Тайны нашего мозга, или Почему умные люди делают глупости

От Сандры — Кену и Аквиле

От Сэма — папе, Бекке и Вите.

«Эта глубокая и увлекательная книга предлагает нам проникнуть под покров невероятных тайн вселенной и узнать больше о столь загадочном человеческом мозге».

Дэн Ариэли, автор книги «Предсказуемое иррациональное »

«Увлекательный и познавательный тур в нейробиологию, проведенный двумя выдающимися специалистами в этой области. В великолепной подборке фактов и открытий найдутся ответы на многие из имеющихся у нас всех вопросов по поводу работы мозга. Если бы к человеческому мозгу полагалась инструкция, то она была бы очень похожа на эту книгу».

Дэниэл Гилберт, автор книги «Спотыкаясь о счастье»

«Людям надо понимать, как работает мозг. Как иначе вы сможете со знанием дела быть членом жюри присяжных, голосовать, на что правительству следует тратить деньги, или решить, как помочь ребенку, у которого возникли трудности с чтением? Но вот в чем проблема: многие люди считают нейробиологию слишком сложной наукой. Эта книга — идеальный выход. Написанная двумя известными нейробиологами, она содержит множество полезных фактов - точных, современных и связанных со всеми важными темами. Кроме того, эта потрясающая книга написана абсолютно доступно и остроумно».

Роберт Сапольски, автор книги «Почему у зебр не бывает язвы »

«Авторы книги предлагают совершить захватывающее путешествие во внутренний мир нашего разума, необходимое пособие по одному из самых удивительных естественных механизмов. Вы никогда не сможете думать о себе (и процессе мышления) по-старому».

Стивен Джонсон, автор книги «Распахнутый разум и призрачная карта»

«Если бы все ученые могли так писать, то профессиональные писатели, освещающие научные темы, остались бы без работы. Перед вами - понятная, полезная, увлекательная и интересная книга. Совет о том, как в шумной комнате расслышать человека, позвонившего вам по мобильному телефону, — это всего лишь одна из многочисленных причин купить эту книгу».

Сандра Блейксли, соавтор книги «У тела есть свой разум»

БЛАГОДАРНОСТИ

К настоящему времени нами написано уже около полумиллиона слов о мозге, но этот опыт только частично подготовил нас к написанию этой книги. Нам всегда было интересно, почему благодарности обычно занимают столько места. Теперь мы это знаем.

Когда Джек Хорн узнал, что мы — каждый — собираемся написать похожие книги, то предложил объединить наши усилия. Сэнди Блейксли и Джефф Хокинс порекомендовали нам свое агентство «Левайн Гринберг», а ему — нас. Наш агент Джим Левайн и его помощница Линдси Эджекомб помогли нам окончательно оформить стиль книги и определить ее содержимое. Всем авторам следовало бы иметь таких помощников в процессе написания своей первой книги. Бет Фишер связывала нас с издателями по всему миру. В «Блумсберри» в Америке нам повезло работать с нашим издателем Джиллиан Блейк, которая с самого начала с энтузиазмом отнеслась в нашей идее и всегда протягивала нам опытную руку помощи. Джиллиан вместе с Беном Адамсом и командой «Блумсберри» оттачивала наши слова и мысли, а также подталкивала нас к дальнейшему движению. Мы благодарим Лизу Хэни и Патрика Лейна за великолепные иллюстрации, а Кена Катаниа, Пита Томпсона, Теда Адельсона и Майкла Макаскилла — за разрешение воспользоваться техническими изображениями.

Существенную часть книги мы написали на вилле Сербеллони на берегу озера Комо в итальянском городке Белладжио, что стало возможно благодаря фонду Рокфеллера и ободрению со стороны Джейн Флинт, Боба Хорвитца, Чарльза Дженнингса, Ольги Пеллицер, Роберта Са-польски и Ширли Тильгман. Пилар Поласиа, Элена Онганиа и остальной обслуживающий персонал виллы Сербеллони создали чудесную, спокойную атмосферу, идеальную для разговоров, размышлений и написания книги. Проживавшие вместе с нами обитатели виллы обеспечили нам потрясающие дискуссии, и нам хочется с благодарностью перечислить их всех: Энн Уолдман, Эд Боуэес, Симин Куаум, Синклер Томсон, Рака Рэй, Ашок Бардан, Ричард Купер, Джоан Кеннелли, Джейн Барбанк, Фред Купер, Рассел Гордон, Дженнифер Пирс, Дедре Джентнер, Кен Форбус, Дэвид и Кэти Рингроуз, Лен и Джерри Перлин, Бишака Дата, Готам Оджа, Сушил Шарма, Хелен Робертс, Родни Баркер, Сайрус Касселлс, Андре Дюрье-Смит и Роджер Смит.

Наши друзья, коллеги и студенты изо всех сил помогали нам и являлись бесценным источником предложений, дискуссий и исправлений, и мы их всех упоминаем с чувством глубокой признательности: Ральф Адольфе, Дафна Бавелье, Алим-Луис Бенабид, Карен Беннетт, Майкл Берри, Кен Бриттен, Карлос Броди, Том Кармайкл, Джин Си-виликко, Майк ДеВиссе, Дэвид Иглмэк, Неир Эшель, Мишель Фе, Азиф Газанфар, Марк Голдберг, Астрид Голомб, Лиз Гоулд, Дэвид Гродберг, Патрик Хоф, Ханс Хофманн, Петр Джаната, Дэнни Канеман, Евгений Козоровицкий, Иван Крейлкамп, Эрик Лондон, Зак Майнен, Ив Мардер, Дэвид Мэттьюз, Бека Мосс, Эрик Нестлер, Элисса Ньюпорт, Билл Ньюсам, Боб Ньюсам, Йел Нив, Лиз Фелпс, Роберт Провайн, Керри Ресслер, Ребекка Сакс, Кларенс Шатт, Стивен Шульц, Майк Шварц, Майк Шадлен, Дебра Спирт, Дэвид Стерн, Чесс Стетсон, Расс Свердлов, Эд Теннер, Лесли Воссхолл, Ларри Юнг и Гейл Виттенберг. Сэм благодарит всю свою лабораторию за предоставление рабочего места, а особенно — Ребекку Хайтман за огромную помощь. Библиотека Принстонского университета стала великолепным источником информации. И нам хочется сказать спасибо Ивану Каминову за то, что он рассказал нам про трюк с мобильным телефоном. Любые научные неточности, конечно, исключительно на нашей совести.

Наши супруги сделали все возможное и невозможное, поддерживая нас и наш проект и пытаясь максимально сохранить наше чувство реальности. Сандра благодарит Кена Бриттена за его терпимое отношение к перспективе развлекаться самому еще одни выходные, тогда как она продолжала работать над книгой, а также за его энтузиазм во время многих совместных приключений. Она также благодарна своим родителям Роджеру и Джен Амодт за то, что они научили ее тому, что девочки тоже могут рисковать в погоне за своей мечтой. Сэм благодарит Бекку Мосс за ее участие и уверенность перед лицом очередной сумасшедшей идеи, выходящей из-под контроля, а также за то, что она находила свет, когда вокруг становилось совсем темно. И в конце концов, Сэм благодарит своих родителей, Чиа-линь и Мэри Вонг, за то, что они посеяли семена большой любви к науке и учению.

ТЕСТ. Насколько хорошо вы знаете свой мозг?

Прежде чем приступить к чтению этой книги, выясните, что вы уже знаете о своем мозге.

1) Когда рождаются последние клетки головного мозга?

А) До рождения

Б) В возрасте 6 лет

В) В возрасте между 18 и 23 годами

Г) Во взрослом возрасте

2) У мужчин и женщин есть врожденные различия в:

A) Пространственном мышлении

Б) Способе ориентирования

B) Способности опустить крышку, выходя из туалета

Г) Пункты А и Б

Д) Пункты Б и В

3) Что из перечисленного не будет способствовать улучшению деятельности головного мозга в пожилом возрасте?

A) Употребление в пищу жирной рыбы

Б) Регулярная физическая нагрузка

B) Ежедневное употребление одного-двух бокалов красного вина

Г) Ежедневное употребление целой бутылки красного вина

4) Какая из перечисленных стратегий является наиболее эффективной для преодоления нарушения суточного ритма организма

A) Принять мелатонин на следующий день по прибытии в пункт назначения

Б) Избегать дневного света в течение нескольких суток

B) Посидеть на солнце вечером в пункте прибытия

Г) Спать при включенном свете

5) Ваш головной мозг потребляет приблизительно столько же электричества, как и:

A) Лампочка в холодильнике

Б) Ноутбук

B) Машина на холостом ходу

Г) Машина, несущаяся на большой скорости

6) Ваш друг щекочет ваш живот. Вы можете уменьшить ощущение щекотки...

A) Положив свои руки на его и повторяя все движения

Б) Кусая костяшки пальцев

B) Щекоча его в ответ

Г) Выпив стакан воды

7) Какой из следующих видов деятельности, скорее всего, повысит ваши успехи в школе?

A) Прослушивание классической музыки во сне

Б) Прослушивание классической музыки во время занятий

B) Обучение в детстве игре на музыкальном инструменте

Г) Попеременные занятия и игры на компьютере

Д) Оба: В и Г

8) К чему из нижеперечисленного, скорее всего, не приведет удар по голове?

A) Потеря сознания

Б) Потеря памяти

B) Восстановление памяти после амнезии

Г) Изменение личности

9) Что из нижеперечисленного может помочь вам лучше выполнить тест? (Можно выбрать более одного ответа.)

A) Выпить бокал вина

Б) Выкурить сигарету

B) Съесть шоколадный батончик

Г) Убежденно сказать себе, что вы отлично подготовлены и справитесь с этой проверкой

10) В шумной комнате вы говорите с другом по мобильному телефону. Чтобы слышать лучше, вам следует:

A) Говорить громче

Б) Закрыть одно ухо и слушать вторым

B) Закрывать ухо в то время, когда вы говорите

Г) Прикрывать трубку, когда вы слушаете собеседника

11) Что из перечисленного поможет снять беспокойство?

A) Антидепрессанты

Б) Физическая нагрузка

B) Поведенческая терапия

Г) Все вместе

12) Что из перечисленного является для вашего мозга самой сложной задачей?

A) Деление в столбик

Б) Рассматривание фотографии

B) Игра в шахматы

Г) Сон

13) Слепые люди лучше, чем зрячие, могут:

A) Различать слова

Б) Слышать звуки

B) Запоминать истории

Г) Дрессировать собак

14) Ваша мама улучшила работу вашего мозга, сказав вам:

A) «Выключи классическую музыку!»

Б) «Иди на улицу и поиграй»

B) «Поиграй на музыкальном инструменте»

Г) Все вышеперечисленное

15) В каком возрасте память человека начинает слабеть?

A) В возрасте от 30 до 40 лет

Б) В возрасте от 40 до 50 лет

B) В возрасте от 50 до 60 лет

Г) В возрасте от 60 до 70 лет

16) Что из перечисленного убивает клетки головного мозга?

A) Три бутылки пива каждый вечер

Б) Папироса с марихуаной

B) ЛСД

Г) Все

Д)Ничего

17) Какое изображение неврологического повреждения является наименее реалистичным?

A) Персонаж Гая Пирса в фильме «Помни»

Б) Дрю Берримор в «50 первых поцелуев»

B) Дори в «В поисках Немо»

Г) Джон Нэш в «Играх разума»

18) Сколько процентов видов млекопитающих являются моногамными?

A) 5%

Б) 25%

B) 50%

Г) 90%

19) Сколько процентов объема своего головного мозга мы используем?

A) 10%

Б) 5% во время сна и 20% во время бодрствования

B) 100%

Г) Колеблется в зависимости от интеллекта

20) Когда мозг Эйнштейна сравнили с мозгом среднего человека, оказалось, что...

A) Он был крупнее

Б) Разница в размере была незаметна

B) В нем было больше извилин

Г) У него была дополнительная часть

Ответы: 1) Г, 2) Г, 3) Г, 4) В, 5) А, 6) А, 7) Д, 8) В, 9) Б и Г, 10) Г, 11) Г, 12) Б, 13) В, 14) Г, 15) А, 16)Д, 17) Б, 18) А, 19) В, 20) Б

ВВЕДЕНИЕ

Ваш мозг: руководство по эксплуатации

Раньше я считал, что мой мозг — самый главный орган. Но затем я задумался: постойте-ка, а кто мне это говорит?

Эмо Филипс

В наш век изучения и популяризации нейробиологии мы часто сталкиваемся с тем, что обсуждаем проблему мозга в самых странных местах: в приемной врача, в такси и даже в лифте. Хотите верьте, хотите — нет, но люди не пытаются убежать от этой темы (обычно). Вместо этого они задают нам массу интересных вопросов: «Убиваю ли я клетки своего мозга, когда выпиваю?», «Правда ли можно вызубрить весь материал прямо перед экзаменом?», «Правда ли, что ребенок станет умнее, если будет слушать классическую музыку, находясь в утробе матери?», «Почему мы не можем сами себя пощекотать?», «Думают ли мужчины и женщины по-разному?», «Может ли человек заболеть амнезией из-за удара по голове?».

Все эти вопросы ведут к нашему мозгу, к этим удивительным трем фунтам вещества в черепной коробке, которое и делает нас индивидуальностью. Наш мозг позволяет нам любоваться закатом, учить иностранный язык, рассказывать анекдоты, узнавать друга, убегать от опасности и читать это предложение.

За последние двадцать лет нейрофизиологи узнали многое о том, как нашему мозгу удается все это делать. Это сложная тема, но она вовсе не должна пугать вас. Книга, которую вы держите в руках, даст вам общее представление о том, как в действительности работает наш мозг, и о том, как ему помочь работать еще лучше.

Наш мозг может функционировать по-разному, пользуясь обманами и допущениями, что помогает ему быть более эффективным, но может привести и к предсказуемым ошибкам. Прочитав эту книгу, вы выясните, как именно вы совершаете привычные вещи. Вместе с этим мы развенчаем несколько мифов, в которые вы, возможно, верили раньше, поскольку «всем известно», что это правда. Например, миф о том, что вы используете лишь 10% объема своего мозга. (Да ладно!)

Познавать свой мозг забавно и полезно одновременно. Мы покажем вам простые способы, которые позволят вам эффективнее использовать свой мозг и вести более счастливую и продуктивную жизнь. Мы также расскажем вам о том, как заболевание может повредить ваш мозг, и предложим методы предотвращения или восстановления повреждений.

Эта книга подобна экскурсии: вы полюбуетесь лучшими видами и познакомитесь с главными достопримечательностями. Но вам вовсе не обязательно начинать с начала. Вы можете открыть книгу в любом месте, поскольку каждая глава в ней абсолютно самостоятельна. В каждой главе вы найдете интересные и забавные факты, готовые истории для развлечения гостей на вечеринке и практические советы, которые помогут вам эффективнее использовать свой мозг.

• В части 1 мы познакомим вас со звездой нашего шоу — вашим мозгом. Мы поднимем занавес и покажем вам, что творится за кулисами, а также расскажем о том, как ваш мозг помогает вам выжить в этом мире.

• В части 2 мы отправимся на экскурсию по вашим органам чувств и расскажем о том, как вы видите, слышите, осязаете, различаете запахи и вкусы.

• В части 3 мы покажем, как мозг меняется с возрастом — от рождения человека до старости.

• В части 4 мы рассмотрим эмоциональные системы мозга и остановимся подробнее на том, как они помогают вам в жизни.

• В части 5 мы обсудим мыслительные способности, в том числе принятие решений, интеллект и разницу в познавательных процессах у мужчин и женщин.

• Часть 6 будет посвящена измененным состояниям сознания: влияние сна, наркотиков, алкоголя и болезней.

Положите эту книгу у кровати или на журнальный столик и погружайтесь в нее, когда выпадет свободная минута. Мы надеемся, что чтение доставит вам удовольствие и что, начав, вы не сможете остановиться. А теперь усядьтесь поудобнее и приготовьтесь узнать побольше о своем мозге — и о себе.

ЧАСТЬ 1. ВАШ МОЗГ и ОКРУЖАЮЩИЙ МИР

Можно ли доверять своему мозгу?

Наш мозг часто обманывает нас. Очень жаль вас разочаровывать, но это правда. Даже когда он выполняет важную и сложную работу, мы не осознаем большей части того, что происходит.

Конечно, наш мозг вовсе не собирается нам врать. Обычно он трудится изо всех сил, чтобы помочь нам выжить и достигнуть своих целей в таком непростом мире. Когда мы попадаем в критические ситуации или оказываемся в непредвиденных обстоятельствах, наш мозг обычно стремится выдать ответ «на скорую руку» — на поиск идеального решения нет времени. Ему приходится искать кратчайшие пути и частенько довольствоваться допущениями. Он создает обман для нашей же пользы (в большинстве случаев), но это также ведет к предсказуемым ошибкам.

Мы хотим помочь вам понять типы принятия быстрых решений и допущений, которыми пользуется наш мозг, чтобы вести нас по жизни.

Надеемся, это знание поможет вам лучше разбираться в том, на какие «советы» нашего мозга можно полагаться, а какие способны вести нас в неверном направлении.

Проблема возникает, когда мозг воспринимает окружающий мир через органы чувств. Даже когда вы спокойно сидите в тихой комнате, ваш мозг получает гораздо больше информации, чем та, которую он способен удержать и которая вам нужна для того, чтобы решить, как реагировать. Вы можете заметить все детали рисунка на ковре, фотографии на стенах и пение птиц на улице. Ваш мозг изначально воспринимает большое количество мелочей, но довольно быстро их забывает. Обычно эти детали действительно неважны, поэтому мы даже не замечаем, как много информации теряем. Мозг начинает лгать, поскольку отбрасывает большую часть данных, как только решает, что они не нужны.

Адвокаты знают этот принцип. Печально известно, что свидетели преступления бывают ненадежны, в частности, из-за того, что воображают (как делает большинство из нас), что видели и помнят больше, чем это было в действительности. Адвокаты же, подталкивая свидетеля упомянуть какую-то деталь, которую можно опровергнуть, дискредитируют показания. В результате все показания свидетеля кажутся не заслуживающими полного доверия.

Знаете ли вы? Рассматривать фотографию сложнее, чем играть в шахматы

Вам может показаться, что вы знаете, чем занимается ваш мозг, на самом же деле его активность для вас почти не заметна. Без вашего осознания он делает очень сложную работу. Когда программисты попытались написать программу, имитирующую человеческие способности, они выяснили, что придумать последовательность действий, выполняемых в соответствии с логическими правилами и позволяющих решать сложные математические задачи, было относительно просто. Однако гораздо сложнее было сделать так, чтобы компьютер распознавал предложенные ему изображения или движущиеся объекты.

В наше время лучшие компьютерные шахматные программы могут победить знаменитых чемпионов, по крайней мере иногда, но едва научившийся ходить ребенок легко превзойдет любую программу, когда дело доходит до распознавания визуального образа.

