Человек летает в космос и погружается в морские глубины, создал цифровое телевидение и сверхмощные компьютеры. Однако сам механизм мыслительного процесса и орган, в котором происходит умственная деятельность, как и причины, побуждающие нейроны взаимодействовать, до сих пор остаются загадкой.
Головной мозг – важнейший орган человеческого организма, материальный субстрат высшей нервной деятельности. От него зависит, что человек чувствует, делает, о чем думает. Мы слышим не ушами и видим не глазами, а соответствующими участками коры головного мозга. Он же вырабатывает гормоны удовольствия, вызывает прилив сил и утоляет боль. В основе нервной деятельности лежат рефлексы, инстинкты, эмоции и другие психические явления. Научное понимание работы мозга все еще отстает от понимания функционирования всего организма в целом. Это, безусловно, связано с тем, что мозг – гораздо более сложный орган по сравнению с любым другим. Мозг – самый сложный объект в известной нам вселенной.
Справка
У человека отношение массы головного мозга к массе тела в среднем равно 2%. А если поверхность этого органа разгладить, получится примерно 22 кв. метра органики. Мозг содержит около 100 миллиардов нервных клеток (нейронов). Чтобы вы могли представить себе это количество, напомним: 100 миллиардов секунд – это примерно 3 тысячи лет. Каждый нейрон контактирует с 10 тысячами других. И каждый из них способен к высокоскоростной передаче импульсов, поступающих от одной клетки к другой химическим путем. Нейроны могут одновременно взаимодействовать с несколькими другими нейронами, в том числе находящимися в удаленных отделах мозга.
Только факты
- Мозг – лидер по энергопотреблению в организме. На него работает 15% сердца, и он потребляет около 25% кислорода, захватываемого легкими. Для доставки кислорода к мозгу работают три крупные артерии, которые предназначены для его постоянной подпитки.
- Около 95% тканей мозга окончательно формируются к 17 годам. К концу пубертатного периода мозг человека составляет полноценный орган.
- Головной мозг не чувствует боли. В мозге нет болевых рецепторов: зачем они, если разрушение мозга приводит к смерти организма? Дискомфорт может чувствовать оболочка, в которую заключен наш мозг, – так мы испытываем головную боль.
- У мужчин мозг обычно больше, чем у женщин. Средний вес головного мозга взрослого мужчины – 1375 г, взрослой женщины – 1275 г. Они также различаются размерами различных областей. Однако учеными доказано, что это не имеет отношения к интеллектуальным способностям, а самый большой и тяжелый мозг (2850 г), который описывали исследователи, принадлежал пациенту психиатрической больницы, страдающему идиотизмом.
- Человек использует практически все ресурсы своего мозга. То, что мозг работает всего на 10%, – миф. Ученые доказали, что имеющиеся резервы мозга человек задействует в критических ситуациях. Например, когда кто-то убегает от злой собаки, он может перепрыгнуть через высокий забор, который в обычных условиях он ни за что не преодолел бы. В экстренный момент в мозг вливаются определенные вещества, которые стимулируют действия того, кто оказался в критической ситуации. По сути, это допинг. Однако проделывать такое постоянно опасно – человек может умереть, потому что исчерпает все свои резервные возможности.
- Мозг можно целенаправленно развивать, тренировать. Например, полезно заучивать тексты наизусть, решать логические и математические задачи, изучать иностранные языки, познавать новое. Также психологи советуют правшам периодически «главной» рукой делать левую, а левшам – правую.
- Мозг обладает свойством пластичности. Если поражен один из отделов нашего важнейшего органа, другие через некоторое время смогут компенсировать его утраченную функцию. Именно пластичность мозга играет исключительно важную роль в овладении новыми навыками.
- Клетки головного мозга восстанавливаются. Синапсы, связывающие нейроны, и сами нервные клетки важнейшего из органов регенерируются, но не так быстро, как клетки других органов. Пример тому – реабилитация людей после черепно-мозговых травм. Ученые обнаружили, что в отделе мозга, отвечающего за обоняние, из клеток-предшественниц образуются зрелые нейроны. В нужный момент они помогают «починить» травмированный мозг. Ежедневно в его коре могут образовываться десятки тысяч новых нейронов, однако впоследствии может прижиться не больше десяти тысяч. Сегодня известны две области активного прироста нейронов: зона памяти и зона, ответственная за движения.
- Мозг активно работает во время сна. Человеку важно иметь память. Она бывает долгосрочная и краткосрочная. Перевод информации из краткосрочной в долгосрочную память, запоминание, «раскладывание по полочкам», осмысление информации, которую человек получает в течение дня, происходит именно во сне. А чтобы тело не повторяло в реальности движения из сна, мозг выделяет особый гормон.
Мозг способен значительно ускорять свою работу. Люди, пережившие ситуации угрозы для жизни, говорят, что за миг перед их глазами «пролетела вся жизнь». Ученые считают, что мозг в момент опасности и осознания грозящей смерти в сотни раз ускоряет работу: ищет в памяти аналогичные обстоятельства и способ помочь человеку успеть себя спасти.
Всестороннее изучение
Проблема исследования мозга человека – одна из самых захватывающих задач науки. Поставлена цель познать нечто, равное по сложности самому инструменту познания. Ведь все, что до сих пор исследовалось: и атом, и галактика, и мозг животного – было проще мозга человека. С философской точки зрения неизвестно, возможно ли в принципе решение этой задачи. Ведь главное средство познания не приборы и не методы, им остается наш человеческий мозг.
