая мутация? Или дело было в дарвиновском «выживании наиболее приспособленных», и креативные и умные особи человеческого стада считались самыми привлекательными и имели наибольшие шансы продолжить свой род? Точно сказать нельзя.

Временной период перехода от каменных орудий, которые язык не поворачивается назвать топорами, к возведению пирамид был огромен. Пирамиды возникли около 4000 лет назад, и на строительство каждой пирамиды ушло примерно 2,3 миллиона каменных блоков. Каждый такой блок кубической формы весит примерно 2,5 тонны, и его грани настолько ровны, что разница в сторонах квадрата составляет максимум 0,1 %. Перемещала эти блоки не физическая сила, а, прежде всего, инженерное искусство. Пирамиды построил мозг. Пару тысяч лет спустя Эратосфен вычислил окружность Земли, ошибившись всего на 2 % — а сделал он это при помощи солнца и тени, отбрасываемой предметами в двух разных городах. Прошла еще пара тысяч лет — и вот мы уже строим роботов и посылаем их на Марс.

От верхушек деревьев до «Своей игры»

Важен не только размер мозга, но и размер его частей. Человек умнее животного не только потому, что его мозг самый большой относительно размера тела, но и потому, что кора нашего мозга больше, чем у других животных. В человеческом мозге в среднем 86 миллиардов нейронов, и 16 миллиардов из них расположены в коре. Ни у какого другого вида, кроме человека, нет такого количества нейронов в коре больших полушарий. Кора больших полушарий — это вместилище мыслей, языка, личности и способности к решению проблем. Именно кора головного мозга делает человека человеком.

Из-за уникальной коры головного мозга мы и выделяемся в животном мире, когда, к примеру, сидя на диване, смотрим, как Юн Алмос в передаче «Nytt på nytt^[2]» с серьезным видом читает какие-то новости, а за ним показываются картинки, по смыслу прямо противоположные тому, что он говорит. И тогда мы начинаем смеяться. Мозг распознал иронию. Кора больших полушарий помогает нам не только выражать чувства, но и улавливать смысл, который имеют звуки, и понимать, что сказанное на полном серьезе на самом деле — шутка. Чувствуете ли вы себя уникумом, сидя на диване? Нет? А следовало бы! Ни одно существо без такого удивительного мозга не может обладать чувством юмора или речью.

Животные тоже общаются, но их общение ограничено передачей знаков об опасности, радости, голоде и о сексуальном желании. Тогда как мы, люди, умеем читать, писать и говорить, и наши возможности выражения чего угодно практически неограниченны. Мы можем использовать все эти сложные инструменты, чтобы писать пьесы или сочинять оперные арии, или чтобы смеяться над шуткой, придуманной кем-то другим.

Место для всего

Кора мозга разделена на несколько долей в зависимости от расположения в черепе (см. рис. 3). Несмотря на то что у всех долей есть свои, только им присущие функции, они не действуют поодиночке. Все нервные клетки мозга должны входить в общую сеть, чтобы работать. А функции, которые считаются локализованными в отдельных центрах мозга, зависят от совместной работы с группами нервных клеток из других отделов мозга.

Теменная доля находится под теменем и благодаря ей мы чувствуем, как кто-то гладит нас по щеке или как слезы текут по лицу, когда мы плачем.

Височную долю мы найдем за виском, и она важна для памяти, обоняния и слуха.

Затылочная доля отвечает за зрение.

Благодаря лобной доле мозг млекопитающего может контролировать движения в целом.

У людей есть две речевые зоны в доминантном полушарии головного мозга. У всех правшей доминирует левое полушарие, однако речевые зоны расположены в левом полушарии и у 70 % левшей. Речевая зона, отвечающая за способность говорить, находится в лобной доле, а зона, отвечающая за понимание сказанного, — в том же полушарии, между височной и теменной долями. Если задняя часть речевой зоны пострадала, вы сможете говорить словами и предложениями, но ни вы, ни окружающие люди не поймут их. Ваш мозг просто-напросто найдет слова, которых не существует.

Вы не поймете и то, что говорят другие. Если пострадала речевая зона в височной доле, вы поймете все, о чем вас спрашивают, но не сможете найти слов для ответа.

Однако лобная доля больших полушарий отвечает не только за речь. В лобной доле есть передняя часть, называющаяся префронтальной корой головного мозга. Здесь мы найдем нашу личность и способность к планированию действий. Префронтальная кора — самая молодая часть мозга не только с точки зрения эволюции, но и потому, что она развивается у растущего ребенка самой последней.

Рисунок 3. Доли больших полушарий, вид слева и сверху

Вместе разные области коры мозга наделяют нас способностью мыслить аналитически, видеть последствия своих поступков и планировать будущее. Кора головного мозга делает из нас математиков, поэтов и композиторов.

Не сильнее, но умнее

Все вокруг завязано на сексе. С точки зрения эволюции. Едва ли у человека развился бы такой сложный мозг, если он не давал нашим предкам преимущество в распространении своих генов. Те, кто не умел быстро решать возникающие проблемы или учиться на своих ошибках, не выживали и, следовательно, не передавали свои гены дальше. В нашем современном обществе мозг помогает нам справляться с ситуациями так, чтобы у нас появлялись друзья, а не враги. Благодаря развитому мозгу мы в состоянии месяцами откладывать деньги на крупную покупку. Если вы умны и играете по правилам, у вас будут хорошие коллеги, хорошая работа и добрые друзья. Ведь вы будете привлекательными в их глазах. Таким образом, в результате нашей эволюции мы стали не сильнее и быстрее, а умнее.

Примечания

2

«Новости по-новому», юмористическая новостная программа. — Примеч. пер.