Как выяснилось, одним из самых сложных моментов является идентификация отдельных объектов на визуальной сцене. Когда мы смотрим, скажем, на обеденный стол, нам кажется очевидным, что стакан — это один объект, находящийся перед другим — например, перед вазой с цветами, но оказалось, что это понимание требует сложнейших вычислений со многими возможными ответами. Вы замечаете эту неопределенность только иногда, когда видите что-то слишком быстро, чтобы верно распознать. Например, когда камень на середине ночной темной улицы внезапно превращается в соседскую кошку. Мозг рассматривает эти возможности, основываясь на своем предыдущем опыте видения объектов, в том числе двух объектов раздельно и з других комбинациях. Вы когда-нибудь делали фотографию, на которой дерево будто растет прямо из чьей-то головы? При съемке вы не заметили этого, поскольку ваш мозг эффективно разделил объекты, основываясь на их различном расстоянии от ваших глаз. Но двумерный снимок этой информации о расстоянии не содержит — и кажется, что один объект находится прямо на другом.

Помимо отбрасывания лишней информации, мозгу также приходится решать, стоит ли делать выводы «на скорую руку». Решение он принимает, отталкиваясь от того, что важнее в конкретной ситуации: скорость или точность. В большинстве случаев мозг выбирает скорость, интерпретируя события, опираясь на легкие в применении эмпирические правила, которые не всегда основаны на логике.

В остальных случаях он неторопливо и внимательно подходит к рассмотрению имеющихся данных, что и происходит при занятиях математикой или решении логических задач. Психолог Дэниэл Канеман получил Нобелевскую премию по экономике за изучение этих эмпирических правил и того, как они влияют на поведение в реальной жизни. (Его помощник на протяжении многих лет, Амос Тверски, покинул этот мир до того, как сумел разделить славу.)

Основным положением их исследования является предположение, что логическое мышление требует большого усилия.

Например, попробуйте быстро решить такую задачу: бита и мяч вместе стоят 1 доллар 10 центов. Бита стоит на 1 доллар больше, чем мяч. Сколько стоит мяч? Большинство людей ответят «10 центов», что будет интуитивным, но неверным ответом. (Бита стоит 1 доллар 5 центов, а мяч — 5 центов.)

Люди обычно идут именно короткими путями, если только их не предупредили, что следует воспользоваться логическим мышлением. В большинстве случаев интуитивного ответа бывает достаточно, даже если он и ошибочен.

Знаете ли вы? Право ли наше мышление?

Когда люди говорят о право- и левополушарном мышлении, они имеют в виду правое и левое полушария коры головного мозга. Хотя между ними действительно есть определенная разница, эти различия часто понимают неправильно.

Речь большинства людей контролируется левой стороной мозга, которая также отвечает за математику и другие формы решения логических задач. Любопытно, но именно там хранится масса неточно запомненных или придуманных подробностей, а также это местонахождение «интерпретатора», о котором рассказывается ниже. Вообще левому полушарию, кажется, нужны логика и порядок —и настолько сильно, что, если в чем-то не наблюдается смысла, оно обычно реагирует выдумыванием правдоподобных объяснений.

Правое полушарие гораздо правдивее, когда реагирует на происходящее. Оно контролирует восприятие пространства, анализирует объекты, которых мы касаемся, и превосходно справляется со зрительно-моторными заданиями. Правое полушарие не «артистичное» и не «эмоциональное», а скорее «приземленное». Если бы эта сторона мозга могла говорить, она сказала бы: «Только факты!»

В повседневной жизни нас обычно не просят решать логические задачи, но часто просят высказать суждение о людях, которых мы не очень хорошо знаем. Канеман и Тверски, используя интересный прием, показали, что логическими эти суждения не являются. Так, они начинали эксперимент с рассказа о Линде: «Линде 31 год. Это искренняя, незамужняя и очень яркая женщина. Линда специализируется в философии. В университете ее тревожили проблемы дискриминации и социальной справедливости, она также участвовала в демонстрациях против использования атомной энергии». После этого участников эксперимента просили выбрать фразу из тщательно составленного списка, наиболее полно описывающую Линду.

Большинство людей полагало, что Линда скорее (а) «банковский служащий, активно участвующий в феминистском движении», чем (б) «банковский служащий». Выбор (а) интуитивно кажется ближе, поскольку отражает другие черты Линды — заботу о социальной справедливости и т.п., что и дает повод полагать, что она могла активно участвовать в феминистском движении. Однако это неверный ответ, поскольку любой, кому подходит описание (а) «банковский служащий, активно участвующий в феминистском движении», также является и (б) — «банковским служащим». И, несомненно, группа (б) включает в себя других банковских служащих — реакционеров и индифферентных.

В подобных случаях даже искушенные участники — такие, как выпускники факультета статистики, совершали ошибку, делая вывод, противоречащий логике. Эта сильная тенденция относить группу взаимосвязанных характеристик к человеку без особых на то предпосылок и является кратким способом оценки, который обычно оказывается верным, но может стать и причиной появления многих стереотипов и предвзятого отношения, столь распространенных в обществе.

Еще хуже то, что многочисленные истории, которые мы сами себе рассказываем, вовсе не отражают действительного положения дел, происходящего в нашей голове. Знаменитое исследование пациентов с нарушениями работы головного мозга демонстрирует это предположение. У пациентов, страдавших тяжелой формой эпилепсии, хирургическим путем разъединили правое и левое полушарие коры головного мозга для предотвращения распространения пароксизма с одного на другое. В результате левое полушарие понятия не имело о том, что делает правое, и наоборот.

В одном эксперименте левому полушарию мозга пациента, где располагается область речи, показали изображение куриной лапы, а правому, которое не отвечает за речь, — картинку со снегом. После этого пациента попросили выбрать из других картинок связанное с увиденным изображение. Левой рукой (контролируемой правым полушарием мозга) испытуемый выбрал совок, а правой (под контролем левого полушария) — курицу. Когда его попросили объяснить выбор, он ответил: «О, это элементарно! Курица связана с куриной лапой, а совок нужен для того, чтобы убирать курятник». Ученые пришли к выводу, что в левом полушарии головного мозга человека располагается некий «интерпретатор», задача которого — находить смысл в окружающем мире, даже если он не понимает, что происходит в действительности.

Психологи называют эти проблемы отбрасывания лишней информации, принятия решений на скорую руку и выдумывания правдоподобных историй «слепотой к изменению». Взгляните, например, на две фотографии. Можете ли вы найти между ними различие? (Намек: мужчины определенного возраста, будьте внимательны!)

Когда люди рассматривают сложные изображения (подобные предложенным на фотографиях ниже), они могут определить различия при условии, что изображение остается неподвижным. Но если взгляд все время переходит с одного на другое, то у человека возникают определенные проблемы. Это происходит из-за того, что наша зрительная память далеко не совершенна.

Подобные эксперименты подтолкнули психологов рискнуть и испытать более интересные способы заставить людей не замечать определенные вещи. В одном из наших любимых экспериментов психолог подходит к кому-то на улице и просит объяснить ему дорогу. Пока человек рассказывает, рабочие держат между двумя людьми большую дверь, не давая им видеть друг друга. За этой дверью человека, который спрашивал про направление, сменяет другой исследователь, который продолжает разговор как ни в чем не бывало. Даже если этот человек совсем не похож на первого подошедшего, у дающего разъяснения всего около 50% вероятности того, что он заметит подмену.

В другом эксперименте испытуемые смотрели фильм, в котором три студента в белых рубашках передавали по кругу баскетбольный мяч и еще трое студентов в черных рубашках делали то же самое со вторым мячом. Зрителей просили подсчитать количество передач, сделанных игроками в белой форме. Когда две команды смешивались, на сцену выходил человек в костюме гориллы, проходил из одного конца поля в другой и останавливался ненадолго, повернувшись лицом к камере и колотя себя в грудь. Около половины зрителей не замечали этого события. Подобный эксперимент показывает то, что мы воспринимаем только долю происходящего в мире.

Мы показали, что наша память о прошлом ненадежна, а наше восприятие настоящего крайне избирательно. Помня об этом, вы, вероятно, не будете особенно удивлены, узнав, что наша способность воображать будущее тоже должна восприниматься критически. Как показал Дэниэл Гилберт в своей книге «Спотыкаясь о счастье», когда мы пытаемся спроецировать себя в будущее, наш мозг привносит частности, которые могут оказаться нереальными, оставляя без внимания много других, возможно, важных. При планировании своей жизни, будто смотря фильм о будущем, мы склонны пропускать возникающие возможности и не замечать ошибок в рассуждениях.

Миф. Мы используем только 10% нашего мозга

Спросите группу случайно выбранных людей, что они знают про мозг, и большинство скажет, что мы используем всего 10% его возможностей. Это убеждение вызывает отвращение у нейрофизиологов всего мира. Миф о 10% был создан в Америке более века назад, и теперь в него верит половина населения даже в таких далеких странах, как Бразилия.

Однако для ученых, изучающих мозг, идея кажется лишенной всякого смысла; мозг — это очень эффективный механизм, и практически все его части необходимы. Чтобы далеко не отклоняться от темы, можно сказать, что этот миф отражает нечто, что нам очень хочется услышать. Его поразительная стойкость может основываться на оптимистическом начале. Если обычно мы используем всего 10% нашего мозга, подумайте, что мы сможем сделать, если научимся пользоваться еще хоть небольшой частью оставшихся 90! Несомненно, это привлекательная идея и вполне доступная простым людям. В конце концов, если у каждого из нас остается так много свободного пространства в мозге, то больше нет глупых людей, а только куча потенциальных Эйнштейнов, не научившихся пользоваться своими возможностями. Эта оптимистичная идея эксплуатировалась ведущими курсов самосовершенствования при продаже бесконечных программ по улучшению деятельности мозга. Дейл Карнеги воспользовался ею для увеличения продаж своей книги и воздействия на читателей еще в 1940-е годы. Он сильно поднял популярность этой идеи, приписав ее основателю современной психологии Уильяму Джеймсу. Однако никто не нашел упоминания о 10% в работах или высказываниях Джеймса. Джеймс действительно говорил своей аудитории, что у людей имеется больше психических ресурсов, чем они используют. Возможно, некоторые предприимчивые слушатели решили придать этим словам более научное звучание, конкретизировав процентное соотношение.

Это мнение особенно популярно среди молодых людей, интересующихся экстрасенсорным восприятием и другими психическими феноменами. Поклонники подобного направления часто пользуются идеей о 10% для объяснения существования таких способностей. В обосновании веры во что-то, что находится вне области науки, с помощью научных фактов нет ничего нового, но особенно вопиющим является то, что даже «научный факт» не соответствует истине.

В реальности мы ежедневно используем весь мозг. Если бы большие области мозга никогда не использовались, то их повреждение не вызвало бы особенно заметных проблем. Но это абсолютно не наш случай! Методы сканирования мозга позволяют измерить мозговую активность и показывают, что даже простые задания активизируют все области нашего мозга.

Одним из возможных объяснений появления мифа о 10% может быть то, что функции определенных областей мозга не совсем ясны и при некоторых дефектах результаты могут едва проявляться. Так, люди с поврежденными лобными долями коры головного мозга могут по-прежнему выполнять большую часть ежедневных действий, хотя в определенных ситуациях ведут себя неадекватно. Например, такой пациент может встать а разгар важного делового совещания и выйти пообедать. Стоит ли говорить, как им сложно жить в нашем мире.

Первые нейрофизиологи, возможно, сталкивались с некоторыми проблемами при попытках определить функции фронтальных областей мозга, а частности, из-за того, что имели дело с лабораторными мышами. У этих мышей достаточно простая жизнь: увидеть еду и воду, подойти к миске и съесть, что в ней лежит, — и ничего более для выживания. Никакие из вышеперечисленных потребностей не требуют участия фронтальных областей мозга, и у некоторых из первых ученых появилась мысль, что, возможно, в этих областях ничего особенного не происходит. Позднее усложненные тесты опровергли эту точку зрения, но миф уже укоренился.

Теперь, возможно, вы начали сомневаться, можно ли доверять хоть чему-то, что говорит вам ваш мозг. Однако за его кажущимися специфическими выборами лежат миллионы лет эволюции. Наш мозг избирательно обрабатывает ту информацию из окружающего мира, которая исторически оказывалась наиболее важной для выживания, — уделяя особое внимание неожиданным событиям. Как мы смогли заметить, наш мозг редко говорит нам правду, но в большинстве случаев он все равно сообщает то, что нам необходимо знать.

ГЛАВА 2. Серое вещество мозга и киноэкран: кинематографический подход к работе мозга

Если вы хотите знать, что происходит, когда мозг перестает нормально функционировать, пожалуйста, не ходите в кино. Персонажи кинофильмов постоянно доводят себя до состояния полного умственного разброда, теряют память, меняют личность и приобретают шизофрению или болезнь Паркинсона (даже если не упоминать социопатию и другие психиатрические заболевания). В Голливуде люди сходят с ума гораздо чаще, чем в реальной жизни, и иногда бывает сложно отличить научный фильм от научной фантастики. Изображение состояний больного человека в кино варьируется очень широко — от самого точного до полностью неверного. В самом худшем случае фильм, рассказывающий про психически больного человека, может подпитывать общепринятые, однако ошибочные идеи о работе мозга.

Самое распространенное психическое заболевание в киноиндустрии — амнезия. Потеря памяти создала собственный жанр в кино, настолько же предсказуемый, как и сюжет «молодой человек познакомился с девушкой, затем они расстались, а в конце фильма воссоединились вновь». Но здесь место потерянной любви занимает потерянная информация, например, осознание того, что ты — наемный убийца, как в фильмах «Идентификация Борна» (2002) или «Вспомнить все» (1990).

Нейропсихолог Салли Баксиндейл, просмотрев фильмы о потери памяти начиная с немого кино, констатировала, что большинство основывалось на ложных научных предпосылках, однако все они были весьма увлекательными. Обычная схема такова. После травмы, повлекшей за собой потерю памяти, человек начинал новую жизнь. Затем герой (героиня), пережив ряд испытаний, формирует новые воспоминания. Другая частая причина амнезии в фильмах — травмирующие психику события. Эти события, удовлетворяющие потребность в драматическом повороте сюжета, могут быть какими угодно — от убийства до женитьбы. На финальном витке к главному герою может внезапно вернуться память благодаря еще одному удару по голове или с помощью великолепно проведенной операции на мозге, сеанса гипноза или от встречи со значимым и любимым человеком из прошлого. И этому верят.

Знаете ли вы? Изображение повреждений работы мозга в кино

Точное: «Помни», «Я знаю, кто ты», «В поисках Немо», «Игры разума», «Пробуждение»

Неточное: «Вспомнить все», «50 первых поцелуев», «Люди в черном», «Долгий поцелуй на ночь», «Кот теряет рассудок» («Том и Джерри»), «Ночные убийства», «Воскресенья в Виль-д'Эврэ»

Похоже, что существует еще и обратная зависимость между частотой появления амнезии и художественным качеством телепередачи. В мыльных операх и комедиях ситуаций это весьма распространенная тема. В телесериале 1960-х годов «Остров Гиллигана», который был популярен скорее благодаря своей увлекательности, чем точности, показано не менее трех случаев амнезии. Другой пример — картина «50 первых поцелуев» (2004), где описывается небывалый случай потери памяти: Дрю Берримор играет девушку, которая запоминает все, что происходит в течение дня, а затем забывает все за ночь, очищая в своем мозгу место для новых воспоминаний на следующий день. Таким образом она может неоднократно встречаться с Адамом Сэндлером впервые. Способность сохранять воспоминания, но затем последовательно терять их в определенное время — плод воображении сценаристов, получивших свои знания о работе мозга от других сценаристов.

Идею потери памяти после сильного удара по голове можно найти даже в литературе докинематографического периода. Эдгар Райс Берроуз, создатель рассказов про Тарзана, был увлечен этой мыслью и воспользовался ею в нескольких сюжетах. В одном из лучших своих произведений — «Тарзан и сокровища Опара» (1918) — ему удалось тщательно отделить потерю памяти от других психических отклонений:

Он открыл глаза в абсолютной темноте комнаты. Поднеся руку к голове, он почувствовал, что она стала липкой от запекшейся крови. Он обнюхал пальцы так, как дикий зверь обнюхивает раненую лапу... Ни звука не доносилось до погребенного в глубине склепа. Шатаясь, он поднялся на ноги и стал пробираться на ощупь среди рядов слитков. Кто он был? Где он находился? Его голова раскалывалась, но, с другой стороны, он не чувствовал больше никакой боли от свалившего его удара. Он не помнил ни самого удара, ни того, что ему предшествовало,

Берроуз мог оказаться во власти существующего мнения о том, что удар по голове способен привести к потере памяти. В 1901 году в книге Гилберта Паркера «Право проезда» чванливый и любящий выпить адвокат по имени Чарли Стил, живущий со сварливой женой и вороватым шурином, страдает от приступов амнезии. Такая потеря памяти позволяет ему убежать от многочисленных проблем и начать жизнь заново. Он влюбляется в новую женщину и счастлив до тех пор, пока его память — и прошлые обязательства — не возвращаются. В Голливуде этот сюжет понравился, и фильмы по нему были сняты в 1915, 1920 и 1931 годах.

Ранее 1901 года следов этой идеи не видно. Какой предприимчивый автор первым написал об ударе по голове, приведшем к потере памяти? В этом предположении признается, что именно мозг генерирует мысли. В конце концов, даже Шекспир писал о волшебстве, переменившем психику человека. Вспомните о Титании из «Сна в летнюю ночь», которую волшебное любовное средство шаловливого Пака заставляет влюбиться в Ника Боттома с головой осла.

Знаете ли вы? Травма головы и личность

Травма головы иногда приводит к изменению личности человека. Это случается при ударах лобовой части головы, что может повлиять на префронтальную кору. В результате часто происходит потеря способности к контролю и рассуждению, хотя полное изменение личности нетипично. В фильме «Остров Гиллигана» у изнеженной Мэри Энн после сильного удара по голове появляется обманчивое ощущение того, что она — страстная восходящая звезда Джинджер. Подобные симптомы могут возникать при шизофрении или при биполярном аффективном расстройстве, но даже тогда они очень редки.

Слегка более правдоподобная ситуация представлена в очаровательном фильме «Отчаянно ищу Сьюзан», в котором Розанна Аркетт играет скучающую домохозяйку, потерявшую память и полностью запутавшуюся в том, что происходит. Хотя идея об избирательной потере личности после череп-но-мозговой травмы неправдоподобна, в том, что происходит далее, есть зерно истины. Частное объявление и найденная этикетка от одежды помогают Роберте, героине Аркетт, придумать историю о своей потерянной личности. Она доходит до того, что перевоплощается в «искательницу приключений в бегах» в исполнении Мадонны...

Жертвы потери памяти позднее часто восполняют утраченную информацию, придумывая правдоподобные воспоминания — фантазии, создающие иллюзию нормальных, будто не прерывавшихся воспоминаний.

Возможно, мы несправедливо насмехаемся над этими изображениями потери памяти. В конце концов, симптоматика психиатрических заболеваний разнообразнее, чем чисто неврологических нарушений, проистекающих от физических травм или болезней. Например, пациент психиатра может выказывать амнезию в очень избирательных случаях. Кроме того, известно, что временная потеря памяти может возникать спонтанно, возможно, из-за малозаметного, похожего на инсульт, повреждения (см. главу 29). Однако Голливуд обычно объясняет потерю памяти ударом по голове или травматическим событием, и в этом смысле наша критика направлена по адресу.

Киноиндустрия предоставляет большой простор для научной критики, но она дает понятие о том, как большинство людей представляют себе работу мозга.