Существуют различные методы исследования. В первую очередь в практику ввели клинико-анатомическое сопоставление – смотрели, какая функция «выпадает» при повреждении определенной области мозга. Так, французский ученый Поль Брока 150 лет назад обнаружил центр речи. Он заметил, что у всех больных, которые не могут говорить, поражена определенная область мозга. Электроэнцефалография изучает электрические свойства мозга – исследователи смотрят, как электрическая активность разных участков мозга меняется в соответствии с тем, что делает человек.
Электрофизиологи регистрируют электрическую активность «мыслительного центра» организма с помощью электродов, позволяющих записывать разряды отдельных нейронов, или с помощью электроэнцефалографии. При тяжелейших заболеваниях мозга тонкие электроды могут вживляться в ткань органа. Это позволило получить важную информацию о механизмах работы мозга по обеспечению высших видов деятельности, были получены данные о соотношении коры и подкорки, о компенсаторных возможностях. Еще один метод изучения мозговых функций – электрическая стимуляция отдельных областей. Так канадским нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом был исследован «моторный гомункулус». Было показано, что, стимулируя определенные точки в моторной коре, можно вызвать движение разных частей тела, и установлено представительство различных мышц и органов. В 1970-е годы, после изобретения компьютеров, представилась возможность еще более полно исследовать внутренний мир нервной клетки, появились новые методы интроскопии: магнитоэнцефалография, функциональная магниторезонансная томография и позитронно-эмиссионная томография. В последние десятилетия активно развивается метод нейровизуализации (наблюдение за реакцией отдельных частей мозга после введения определенных веществ).
Детектор ошибок
Очень важное открытие было сделано в 1968 году – ученые обнаружили детектор ошибок. Это механизм, который дает нам возможность производить рутинные действия, не задумываясь: например, умываться, одеваться и одновременно думать о своих делах. Детектор ошибок в подобных обстоятельствах все время следит, правильно ли вы действуете. Или, например, человек внезапно начинает чувствовать себя некомфортно – он возвращается домой и обнаруживает, что забыл выключить газ. Детектор ошибок позволяет нам даже не задумываться о десятках задач и решать их «на автомате», сходу отметая недопустимые варианты действий. За последние десятилетия наука узнала, как устроены многие внутренние механизмы человеческого организма. Например, путь, по которому зрительный сигнал доходит от сетчатки до мозга. Для решения более сложной задачи – мышления, опознания сигнала – задействована большая система, которая распространена по всему мозгу. Однако «центр управления» пока не найден и даже неизвестно, есть ли он.
Гениальный мозг
С середины XIX века ученые делали попытки изучения анатомических особенностей мозга людей с выдающимися способностями. На многих медицинских факультетах Европы хранились соответствующие препараты, в том числе и профессоров медицины, которые еще при жизни завещали свой мозг науке. От них не отставали русские ученые. В 1867 году на Всероссийской этнографической выставке, устроенной Императорским обществом любителей естествознания, было представлено 500 черепов и препаратов их содержимого. В 1887 году анатом Дмитрий Зернов опубликовал результаты исследования мозга легендарного генерала Михаила Скобелева. В 1908 году академик Владимир Бехтерев и профессор Рихард Вейнберг исследовали подобные препараты покойного Дмитрия Менделеева. Аналогичные препараты органов Бородина, Рубинштейна, математика Пафнутия Чебышева сохранены в анатомическом музее Военно-медицинской академии в Санкт-Петербурге. В 1915 году нейрохирург Борис Смирнов подробно описал мозг химика Николая Зинина, патолога Виктора Пашутина и писателя Михаила Салтыкова-Щедрина. В Париже был исследован мозг Ивана Тургенева, вес которого достигал рекордных 2012 г. В Стокгольме работали с соответствующими препаратами знаменитых ученых, в том числе Софьи Ковалевской. Специалисты Московского института мозга тщательно исследовали «мыслительные центры» вождей пролетариата: Ленина и Сталина, Кирова и Калинина, изучали извилины великого тенора Леонида Собинова, писателя Максима Горького, поэта Владимира Маяковского, режиссера Сергея Эйзенштейна... Сегодня ученые убеждены в том, что, на первый взгляд, мозг талантливых людей ничем не выделяется из ряда среднестатистических. Эти органы различаются структурой, размерами, формой, однако от этого ничего не зависит. Мы до сих пор не знаем, что именно делает человека талантливым. Можем только предполагать, что мозг таких людей немножко «сломан». Он может делать то, чего не могут нормальные, а значит, он не такой, как все.
Невероятные факты
Безусловно, самый загадочный и малопонятный орган во всем нашем теле – это мозг. Это источник наших мыслей, наших эмоций и нашей памяти. Он отслеживает все, что происходит внутри нашего тела, благодаря ему бьется сердце, течет кровь и работают легкие без сознательных усилий с нашей стороны. Кроме того, он несет ответственность за все сознательные усилия, которые мы делаем. Это своего рода оригинальный суперкомпьютер.
Когда плоду в утробе матери всего лишь 4 недели, клетки головного мозга формируются со скоростью четверть миллиона в минуту. В конце концов, миллиарды нейронов будут между собой взаимодействовать и создавать триллионы соединений. Без мозга контролировать тело и жизнь будет невозможно.