В основе киношных опусов, как правило, лежит идея, которую мы назовем «наш мозг напоминает старый телевизор». Вы только задумайтесь: память, потерянную после сильного удара по голове, можно вернуть... повторным ударом! Существование подобного мифа указывает на невысказанное предположение о том, как работает наш мозг. Чтобы гипотеза о целебной повторной травме работала, ущерб, нанесенный мозгу, должен быть восстанавливаемым. Поскольку после удара по голове главной причиной возникновения амнезии станет скопившаяся и давящая на мозг жидкость, то терапевтическая польза от повторного сильного толчка будет довольно-таки маловероятна, если не сказать больше.

Вероятным источником идеи второго удара является наш ежедневный опыт с электронными приборами, особенно — со старыми. Хорошо известно, что иногда старый телевизор, который не желает показывать, можно сильно стукнуть и добиться восстановления его работы. В старых приборах часто разбалтываются или засоряются электрические контакты, и четко направленный удар может помочь восстановить соединение и таким образом заставить изделие функционировать. Проблема в том, что разболтавшихся контактов в мозгу нет как таковых. Синапсы соединяют нейроны настолько плотно, что никакой удар, никакая травма их не «ослабят».

Многие кинематографисты, вероятно, полагают, что мозг достаточно хорошо изучен и что хирургическое вмешательство может стать надежным способом восстановления потерянной памяти. Да, нейрохирургия способна улучшить состояние, угрожающее жизни пациента в конкретный момент, — скажем, удалить скопившуюся жидкость или опухоль, давящую на мозг. Подобные состояния обычно сопровождаются определенными дисфункциями мозга (как при контузии) или потерей сознания. В таком случае необходима срочная операция сразу после установления проблемы, и сценаристы приходят к мысли, что восстановить память можно, направив пациента прямо с места происшествия в больницу. Обычно же хирургическое вмешательство в мозг может стать скорее случайной причиной потери памяти, чем восстановления ее.

Несколько более реалистичную (однако сильно отталкивающую) картину повреждения работы головного мозга мы встречаем в продолжении «Молчания ягнят» (1991) — фильме «Ганнибал» (2001), в котором постепенное вторжение (не будем играть словами — отрезание и приготовление еды из мозга человека) становится причиной прогрессирующей потери функций. Если не обращать внимания на сложность проведения подобной хирургии мозга без того, чтобы убить пациента, здесь мы по крайней мере имеем ситуацию, в которой повреждение органа ведет к пропорциональной потере его функционирования.

Знаете ли вы? Можно ли стереть воспоминания?

Главный герой «Вечного сияния чистого разума» (2004) хочет уничтожить воспоминания о неудавшихся отношениях и обращается в организацию, предоставляющую такие услуги за деньги. Герой засылал со специальным аппаратом, подключенным к голове. Его воспоминания проигрывались, и те, что следовало удалить, отделялись.

Здесь имеется в виду то, что нейроны как-то кодируют точные, похожие на кинокадры образы пережитого. В этом есть определенная логика: воспоминания сокращены и сжаты, будто их преобразовали, дабы мозгу было проще хранить их. Однако точного воспроизведения события при этом не получается (см. главу 1). Воспоминание визуальной сцены запускает реакцию мозга, в чем-то похожую на реакции, возникающие, когда вы впервые видите эту сцену. Другая часть менее фантастическая, чем можно подумать: идея о том, что можно заново проиграть обидные воспоминания и удалить их, как мы делаем это с ненужным файлом в компьютере. Исследования, проводившиеся в течение последних нескольких лет, дают основания предполагать, что, вспоминая, мы улучшаем нашу память. Есть доказательства тому, что мы «стираем» и «переписываем» наши воспоминания каждый раз, когда вспоминаем о них. Следовательно, если когда-нибудь станет возможным удалять определенное содержимое нашей памяти, то первым шагом на пути к этому вполне может стать проигрывание воспоминания о необходимом событии.

Создание драматического эффекта, конечно, вовсе не требует строгого соблюдения принципа научности, однако заслужить похвалы критиков, добиться коммерческого успеха и при этом не отступать от научной истины тоже возможно. Например, в таких картинах, как «Помни», «Я знаю, кто ты», «Б поисках Немо» и «Игры разума», психические заболевания показаны правдиво и точно.

Леонард, герой фильма «Помни», страдает антероградной амнезией. Из-за травмы головы он не может формировать новые воспоминания. Кроме того, у Леонарда имеются проблемы с удержанием информации, находящейся в мгновенной памяти, и, если его отвлечь, он теряет ход мыслей. Зритель воспринимает ситуацию, увидев последовательность событий в обратном порядке — начиная со смерти персонажа и заканчивая сценой, раскрывающей значение всех предшествующих событий.

Симптомы заболевания Леонарда похожи на те, что наблюдаются у пациентов с поврежденной областью гиппокампа и пограничных структур. Гиппокамп — это структура головного мозга в форме рога. У людей он обычно напоминает размером и формой загнутый мизинец полного человека. В каждом полушарии мозга есть свой гиппокамп. Гиппокамп и связанные с ним области — такие, как височная доля коры головного мозга, — необходимы для краткосрочного хранения новой информации и опыта. Эти структуры важны и для долговременного размещения воспоминаний. Пациенты с поврежденными, например, в результате инсульта, височной долей или гиппокампом, часто не способны вспомнить события, происшедшие за несколько недель или месяцев до повреждения.

Несчастный случай, ставший причиной амнезии Леонарда, показан с замечательной достоверностью: даже та часть мозга, что получила травму, — это височная доля коры головного мозга. Результат — потеря функционирования — также довольно правдоподобен, хотя герой в отличие от большинства пациентов с аналогичным повреждением осознает свою проблему и может описать ее. Самый знаменитый пациент с поврежденными гиппокампом и височной долей мозга, известный как НМ, был не столь счастлив (или, возможно, он-то как раз и был более счастлив). После нейрохирургической операции, сделанной для предотвращения эпилептических припадков, НМ жил в постоянном «сейчас», каждый раз общаясь с людьми так, будто видел их впервые в жизни, даже если раньше встречался с ними многократно (см. главу 23).

Испанский триллер 2000 года «Я знаю, кто ты» описывает случай Марио, потерявшего память от синдрома Корсакова — заболевания, связанного с тяжелой стадией алкоголизма. Марио не может вспомнить ничего, что произошло с ним до 1977 года, ему трудно формировать новые воспоминания, и он часто путается. Дефект памяти Марио — следствие повреждения таламуса и маммилярных тел, вызванного недостатком тиамина (витамина В), возникшего в результате долговременного неправильного питания, которое часто сопровождает тяжелую стадию алкоголизма.

И последний пример потери памяти мы встречаем в мультфильме «В поисках Немо» (2003). В данном случае страдает не человек, а рыбка. Дори дружелюбна, но у нее проблемы с формированием новых воспоминаний. Как и Леонард, она сбивается с хода мыслей, если ее отвлечь. Конечно, не стоит ожидать реалистичности и точности в изображении симптомов, когда речь идет о рыбе, но в сравнении с явными глупостями худших кинолент мы можем смело назвать это минимальным недостатком. В мультфильме реально ощущается чувство потерянности, которое испытывает Дори в поисках жизненного пути, и то, насколько она может раздражать окружающих, даже (и скорее всего, особенно) тех, кто ей близок.

Знаете ли вы? Шизофрения в кино - «Игры разума»

В фильме «Игры разума», изображающем заболевание человека шизофренией в мельчайших подробностях, разыгрывается трагедия жизни математика Джона Нэша. Кинематографический Джон Нэш (вольная интерпретация реального Нэша) видит галлюцинации и начинает придумывать причинные связи между несвязанными событиями. Растущая паранойя и неспособность критически отмести иллюзии постепенно отдаляют его от коллег и любимых.

Это классические симптомы шизофрении, которую вызывают изменения в мозге из-за заболевания, травмы или генетической предрасположенности. Шизофрения обычно настигает людей в возрасте под двадцать лет и чаще поражает мужчин, чем женщин. В определенный момент жизни симптомы шизофрении проявляются у одного человека из сотни. Галлюцинации «экранного» Нэша визуальные — настоящий Нэш ощущал слуховые галлюцинации той же природы. По большей части фильм соответствует научным представлениям, однако его авторы все же допустили ошибку: Нэша вылечивает сильное чувство любимой женщины. Шизофрения — это не романтичное событие, а физическое заболевание мозга. Некоторый уровень улучшения возможен — у пациентов бывают периоды нормального функционирования, перемежающиеся симптоматическими периодами, и эти симптомы исчезают в одном случае заболевания из шести. Однако в настоящее время причины ремиссии неизвестны. Допущенная а кино ошибка — отображение старого мифа о том, что шизофрения вызвана недостатком материнской любви. У этой идеи нет оснований, она опровергнута данными, однако заставляет матерей и любимых испытывать чувство вины безо всякой причины.

Все это подводит нас к актуальной теме адекватного изображения потери памяти: четкий портрет страдающего амнезией человека. При не слишком точном изображении жертва часто вызывает лишь улыбку или даже становится предметом насмешек. Однако точно переданное состояние больного человека почти всегда вызывает мучительное чувство, а в лучших случаях дает возможность прочувствовать, каково это — оказаться в подобной ситуации.

ГЛАВА 3. Мыслящее мясо: нейроны и синапсы

В коротком рассказе «Они сделаны из мяса» Терри Биссон описывает инопланетян с электронными мозгами, обнаруживших планету под названием Земля, на которой самые разумные организмы осуществляют процесс мышления с помощью живой материи. Инопланетяне назвали такой мозг «мыслящим мясом». (Грубо, мы знаем это.) Трудно поверить, что наш мозг — это и есть наши мечты, память, вдохновение и дыхание — все мыслительные процессы, однако это правда.

Особенно это впечатляет, когда видишь, насколько ничтожны размеры мозга. Миллиарды нейронов и дополнительных вспомогательных клеток взаимодействуют друг с другом посредством бесчисленного количества синоптических соединений, но все эти операции требуют органа, напоминающего небольшую дыню трех фунтов весом.

Подобно дыне — и всему остальному телу — наш мозг состоит из клеток. Клетки мозга бывают двух типов: нейроны взаимодействуют друг с другом и с остальными органами тела, а глиальные клетки обеспечивают работу мозга. В нашем мозгу находится около сотни миллиардов имеющих сложную продолговатую форму нейронов, глиальных же клеток гораздо больше. На первый взгляд мозг разных животных выглядит по-разному. (Сравните мозг землеройки и кита, представленные на рисунке.) Однако принципы его работы одинаковы.

В нейроне сигналы переносятся с помощью электричества. Внутренняя часть нейрона заряжена отрицательно относительно наружной стороны, что создает разность потенциалов в мембране. Точно так же из-за разности потенциалов мы ощущаем удар тока 9-вольтовой батарейки, прикоснувшись к ее контактам языком. (Активно движущимся через мембрану ионам для поддержания распределения зарядов требуется больше энергии, чем для любой другой области мозга.)

Чтобы послать электрический импульс из одной части в другую, нейрон открывает каналы, позволяющие ионам пересечь мембрану, и создает течение, которое несет электрический сигнал к мембране. Нейроны получают импульс через дендриты — разветвленные древовидные структуры, собирающие информацию из разных источников. Затем нейрон посылает электрический сигнал дальше по длинному, подобному проволоке аксону, передающему химический сигнал другому нейрону, и так далее. Аксоны способны отправлять сигналы на довольно большое расстояние; самые протяженные аксоны в организме человека тянутся от позвоночника до пальцев ног. Самые длинные аксоны у китов достигают 60 футов в длину (около 20 м). Самые длинные аксоны, найденные у землеройки, чей мозг изображен на рисунке на монетке, — не более двух дюймов (около 5 см). Во всех случаях электрические сигналы распространяются при помощи схожих молекул и по одним и тем же биологическим правилам.

Знаете ли вы? Вашему мозгу требуется меньше электричества, чем лампочке в холодильнике

Нейроны и синапсы настолько эффективны, что мозг потребляет всего 12 ватт мощности, хотя он делает много больше, чем тусклая лампочка на задней стенке вашего холодильника. В течение дня вашему мозгу требуется такое количество энергии, которое содержится в двух крупных бананах. Любопытно, но хотя мозг чрезвычайно экономен по сравнению с механическими средствами, в биологических терминах это ненасытный потребитель энергии. Вес мозга составляет лишь около 3% от общего веса тела, но он потребляет одну шестую (17%) всей энергии тела. К сожалению, это не означает, что вам следует чаще перекусывать, дабы снабдить мозг энергией во время занятий. Большая часть энергии идет на поддержание состояния готовности к мышлению. Для этого мозгу необходимо обеспечивать электрическое поле в мембране каждого нейрона, позволяя ему общаться с другими нейронами. Дополнительные расходы на мышление практически несущественны. Попробуйте посмотреть на это по-другому: вы все время платите зато, чтобы поддерживать свой мозг, поэтому используйте его!

Давайте рассмотрим этот процесс подробнее. Нейроны передают информацию дальше через аксоны, создавая слабые электрические сигналы, которые длятся не более одной тысячной секунды. Эти импульсы, или спайки, представляют собой резкие подъемы в электрической активности нейрона (см. график). Спайки, известные разбирающимся в мозге людям как потенциал действия, выглядят одинаково у кальмара, крысы и у дяди Васи, обеспечивая успех в эволюции живых существ. Проносясь по аксону на скорости до нескольких сотен футов в секунду, спайки несут сигналы от мозга к руке достаточно быстро, чтобы успеть ее отдернуть и избежать укуса собаки или ожога раскаленной сковороды. Они позволяют любому животному избежать угрозы надвигающейся опасности и делают это очень быстро.

Импульс выполняет свою миссию, когда прибывает на конец аксона, где он видоизменяется. Каждый нейрон мозга получает химические сигналы от нескольких нейронов и в свою очередь посылает их другим. Взаимосвязь между нейронами работает на основе химических веществ — нейромедиаторов (или нейротрансмиттеров), выделение которых из небольшого пузырька на конце нейрона вызывается появлением спайка. Каждый нейрон производит и получает до нескольких сотен тысяч химических соединений (синапсов) с другими нейронами. Нейромедиаторы попадают на синаптический рецептор на теле клетки другого нейрона, вызывая, в свою очередь, дальнейшие химические и электрические сигналы. Все эти этапы от выделения медиатора до его попадания в другой нейрон — занимают около тысячной доли секунды.

Синапсы — необходимые компоненты передачи информации в нашем мозгу. Наши мысли, способности, функции и даже наша индивидуальность — все это определяется тем, насколько крепки наши синаптические соединения, каково их количество и где они расположены. Так же, как соединения в компьютере связывают между собой отдельные внутренние части этого механизма, так и нейроны в основном пользуются синапсами для взаимного общения в мозге. Лишь у небольшой части аксонов синапсы располагаются вне мозга или позвоночника и посылают свои сигналы в другие органы тела, в том числе и в мускулы.

Помимо высокой скорости, синапсы отличаются еще и крошечным размером. Типичный дендрит нейрона в диаметре имеет около двух десятых миллиметра и способен при этом получать до 200 000 синаптических сигналов от других нейронов. Вы только представьте — один кубический миллиметр вашего мозга содержит миллиард синапсов! Отдельные синапсы настолько малы и ненадежны, что у них едва хватает мощности функционировать, и прибывающие импульсы часто даже не вызывают выделения нейротрансмиттера.

Конечно, странно, что синапсы настолько малы, что иногда не работают должным образом, но это не редкость. Синапсы достигают приблизительно одинакового минимального размера у различных видов животных, включая мышей и человека. Никто точно не знает, почему отдельные синапсы эволюционировали до столь маленьких размеров и стали настолько ненадежными, но одной из вероятных причин может быть то, что мозг станет работать лучше при условии нахождения в нем бесчисленного их количества. И крохотный размер синапсов оказывается оптимальным вариантом, при котором наибольшее количество функций способно разместиться в ограниченном пространстве.

Знаете ли вы? Сон Леви о нейромедиаторе

В 1921 году, когда еще не было известно, как взаимодействуют нейроны или даже клетки, немецкий ученый Отто Леви заметил, как именно сердце получает сигналы о том, что надо ускорить или замедлить частоту сокращений. Он был убежден в том, что блуждающий нера — длинный нерв, идущий от ствола головного мозга и соединяющийся прямо с сердцем, — выделяет субстанцию для замедления сердцебиения. В своей лаборатории Леви тщательно исследовал сердца лягушек с присоединенным блуждающим нервом. Когда он стимулировал нерв электрическим сигналом, сердце начинало сокращаться медленнее. Как это происходило? Гипотеза Леви заключалась в том, что из нерва выделялось нечто, что и производило этот эффект, но он не знал, как проверить эту идею экспериментально.

Забуксовав, он поступил так, как многие в подобных случаях: отложил решение на потом. Однажды ночью его осенило: он понял, как провести эксперимент. Успокоенный, он уснул. Наутро... ничего. Он ничего не мог вспомнить об эксперименте. В следующий раз, увидев этот сон, Леви не поленился и записал идею на бумаге. Увы, на следующее утро он не смог прочитать написанное. К счастью, сон приснился ему еще раз, и Леви не стал ждать утра: он встал, пошел в лабораторию и провел эксперимент, который принес ему Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1936 году. Эксперимент был прост. Леви поместил два сердца лягушек в разные сосуды, соединенные узкой трубкой. К одному сердцу по-прежнему был присоединен блуждающий нерв. При электрической стимуляции это сердце начинало биться медленнее. Затем, спустя некоторое время, второе сердце тоже замедляло свой ритм. Этот эксперимент продемонстрировал существование того, что он прозаично назвал Vagusstoff — субстанция (stoff), выделяемая из блуждающего нерва (vagus) одного сердца лягушки для того, чтобы замедлить биение второго сердца. Vagusstoff теперь называется ацетилхолином, и это один из десятков нейромедиаторов, которыми пользуются нейроны для взаимодействия.

Нейронам приходится выполнять очень специализированные задания. Каждый нейрон отвечает за небольшое количество функций — например, различение конкретного звука, распознавание чьего-то лица, выполнение определенного движения или другой процесс, невидимый снаружи. В любой конкретный момент лишь небольшое количество нейронов, расположенных в разных частях вашего мозга, пребывает в состоянии активности. Их количество всегда колеблется, и процесс мышления зависит от того, какие нейроны активны и что они передают друг другу и окружающему миру.

Нейроны всех животных объединяются в похожие группы, отвечающие за одни и те же цели — например, распознавание движущихся объектов или регулирование движений глаз. В нашем мозге в каждой группе может быть несколько миллиардов нейронов и множество подгрупп. У крыс — миллионы нейронов и меньшее количество подгрупп, у осьминога или насекомого — тысячи нейронов (хотя в этом крохотном мозге различные части отдельных нейронов могут выполнять несколько видов деятельности одновременно). В каждой из этих групп находятся немного отличающиеся нейроны, определенные паттерны[1] связей и связи с другими мозговыми структурами.

Сначала ученые узнавали о функциях различных частей мозга, наблюдая за людьми с повреждениями психики. Как это ни печально, но Первая мировая война стала богатейшим источником подобной информации. Солдаты часто выживали после ранений, поскольку летящие на большой скорости пули прижигали их раны, предотвращая смерть от потери крови и заражения. Однако в результате травмы у солдат проявлялись самые разнообразные симптомы повреждения психики, зависевшие от той части головного мозга, которая была поражена. Современные неврологи до сих пор публикуют обследования пациентов с повреждением мозга, в основном после инсульта. Некоторые пациенты с редко встречающимися симптомами даже смогли обеспечить свое существование, принимая участие в оплачиваемых исследованиях.

Знаете ли вы? Похож ли наш мозг на компьютер?

Люди всегда описывают мозг, сравнивая его с новейшими технологиями — с паровым двигателем, телефонным коммутатором или даже с катапультой. В наше время люди обычно говорят о мозге так, как если бы он представлял собой определенный тип биологического компьютера с розовым мягким процессором и «программным обеспечением», которое создается жизненным опытом. Но компьютеры были созданы для того, чтобы работать как маленькие заводы, на которых действия происходят согласно общему плану и установленному логическому порядку. Мозг же по способу своей работы больше напоминает переполненный китайский ресторан: он набит битком и полон суеты, люди бегают по нему без особых причин, но каким-то образом в конце асе оказывается сделано. Компьютеры последовательно обрабатывают информацию, тогда как мозг справляется с разнообразной информацией, поступающей параллельно по многим каналам. Поскольку биологические системы создаются путем естественного отбора, в них имеются пласты систем, которые изначально были созданы для одной цели, а затем адаптированы под другую, даже если они и не работают идеально. Программист начал бы в таком случае писать новую программу, но в ходе эволюции проще адаптировать старую систему к новым целям, чем создать что-то абсолютно новое.

Ученые выявляли возможности нейронов, наблюдая их активность в различных условиях — стимулируя их или отслеживая их связи с другими частями головного мозга. Например, моторные нейроны в спинном мозге получают сигналы от нейронов коры, которые отвечают за основные движения. В свою очередь нейроны спинного мозга посылают сигналы мускулам, вызывая их сокращения. Если ученые начинают стимулировать с помощью электричества только нейроны спинного мозга, то сокращаются те же самые мускулы. Полученные результаты дают понять, что моторные нейроны спинного мозга отвечают за выполнение основных двигательных команд, которые создаются на более высоком уровне головного мозга. Однако до сих пор осталось немало противоречий в суждениях о том, какой именно аспект движений обусловливается этими командами.

Чтобы немного разобраться в собственном мозге, нам потребуется кратко описать его основные части и их функции.

Ствол мозга находится у самого основания — там, где он прикрепляется к спинному мозгу. Эта область контролирует базовые функции, необходимые для выживания организма, — к примеру, ответные движения головы и глаз, дыхание, частоту сердечных сокращений, сон, пробуждение и пищеварение. Все эти процессы невероятно важны, но обычно не осознаются. Расположенный немного выше гипоталамус также контролирует важные для жизни процессы. Однако он отвечает за более привлекательные функции, включающие в себя выделение гормонов стресса и сексуальных гормонов. Также он регулирует сексуальное поведение, голод, жажду, температуру тела и ежедневные циклы сна.

Эмоции, особенно страх и беспокойство, находятся под контролем миндалевидного тела. Этот орган головного мозга, напоминающий формой миндальный орех, расположен над каждым ухом и контролирует так называемый механизм «бей или беги», который заставляет животное убегать от опасности или атаковать ее источник. Расположенный неподалеку гиппокамп хранит информацию и размещает ее в долговременной памяти. Мозжечок, крупный орган в задней области мозга, собирает сенсорную информацию, чтобы лучше координировать движения.

Сенсорная информация попадает в организм через глаза, уши или кожу и передается в форме импульсов в самый центр головного мозга — таламус. Именно там она фильтруется и пропускается дальше, опять же в виде спай-ков, в кору. Это самая крупная часть человеческого мозга, она весит немного более трех четвертых его общей массы. Форма коры напоминает измятое ватное одеяло, которое укутывает вершину и боковые стороны головного мозга. Кора головного мозга появилась вместе с первыми млекопитающими приблизительно 130 миллионов лет назад, и при сравнении мозга мыши, собаки и человека она соответственно занимает все большую и большую долю мозга в каждом последующем случае.

Ученые разделили кору головного мозга на четыре части — доли. Затылочная доля в задней части головного мозга отвечает за визуальное восприятие. Височная доля как раз над ушами контролирует процесс слуха и содержит область, отвечающую за понимание смысла речи. Она также тесно взаимодействует с миндалевидным телом и гиппокампом, которые очень важны при обучении, запоминании и эмоциональном отклике. Теменная доля наверху и по бокам мозга получает информацию от рецепторов кожи. Она также собирает данные от всех органов чувств и определяет, на что вам следует обратить внимание. Лобная доля (догадались, где она находится?) определяет ваши движения; в ней также расположены области, производящие речь и ответственные за выбор адекватного поведения, которое зависит от ваших целей и ситуации.

Сочетание этих способностей в мозге и определяет наш собственный индивидуальный способ взаимодействия с окружающим миром. В оставшейся части книги мы будем по очереди рассматривать эти аспекты и рассказывать вам, как мозгу удается ежедневно справляться со своими обязанностями.

ГЛАВА 4. Удивительные ритмы: биологические часы и нарушение суточного ритма

Помните, когда вы были совсем ребенком, дядя Ларри поспорил с вами, что вы не сможете идти и синхронно с шагами жевать жвачку? Сейчас это пари может показаться совсем смешным, но тогда, получив свою заслуженную монетку, вы ощутили себя невероятно умным созданием.

Хождение или жевание демонстрирует способность мозга вырабатывать определенный ритм. Животные способны создавать циклы самой разнообразной частоты — от секунд (сердцебиение, дыхание) до дней (сон), месяцев (менструальный цикл) и даже дольше (зимняя спячка).

Наша способность совмещать одновременно несколько циклов показывает, что наш мозг может вырабатывать многочисленные схемы сразу, часто независимые друг от друга. Хождение представляет собой четко скоординированную последовательность движений, при которых вашей левой ноге дается инструкция подняться, продвинуться вперед, затем опуститься, причем тело должно в это время несколько перенестись вперед. Ваша правая нога будет следовать сразу за ней. Эти движения должны выполняться одно за другим — плавно и по порядку. Эти команды создаются в основном сетью работающих вместе нейронов спинного мозга так называемым центральным генератором паттернов. Центральным его называют потому, что здесь создаются команды, которые затем передаются в мускулы. Генератор паттернов способен работать сам по себе, поскольку тараканы и курицы без головы способны совершать шагающие движения, хотя им все равно необходим головной мозг, чтобы координировать движения и обходить препятствия. Жевание находится под контролем другой сети нейронов, расположенных в стволе мозга и создающих повторяющиеся жевательные движения челюсти. Нейроны, отвечающие за ходьбу и за жевание, способны работать независимо (или синхронно — как выяснил дядя Ларри).

Практический совет. Как преодолеть нарушение суточного ритма организма

Во время путешествия биологические часы вашего организма способны перестраиваться со скоростью около часа в день, чтобы синхронизироваться с окружающим миром. Но вы можете воспользоваться своим знанием циркадных ритмов для того, чтобы помочь организму справиться с этой задачей быстрее. Лучший способ поменять циркадные ритмы мозга — это использовать свет. Использование мелатонина тоже поможет вам, но не сразу. Оба этих метода более эффективны, чем просто вставать раньше или позже, и работают лучше, чем другие уловки — вроде физической нагрузки. Вот как свет и мелатонин помогут организму адаптироваться.

• Побудьте на свету во второй половине дня. Лучший способ адаптировать ваш циркадный ритм — побыть на свету во второй половине дня, когда ваш мозг воспримет это как сигнал. Свет по-разному влияет на циркадный ритм в зависимости от времени суток, точно так же, как момент, когда вы качнете качели, повлияет на их движение. Утром или скорее тогда, когда ваш организм считает, что идет утро, свет помогает нам вставать. Побыв на свету утром, вы сможете встать на следующий день раньше, поскольку свет сообщает вашему организму, что в это время уже наступает утро. Однако, оказавшись на свету вечером, назавтра вы встанете позднее, поскольку свет сообщает телу, что день еще не закончился, поэтому нужно дольше бодрствовать.

Поэтому когда вы летите на восток, например, из Америки в Европу, вам следует выйти на улицу на яркий свет на пару часов перед тем, как люди, оставшиеся дома, начнут просыпаться. Найти источник света в это время будет легко, поскольку в месте вашего пребывания будет уже вторая половина дня. Это должно вам помочь проснуться легче на следующий день. Если вы переместились на восток на восемь часовых поясов или больше, попытайтесь сразу утром избегать света (поскольку дома это вечер), так как это подтолкнет ваши часы в неверном направлении. И наоборот, когда вы перелетели на запад (из Европы или Африки в Америку), обязательно побудьте на ярком свету, когда будете чувствовать сонливость, поскольку это время сна в том месте, откуда бы улетели.

Можно легко запомнить оба эти правила. В первый день на новом месте побудьте на свету вечером. Каждый последующий день, по мере перестройки ваших биологических часов, находитесь на свету на два-три часа раньше. Повторяйте, пока не получите нужного результата.

• Выключите свет около постели! Усилить в вашем мозгу ощущение, что уже наступило утро или вечер, несложно, поскольку на улице все равно будет день. Однако важно не оказать себе медвежьей услуги и случайно не сделать противоположное. Если вы окажетесь на свету в неподходящее время, то только перестроите свои часы в неверном направлении. Поэтому если вы не можете заснуть ночью, не включайте свет! Искусственный свет менее эффективен, чем дневной, в деле перестройки ваших биологических часов, но все равно его лучше избегать.

• Перед длительными поездками определитесь заранее. Если вы совершаете что-то действительно безумное — скажем, проезжаете полсвета (из Бомбея в Сан-Франциско или из Нью-Йорка в Токио), выберите, в каком направлении вы будете сдвигать свои часы (каждый день раньше или позже) и придерживайтесь этого плана. Для большинства людей (но не для всех) проще представить себе, что они отправляются на запад (через Чикаго или Гонолулу) и получать свою дозу света как можно позднее вечером. Подумайте об этом как о переходном моменте для ваших биологических часов.

• Отправляясь на восток, ночью принимайте мелатонин. В результате пребывания на свету вырабатывается мелатонин, однако лишь через некоторое время. Поэтому выброс мелатонина ночью вызывает сон и подготавливает следующий цикл ваших часов. В результате уровень мелатонина повышается в организме, когда тот считает, что наступил вечер.

Прием мелатонина немного помогает, если его произвести в правильный момент циркадного ритма. Доза мелатонина в то время, когда ваш организм считает, что скоро пора ложиться, поможет вам подняться раньше на следующее утро и заснуть раньше следующим вечером. Там, где вы находитесь, принимайте его при наступлении сумерек или даже среди ночи. Однако по неизвестным пока причинам мелатонин помогает только тогда, когда вы едете на восток.

Эффект от приема мелатонина невелик — он сдвигает время вашего пробуждения где-то на час в день. Физическая нагрузка имеет приблизительно такой же эффект, и осуществлять ее следует в одно и то же время. Однако мы еще не знаем, приносят ли физические упражнения и принятие мелатонина какие-нибудь дополнительные плюсы, если вы достаточно находитесь на свету.

Вы не всегда это осознаете, но вы все время падаете. С каждым шагом вы немного падаете вперед. А затем удерживаете себя от падения. Снова и снова вы падаете. А затем удерживаете себя от падения. И именно так вам удается идти и падать одновременно.

Лори Андерсон. «Большая наука»

Прежде чем начать сильно восхищаться собой, обратим внимание на одну вещь: создание повторных паттернов __ универсальная черта животного мира. Например, ученые изучали ритмичное плавание миноги — причудливо выглядящей бесчелюстной рыбы, напоминающей длинный тонкий носок с кольцом зубов на одном конце. Также они исследовали ритмичное жевание у лобстеров, обладающих относительно простой нервной системой. Лобстеры вызывают особенный интерес еще и потому, что два жевательных паттерна у них контролируются сетью всего лишь из тридцати нейронов, которые и отвечают за их реакции на протяжении всей жизни. (А еще лобстеры превосходны в растопленном масле!)

Бывают паттерны автоматические (например, дыхание или биение сердца), но и их можно контролировать. Например, ритм дыхания, генерируемый в самом сердце, может быть ускорен или замедлен с помощью команд, посылаемых центральной нервной системой (см. главу 3). Наша нейронная сеть, отвечающая за дыхание, расположена в стволе головного мозга и действует исключительно сама по себе — обычно мы даже не задумываемся об этом процессе. Но и она может находиться под нашим контролем — к примеру, когда мы задерживаем дыхание.

Особенно полезным циклом, который имеется практически у всех изученных животных, является суточный ритм сна и бодрствования — так называемый циркадный ритм. Этот ритм помогает животным предчувствовать, когда вероятнее всего появятся свет, тепло и пища. Циркадный ритм может работать сам по себе, основываясь на 24-часовом цикле, а может быть переустановлен с помощью включаемого в определенное время освещения. Он синхронен с ежедневным ритмом смены света и темноты, который распознается нашими глазами. Наш циркадный ритм регулирует многие виды деятельности, в том числе время, когда нас начинает клонить в сон, температуру тела и появление ощущения голода.

Однако циркадный ритм может сыграть с нами и не очень приятную шутку. Почти каждый, кто преодолевал на самолете большие расстояния, почувствовал на себе проблему нарушения суточного ритма. Например, мы написали часть этой книги в научном центре в Италии. Нам очень понравились окружающие нас пейзажи, возможность сбежать на время от привычной работы и сосредоточиться на написании книги. Однако в начале поездки был один странный момент: мы писали эту работу в три часа ночи. За завтраком мы пытались поддерживать разговор с местными жителями, хотя наши глаза буквально слипались.

Нарушение суточного ритма — плата за скорость: езда на лошади, на собачьей упряжке и даже на машине достаточно медленна, чтобы циркадный ритм смог приспособиться и синхронизироваться с местным временем. И действительно, первое упоминание о нарушении суточного ритма было опубликовано в 1931 году, когда два пионера авиации, Уайли Пост и Гарольд Гетти, облетели вокруг света немногим быстрее чем за девять дней. У них у первых появились синдромы, которые так знакомы в наши дни: сложности с засыпанием, вялость, недостаток энергии и пищеварительные проблемы.

Суточный цикл организма нарушается, когда ваш циркадный ритм не совпадает с окружающим вас ритмом смены дня и ночи. В результате вашему мозгу хочется спать, когда ему следует бодрствовать, и наоборот. В мозгу находится орган, отвечающий за установку часов, который обычно задает циклы температуры тела, появления ощущения голода и сна. При нарушении суточного ритма эти циклы перестают синхронизироваться друг с другом, и в результате вы получаете разнообразные симптомы — например, ощущение сильного голода среди ночи.

Чтобы объяснить, как свет влияет на циркадный ритм, воспользуемся аналогией с ребенком на качелях. Качаясь, он за определенный период времени совершает полный цикл движений. Однако, толкнув качели, вы измените их скорость: если толкнуть их в то время, когда они двигаются вперед, скорость качелей увеличится, если же тогда, когда они возвращаются, — замедлится. Таким образом мы можем менять время начала нашего суточного ритма, давая организму возможность побыть на свету. Однако чтобы свет действительно оказал влияние на наш организм, включать его следует в определенное время суток.

Практический совет. Частое нарушение суточного ритма организма и повреждение мозга

Частое нарушение суточного ритма организма раздражает и даже может представлять собой опасность для здоровья мозга. В одном исследовании стюардесс с пятилетним стажем работы, которые брали менее пяти выходных между дальними полетами, сравнили со стюардессами, у которых перерывы в работе составляли две недели или больше. (Они все равно летали много!) Обе группы в целом налетали одинаковое количество миль. У стюардесс первой группы (летавших чаще) объем височной доли — части мозга, участвующей в процессе обучения и памяти, — был меньше. У них также выявились определенные проблемы во время выполнения тестов на память. Похоже, что частые перелеты негативно сказались на их мозге. Повреждение мозга, очевидно, явилось результатом выделения стрессовых гормонов, которые вырабатываются во время нарушения режима и неблагоприятно влияют на височные доли и на память, К счастью, если только вы не работаете в авиакомпании, вам, вероятно, не стоит беспокоиться на сей счет, поскольку очень мало кому приходится пересекать несколько часовых поясов чаще, чем раз в две недели. Скорее в категорию риска попадают те, кто работает сменами. Как и частые дальние странствия, постоянные резкие изменения в режиме работы могут привести к появлению стресса и его влиянию на тело и мозг.

Предположение: «совы» и «жаворонки»

Тенденция лучше функционировать рано утром или поздно вечером может являться результатом естественного циркадного ритма, продолжительность которого составляет не томно 24 часа. 23-часовой период будет подталкивать людей вставать раньше, с нетерпением дожидаясь начала нового дня, тогда как 25-часовой ритм заставляет людей бить по звонящему будильнику в попытке урвать еще время для сна.

Люди с удлиненным циркадным ритмом могут по-разному адаптироваться при нарушении суточного ритма. В среднем у большинства людей возникают проблемы, когда им приходится раньше вставать (как при путешествии на восток), а не когда вставать нужно позже (поездка на запад).

Сложности с восточным туром могут быть связаны с периодами, превышающими 24 часа. В этом случае у «жаворонков» больше сложностей с поездками на запад, а у «сов» — с путешествиями на восток, и в обоих случаях происходит корреляция с естественным циклом биологических часов. Вы можете помочь нам проверить эти идеи, заполнив опросник и подсчитав набранное количество очков. Сообщите о своих результатах на нашем сайте в Интернете — http://welcometoyourbrain.com и посмотрите на результаты других людей.

Ответьте на вопросы...

1. Когда в течение дня вы чувствуете себя наиболее бодро?

А — утром,

Б — вечером или ночью.

2. В каком случае вам сложнее адаптироваться в первые два дня после длинного перелета?

А — при полете на запад,

Б — при полете на восток.

Проверьте...

Наша гипотеза предполагает, что большинство людей попадает в одну из двух категорий:

Естественный циркадный ритм менее 24 часов («жаворонки»): 1А, 2Б.

Естественный циркадный ритм более 24 часов («совы»): 1Б, 2А.

Свет воздействует на циркадный ритм человека, запуская механизм активности в крохотной области, расположенной в нижней части мозга, — супрахиазмальном ядре, которое и контролирует переустановку часов. Супрахиазмальное ядро получает сигналы от глаз и вырабатывает свой собственный ритм. Клетки этого органа, выращенные в специальной чашке для культивирования, создавали паттерны нарастающей и спадающей активности на основе приблизительно 24-часового цикла. Эта часть мозга необходима для нормального создания циркадного ритма; животные с поврежденным супрахиазмальным ядром засыпают и просыпаются в разное время.

Свет запускает выработку гормона мелатонина в эпифизе — органе размером с большую горошину, расположенном в нижней части головного мозга недалеко от гипоталамуса. Вечером уровень мелатонина начинает подниматься, достигает своего пика во время сна и снова опускается рано утром перед пробуждением.

Между прочим, с эпифизом связана очень романтичная история. Несколько сотен лет назад философ Рене Декарт полагал, что эпифиз — источник сознания, поскольку второго такого органа в мозге человека нет, как и нет двух абсолютно одинаковых людей. Но это было ошибочное мнение, которое всего лишь демонстрирует, что даже самые великие умы мира тоже ошибаются, когда полагаются на доказательства, взятые из воздуха.