К счастью, человеческий мозг предоставляет нам замечательную способность и возможность его исследовать. Изучение мозга дало потрясающие результаты и помогло нам лучше узнать себя.
Компьютерная томография
Рост передовых медицинских технологий был крупным прорывом в вопросах исследования мозга. Многие методы сканирования мозга уходят своими корнями в 1970-е годы, и именно в это десятилетие была изобретена аксиальная компьютерная томография.
Пациенты проходят эту процедуру лежа на узкой кровати, помещенной в специальную трубу, которая вращается вокруг тела человека. В результате исследователь получает множество рентгеновских снимков с разных углов. Далее эти снимки используются для получения изображения поперечного сечения кости и ткани. В то время как рентгеновский снимок – это одно изображение, к примеру, переломанной кости, томография – это многослойное 3-D изображение.
Так как же это работает в мозге? Исследователи вводят пациенту вещество на основе йода, которое блокирует получение рентгеновских изображений. Затем оно следует своим путем через мозг, преодолевая различные препятствия. Стоит отметить, что при помощи такого рода томографии даже удается обнаружить психические расстройства у людей, в том числе и шизофрению.
Несмотря на то, что томография полезна для изучения структуры мозга, исследователи разработали другой процесс, который использует в работе магнитное поле, обеспечивающее экспертов еще более детальными снимками человеческого мозга.
Магнитно-резонансная томография
В то время, как рентгеновские технологии, ультразвуковая и компьютерная томография помогают нам заглянуть внутрь тела, фактически не повреждая его целостности, ни один из этих способов не мог предложить столь подробный анализ, как это смогла сделать магнитно-резонансная томография (МРТ). Используя радиочастотные импульсы и сильное магнитное поле, данный способ открыл новые горизонты для исследования мозга.
Интересно, что способность мозга выполнять различные задачи не высечена из камня. Исследование с использованием МРТ-технологии изучало студентов с дислексией до и после специализированной годовой программы обучения. После прохождения программы у студентов наблюдалась повышенная активность в области мозга, ответственной за чтение. Это означало, что выполнение определенной задачи может на самом деле улучшить мозговую деятельность той области, которая задействована в решении задачи.
МРТ также полезна и в других исследованиях. К примеру, МРТ однояйцевых и разнояйцевых близнецов помогла специалистам обнаружить связь между интеллектом и количеством серого вещества в лобной доли мозга. Другое исследование, проведенное учеными из университета Монреаля, использовало МРТ для изучения эффекта воздействия медитации на боль. Эксперты обнаружили, что люди, которые медитируют, знают о боли, однако, части их мозга, которые обрабатывают и интерпретируют их боль, менее активны, чем у людей, которые не медитируют.
ПЭТ-сканирование
Позитронно-эмиссионная томография позволяет нам увидеть метаболическое функционирование мозга на клеточном уровне. Это делается путем введения специального препарата, содержащего безопасную дозу радиоактивного материала. Люди, которые проходят данную процедуру, во время какой-либо деятельности (к примеру, чтение вслух или попытка вспомнить какую-либо информацию) привлекают большее количество крови к мозгу, а вместе с тем и радиоактивного материала. Сканер, подключенный к компьютеру, обнаруживает, что началось выделение энергии радиоактивного вещества, далее он обрабатывает полученную информацию в 3-D. Эти изображения дают сведения о потоках крови, глюкозы и кислорода через ткани, что позволяет врачам и исследователям выявить ткани и органы, в работе которых происходят сбои.
Анализируя количество глюкозы, обрабатываемое в каждом регионе мозга, исследователи отметили, что они могут использовать ПЭТ-сканирование для прогнозирования с высокой степенью точности вероятности развития некоторых проблем с памятью в будущем.
При помощи данной методики также можно выявить метаболический дисбаланс в мозге, который ответственен за развитие эпилепсии и других проблем нервной системы. Данное сканирование также помогает врачам выявить инсульт и транзиторные ишемические атаки.
Помимо прочего, этот способ может помочь врачам выявить различие между доброкачественными и злокачественными опухолями головного мозга и способен точно определить в какой именно части мозга произошел сбой, приведший к припадку.
Хотя все перечисленные выше способы являются неинвазивными, иногда исследователям необходимо прибегнуть к инвазивным процедурам, которые буквально шокируют.
Внутричерепная электрофизиология
Исследование человеческого поведения, процессов обучения и функций мозга уже много лет идут рука об руку с проведением подобных процедур на мышах и приматах. Это связано с явным генетическим сходством между видами. Однако, некоторые функции свойственны только человеку, к примеру, способность разговаривать.
Как это часто бывает в процессе исследования мозга, изучение одной его части часто может дать совершенно неожиданные данные о функционировании другой. Одним из таких исследований была имплантация электродов в мозг больных эпилепсией людей. Целью исследования было выявить, какие части мозга могут быть изъяты с целью лечения эпилепсии, при этом, не нарушая работу всех других и без какого-либо вреда для здоровья пациента. Эта процедура известна как внутричерепная электрофизиология. Как только врачи имплантировали электроды, пациентам было поручено молча прозондировать ряд слов, которые они видели на экране. Доктора тем временем фиксировали путь и длительность электрических импульсов в мозгу, пока пациенты выполняли поставленную задачу.