У большинства людей циркадный цикл составляет не точно 24 часа. Но мы даже не замечаем этого, поскольку солнце помогает нам корректировать свой ритм. Когда людей оставляют в темной комнате без источников света, то со временем их цикл начинает сбиваться, и в результате время еды, сна и бодрствования у них начинает отличаться от времени окружающего мира.

У слепых людей, глаза которых совсем не могут воспринимать световую информацию, часто встречаются подобные сдвиги циркадного ритма, в результате чего у них может нарушаться сон. Это показывает, что физической активности и социальных контактов бывает недостаточно, чтобы поддерживать синхронность биологического ритма. То же самое относится и к слепым рыбам, обитающим в пещерах. Кажется, что эти существа вообще не спят. Зависимость от света нашего дневного цикла действительно универсальна.

ГЛАВА 5. Примерьте купальник: регулирование веса

Увы, но наш мозг нам не поможет, если мы наберем лишний вес. С эволюционной точки зрения ожирение много лучше, чем голодная смерть. Конечно, если бы наш мозг был посообразительнее, то он принял бы во внимание, что в современном мире еда имеется в изобилии и что в Соединенных Штатах в год регистрируется около трех тысяч смертей от ожирения. Но наш мозг создан несколько иначе, и нам не остается ничего другого, кроме как научиться жить с системой регулирования веса, построенной на потребности откладывать запасы пищи.

Поскольку регулирование веса исключительно важно, его контролирует множество разнообразных систем, работающих над тем, чтобы поддерживать наш вес на уровне, который мозг считает достаточным (так называемый «естественный вес»). Ученым известно более дюжины нейромедиаторов, сообщающих организму о необходимости увеличения веса, и более дюжины — требующих снижения веса. Когда мы пытаемся похудеть, потребляя меньше пищи, наш мозг изо всех сил пытается удержать вес на идеальном уровне. Например, он может снизить скорость обмена веществ в состоянии покоя — количество энергии, которую вы тратите, спокойно сидя на месте. Другой способ — дать нам почувствовать голод, чтобы нам хотелось больше есть. В конце концов мозг может попытаться одурачить нас способами, которые мы обсуждали в первой главе. Если вы вдруг обнаруживаете, что поедаете торт маленькими кусочками с чужой тарелки, поскольку вам кажется, что в этом случае в нем содержится меньше калорий, значит, вы попались на уловку собственного мозга.

Отследить потребности тела в энергии помогают несколько индикаторов. Жировые клетки вырабатывают особый гормон — лептин, который затем попадает прямо в кровь. Лептин сообщает мозгу, сколько жира имеется в организме в настоящее время и как меняется его уровень. При снижении в организме количества жира уровень лептина резко падает, и мозг понимает, что возникла потребность в получении большего количества энергии. Уменьшающийся уровень лептина запускает механизм голода и погони за весом. И наоборот, если уровень лептина повышается, животные начинают потреблять меньше пищи и меньше ощущают голод. Рецепторы, воспринимающие лептин, располагаются в аркуатном ядре гипоталамуса — части мозга, которая является важным регулятором многих базовых систем, включая температуру тела и сексуальное поведение. Лептин также воздействует и на другие части мозга и всего тела, оказывая влияние на метаболизм и другие способы регулировки откладывания жира.

Доктор велел мне перестать готовить на четверых, по крайней мере если я не буду приглашать еще трех человек.

Орсон Уэллс

Другим важным веществом, которое сообщает мозгу о том, сколько жира накоплено в организме, является инсулин. Вырабатываясь после еды поджелудочной железой, он попадает в кровь и сообщает различным клеткам, что они могут забирать из крови глюкозу и откладывать энергию. В среднем у худых животных уровень выделяемого инсулина ниже, чем у упитанных, хотя его количество в течение дня может различаться сильнее, чем уровень лептина. Лептин — отличный показатель уровня подкожного жира, тогда как инсулин отражает лишь количество висцерального жира, являющегося гораздо более серьезным фактором риска появления диабета, повышенного давления, сердечно-сосудистых заболеваний и многих видов рака,

Мозгу не нравится тратить запасы жира на ежедневные нужды, поскольку он предпочитает оставлять его на случай чрезвычайной необходимости. Это долговременная стратегия, подобная тому, как вы не снимаете деньги со своего пенсионного вклада для покупки бензина. Нейроны гипоталамуса и стволовой области мозга отслеживают запасы энергии, контролируя количество требуемой пищи. Например, жирные кислоты и гормон пептид YY действуют прямо на нейроны, чтобы уменьшить желание есть, тогда как гормон грелин, вырабатываемый во время еды, повышает ощущение голода и стремление есть. Эти системы регулировки, возможно, работающие параллельно с другими, которые еще только предстоит открыть ученым, взаимодействуют между собой с тем, чтобы наш мозг мог определить, нет ли в конкретный момент недостатка энергии или ее излишества.

Многие из этих регулирующих гормонов — лептин, инсулин и другие — влияют на мозг, действуя на противоположные группы нейронов. Нейроны меланокортина понижают уровень доступной энергии, сокращая количество съеденной пищи и увеличивая затраты энергии. Тем временем нейропептид Y повышает уровень доступной энергии, склоняя организм к потреблению большего количества еды и меньшей трате энергии. Лептин активизирует нейроны меланокортина и подавляет нейропептид Y. Однако этот процесс несколько сложнее, чем описанный здесь, поскольку нейропептид Y (отвечающий за усиление питания) также сильно подавляется нейронами меланокортина (ослабляющими чувство голода). Однако нейроны меланокортина, в свою очередь, не имеют прямого воздействия на нейропептид Y. Таким образом, этот процесс, проходящий в нашем мозгу, отличается явной тенденцией к набору веса.

Знаете ли вы? Ограничение калорий и продолжительность жизни

В 1930-х годах ученые выяснили, что грызуны, содержавшиеся на низкокалорийной диете, жили приблизительно на 50% времени дольше, чем их сородичи, которых кормили обильнее. В разном соотношении подобный эффект проявлялся у дрожжей, червей, мух, рыб, собак, коров и даже обезьян. Ограничение потребления калорий снижает риск появления рака, сердечно-сосудистых заболеваний и других связанных со старением проблем у грызунов и обезьян. Это также предохраняло мозг грызунов от экспериментально вызванных заболеваний Хантингтона, Альцгеймера, Паркинсона и от инсульта. Сложно изучить продолжительность жизни у людей, поскольку она и так весьма длинна, но есть определенные данные, которые позволяют предположить, что ограничение потребления калорий приводит к некоторому положительному влиянию на человеческое здоровье — например, понижает давление и уровень холестерина.

Но здесь есть один подвох. Мы говорим о действительно низкокалорийной диете, которая составляет обычно около двух третей нормальной диеты, хотя при этом обеспечивает всеми необходимыми питательными веществами, в том числе витаминами и минеральными солями. Большинства подобных эффектов позволяет добиться стратегия «голодание — переедание», когда один день вы ничего не едите, а на следующий удваиваете количество потребления калорий. Большинство людей не может придерживаться подобной диеты, но есть несколько исследователей-долгожителей, которые следовали ей годами.

Ограничение потребления калорий воздействует на инсулин — важный регулятор хранения энергии в организме. У мышей, находившихся на низкокалорийной диете, уровень инсулина был гораздо ниже, чем у их хорошо откормленных сородичей, и они гораздо больше были подвержены его влиянию. При нормальной диете чувствительность к инсулину с возрастом снижается, причем этот эффект выражен даже сильнее при высококалорийной диете. Снижение чувствительности к инсулину является предвестником диабета 2-го типа.

Изменения, вызванные ограничением потребления калории, начинаются с активации рецепторов группы сигнальных молекул — сиртуинов. У млекопитающих эти рецепторы называются SIRT1 и располагаются по всему телу. Содержащееся в красном вине вещество ресвератрол повышает количество появляющихся рецепторов SIRT1 у грызунов. Ресвератрол улучшал здоровье и продлевал срок жизни мышей, которых кормили высококалорийной пищей.

Этот препарат не препятствует мышам набирать вес, но он приводит к увеличению их роста на 15%. Нам тоже нравится красное вино, но надеяться пока рановато: дозы вещества, применявшиеся в этом эксперименте, были эквивалентны 500 бутылок в день. Другое исследование выявило, что мыши, которым давали ресвератрол, находились в лучшей физической форме и показывали более высокие результаты на беговой дорожке. Однако в этом эксперименте применявшиеся дозы были еще больше - около 3000 бутылок в день. Столько не выпить и за год — не только задень. На сегодня эти исследования дают надежду нашим детям или внукам, однако достаточных данных о безопасности и эффективности подобных добавок пока нет.

Нейроны меланокортина находятся также и в стволе головного мозга — области, регулирующей фундаментальные процессы, такие, как дыхание и сердечное сокращение. Ядро одиночного пути в стволе принимает сигналы от находящихся в кишках нервов, которые передают информацию о растяжении или сжатии кишок, химическом составе содержимого пищеварительного тракта и нейротрансмиттеров, выработанных в ответ на питательные вещества, в том числе некоторые из описанных выше. Затем ядро одиночного пути посылает эту информацию дальше, в гипоталамус и аркуатное ядро. Стволовые нейроны также сигнализируют о готовности животного прекратить есть, получая информацию через определенные белки, вырабатываемые в кишечнике.

Меланокортин может показаться хорошей мишенью для лекарственных препаратов, нацеленных на похудание, поскольку на регуляцию веса у мышей можно оказывать сильное влияние с помощью генетического изменения этих рецепторов и манипуляций с активирующими их нейромедиаторами. К сожалению, непросто бывает избежать побочных эффектов, поскольку препараты, влияющие на рецепторы меланокортина, также изменяют кровяное давление, частоту сердечных сокращений, воспалительные процессы, функционирование почек и сексуальные функции. Мутации в меланокортиновой системе у людей встречаются редко и не являются значимой причиной ожирения популяции, хотя в случае их появления действительно ведут к возникновению проблем с регуляцией веса.

Когда лептин был открыт (около десяти лет назад), ученые решили, что он может стать волшебным средством, способным уменьшить аппетит и привести к похуданию. Однако, как выяснилось, у многих людей с избыточным весом уже наблюдается высокий уровень лептина в крови, но нормальной реакции на этот гормон у них не происходит — эту ситуацию ученые назвали «резистентностью к лептину». Обычно такая резистентность у людей появляется в результате ожирения. Эта ситуация подобна резистентности к инсулину, которая вызывается нарушением веса и является причиной появления диабета во взрослом возрасте. Ожирение, вызванное перееданием, приводит к уменьшению эффективности лептина в процессе активации сигналов, сообщающих аркуатному ядру о необходимости снижать вес тела.

Открытие лептина не привело к разработке эффективного средства для похудания, но существует один препарат, основанный на другой схеме и довольно многообещающий. Любой, кто когда-нибудь пробовал курить марихуану, знает, что активный компонент этого наркотика ТНС (дельта-9-тетрагидроканнабинол) стимулирует чувство голода даже у самых сытых животных. Препарат для похудания римонабант блокирует рецептор, отвечающий на ТНС, и уменьшает потребление пищи у голодных животных. Еще более важно то, что он оказывает тот же эффект на тех, кого уже покормили. Животные, которые едят, не испытывая чувства голода, являются весьма неплохой моделью человеческого ожирения.

Практический совет. Как перехитрить мозг, чтобы похудеть

Если ваш мозг настроен против вашей мысли похудеть, то как же достигнуть желаемого результата? Прежде всего разработайте стратегию похудания, в которой будут учитываться реакции вашего мозга. Самое важное — поддерживать свой уровень обмена веществ на как можно более высоком уровне. Также эта стратегия должна быть устойчивой: ваш мозг все время будет работать согласно своим автоматически устанавливаемым целям, поэтому любые изменения 8 вашем питании и физической нагрузке должны быть постоянными для достижения эффективного результата — временные изменения дают временный результат. Этот подход может выглядеть не столь гламурно, как последняя грейпфрутовая диета, но у него есть важное преимущество: он работает.

Скорость вашего обмена веществ определяет, сколько калорий сжигает организм во время отдыха. Слишком низкокалорийные диеты никогда не действуют долго, поскольку реальный риск голодания в нашем эволюционном прошлом привел к появлению мозга, превосходно справляющегося с целью предотвращения большой потери веса. Одним из основных способов достижения этой цели для мозга является снижение уровня метаболизма во время голода, у некоторых людей — до 45%. Если ваш вес оставался стабильным при потреблении двух тысяч калорий в день, он может оставаться таким же при диете в тысячу двести калорий в день после того, как скорость обмена веществ изменится. Только теперь ваша жизнь станет гораздо сложнее. Еще хуже то, что, когда вы начнете есть больше, вы станете набирать вес перед тем, как ваш метаболизм вернется в норму. Как и голод, подавляет метаболизм и нехватка сна, поэтому, чтобы похудеть, надо высыпаться. Стресс — еще один виновник, поскольку гормон стресса кортикотропин воздействует на баланс вашего организма, заставляя его запасаться энергией. С возрастом скорость обмена веществ обычно несколько понижается, и именно поэтому люди часто несколько полнеют в пожилом возрасте — в среднем со скоростью около одного фунта в год.

Физические упражнения — самый действенный способ исправить эту ситуацию, поскольку усилие само по себе заставляет ваш организм увеличивать расходование энергии, к тому же мускулы сжигают во время отдыха больше калорий, чем жир. Физическая нагрузка может поднять уровень обмена веществ на 20—30%, и этот эффект длится до 15 часов. Йога может стать тоже неплохой нагрузкой, тем более что многие полагают, что она также снимает стресс. Увеличение веса и накопление жира ускоряется, когда люди или животные едят редко, но помногу. Таким образом, вам следует разделить количество требующихся вам калорий на маленькие порции, распределив их на весь день, а не питаться раз-два в сутки. В одном исследовании люди, питавшиеся под контролем лаборатории, смогли, питаясь рано утром, настолько увеличить скорость метаболизма, что добавка к рациону 200—300 калорий в день не привела к набору веса. Эго означает, что небольшой завтрак помогает а процессе улучшения метаболизма. Люди, потребляющие одинаковое количество калорий, меньше прибавляют в весе, если они едят утром, чем питаясь вечером. Конечно, необходимо убедиться, что ваши частые перекусы действительно маленькие! Общее количество потребляемых калорий остается главным определяющим фактором похудания, когда бы вы ни ели. Повторяющиеся периоды похудания и набора веса усложняют попытки поддержать здоровый вес. Люди, похудевшие минимум на 10 фунтов, должны есть меньше (всю жизнь), чем те, кто всегда был стройным. В одном исследовании бывшие некогда полными люди должны были потреблять на 15% меньше калорий, чем остававшиеся всю жизнь стройными, чтобы поддерживать тот же самый вес. По этой причине вы можете сделать отличный подарок своим детям, кормя их здоровой пищей в раннем возрасте. Раннее питание влияет на предпочтения в еде во взрослом возрасте, а привычки, сформированные в детстве, у многих остаются на всю жизнь.

Вопреки распространенному мнению правильное питание не подразумевает жесткого ограничения в еде и постоянного чувства голода. Если вы все время голодны, то, скорее всего, питаетесь неправильно. Воспринимающие голод рецепторы мозга реагируют на заполненность желудка и на уровень жиров и сахара в крови. Чтобы притупить ощущение голода, попробуйте есть больше низкокалорийной пищи — скажем, салат или овощной суп с маленьким количеством жира. В конце концов, найдите какое-нибудь интересное занятие в жизни, кроме еды. Гораздо проще похудеть, если вам есть о чем еще подумать. Путешествия от телевизора к холодильнику и обратно не считаются ни физической нагрузкой, ни интересным занятием.

В нескольких крупных исследовательских медицинских центрах страдавшие от лишнего веса люди, которые в течение года принимали римонабант, потеряли приблизительно на 10 фунтов больше, чем те, кому давали плацебо. У испытуемых также повышается уровень HDL-холестерина («хорошего») и уменьшается уровень триглицеридов, напрямую не связанных с похуданием. Это дает основание предположить, что римонабант влияет на липидный метаболизм и таким образом снижает риск сердечного приступа. Этот препарат не настолько влияет на потерю веса, чтобы изменить в корне чью-то жизнь, но при регулярном применении может понизить стоимость медицинского вмешательства в связи с вызванными ожирением осложнениями. К сожалению, люди, принимавшие участие в исследовании, перестав принимать это средство, обычно возвращались к своему первоначальному весу уже в течение следующего года. Вероятно, его необходимо употреблять постоянно, чтобы поддерживать процесс похудания. Это хорошая новость для фармацевтических компаний и плохая — для пациентов.

Рецептор, блокируемый римонабантом, конечно, не возбуждается марихуаной. Однако существуют другие создаваемые мозгом нейромедиаторы — эндогенные каннабиноиды, или эндоканнабиноиды. Одно исследование показало, что люди с мутировавшим энзимом, который разрушал один из эндоканнабиноидов и создавал ненормально высокий уровень активации рецепторов, были более склонны к ожирению, чем люди без данной мутации. Это исследование позволяет предположить, что система эндоканнабиноидов может оказывать влияние на генетический риск появления ожирения у целой популяции. Проведенные позже исследования не подтвердили этой гипотезы, и до сих пор до конца не ясно, являются ли подобные мутации важным фактором человеческого ожирения.

Вызвана ли современная эпидемия ожирения в США индивидуальными различиями в генах, которые помогают регулировать потребление пищи? Не совсем так. Эффективность нашей каннабиноидной и меланокортиновой систем, вероятно, влияет на наш личный риск ожирения, но в целом современные люди приобретают избыточный вес потому, что их мозг помогает им сохранять запасы жира на случай наступления большого голода. Обилие вкусной еды даже у лабораторных животных вызывает склонность к полноте. То же относится и к людям. Индивидуальные различия, возможно, скажутся в том, что одни люди наберут вес быстрее, другие медленнее, но постоянное наличие поблизости большого количества вкусной еды подорвет в конце концов силу воли у кого угодно. Так что лучше так переменить окружающую обстановку, чтобы вокруг вас в доступности оказывалась здоровая еда. Это гораздо легче, чем пытаться изо всех сил противостоять собственному желанию схватить аппетитную плитку шоколада. Ваш мозг и ваша талия отблагодарят вас.

ЧАСТЬ 2. ОРГАНЫ ЧУВСТВ

ГЛАВА 6. Рассматривая себя: зрение

Однажды, скатываясь по горе, Майк Мэй вдруг понял, что на всей скорости приближается к огромному темному объекту, который находится слишком близко, чтобы его объехать. Он был уверен, что наступили его последние мгновения. Проехав сквозь объект, Мэй понял, что это была тень от вершины горы.

Подобное часто случается в жизни Майка после того, как в возрасте сорока трех лет он перенес операцию по восстановлению роговицы. Мэй был абсолютно слеп с тех пор, как в три года вылил себе на лицо керосин. Однако слепота не помешала ему стать превосходным лыжником. Он пытался установить мировой рекорд по скоростному спуску с горы для слепых, следуя за своим гидом на скорости в шестьдесят пять миль в час. Однако за сорок лет слепоты его мозг не имел возможности получать естественные зрительные образы. Теперь, когда зрение вернулось, он столкнулся с определенными проблемами интерпретации того, что видит. Особенно сложно ему бывает отличать плоские двумерные объекты от трехмерных — необходимый навык, когда вы приближаетесь к огромной плоской тени.

Мозг интерпретирует множество образов, но вы вовсе не отдаете себе отчета в том, что происходит в вашей голове. Поскольку Мэй научился видеть, уже будучи взрослым, то его способ интерпретации напоминает наш метод изучения иностранного языка. Его мозг не может выполнить многие зрительные задачи правильно — скажем, понять, что огромный, темный плоский объект впереди, вероятно, не камень, а всего лишь тень. В целом ему бывает сложно определить, какие линии или цвета являются частью одного предмета, а какие принадлежат уже другому или являются элементом фона позади предмета. Этот случай иллюстрирует, насколько сложны и важны эти процессы видения и понимания того, что мы видим, и как много неосознанных усилий требуется вашему мозгу для того, чтобы качественно выполнять свою работу.

Зрение начинается в глазу, который устроен наподобие камеры. Линзы в передней части глаза фокусируют свет на сетчатку — тонкий слой нейронов позади. Нейроны сетчатки напоминают слой пикселей, каждый из которых определяет количество света в конкретной части зрительного образа. Однако это создает проблемы для мозга, поскольку сетчатка трансформирует трехмерный мир в паттерны активности двумерного слоя нейронов, отбрасывая немалое количество не укладывающейся информации. (Возможно, вы слышали о том, что сетчатка переворачивает зрительный образ вниз головой. Это правда, но она никак не затрагивает наше зрение, поскольку мозг ожидает этого и интерпретирует образы правильно.)

Три различных типа так называемых колбочек в глазу различают красный, зеленый и синий цвета при ярком освещении. Эти нейроны посылают все более сильные сигналы по мере того, как интенсивность цвета растет. Другие цвета создаются при помощи комбинации различных уровней активности этих трех типов клеток. Этот процесс напоминает создание множества оттенков цветов при помощи смешивания основных красок. Однако основные цвета различаются, поскольку цвет смешивается не так, как краски. (Для примера положите вместе красный и зеленый пластик и посветите на них одновременно парой фонариков в одну точку — вы увидите желтый цвет. При смешивании красной и зеленой краски результат будет сильно отличаться — коричневый.) Палочки — четвертый тип клеток — различают интенсивность света при сумрачном освещении, однако не связаны с цветовым зрением. Именно поэтому вы не можете хорошо различать цвета при романтическом освещении. Палочки и колбочки взаимодействуют с другими нейронами сетчатки, что позволяет сделать дополнительные выводы о видимом объекте. Например, клетки сетчатки, расположенные на выходе, несут информацию об относительной яркости света по сравнению с соседней областью, а не об абсолютной яркости каждого пикселя. Затем эта информация посылается в зрительный центр мозга, а также в области, контролирующие движения глаз и головы.

Знаете ли вы? Исследования на животных и «ленивый» глаз

Одним из лучших примеров того, как эксперименты на животных могут оказать неожиданную пользу человеческой медицине, является изучение зрительного восприятия.

Поскольку два глаза находятся в различных частях головы, они видят мир с несколько разных углов. Это создает проблему для развития мозга: чтобы создать связную картинку, мозгу требуется собрать воедино информацию, полученную из обоих глаз, относящуюся к одному и тому же изображению. Заранее определить эту разницу в восприятии глаз сложно, поскольку размер головы у всех разный и расстояние между глазами меняется с ростом человека. Поэтому мозг обучается делать это, сочетая поступающую одновременно из каждого глаза информацию и предполагая, что она относится к одному и тому же изображению. Если животное смотрит одним глазом а юном возрасте, то этого обучения не произойдет, так как почти все зрительные нейроны в мозге будут переносить сигналы только из одного глаза. Если животное теряет зрение одним глазом в определенном возрасте (у кошек это приблизительно первый месяц после рождения, у людей — позднее), то мозг обучается интерпретировать информацию, полученную только из другого глаза. Этот паттерн не может быть изменен позднее в жизни. Дэвид Хьюбел и Торстен Визел получили за открытие этого процесса Нобелевскую премию.

Дочка нашего друга страдает косоглазием {то, что люди иногда называют «ленивый глаз»), что бывает у 5% детей. У нее проблемы с контролем движений одного глаза, в результате чего тот часто смотрит в направлении, отличном от первого. Двадцать лет назад подобное состояние лечили, заклеивая хороший глаз (чтобы тренировать плохой глаз видеть лучше). Благодаря исследованиям на животных, имевшим чисто научный интерес, мы теперь знаем, что такой способ лечения— не очень хорошая идея: заклеивание одного глаза нарушает развитие мозга, поскольку он не обучается обрабатывать информацию из двух глаз одновременно.

Вам требуются данные из обоих глаз, чтобы правильно оценить расстояние. Если вы закроете один глаз, а затем откроете его и закроете другой, вы заметите, что разница между близкими объектами больше, чем между далекими. Дети, выросшие с заклеенным глазом, не могут сравнивать информацию из обоих глаз, и у них возникают трудности с восприятием глубины во взрослом возрасте. Например, им невероятно сложно вдеть нитку в иголку. Благодаря экспериментам на животных, дочь наших друзей лечат с помощью новой обучающей процедуры, которая позволит ей контролировать мускулы своего глаза без вмешательства в ее способность позднее полноценно видеть трехмерный мир.

На каждом этапе нейроны создают карту визуального мира, и информация из соседних областей видимой сцены представлена в виде импульсов нейронов, соседствующих друг с другом в конкретной визуальной области мозга. Это напоминает фотографию: точки, находящиеся рядом в реальности, соседствуют и на снимке этого объекта. Подобная организация облегчает нейронам, представляющим соседние части визуального образа, взаимодействие, когда они пытаются понять свое место в объекте.

Мозг должен начинать с определения яркости каждой части объекта, создающей визуальный образ. Вам это может показаться простой задачей: нужно лишь определить, какой уровень активности вырабатывается нейроном, передающим информацию с определенного участка объекта. На самом же деле это очень сложно, поскольку активность нейронов зависит от количества света, который попадает в глаза, что может заметно отличаться от характеристик объекта и с соотношением света и тени в реальности. Тот же объект может выглядеть по-разному на ярком солнце, под настольной лампой и при частичном нахождении в тени. Рисунок ниже демонстрирует, что к тому моменту, когда вы осознаете, что видите этот предмет, ваш мозг в действительности провел большое количество допущений по поводу объекта, на который вы смотрите.

На фигуре слева ясно видно, что квадрат А темнее квадрата В. Или это не так? Рисунок справа четко показывает, что оба квадрата имеют один и тот же оттенок. Не верите? Вырежьте из бумаги фигуру, чтобы она закрывала лишние квадраты на левом рисунке, и проверьте.

Вы когда-нибудь видели, как собака двигает головой вперед и назад, пристально глядя на что-то? Многие животные пользуются этим способом, чтобы определить расстояние до объекта. Те объекты, что поближе, начинают больше перемещаться из стороны в сторону, а те, что подальше, — меньше. Мозг вычисляет глубину видимого объекта с помощью многих подсказок — и порядочной дозы допущения. Например, глубина может быть вычислена при сравнении восприятия обоих глаз или путем определения того, какие объекты находятся впереди других. Дорога из гравия, уходящая вдаль, обладает двумя ярко выраженными параметрами: при удалении камушки кажутся мельче, а края дороги — расположенными ближе друг к другу. Мозг также может воспользоваться размером знакомых ему предметов для определения величины других.

Кроме того, мозг принимает решение автоматически и исходя из определения того, какие именно объекты находятся в поле зрения. У Майка Мэя было немало трудностей с опознаванием объектов. Он мог объяснить различие между треугольником и квадратом, разложенными раздельно на столе, но он не мог понять, сколько человек изображено на фотографии. Фонари на аллее создавали изображение поперечных полос яркого света и тени, которые он не мог отличить от лестницы. После операции его жене приходилось снова и снова напоминать ему, чтобы он не глазел на женщин, поскольку он не мог составить себе о них впечатление после быстрого бокового взгляда, которым пользуется большинство мужчин. В некоторой степени он научился с помощью интеллекта различать и понимать то, что видит, однако для него этот процесс никогда не будет таким же быстрым и легким, как для нас.

У нашего мозга есть определенные способы познания объектов, имеющих для нас особую значимость, — например, лиц. Лица людей не столь уж и разные (во всяком случае, они не показались бы таковыми марсианину), однако мы без труда различаем их. Люди пытались создать автоматическое устройство, которое сможет различать людей, подозреваемых в терроризме в аэропортах и иммиграционных службах, но их эффективность гораздо ниже человеческих способностей.

Посмотрев на снимок Маргарет Тэтчер на следующей странице, вы можете заметить, что ваш мозг различает человеческое лицо особенным способом. Фотографии наверху кажутся вполне нормальными большинству людей, конечно, если не считать того, что они перевернуты. Нижние снимки те же самые, но расположены нормально, и можно легко заметить, что фотография справа очень странная! И глаза, и рот перевернуты, но вы, может быть, не заметили этого, когда смотрели на верхние изображения.

Хотя, конечно, предпочитаемые вами фотографии могут зависеть и от других факторов — скажем, от ваших политических пристрастий.

Майк Мэй вообще не распознает лица. Он однажды предложил купить мороженое игроку детской команды «Литтл Лиг»; но только когда озадаченный мальчик вежливо отказался, Майк понял, что это был не его сын. Некоторые люди, во всем остальном нормальные, сталкиваются с той же самой проблемой, обычно возникающей после повреждения области мозга, расположенной на вентральной поверхности веретенообразной извилины и отвечающей за распознавание лиц. Эти люди просто превосходно видят разнообразные объекты, но у них возникает немало проблем с распознаванием людей, даже тех, с кем они живут уже много лет. Через некоторое время большинство из них начинает запоминать, что их друзья, супруги и дети надевают, выходя из дома, и затем они могут узнать их в группе людей. В случае с Мэем его области мозга, отвечающей за распознавание лиц, не представилось возможности развиться, как это происходит у зрячих людей.

Сразу после операции Майку Мэю приходилось кататься на лыжах с закрытыми глазами, Определяющие движение клетки его мозга столь лее чувствительны, как и у других людей, но для него это сомнительное благо. Катание с гор перестало доставлять пьянящее ощущение, а стало пугающим, поскольку он стал замечать мир, несущийся мимо него. Впервые в жизни ему стало страшно ездить на машине вместе со своей женой, поскольку вид проносящихся по шоссе машин просто ошеломлял его.

Знаете ли вы? Нейрон, который любил Майкла Джордана

Что это значит — быть фанатом знаменитости? Предположим, что это означает буквально выделить пространство в своем мозгу для этого человека. Идея о том, что активность одного или нескольких нейронов может сигнализировать об идентификации определенного объекта или человека, стара, однако большинство нейрофизиологов не верит, что подобное действительно происходит в мозгу. В основном их недоверие происходит из-за того, что в мозгу просто не хватит нейронов для распознавания всего на свете, к тому же у людей не случается инсультов, после которых исчезает способность распознавать конкретных людей. Правда, некоторые пациенты теряют способность вообще распознавать людей, как говорилось выше.

В этом исследовании ученые записывали активность отдельных нейронов восьми человек со стойкой эпилепсией. Хирурги имплантировали электроды в височную долю мозга пациентов, чтобы определить место происхождения судорог, и посредством этих электродов записывали активность нейронов в то время, когда пациенты рассматривали картинки. Некоторые нейроны специфически реагировали на изображения, связанные с конкретной знаменитостью (обычно актером, политиком или спортсменом). Например, один нейрон активизировался в ответ на все фотографии Дженнифер Анистон, кроме единственной, на которой она была вместе с Брэдом Питтом, и не активизировался ни на какие другие фотографии. Другой нейрон реагировал на фотографии и рисунки Холли Берри и даже на ее напечатанное имя. Этот нейрон возбуждался в ответ на изображение Холли Берри в костюме женщины-кошки, но не реагировал на фотографию другой женщины в том же костюме. Другие нейроны отвечали за Джулию Робертс, Коби Брайанта, Майкла Джордана, Билла Клинтона и даже на знаменитые здания — например, Сиднейский оперный театр. Никто точно не знает, что именно делают эти нейроны, хотя одна область мозга, где они располагаются, участвует в процессе формирования новых воспоминаний.

Никто не знает, почему система определения движения в мозгу настолько жизнестойка, что может функционировать после сорока лет слепоты, но это может быть из-за того, что распознавание движения необходимо для выживания. Голодный ли вы волк или запуганный заяц, нет ничего лучше движения для того, чтобы найти другое живое существо в нашем мире.

Мозговые, анализирующие, движения отделены от тех, что анализируют форму. Вообще-то они и располагаются в разных частях мозга. Базовая область распознавания движений определяет перемещение по прямой, тогда как надстроенные области идентифицируют более сложные движущиеся образы, например прерывистое движение (подобно тому, как мы воспринимаем дождь сквозь работающие дворники машины или начальный эпизод фильма «Звездный путь»). Возможно, эти сигналы важны для навигации, поскольку наша сетчатка воспринимает подобные типы движения в процессе перемещения по миру.

Повреждение этих областей мозга приводит к так называемой «слепоте движения». Люди с этим заболеванием видят мир так, будто они находятся под мерцающим светом в дискозале. Сначала этот человек находится здесь, затем — вдруг — где-то еще. Как можно себе представить, очень опасно существовать в мире, где все окружающие люди и предметы обладают способностью к случайной телепортации, поэтому у таких людей возникают большие проблемы с перемещением.

Миф. Слепые люди лучше слышат

Люди издавна приписывали слепым особые, даже магические способности. Очень многие считают, что слепые обладают тончайшим слухом. Однако на поверку оказалось, что слепые различают слабые звуки ничуть не лучше зрячих.

Однако одно старинное мнение соответствует истине. В древние времена, еще до изобретения письменности, слепые славились знанием библейских историй, которые передавались из поколения в поколение устным путем. Память у слепых действительно лучше, особенно на языки. Поскольку они не могут полагаться на зрение и проверить вещи типа «Поставил ли я стакан на стойку?», им приходится все время использовать свою память (или в противном случае опрокинуть немало напитков на пол). Можно предположить, что именно постоянная практика помогает им отточить свою пространственную память. Кроме того, они лучше, чем зрячие люди, выполняют задания, связанные с иностранными языками, в том числе на понимание предложений. Слепые лучше определяют место, откуда был издан звук, возможно, это еще один способ проследить, где что находится.

Похоже, что слепые люди улучшают все эти способности, пользуясь преимуществом дополнительного пространства в мозге, которое не используется для зрения. Задания на вербальную память активизируют у них первичную зрительную кору, которая у зрячих людей участвует только в процессе зрения. Исследователи могут временно отключить область коры, пользуясь методом магнитного стимулирования внешней стороны черепа, чтобы подавить электрическую активность мозга. Эти помехи ухудшают способности слепых придумывать глаголы — одно из заданий, которое они выполняли особенно хорошо, хотя такое стимулирование никак не влияет на качество выполнения задания зрячими (хотя, конечно, влияет, мешая их способности видеть).

Мы рассуждаем так, будто наши глаза способны воспринять движущуюся сцену, создавая что-то типа кинофильма на сетчатке, на что действительно очень похоже наше восприятие. Это происходит потому, что мозг чело-века умеет смягчать и сглаживать движения в окружающем мире, заставляя нас воспринимать их как продолжительные, даже если это и не так. Однако теперь вы, наверное, уже догадались: наш мозг опять обманывает нас. Все время, пока вы бодрствуете, ваши глаза перепрыгивают с объекта на объект со скоростью 3—5 движений в секунду. Вы можете увидеть эти движения, понаблюдав за глазами друга. Каждое движение глаза дает сетчатке «моментальный снимок» конкретной части визуальной сцены, но мозг должен совместить эти неподвижные картинки вместе, чтобы создать иллюзию движущегося мира. Даже нейробиологи не очень представляют себе, каким образом происходит этот сложнейший процесс.

Необходима постоянная борьба, чтобы увидеть то, что находится перед самым нашим носом.

Джордж Оруэлл

Опыт Майка Мэя доказывает, что зрение, хоть и кажется однородным, сопрягает множество функций. У большинства людей благодаря длительному развитию и обширному опыту эти функции слиты воедино и образуют целое изображение. Мозг Майка не научился быстро лгать и даже говорить правду. В результате он научился определять около 90% того, что видел. Это не так здорово, как может звучать, поскольку он никогда не знал, какие 10% его восприятия ошибочны. Теперь, обладая зрением, он выяснил, что не всегда может ему доверять. Четыре года спустя после восстановления зрения Майк Мэй в конце концов научился справляться с этой проблемой: он обзавелся собакой-поводырем.

ГЛАВА 7. Как пережить вечеринку: слух

Мы часто полагаем, что зрение — наш основной способ восприятия мира, но, возможно, слух не менее важен. По очевидным причинам глухота сильно затрудняет общение с другими людьми. Глухим людям пришлось создать свой собственный язык, для которого требуются глаза и руки вместо языка и ушей. Барьеры между глухими и слышащими людьми столь высоки, что возникла даже отдельная субкультура глухих. (Например, в фильме «Дети меньшего бога», в котором глухая женщина влюбляется в слышащего учителя из школы, где она работает. Возникает конфликтная ситуация, связанная с ее преданностью обществу глухих и угрожающая их отношениям.) То, каким образом вашему мозгу удается распознавать сложные звуки — например, речь, — до сих пор остается под покровом тайны, хотя ученые знают уже немало по поводу того, как мы определяем звуковые сигналы.

Что бы мы ни слушали - музыку, птичье пение или болтовню на вечеринке, — слушание начинается с ряда звуковых волн, которые мы называем просто звуком. Если бы мы могли увидеть волны, созданные чистым тоном (звуки флейты — отличный пример), их движение по воздуху, то они напоминали бы круги, возникающие от камня, брошенного в воду. Количество кругов (частота) определяет высоту тона: меньшее расстояние между волнами создает более высокий звук, большее — низкий, а от высоты волн зависит громкость звука. Речь, например, состоит из смеси многих звуков разной частоты и громкости.

Наружное ухо передает эти волны в специальный орган внутреннего уха — улитку (это название возникло благодаря его форме, напоминающей улитку, — см. рисунок). В улитке находятся различающие звуки клетки, расположенные рядами вдоль длинной, загнутой спиралью мембраны. Давление от звуковой волны перемещает жидкость в ухе и заставляет мембрану вибрировать по-разному, в зависимости от частоты звука. Эта вибрация активизирует сенсоры — волосовидные клетки. Из вершины каждой такой клетки торчит пучок тончайших волосков, напоминающих прическу панка. Движения этих волосков трансформирует сигнал из вибрационного в электрический, который может быть понят другими нейронами. Волосовидные клетки способны ощущать самые легкие движения и реагировать невероятно быстро (со скоростью более 20 000 импульсов в секунду).

Волосовидные клетки у основания улитки внутреннего уха могут ощущать самые высокие частоты. По мере продвижения по мембране к ее другому концу волосовидные клетки реагируют на все более и более низкие звуки. (Представьте себе последовательность звуков на пианино.) Подобная организация формирует схему частот звуков, которая поддерживается многими областями в мозге, отвечающими за звук.