Используя внутричерепную электрофизиологию, исследователи эпилепсии обнаружили, что для идентификации слова человеческому мозгу требуется около 200 миллисекунд. Далее они отметили, что на произношение слова про себя уходит 320 миллисекунд, а для сбора информации, необходимой для подбора мозгом звуков, чтобы произнести слово, уходит еще 450 миллисекунд.
Исследование интеллекта
Психологи, педагоги, философы и нейробиологи уже давно спорят о том, что же такое интеллект. Существует ли единственный, количественный, общий интеллект, который может быть измерен при помощи IQ тестов? Или все же есть несколько форм и типов интеллекта? Какие части мозга за него отвечают?
В настоящее время технологии позволяют нам ответить на некоторые из этих широко обсуждаемых вопросов. При помощи использования различных методов визуализации, исследователи в 2007 году расположили "станции" на пути, по которым информация поступает в мозг. Они полагают, что интеллект связан именно с тем, как хорошо и быстро информация проходит через миллиарды сетей, созданных клетками мозга. В итоге, эксперты выяснили, что самые важные "станции", которые связаны с обработкой информации, - это внимание, память и язык.
Это и доказывает тот факт, что общий интеллект не является отличительной особенностью какой-либо одной части мозга. Напротив, способность мозга использовать различные методы обработки информации и связывать их вместе и определяет насколько мы умны.
До сегодняшнего дня официальной медициной считалось, что мозг взрослого человека не способен обновляться. Он сродни машине, и не может ни меняться, ни восстанавливаться - только… сломаться. Но как тогда объяснить многочисленные случаи так называемых «чудесных исцелений», которые в наши дни уже трудно приписать к разряду мифов, поскольку факты слишком очевидны? Если больной хочет жить - медицина бессильна…
Последние исследования в области мозга показали, как мало мы о себе знаем и как скупо используем свои возможности
В нашей власти «перепрограммировать» наш «персональный компьютер между ушами», и посредством этого изменять и восстанавливать свое физическое тело. Что для этого нужно? То, что и всегда для достижения успеха в любой области. Терпение. Упорный труд. А главное - вера.
Теперь, в свете этого научного открытия, подробнее описанного ниже в статье Сары Скотт “Гибкий мозг” и опубликованной в журнале “Ридерз Дайджест”, даже завзятым скептикам будет трудно отмахнуться от очевидного факта: человек способен себя менять - не только на психологическом, но и на физическом уровне. И, как сказал бы барон Мюнхгаузен, мыслящий человек просто обязан это делать!
А тем, чья вера не требует доказательств, возможно, будет интересно узнать, как это чудо происходит «технически» — ведь даже если с чуда слетает налет таинственности, на его месте рождаются новые тайны и новые вопросы, например: если допустить такую аналогию, что наш мозг компьютер, а тело - фабрика, то какая часть нашего “Я” является оператором? И от чего зависит его «квалификация»? Возможно ли, пусть теоретически, отрастить себе новый орган? Каким образом происходит влияние нашего сознания на внешнюю среду, когда мысль или намерение материализуются за пределами нашего физического тела? И как скоро исследовательская техника будет способна отследить не только возникновение новых нейронов, но и связь нашего «ПК» с «администратором системы»?..
Гибкий мозг
Последние исследования показывают, что самый малоизученный человеческий орган обладает удивительной способностью перенастройки и восстановления.
В один из погожих сентябрьских дней 1995 года Говард Рокет, преуспевающий 48-летний предприниматель, играл в футбол в пригороде Торонто. Он хотел перехватить мяч, но поскользнулся, упал и ударился головой. Через минуту, придя в себя, почувствовал головную боль, которая становилась всё сильнее и сильнее. Потом перед глазами у него замелькали темные пятна. Он старался не обращать на это внимания, надеясь, что со временем всё пройдет. Однако три недели спустя, когда Говард был дома один, он вдруг почувствовал, что руки и ноги не слушаются его. Голову пронзила резкая боль, в глазах потемнело. Он на ощупь добрался до телефона, чудом набрал номер “скорой помощи” и потерял сознание.
У Говарда Рокета случился инсульт: образовавшийся тромб закупорил сосуд, по которому кровь поступает в ствол мозга. Большинство людей в подобном случае умирают, но его спасли врачи, которые успели вовремя ввести тромболитический препарат. Однако прогноз на будущее был мрачным: медики сказали, что его левая рука и нога останутся парализованными. Их мышцы были в порядке, но те участки мозга, которые раньше управляли ими, были серьезно повреждены. А значит, придется привыкать к инвалидному креслу.
Но Рокет не смирился с вердиктом врачей и начал усиленно заниматься лечебной физкультурой. Он считал, что если будет изо дня в день разрабатывать ногу, то со временем мозг “найдет возможность” восстановить контроль над мышцами. Научившись стоять, он стал пристегивать ногу к педали велотренажера и тренироваться. В первый раз он смог продержаться всего 30 секунд, но продолжал заниматься. Это была своего рода зарядка для мозга.
Спустя 12 лет, после тысяч часов упорных занятий, Рокет мог танцевать. Врачи были поражены. «Это просто удивительно, — говорит нейрокардиолог Роберт Виллински, который спас жизнь Рокета. — Он пример для подражания».