Звуковая информация из обоих ушей переносится одновременно в нейроны ствола головного мозга. Доктора пользуются этим для установления причин потери слуха, выясняя, выражена ли она в обоих ушах или только в одном. Поскольку нейроны мозга получают информацию через оба уха, любое повреждение области мозга, отвечающей за процесс слуха, приводит к появлению глухоты в обоих ушах. Именно поэтому, если у человека проблемы со слухом только в одном ухе, то, скорее всего, повреждено само ухо или слуховой нерв. Глухота может быть вызвана и сторонним предметом, попавшим в ухо. Такие проблемы могут быть устранены с помощью слухового аппарата, усиливающего входящие в ухо звуки. Потеря слуха, вызванная повреждением волосовидных клеток, может быть устранена только с помощью имплантата улитки (см. Практический совет: улучшение слуха с помощью искусственного уха).

При слушании мозг решает две основные задачи: идентифицирует звук и определяет место источника звука в пространстве, чтобы вы смогли смотреть в этом направлении.

Ни одна из этих задач не является простой, и каждая выполняется отдельной областью мозга. Поэтому некоторые пациенты с поврежденным головным мозгом сталкиваются с трудностями в определении источника звука, но не с его интерпретацией, и наоборот.

Практический совет. Как предотвратить потерю слуха

Помните, как мама предупреждала вас не слушать громкую музыку, чтобы не испортить уши? Она была права. В Америке треть людей старше шестидесяти и половина старше семидесяти пяти сталкивается с тугоухостью. Самой распространенной причиной является длительное воздействие слишком громкого шума. Люди нашего поколения теряют слух быстрее, чем наши отцы и деды, вероятно, из-за того, что мир стал шумнее, чем раньше. Некоторые специалисты особенно беспокоятся по поводу МР3-плееров, которые способны часами производить громкую музыку, не требуя подзарядки.

Конечно, дело не только в рок-н-ролле. Ухудшение слуха вызывается любым громким шумом, продолжающимся определенное время: газонокосилкой, мотоциклом, самолетом, сиреной «Скорой помощи» или петардами. Даже кратковременный очень сильный шум способен повредить уши. Когда шум не является необходимостью, можно защитить уши с помощью затычек. Рок-концерт производит тот же уровень шума, что и бензопила, и специалисты советуют не слушать подобные звуки более одной минуты. Никто, конечно, не может запретить ходить на концерты, но учтите, что вред от прослушивания громких звуков накапливается, и чем больше вы будете их слушать, тем раньше начнете терять слух. Шум приводит к ухудшению слуха, воздействуя на волосяные клетки, которые распознают звуки во внутреннем ухе. Как уже говорилось, из поверхности волосяных клеток тянутся пучки волосков, колеблющихся в ответ на звуковые вибрации. Если движения становятся слишком частыми, волоски могут порваться, и волосяные клетки больше не смогут различать звуки. Клетки, реагирующие на высокочастотные звуки (например, свист), наиболее уязвимы и обычно теряются раньше, чем те, что отвечают на низкие звуки (сирена). Вот почему вызванное шумом ухудшение слуха начинается с потери чувствительности к высоким звукам, которые особенно важны в процессе понимания речи.

Инфекционные заболевания уха — другая частая причина тугоухости. У трех из четырех детей бывают ушные инфекции, и родителям следует наблюдать за появлением симптомов. Дети обычно чешут уши, у них появляются проблемы с равновесием или со слухом, из ушей могут сочиться жидкие выделения, сон ребенка часто становится беспокойным.

Разница во времени достижения звуком нашего левого и правого уха, а также в его частоте помогает мозгу выяснить, откуда идет этот звук. Звук, раздающийся прямо перед вами (или прямо за вами), достигает одновременно обоих ушей. Звук, идущий справа, сначала попадет в правое ухо, и т.д. Точно так же звуки (по крайней мере высокие тона), идущие справа, звучат немного громче в правом ухе. Их громкость слегка ниже в левом ухе из-за того, что голова является препятствием на их пути. (Низкие звуки способны обходить голову сбоку и сверху.) Мы пользуемся разницей во времени восприятия звука, чтобы определиться с низкими звуками и звуками средней высоты, а для локализации высоких тонов служит разница в громкости.

Что такое вечеринка? Это когда сорок человек собираются вместе, чтобы одновременно поговорить о себе. Человек, который остается после того, как выпивка закончилась, хозяин.

Фред Аллен

Распознавая звуки, мозг особенно настраивается на сигналы, важные для поведения. Многие области мозга лучше реагируют на сложные звуки — от конкретных комбинаций частот и определенной последовательности звуков до специфических коммуникативных сигналов. Практически у всех животных имеются нейроны, специализирующиеся на распознавании важных для них звуковых сигналов — скажем, песен у птиц или эха у летучих мышей. (В движении летучие мыши пользуются устройством, напоминающим радар, воспринимая отраженное от предметов эхо и время его возвращения.) У людей особенно важными звуковыми сигналами является человеческая речь, и ее распознаванием занимаются несколько областей головного мозга.

Практический совет. Улучшение слуха с помощью искусственного уха

Слуховые аппараты, усиливающие звук в момент его попадания в ухо, не помогают пациентам, чья глухота стала результатом повреждения реагирующих на звук волосяных клеток в улитке. Однако многим из них способен помочь имплантат улитки — электронный прибор, хирургическим методом помещаемый внутрь уха. Прибор отслеживает звуки с помощью микрофона, размещенного в наружном ухе, затем стимулирует слуховой нерв, который в свою очередь посылает звуковую информацию из уха в мозг. Около 60 000 человек по всему миру пользуются такими улитковыми (или кохлеарными) имплантатами.

По сравнению с нормальным слухом, в процессе которого для различения звуковой информации используется около 15 000 волосяных клеток, кохлеарный имплантат весьма сырое изобретение, поскольку оно издает только небольшой диапазон различных сигналов. Это означает, что пациенты слышат довольно-таки странные звуки, не очень похожие на те, к которым мы привыкли.

К счастью, мозг очень легко обучается и может интерпретировать электрическую стимуляцию правильно. Обычно требуется несколько месяцев, чтобы научиться распознавать эти сигналы, но приблизительно половина людей в конце концов научается различать речь без того, чтобы читать по губам, и даже может разговаривать по телефону. Другие пациенты считают, что их способность читать по губам улучшается благодаря дополнительной информации, поставляемой кохлеарным имплантатом, хотя некоторые так и не научаются распознавать новые сигналы и не считают, что этот прибор им помог. Детям в возрасте старше двух лет также вставляют такие имплантаты, и они быстрее обучаются понимать новый источник звуковой информации, возможно, благодаря тому, что способность мозга к обучению в детстве выше (см. главу 11).

Способность нашего мозга распознавать отдельные звуки меняется в зависимости от опыта слушания. Например, совсем маленькие дети способны различать звуки всех языков мира, но примерно в полтора года ребенок начинает терять способность распознавать звуки, которые не употребляются в его родном языке. Именно поэтому английские звуки r и l произносятся японцами одинаково — в Японии различия между этими звуками нет.

Вам может показаться, что люди просто забывают различия не употребляемых ими звуков, но это не так. Электрические записи мозга младенцев, сделанные с помощью электродов, присоединенных к их коже, показывают, что их мозг претерпевает изменения по мере того, как они выучивают родной язык. В возрасте двух-трех лет мозг ребенка начинает больше реагировать на звуки родной речи и меньше — на все остальные.

Практический совет. Как лучше расслышать собеседника по сотовому телефону в оживленном месте

Разговор по мобильному в шумном месте часто является головной болью. Возможно, вы, как и мы, пытались улучшить ситуацию, затыкая второе ухо пальцем, но поняли, что особой пользы это не приносит. Но не надо сдаваться. Существует способ слышать лучше, используя способности своего мозга. Как это ни странно, но для этого вам нужно прикрыть рукой телефонную трубку. Вы будете продолжать слышать весь шум вокруг себя, но тем не менее вам станет лучше слышно своего собеседника. Попробуйте. Это помогает!

Как такое может быть? Причина, по которой этот фокус работает (а так и есть с большинством обычных телефонов, в том числе и сотовыми), в том, что вы используете способность своего мозга идентифицировать разные сигналы. Этот навык мы часто используем в толпе и в запутанных ситуациях. Иногда этот эффект называют «феномен вечеринки».

На вечеринке вам часто приходится выделять один голос и различать его среди остальных. Однако голоса идут в разных направлениях и звучат по-разному — высокие и низкие, гнусавые и звонкие. Как оказалось, наш мозг просто блистает в этой ситуации. Самая простая схема того, что делает наш мозг, выглядит так:

Голос → левое ухо → МОЗГ ← правое ухо ← уличный шум

Ситуация усложняется, когда голоса доносятся из разных источников. Однако мозг отлично справляется с разделением звуков. Это невероятно тяжелая проблема для большинства электронных приспособлений. Отличить голоса один от другого — своего рода искусство, которое не под силу автоматам. А вот мозг делает это безо всяких усилий.

Но вернемся к телефону, Разговор по телефону усложняет задачу мозга, поскольку звуки улицы, где вы находитесь, проникают в трубку и смешиваются с сигналом, поступающим из другого телефона. Поэтому вы сталкиваетесь с ситуацией, которая выглядит так:

Голос + деформированный уличный шум → левое ухо → МОЗГ ← правое ухо ← уличный шум

Эту проблему вашему мозгу решить сложнее, поскольку и голос вашего друга, и уличный шум — металлические и перемешаны в одном источнике. Их сложно разделить. Прикрыв трубку, вы прекращаете смешивание шумов и воссоздаете ситуацию вечеринки.

Конечно, может возникнуть и такой вопрос: почему так устроены телефоны? Причина в том, что много десятилетий назад разработчики решили, что смешивание голоса звонящего с входящими сигналами придает ощущение «разговора вживую». Перемешивание обоих голосов (дуплексная связь на жаргоне хакеров) действительно это делает, но, когда звонящий находится в шумном месте, сигнал становится сложнее расслышать. До тех пор, пока речь по телефону не будет так же четко слышна, как и при живой беседе, мы будем сталкиваться с этой проблемой, которую вы теперь можете решить, прибегнув к силе своего мозга. Как говорится в одной рекламе: «Теперь ты меня слышишь?»

По завершении этого процесса мозг автоматически помещает все слышимые им звуки в знакомые ему категории. Например, у вашего мозга есть модель идеального звука гласной о — и все звуки, близкие к нему, слышатся одинаково, хотя они могут быть разной частоты и громкости.

До тех пор, пока мы не пытаемся выучить иностранный язык, эта направленная на родную речь специализация весьма полезна, поскольку помогает нам различать слова разных людей даже в шумном месте. Одно и то же слово, произнесенное двумя людьми, может состоять из звуков самой разной частоты и громкости, но наш мозг воспринимает их более похожими друг на друга, чем они являются на самом деле, что позволяет различить их с большей легкостью. С другой стороны, программа распознавания речи требует тихой обстановки и сталкивается со сложностями, если сразу говорят несколько человек, поскольку это зависит от простых физических свойств звука. Именно поэтому человеческий мозг распознает звуки речи лучше, чем компьютер. Лично нам не покажутся поразительными достижения компьютеров до тех пор, пока они не начнут создавать свой собственный язык и культуру.

ГЛАВА 8. О вкусах не спорят (и о запахах)

Животные — одни из самых сложных в мире устройств по определению химических веществ. Мы способны различать тысячи запахов — хлеба, свежевымытых волос, апельсиновых корок, мебели из кедра, куриного бульона и туалета на бензозаправке в разгар летней жары...

Мы способны определить все эти запахи, поскольку в нашем носу находится большое количество молекул, способных различать химические вещества, которые и создают запахи. Каждая из этих молекул-рецепторов взаимодействует с определенными химическими веществами. Рецепторы состоят из протеина и располагаются в обонятельном эпителии — мембране на внутренней поверхности носа. Существуют сотни типов обонятельных рецепторов, и каждый запах может активировать десятки рецепторов одновременно. В активированном состоянии рецепторы посылают информацию о запахе в виде электрических импульсов по нервным волокнам. Каждое нервное волокно связано только с одним типом рецепторов, и в результате сведения о запахе переносятся по тысячам «проводов» прямо в мозг. Определенный запах активирует конкретную комбинацию волокон, и мозг расшифровывает информацию о запахе, определяя паттерны активности.

Вкус определяется точно так же, только рецепторы вкуса находятся на языке. Вкусовое ощущение бывает проще, поскольку есть только пять основных вкусов: соленый, сладкий, кислый, горький и умами. (Что такое «умами»? — спросите вы. Это вкус белковых веществ, который можно найти в приготовленном мясе или грибах, а также в пищевой добавке глютамат натрия. В английском языке нет слова, обозначающего этот вкус, и поэтому мы пользуемся японским термином.) Каждый из этих основных вкусов имеет минимум один рецептор, а иногда и больше.

Присутствие горечи, например, ощущается дюжинами рецепторов. В процессе эволюции животным необходимо было распознавать токсичные вещества в окружающей среде, и, поскольку ядовитые составляющие бывают различного вида, потребовались рецепторы, способные распознать их все. Вот почему у нас встречается врожденное отвращение к горькому вкусу. Но это неприятие можно преодолеть — взгляните только на всех этих любителей тоника и кофе.

Знаете ли вы? Спазм носа, или Чихание на солнце

Приблизительно один из четырех американцев чихает, когда смотрит на яркий свет. Этот световой чихательный рефлекс, кажется, не имеет под собой вообще никаких биологических оснований. Откуда у них такой рефлекс и как он работает?

Основная функция чихания очевидна: оно удаляет субстанции или объекты, раздражающие ваши дыхательные пути.

В отличие от кашля чихание - это стереотипное действие, что означает: каждое чихание конкретного человека происходит каждый раз по одному и тому же сценарию, без каких-либо вариаций. Взрывное начало чихания выталкивает воздух на значительной скорости - до тысячи миль в час. Подобное мощное синхронизированное и повторяющееся событие может быть создано только при наличии положительной обратной связи в определенной части мозга, которая и приводит к бесконтрольному взрыву активности, напоминающей приступ эпилепсии. Однако чихание отличается тем, что у него есть заранее заданный механизм окончания, и, кроме того, оно не распространяется неконтролируемо на другие движения тела.

Чихательный центр расположен в стволе головного мозга, и повреждение этой области лишает нас и других млекопитающих способности чихать. Обычно чихание активируется сообщением о раздражающем объекте, которое посылается по проводящим путям прямо в конкретную область ствола. Эта информация попадает из носа в мозг по нескольким нервам, включая тройничный нерв, передающий самые разнообразные сигналы от лица в стволовую область. Тройничные нервы (по одному с каждой стороны) являются многофункциональными черепными нервами: они обрабатывают тактильные и опасные стимулы с лица и большей части кожи черепа, а также с конъюнктивы и роговицы глаза. Тройничный нерв даже передает двигательные сигналы в противоположном направлении — из мозга, в том числе команду кусать, жевать и глотать. Очень перегруженный нерв.

Эта перегруженность может объяснить, почему яркий свет ошибочно вызывает чихательный рефлекс. Яркий свет, который в норме должен вызывать сужение зрачка, может распространиться и на соседние области, например, на нервные волокна или нейроны, которые передают ощущения щекотания в носу. Неожиданное чихание способен вызвать не только яркий свет — мужской оргазм также может активировать этот рефлекс (утех мужчин, которые испытывают оргазм). Вообще подобные феномены (как, например, световой чихательный рефлекс) становятся возможными из-за путаницы и перегруженности, царящих в стволовой области мозга. В стволе находится огромное количество схем самых разных рефлексов и действий — практически все, что делает наше тело. Общий вид нашего ствола создавался очень давно, во времена появления первых позвоночных. Практически у всех позвоночных имеется 13 пар черепных нервов (хотя у рыб есть 3 дополнительные пары, передающие сигналы, поступающие из рецепторов боковых линий, расположенных вдоль боков рыбы). Черепные нервы обычно ведут к комплексной сети специфичных ядер нейронов, которые в своей основе устроены одинаково и отвечают за сходные функции у всех позвоночных. Изучение нервной системы животного — отличный способ предположить, как работает та или иная структура в мозге человека.

Причина схожести стволовой системы у разных видов животных в том, что она устроена весьма запутанно. С точки зрения эволюции полностью поменять все было бы просто катастрофой. Потомки ранних животных, первые позвоночные и современные позвоночные животные (рыбы, птицы, ящерицы и млекопитающие) — все вынуждены пользоваться такой схемой, которая может быть немного модифицирована, но никаких фундаментальных перемен в ней не бывает. Она напоминает схему метрополитена Нью-Йорка, которая в какой-то момент была простой, но теперь стала безнадежно запутанной после добавления нескольких уровней одного за другим. Некоторые части ствола больше не используются, а изначальное ядро теперь настолько переделано и залатано, что его нельзя переместить, возможно, из-за страха прекращения функционирования всей системы. Честно говоря, ствол головного мозга является, наверное, самым лучшим примером запутанного результата эволюционного подхода.

Почему мы называем острую еду жгучей? Химическое вещество, придающее острым соусам их пикантность, это капсаицин. Ваше тело пользуется рецепторами капсаицина еще и для того, чтобы реагировать на повышение температуры. Именно поэтому мы потеем, когда едим острую пищу, — у этих рецепторов есть некое подобие «прямой линии связи » с мозгом, которая посылает сигналы с требованием остудить тело. Рецепторы капсаицина находятся не только на языке, но и по всему телу. Вы можете проверить это, приготовив еду с большим количеством острого перца, а затем положить немного на контактные линзы. Ой!

Знаете ли вы? Почему мыши не любят диетическую кока-колу?

В состав диетической кока-колы входит ингредиент, который придает ей сладкий вкус, — ас-партам (заменитель сахара NutraSweet), который действует, связываясь с рецепторами сладкого на вашем языке. У людей рецепторы сладкого реагируют не только на сахар, но и на аспартам, сахарин и сукралозу (низкокалорийный сахар). У мышей эти рецепторы реагируют на сахар и сахарин, но не на аспартам. Они не предпочитают подслащенную аспартамом воду обычной воде, так что можно предположить, что для мыши диетическая кока-кола не кажется сладкой. (То же самое относится и к муравьям, которых не привлекает диетическая газировка.)

Используя генетические технологии, ученые смогли заменить мышиный рецептор сладкого человеческим. Эти трансгенные мыши любят аспартам и, предположительно, диетическую кока-колу. Следовательно, у мышей те же проводящие пути, что и у нас, просто с другими рецепторами.

Хотите провести интересный эксперимент? Проверьте, насколько ваши домашние животные любят сладкие напитки: сок, подсахаренную воду и диетическую газировку. Налейте напитки в разные мисочки и посмотрите, куда направится ваш любимец. Вы можете быть удивлены результатом!

Мятный вкус кажется прохладным по сходной причине. Недавно ученые определили рецептор, идентифицирующий ментол. Растения вырабатывают ментол по той Же причине, что и капсаицин, — чтобы животным не нравился их вкус.

Запахи и вкусы часто обладают сильными эмоциональными ассоциациями: бабушкин яблочный пирог, горелые листья, рубашка вашего любимого, свежий утренний кофе. Запахи могут быть связаны и с негативными ощущениями. 11 сентября 2001 года и в течение нескольких дней после этого Манхэттен был пропитан едким и горьким запахом, который вряд ли кто-нибудь, кто там был, сможет забыть. Некоторые запахи могут казаться приятными одним и неприятными другим. (Вспомните любимый запах Килгора из фильма «Апокалипсис сегодня» — «Я обожаю запах напалма по утрам... вся гора пахнет победой».) Такие ассоциации могут возникать потому, что обонятельная информация связана напрямую с лимбической системой — мозговыми структурами, являющимися посредником в создании эмоциональных реакций. Эти структуры способны обучаться, что дает им возможность ассоциировать запахи с приятными или опасными событиями.