Сила мысли
Как выяснилось, Рокет оказался прав: головной мозг действительно можно “перенастроить” таким образом, чтобы он восполнил функции вышедших из строя областей. Ещё совсем недавно большинство практикующих врачей считали эту идею утопической. Они были уверены, что мозг взрослого человека сродни машине: он не может ни меняться, ни расти — он может только сломаться. Однако за последние несколько десятилетий такие методы сканирования головного мозга, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магнито-резонансная томография (ФМРТ) позволили ученым наблюдать за этим органом в действии. Теперь они убедились, что традиционное представление о мозге было неправильным.
Если какая-то часть головного мозга повреждается, особенно в области его коры (тонкий верхний слой мозга, отвечающий за обработку поступающей информации и регуляцию движений), то другие его части могут со временем взять ее функцию на себя. Однако это требует кропотливой работы, на которую иногда уходят годы. Тем не менее ученые говорят о пластичности нервных структур, о том, что интенсивные умственные и физические упражнения могут изменять мозг на структурном уровне. “Когда человек думает, в мозгу происходит обновление его “аппаратной части”", — говорит психиатр Норман Дойдж из Торонто.
А эти физические изменения влекут за собой изменения функциональные. В своей книге “Мозг, который сам себя меняет” Дойдж пишет: «Я знал ученого, благодаря которому люди, слепые от рождения, начинали видеть; другой помогал глухим вернуть утраченный слух. Я встречался с людьми, у которых резко увеличился показатель умственного развития, хотя прежде их считали неспособными к обучению; я видел доказательство того, что 80-летние люди могут улучшить свою память до уровня 55-летних. Я видел, как люди заставляли свой мозг работать по-новому и вылечивались от болезней, считавшихся неизлечимыми». Эти изменения происходили благодаря многократным умственным упражнениям. Другими словами, мысли могут изменить работу мозга.
Нейрофизиолог Ричард Дэвидсон из Университета штата Висконсин (США) продемонстрировал действенность этой терапии, проведя эксперимент с медитацией — одной из разновидностей психической зарядки. Он измерял активность мозга у буддийских монахов, когда те предавались медитации “сочувствия”, порождающей чувство любви ко всему живому, и обнаруживал существенную разницу между новичками и монахами с большим опытом медитации. У последних мозг генерировал мощные гамма-волны, участвующие в процессах высшей нервной деятельности — восприятии и сознании. Таким образом, многолетние ментальные упражнения монахов изменили работу их мозга.
Медитация также может сильно влиять на наши физические ощущения, например на восприятие боли. Мелисса Монро, экс-чемпионка Канады по бодибилдингу, в возрасте 30 лет узнала, что опухль у нее в горле размером с куриное яйцо является злокачественной лимфомой Ходжкина. Заболевание оказалось настолько запущенным, что врачи сказали ей: “У вас рак по всему телу, с головы до пят” — и опредилили, что жить ей осталось три месяца.
Однако Мелисса Монро стала бороться, несмотря на то, что боль от опухолей, которые давили на внутренние органы, была невыносимой даже для нее, спортсменки, привыкшей работать на пределе физических возможностей. Она обратилась за помощью к психиатру Татьяне Мельник, которая научила, как надо «настраивать» себя, чтобы облегчить боль.
Боль - это физическое ощущение, объяснила Мельник, однако если эмоционально на нее реагировать, то она будет лишь усиливаться. Психиатр посоветовала Мелиссе воспринимать боль как данность: «Не давайте ей оценку - очень или не очень сильная; просто живите с ней».
Мысленно настраивая себя подобным образом, Монро научилась справляться со своей реакцией на ощущение боли: она чувствовала ее, но уже не зависела от нее. «Это было что-то, что я испытываю, — говорит она, — но это уже происходило как будто не со мной. Я абстрагировалась от боли и не дала ей скрутить меня».
Монро бросила вызов судьбе и начала интенсивную химиотерапию. После одной сложной процедуры она, вернувшись домой, даже потеряла сознание и пришла в себя лишь благодаря своей сестре, которая сделала ей непрямой массаж сердца и искусственное дыхание. А в 2006 году исполнилось 6 лет с тех пор, как врачи признали у нее отсутствие рака. И она продолжает заниматься медитацией.
Новые открытия
Каким же образом мысли или упражнения могут изменить мозг? Оказывается, они могут влиять на активность генов. Исследования, проводившиеся в 1980-1990 годах, показывают, что во время обучения другой умственной или физической деятельности гены могут «включаться» или «выключаться». Пока точно не известно, как это происходит, однако д-р Дойдж утверждает: «Когда мы многократно думаем об одном и том же, «включаются» определенные гены и начинают вырабатывать соответствующие белки, так что изменяется структура нейронов и увеличивается количество связей между ними». Другими словами, коммуникационные возможности нейронов увеличиваются.
В мозге также могут образовываться новые нейроны. В лаборатории Летбриджского университета канадской провинции Альберта нейробиолог Брайан Колб и его коллеги продемонстрировали это на крысах, вызывая у них нарушение мозгового кровообращения, приводившее к повреждению головного мозга. Оказалось, что, когда животным вводили фактор роста, у них не только образовывались новые нейроны, но и восполнялись структурно и функционально поврежденные участки мозга. Ученые сделали и еще одно ошеломляющее открытие: спустя две недели новообразованные клетки головного мозга перемещались в область повреждения и, так сказать, ожидали дальнейших распоряжений. И если эти клетки должным образом стимулировать, они начинают функционировать, восстанавливая утраченные способности, например, управление движением конечностей.
Работа, проделанная Колбом, показывает, насколько важна для поврежденного мозга реабилитация. Сегодня ученые пытаются выяснить, может ли стимуляция, обеспечиваемая физической и психической реабилитацией, увеличивать производство новых клеток головного мозга и ускорять процесс выздоровления.
Одним из «инкубаторов» нейронов является гиппокамп, который играет ключевую роль в памяти. В ходе одного исследования ученые из Торонтского университета использовали химические метки для того, чтобы проследить движение образующихся естественным образом клеток головного мозга у здоровых мышей. Этих мышей приучали добираться вплавь до закрепленной платформы, и в конце концов, после многочисленных попыток, мыши запоминали ее местонахождение. Когда позже изучили головной мозг этих мышей, обнаружили, что новообразованные нейроны были задействованы для выполнения задачи по запоминанию - помеченные клетки сконцентрировали в «инкубаторах» гиппокампа.
Ученые также обнаружили, что новообразованные нейроны начали улучшать память уже через месяц. По словам нейрофизиолога Пола Франленда, который руководил этой работой, исследование показало, что количество новых клеток головного мозга зависит от окружающей среды. Употребление кокаина и стресс, например, ослабляет их образование, а бег трусцой и учеба усиливают.
Изменить жизнь
То, что ученые называют пластичностью нервной системы, 21-летний Иен Брэдли зовет просто надеждой. Участь в седьмом классе, он все еще не умел читать, а буквы и цифры писал как первоклассник. «Я думал, что я дурачок», — говорил он. Всю начальную школу его мать Мэри часами читала ему учебники и помогала выполнять письменные домашние задания.
А потом отец Брэдли услышал про школу Эрроусмит. У ее основательницы Барбары Эрроусмит-Янг в свое время тоже были проблемы из-за нарушения способностей к обучению. И тогда она придумала ментальные упражнения, с помощью которых могла преодолеть свою «неполноценность». Позже она разработала новые упражнения, способные помочь людям с подобными отклонениями. Сегодня обучение по программам Эрроусмит ведется по всей Северной Америке.
Бредли провел в такой школе три года, где снова и снова выполнял упражнения по тренировке памяти и вниманию, например, составлял пары из букв и соответствующих им символов. «Это было страшно утомительно», — говорит он. Однако по окончании курса он уже читал на уровне восьмого класса. А сегодня недавний выпускник средней школы, успеваемость которого улучшилась настолько, что в 11-м классе ему вручили почетную грамоту, мечтает стать летчиком. «Раньше моя жизнь была такой унылой, — говорит он. - А теперь у меня есть цель высотой до небес».
Новые открытия в области нейрофизиологии дают надежду многим: страдающим от последствий инсульта, тем, кто борется с хронической болью, молодым людям с нарушением способности к обучению.
— Пока что нам удалось лишь обнаружить механизмы, посредством которых мозг может изменяться, — говорит нейрохирург Андрес Лозано, один из тех, кто помогал спасать Говарда Рокета.
Сегодня врачи и ученые начинают понимать, что не желавший подчиниться болезни предприниматель из Торонто все-таки оказался прав. Многократное повторение упражнений - как ментальных, так и физических - может изменить ваш мозг. И вашу жизнь тоже.
Мозг — это самый загадочный и таинственный орган человека. Парадоксально, но наши представления о его работе и то, как она самом деле происходит — вещи диаметрально противоположные. Следующие эксперименты и гипотезы приоткроют завесу над некоторыми тайнами функционирования этого «оплота мышления», взять который ученым не удалось по сей день.
1. Усталость — пик креативности
Работа биологических часов — внутренней системы организма, определяющей ритм его жизнедеятельности — имеет непосредственное влияние на повседневную жизнь человека и его продуктивность в целом. Если вы «жаворонок», то разумней всего выполнять сложную аналитическую работу, требующую серьезных умственных затрат, утром или до полудня. Для полуночников, иными словами — «сов» — это вторая половина дня, плавно переходящая в ночь.
С другой стороны, за более креативную работу, требующую активации правого полушария, ученые советуют приниматься, когда организм чувствует физическую и умственную истощенность, а мозгу уже просто не под силу разобраться в доказательстве тернарной проблемы Гольдбаха. Звучит безумно, но если копнуть немного глубже, то рациональное зерно в данной гипотезе найти все же можно. Так или иначе, это объясняет, почему моменты типа «Эврика!» происходят во время езды в общественном транспорте после длинного рабочего дня или, если верить истории, в ванной. :)
При недостатке сил и энергии фильтровать поток информации, анализировать статистические данные, находить и, что самое главное, запоминать причинно-следственные связи крайне тяжело. Когда речь заходит о творчестве, то перечисленные негативные моменты приобретают положительный окрас, так как этот вид умственной работы предполагает генерирование новых идей и нерациональное мышление. Другими словами, уставшая нервная система при работе над творческими проектами более эффективна.
В одной из статей научно-популярного американского журнала Scientific American говорится о том, почему отвлечение играет важную роль в процессе креативного мышления:
«Способность к отвлечению очень часто является источником нестандартных решений и оригинальных мыслей. В эти моменты человек менее сконцентрирован и может воспринимать более широкий спектр информации. Такая «открытость» позволяет оценивать альтернативные варианты решения проблем под новым углом, способствует принятию и созданию совершенно новых свежих идей».
2. Влияние стресса на размеры мозга
Стресс — это один из наиболее сильных факторов, влияющих на нормальное функционирование головного мозга человека. Недавно ученые Йельского университета (Yale University) доказали, что частые переживания и депрессии в буквальном смысле уменьшают размеры центральной части нервной системы организма.
Головной мозг человека не может синхронизировать процессы принятия решений в отношении двух отдельно взятых проблем. Пытаясь сделать два действия в одно и то же время, мы всего лишь истощаем свои когнитивные способности, переключаясь с одной проблемы на другую.
В случае, если человек сконцентрирован на чем-то одном, основную роль играет префронтальная кора, контролирующая все возбуждающие и угнетающие импульсы.
«Передняя (Anterior part) префронтальная кора головного мозга отвечает за формирование целей и намерений. К примеру, желание “Я хочу съесть тот кусочек торта” в виде возбуждающего импульса проходит по нейронной сети, достигает задней префронтальной коры, и вы уже наслаждаетесь лакомством».
4. Короткий сон повышает умственную активность
Прекрасно известно, какое влияние оказывает здоровый сон. Вопрос в том, какое воздействие имеет дремота? Как выяснилось, короткие «отключки» на протяжении дня не менее положительно сказываются на умственной деятельности.
Улучшение памяти
После окончания эксперимента по запоминанию 40 иллюстрированных карточек одна группа участников на протяжении 40 минут спала, тогда как вторая бодрствовала. В результате последующего тестирования выяснилось, что участники, которым выпал шанс немного вздремнуть, запомнили карточки гораздо лучше:
«В это сложно поверить, но выспавшейся группе удалось возобновить в памяти 85% карточек, тогда как остальные вспомнили всего 55%».
Очевидно, что короткий сон помогает нашему центральному компьютеру «кристаллизировать» воспоминания:
«Исследование показывает, что едва сформировавшиеся в гиппокампе воспоминания очень хрупки и могут быть легко стерты из памяти, особенно если потребуется место для новой информации. Короткий сон, как оказалось, “проталкивает” недавно усвоенные данные к новой коре (неокортекс), месту длительного хранения воспоминаний, защищая их таким образом от уничтожения».
Улучшение процесса обучения
В процессе исследования, проведенного профессорами Калифорнийского университета (The University of California), перед группой студентов было поставлено довольно сложное задание, требующее изучения большого количества новой информации. Через два часа после начала эксперимента половина волонтеров, точно так же, как и в случае с карточками, на протяжении короткого периода времени спала.
В конце дня выспавшиеся участники не только качественнее выполнили задание и лучше усвоили материал, но их «вечерняя» продуктивность значительно превышала показатели, полученные перед началом исследования.
Что происходит во время сна?
Несколько недавних исследований показали, что во время сна активность правого полушария значительно повышается, тогда как левое ведет себя предельно тихо. :)
Такое поведение ему совершенно не свойственно, так как у 95% населения планеты левое полушарие является доминирующим. Андрей Медведев, автор данного исследования, сделал весьма забавное сравнение:
«Пока мы спим, правое полушарие беспрестанно хлопочет по дому».
5. Зрение — главный «козырь» сенсорной системы
Несмотря на то, что зрение является одной из пяти составляющих сенсорной системы, способность воспринимать электромагнитное излучение видимого спектра по своей важности значительно превалирует над остальными:
«Через три дня после изучения какого-либо текстового материала, вы вспомните всего 10% прочитанного. Несколько релевантных изображений способны увеличить эту цифру на 55%.
Иллюстрации гораздо эффективнее текста отчасти потому, что чтение само по собе не приносит ожидаемых результатов. Наш мозг воспринимает слова в виде крошечных изображений. Чтобы вникнуть в смысл одного предложения, необходимо больше времени и энергии, нежели для того, чтобы рассмотреть красочную картинку».
На самом деле то, что мы так сильно полагаемся на свою зрительную систему, имеет несколько негативных моментов. Вот один из них:
«Наш мозг вынужден постоянно строить догадки, так как он не имеет никакого понятия, где конкретно находятся видимые предметы. Человек живет в трехмерном пространстве, тогда как свет на сетчатку его глаза падает в двумерной плоскости. Таким образом, мы додумываем все, что не можем увидеть».
На картинке, представленной ниже, показано, какая часть головного мозга отвечает за обработку визуальной информации, и ее взаимодействие с другими областями мозга.
6. Влияние типа личности
Умственная активность экстравертов значительно повышается, когда «выгорает» рискованная сделка или удается провернуть какую-то авантюру. С одной стороны, это просто генетическая предрасположенность общительных и импульсивных людей, а с другой — разные уровни нейромедиатора дофамина в мозгу разных типов личности.
«Когда стало известно, что рискованная сделка оказалась удачной, повышенная активность прослеживалась в двух областях мозга экстравертов: миндалевидном теле (лат. corpus amygdaloidum) и прилежащем ядре (лат. nucleus accumbens)».
Прилежащее ядро является частью дофаминергической системы, вызывающей чувство удовольствия и влияющей на процессы мотивации и обучения. Дофамин, вырабатываемый в мозгу экстравертов, подталкивает их к совершению безумных поступков и дает возможность полностью насладиться происходящими вокруг событиями. Миндалевидное тело, в свою очередь, играет ключевую роль в формировании эмоций и отвечает за обработку возбуждающих и угнетающих импульсов.
Другие исследования продемонстрировали, что самая большая разница между интровертами и экстравертами заключается в процессах обработки различных стимулов, поступающих в мозг. У экстравертов этот путь гораздо короче — возбуждающие факторы двигаются через области, отвечающие за обработку сенсорной информации. У интровертов траектория движения стимулов гораздо сложнее — они проходят через области, связанные с процессами запоминания, планирования и принятия решений.
7. Эффект «полного провала»
Профессор социальной психологии Стэнфордского университета (Stanford University) Эллиот Аронсон (Elliot Aronson) обосновал существование так называемого эффекта «полного провала» (Pratfall Effect). Его суть состоит в том, что допуская ошибки, мы больше нравимся людям.
«Тот, кто никогда не ошибается, менее симпатичен окружающим, нежели тот, кто временами делает глупости. Совершенство создает дистанцию и невидимую ауру недосягаемости. Именно поэтому в выигрыше всегда тот, у кого есть хоть какие-то изъяны.
Эллиот Аронсон провел замечательный эксперимент, подтверждающий его гипотезу. Группе участников было предложено прослушать две аудиозаписи, сделанные во время собеседований. На одной из них было слышно, как человек опрокидывает чашку кофе. Когда участников опросили, какой из претендентов им симпатизировал больше, все проголосовали за неуклюжего соискателя».
8. Медитация — подзарядка для мозга
Медитация полезна не только для улучшения внимания и сохранения спокойствия в течении дня. Различные психофизические упражнения имеют множество положительных эффектов.
Спокойствие
Чем чаще мы медитируем, тем спокойнее становимся. Это утверждение несколько спорное, но довольно интересное. Как выяснилось, причиной тому является разрушение нервных окончаний мозга. Вот как выглядит префронтальная кора до и после 20-минутной медитации:
Во время медитации нервные связи значительно ослабевают. При этом связи между областями мозга, отвечающими за рассуждения и принятия решений, телесными ощущениями и центром страха, наоборот, укрепляются. Поэтому, переживая стрессовые ситуации, мы можем более рационально их оценивать.
Креативность
Исследователи Лейденского университета в Нидерландах, изучая целенаправленную медитацию и медитацию ясного ума, обнаружили, что у участников эксперимента, практикующих стиль целенаправленной медитации, не наблюдалось особых изменений в областях мозга, регулирующих процесс творческого мышления. Те, кто избрал для себя медитацию ясного ума, намного превзошли остальных участников по результатам последующего тестирования.
Память
Кэтрин Кэрр (Catherine Kerr), доктор философских наук, сотрудник Центра Биомедицинского Сканирования MGH (Martinos Center for Biomedical Imaging) и Исследовательского центра Ошера Гарвардской Медицинской Школы, утверждает, что медитация повышает многие умственные способности, в частности — быстрое запоминание материала. Способность абсолютно абстрагироваться от всех отвлекающих факторов позволяет людям, практикующим медитацию, предельно концентрироваться на выполняемой задаче.
9. Упражнения — реорганизация и воспитание силы воли
Конечно, физические упражнения очень полезны для нашего тела, но как насчет работы мозга? Между тренировками и умственной активностью существует точно такая же связь, как между тренировками и положительными эмоциями.
«Регулярная физическая нагрузка может стать причиной значительного улучшения когнитивных способностей человека. В результате проведенного тестирования выяснилось, что люди, активно занимающиеся спортом, в отличие от домоседов, имеют хорошую память, быстро принимают правильные решения, без особого труда концентрируют внимание на выполнении поставленной задачи и умеют выделять причинно-следственные связи».
Если вы только приступили к занятиям, ваш мозг воспримет это событие не иначе как стресс. Учащенное сердцебиение, одышка, головокружение, судороги, мышечная боль и т. д. — все эти симптомы возникают не только в тренажерных залах, но и в более экстремальных жизненных ситуациях. Если ранее вы ощущали что-то подобное, эти неприятные воспоминания обязательно всплывут в памяти.
Чтобы защититься от стресса, во время тренировки мозг вырабатывает белок BDNF (нейротрофический фактор мозга). Вот почему после занятий спортом мы чувствуем себя непринужденными и в конечном итоге даже счастливыми. Кроме того — как защитная реакция в ответ на стресс — увеличивается выработка эндорфинов:
«Эндорфины минимизируют ощущение дискомфорта во время занятий, блокируют боль и способствуют возникновению чувства эйфории».
10. Новая информация замедляет ход времени
Вы когда-нибудь мечтали о том, чтобы время летело не так быстро? Наверное, неоднократно. Зная, каким образом человек воспринимает время, можно искусственно замедлять его ход.
Поглощая огромное количество информации, поступающей от разных органов чувств, наш мозг структурирует данные таким образом, чтобы мы могли беспрепятственно воспользоваться ими в будущем.
«Так как информация, воспринимаемая мозгом, совершенно неупорядоченная, она должна быть реорганизована и усвоена в понятной для нас форме. Несмотря на то, что процесс обработки данных занимает миллисекунды, новая информация усваивается мозгом немного дольше. Таким образом, человеку кажется, что время тянется вечность».
Более странно то, что за восприятие времени отвечают практически все области нервной системы.
Когда человек получает много информации, мозгу необходимо определенное время на ее обработку, и чем дольше длится этот процесс, тем больше замедляется ход времени.
Когда же мы в который раз работаем над до боли знакомым материалом, все происходит с точностью до наоборот — время пролетает практически незаметно, так как особых умственных усилий прикладывать не приходится.