ГЛАВА 9. Касаясь основ: осязание

Воры-карманники вряд ли подолгу обсуждают принципы работы головного мозга, но их занятие требует некоторого практического знания этого предмета. Обычно кража требует наличия двух партнеров. Один вор «случайно натыкается » на жертву с одной стороны, отвлекая внимание человека от рук второго, действующего с другой стороны. Это работает, поскольку переключает внимание человека на одну сторону и отвлекает мозг от событий, происходящих с противоположной стороны.

Наши ожидания влияют не только на наши реакции, они на самом деле определяют то, что мы чувствуем. Восприятие ощущений тела происходит в результате взаимодействия двух процессов: сигналов, идущих от рецепторов нашего тела, и активности мозга, контролирующего вашу реакцию на эти сигналы, а в некоторых случаях — даже то, дойдут ли они до мозга. Это взаимодействие можно заметить не только на примере карманной кражи, но и в таких разных феноменах, как боль и щекотка.

Несомненно, что физические стимулы также влияют на то, что мы чувствуем. В нашей коже множество разнообразных рецепторов — специализированных нервных окончаний, которые ощущают прикосновение, вибрацию, давление, напряжение кожи, боль и температуру. Мозг знает, какой тип рецепторов активизирован и в какой части тела он находится, поскольку у каждого рецептора есть своя «отдельная линия», по которой он посылает импульсы, передающие только один тип информации в мозг. Некоторые части нашего тела чувствительнее других. Наибольшая концентрация рецепторов находится на кончиках пальцев рук, и лишь немного меньше — на лице. На наших пальцах располагается гораздо больше рецепторов, чем на локтях, и поэтому нам не приходит в голову ощупывать предмет локтями в попытке разобраться, что это такое.

Другой тип рецепторов, расположенный в мышцах и суставах, дает нам информацию о нашей позе и напряжении мышц. Эта система позволяет людям осознавать положение рук с закрытыми глазами. При повреждении этих сенсоров человеку очень сложно совершать любые движения и необходимо наблюдать за собой, чтобы избежать ошибки.

Знаете ли вы? Почему невозможно пощекотать себя?

Когда доктор осматривает боящегося щекотки пациента, он кладет его руку поверх своей, чтобы помочь избежать неприятного ощущения. Почему это работает? Потому, что независимо от того, насколько вы боитесь щекотки, вы не можете сами себя пощекотать! Давайте! Попробуйте! Дело в том, что с каждым совершаемым нами движением часть мозга занимается предсказанием последующих сенсорных ощущений от этого движения. Эта система помогает нашим органам чувств сосредоточиться на происходящем вокруг и не дает им потонуть в бесконечном водовороте ощущений, вызванных нашими собственными действиями.

Например, когда мы пишем, мы не ощущаем ни стула, на котором сидим, ни текстуры носков. Однако мы бы немедленно заметили похлопывание по плечу. Если бы наш мозг получал чистую тактильную информацию, мы бы не могли сказать, хлопнул ли нас кто-то по плечу или это мы сами врезались в стену. Однако, поскольку реагировать в этих двух ситуациях нужно по-разному, мозгу важно разделять их без особых усилий.

Как мозг добивается этой цели? Для изучения этого вопроса лондонские ученые изобрели — подумать только! — щекочущую машину. Когда человек нажимает на кнопку, механическая рука начинает скрести щеточкой по его ладони. Если рука начинает движение в тот самый момент, когда была нажата кнопка, то человек ощущает прикосновение, но ему не щекотно. Однако эффект может быть усилен с помощью отсроченного включения. Отставания в одну пятнадцатую секунды вполне хватает для того, чтобы запутать мозг — он начинает думать, что машину включил кто-то другой, и человеку становится щекотно.

Более того, если направление движения механической руки отличается от движения человека, потянувшего за рычаг, тогда бывает достаточно отставания в одну десятую секунды, чтобы появилось ощущение щекотки. Этот эксперимент иллюстрирует то, что как минимум по отношению к щекотке наш мозг превосходно предсказывает сенсорные ощущения от наших собственных движений в течение доли секунды.

Что же происходит в мозгу, когда вы пытаетесь себя пощекотать? Те же ученые использовали метод сканирования мозга, который позволил пронаблюдать, как именно разные области мозга реагируют на разные типы прикосновений. Они рассматривали те области мозга, которые в норме реагируют на прикосновение к руке. Эти области активировались, когда экспериментаторы включали машину. Однако если кто-то сам нажимал на стартовую кнопку аппарата, дотрагивающегося до его тела, реакция была гораздо менее выраженной, хотя и была. Когда промежуток времени между включением и прикосновением был увеличен, что привело к появлению ощущения щекотки, тогда реакции мозга снова стали сильными. Как будто мозг был способен приглушить уровень ощущений, вызванных собственными движениями человека.

Это значит, что некоторые регионы мозга должны быть способны генерировать сигнал, который отличает наше собственное прикосновение от чужого. Экспериментаторы выяснили, что за это отвечает мозжечок — орган, чье название буквально означает «маленький мозг». Размер мозжечка — около одной восьмой всего мозга (немногим меньше кулака), а вес — около четверти фунта. Он также является главным кандидатом на место мозговой структуры, отвечающей за предсказание сенсорных последствий наших собственных движений.

Мозжечок превосходно расположен для того, чтобы отличать ожидаемые ощущения от неожиданных. Он получает сенсорную информацию практически всех типов, в том числе — осязательную, зрительную, слуховую и вкусовую. Кроме того, в него доставляются копии всех двигательных команд, посланных из моторных центров мозга. Ученые полагают, что мозжечок пользуется двигательными командами для того, чтобы предсказывать ожидаемые последствия каждого движения. Если это предсказание соответствует актуальной сенсорной информации, тогда мозг знает, что спокойно можно проигнорировать эти ощущения, поскольку они не важны. Если реальность не соответствует ожиданиям, тогда происходит нечто удивительное — и вам лучше обратить на это внимание.

Подобно другим сенсорным системам, области мозга, занимающиеся анализом осязательной информации, организованы в схемы, в данном случае — схемы поверхности тела. Размер конкретной области мозга зависит скорее от количества рецепторов в связанной с ней части тела, чем от ее величины. Поэтому область мозга, обрабатывающая полученную через лицо информацию, больше, чем область, отвечающая за данные со всей груди и ног. По той же схеме в мозгу кошки большая область занята нейронами, отвечающими за информацию, поступающую через усики.

Восприятие болезненных стимулов происходит через отдельные рецепторы, а затем анализируется специальными областями мозга — не теми, что обрабатывают информацию об обычных прикосновениях. Один тип рецепторов боли воспринимает жару и холод, а другой — болезненные прикосновения.

Практический совет. Помогает ли акупунктура?

Лежать утыканным иголками по всему телу не кажется нам таким уж приятным занятием, но многие люди утверждают обратное. Использование игл в терапевтических целях — акупунктура — является обыденным делом в Азии и на протяжении последних трех десятилетий становится все более популярным методом лечения на Западе. Около 3% американцев и 21% французов пробовало этот метод. Около 25% профессиональных врачей в Америке и Великобритании считают акупунктуру полезной. Научные данные о пользе иглоукалывания запутанны и противоречивы. Многие исследования проводились и оценивались людьми, заинтересованными в доказательстве или опровержении его эффективности, в результате чего стало очень сложно определить, кого слушать. Изучив научную литературу, мы выяснили, что есть убедительные данные о том, что при некоторых состояниях акупунктура более эффективна, чем вообще отсутствие лечения, особенно при хронических болях и тошноте. Большинству людей иглоукалывание кажется приблизительно таким же эффективным методом, как и использование лекарственных препаратов, но нет никаких данных, доказывающих его пользу при других состояниях — скажем, при головной боли или наркозависимости.

В традиционной практике считается, что акупунктура улучшает поток ци — китайское слово, означающее «энергия». Ци циркулирует по каналам тела, и для освобождения ее потока иглы вставляются вдоль этих каналов, хотя разные авторы расходятся во мнении о точном местоположении, количестве каналов и точках акупунктуры. Попытки идентифицировать эти каналы в физиологических терминах успеха не принесли.

Однако акупунктура определенно оказывает эффект на мозг. Сканирование активности мозга показало, что иглоукалывание особым образом влияет на разные области мозга. Так, акупунктурная точка на стопе, традиционно связанная со зрением, активизировала зрительную кору, тогда как стимуляция любых находящихся по соседству областей не приводила к такому результату. Однако следующий эксперимент привел к другому результату, создав некоторую неопределенность по отношению к общему выводу. Области мозга, контролирующие боль, активизируются с помощью акупунктуры, но также и при ожидании облегчения боли или неправильно проведенном иглоукалывании в ошибочных точках. Это поднимает главную проблему оценки любого медицинского метода (и особенно акупунктуры): многие пациенты начинают лучше себя чувствовать только из-за того, что кто-то обратил внимание на их проблему. Это и является причиной того, что более половины пациентов во многих исследованиях сообщают об улучшении их состояния после принятия подслащенных пустых таблеток. Ученые решают эту проблему, проводя двойные слепые исследования, в которых ни пациенты, ни те, кто осуществляет медицинский уход, не знают, кто получает реальное лечение, а кто — лишь симуляцию. Конечно, это довольно жестко — заставлять пациентов гадать, воткнули в них иглы или нет. Некоторые исследователи пользовались ложной акупунктурой, вставляя иглы в ненужные точки. Такая акупунктура часто бывает не менее эффективной, чем настоящая, но, возможно, она сама по себе могла приносить определенный терапевтический эффект. В нескольких исследованиях применялись специальные устройства, которые при приближении к коже создавали у пациентов, не имевших опыта настоящего иглоукалывания, ощущение того, что в кожу вставляют иглу. Это решило половину проблемы, но исследователи все равно знали, на самом ли деле они лечили пациента или нет, что могло заставить их вести себя с пациентами в двух группах по-разному и таким образом повлиять на реакцию. Эти исследования дали неясные результаты. Большая их часть показала, что настоящая и симулированная акупунктуры одинаково эффективны, но в некоторых настоящая акупунктура оказалась полезнее.

В конце дня вам, вероятно, все равно, почему вы чувствуете себя лучше — до тех пор, пока это так, — и нет причин не попробовать иглоукалывание, если вам это интересно. В руках опытного практикующего врача это практически безопасно, поскольку серьезные проблемы возникают реже чем в одном случае из двух тысяч. Даже если многие детали этого процесса окажутся всего лишь фольклором, как мы и предполагаем, акупунктура все же имеет определенную ценность при лечении некоторых состояний.

Предсказывать всегда непросто, особенно будущее.

Неизвестный

Если вы когда-нибудь дотрагивались до раскаленной плиты, то знаете, что многие рецепторы боли способны активизировать рефлекторное движение, позволяющее вам очень быстро отреагировать на возможную опасность для вашего тела. Однако эти рефлексы — и все реакции на боль — подвержены очень сильной интерпретации ситуации самим человеком. У человека есть целый ряд мозговых структур, которые, основываясь на ситуации и ожиданиях, оказывают влияние на масти мозга, ощущающие боль. В результате у солдата с серьезным ранением на поле боя может практически блокироваться ощущение боли. Но более часто встречается противоположный эффект — внезапное ощущение усиления боли у маленького ребенка при виде приближающейся матери.

Эти реакции часто называют психологическими, но это не означает, что они не реальны: ожидания и убеждения людей создают физические изменения в мозгу. Если человеку дать таблетку или сделать укол, не содержащие никакого лекарственного вещества, но сказать, что это снимет боль, то области мозга, ответственные за генерирование боли, начнут активизироваться. Когда людям говорят, что определенная мазь облегчит наступающий электрический шок или ожог, то не только повышается активность в контролирующих боль областях, но и уменьшается активность в областях, принимающих болевые сигналы. Однако такое облегчение боли, вызванное лечением с эффектом плацебо, может быть блокировано с помощью налоксона — препарата, препятствующего действию морфина на рецепторы. Отсюда можно заключить, что, когда пациентам говорят, что их болезненные ощущения уменьшатся, мозг реагирует на это выработкой эндорфинов — естественных химических веществ, уменьшающих боль. Даже инъекция соленой воды — наиболее безопасный вариант лечения — может привести к снижению боли и выработке эндорфинов.

Эндорфины воздействуют на те же рецепторы, что и морфий и героин. Благодаря эндорфинам ваше тело и реагирует на эти наркотики. Эндорфины обеспечивают снижение боли, когда мозг решает, что в данный момент организму важнее продолжать функционировать (например, убежать от опасности), чем защититься от дальнейшего повреждения.

Практический совет. Отраженная боль

Вы когда-нибудь испытывали боль, вызванную несварением желудка, причем вам казалось, что болит грудь? Такая путаница происходит из-за того, что все нервы, ощущающие боль во внутренних органах, посылают сигналы по одним и тем же каналам спинного мозга, которые передают информацию с поверхности тела. Такое совмещение не позволяет мозгу разобраться в том, что именно не так. Боль, ощущаемая не в том месте, где находится ее источник, и называется отраженной болью. Поэтому докторов учат, что жалоба пациента на боль в левой руке может означать сердечный приступ. Точно так же боль от камня в почке может ощущаться в желудке, боль в желчном пузыре — около ключицы, а боль от аппендицита может проявить себя около лупка. Если у вас постоянная боль без какой-либо очевидной причины в любой из этих областей {но особенно — в левой руке), вам следует как можно скорее обратиться к врачу.

Ученые в Стэнфорде пытались с помощью сканирования мозга научить людей активизировать контролирующие боль области головного мозга. Если бы это сработало, то подобная техника помогла бы людям с хроническими заболеваниями уменьшить страдания без уколов, таблеток или мазей. Ученые пользовались функциональной визуализацией, чтобы определить активность в конкретной области мозга. Участники могли видеть на мониторе компьютера, достигли ли они желаемого результата. С помощью этой техники участникам эксперимента удалось добиться сознательного контроля над активностью в одной области мозга. Однако поможет ли это добиться облегчения боли у пациентов, покажет будущее.

ЧАСТЬ 3. КАК МЕНЯЕТСЯ НАШ МОЗГ НА ПРОТЯЖЕНИИ ЖИЗНИ

ГЛАВА 10. Растим вундеркинда: раннее детство

Когда мы были маленькими, родители старались обеспечить нашу безопасность и не давали нам бегать с ножницами в руках. Насколько мы можем помнить, этого вполне хватало, да и родителям было чем заняться. Сегодня семейная жизнь людей среднего класса стала гораздо более сложным делом. Наш день заполнен компьютерами и беби-аэробикой. В журналах пишут, что мы можем повысить интеллект нашего ребенка, давая ему прослушивать музыку Моцарта в раннем детстве или еще до рождения. Родители волнуются, что если маленькая Эмма не пойдет в хороший садик, то она никогда не сможет поступить в достойный институт. Каждые пару лет новый специалист только увеличивает всеобщее беспокойство, объясняя, как опыт ребенка в раннем детстве определяет его интеллект и успешность в последующей жизни.

У наших собственных родителей был совсем другой взгляд на воспитание детей. Сэм целыми днями просиживал за телевизором и до сих пор может в деталях рассказать сюжет фильмов «Звездный путь» и «Семейка Брэди». Сандре было пять лет, когда друзья открыли ей один секрет: на телевидении были и другие каналы, помимо PBS. Поскольку ее родители не смотрели ничего другого, она провела свои ранние годы за просмотром «Улицы Сезам» и других тщательно созданных образовательных программ. Несмотря на то, что у Сэма должен был полностью атрофироваться мозг, ему все-таки удалось стать профессором университета, и в настоящее время он читает лекции студентам.

Это правда, что окружающая среда влияет на развитие мозга ребенка в ранние годы, но вам вряд ли стоит беспокоиться, что ваш ребенок недополучает информации. Нет никаких сомнений в том, что депривация в детстве может привести к ненормальному развитию мозга. Приведем экстремальный пример: дети, проведшие свои первые годы в приюте, часто сталкиваются с большими проблемами на протяжении всей жизни. Но эти несчастные малыши оставались одни в кроватке в течение нескольких лет, и няня к ним подходила не чаще, чем было нужно поменять памперсы. Если только вы не запираете своего ребенка в чулане (если это так, вам лучше перестать это делать), можете не беспокоиться о том, что на развитие мозга вашего ребенка может повлиять серьезная депривация.

Миф. Слушая музыку Моцарта, дети умнеют

Один из самых распространенных мифов относительно мозга гласит, что проигрывание классической музыки младенцам развивает их интеллект. Никакие научные данные не подтверждают эту идею, однако она упорно продолжает существовать. Вероятно, это происходит из-за того, что такая идея дает возможность направить тревогу родителей по поводу интеллектуального развития детей в конструктивное русло, а продавцы классической музыки рассказывают о ее пользе как можно чаще.

Почвой для мифа послужила статья, опубликованная в 1993 году в научном журнале «Nature», где говорилось, что после прослушивания сонаты Моцарта студенты колледжа лучше выполнили тест на сложное пространственное мышление. Журналисты оценили этот эффект как прибавление в уровне IQ по шкале интеллекта Стэнфорда — Бине на 8—9 пунктов. Но в то время журналисты писали об этом факте приблизительно столько же, сколько и о любой другой научной статье, опубликованной в этом журнале в том году.

Идея стала действительно популярной после того, как в 1997 году была опубликована работа Дона Кэмпбелла «Эффект Моцарта». В этой книге мистика сочеталась со свободной интерпретацией научных фактов, что и привело к появлению бестселлера и воздействию на общественное мнение. На следующий год губернатор штата Джорджия Зелл Миллер сыграл «Оду к радости» Бетховена на собрании законодательного органа и потребовал выделения 105 тысяч долларов, чтобы выслать диски с классической музыкой всем родителям новорожденных младенцев штата. Законодатели одобрили его запрос, не подумав, что вряд ли после пятнадцати минут прослушивания музыки уровень интеллекта младенцев повысится и останется таковым на протяжении всей жизни. Законодательное собрание Флориды вскоре последовало этой моде, постановив, что в государственных детских садах и яслях ежедневно должны играть классическую музыку.

К настоящему времени идея о том, что классическая музыка делает детей умнее, была повторена бесчисленное количество раз а газетах, журналах и книгах. Люди в десятках стран слышали об этом. В процессе пересказа студенты, проявившие «эффект Моцарта», постепенно были заменены детьми и младенцами. Некоторые журналисты решили, что результаты студентов вполне можно перенести и на детей, а другие даже не были знакомы с оригинальным исследованием.

В 1999 году другая группа ученых решила повторить эксперимент со студентами колледжа и... не получила такого же результата. Хотя это вряд ли означает, что первоначальные данные были искажены. Важно то, что никто не проверял эту идею на младенцах. Никогда.

Но если прослушивание классики вряд ли улучшит развитие мозга ваших детей, кое-что все-таки может это сделать. Пусть они сами сыграют для вас мелодию. Дети, которые занимались музыкой, обладают лучшими навыками пространственного мышления, чем те, кто никогда не брал в руки музыкального инструмента. Возможно, это происходит потому, что музыка и пространственное мышление обрабатываются схожими мозговыми системами. Наполнение вашего дома музыкой действительно может повысить интеллект ваших детей, если они будут не только пассивными слушателями, но и активными творцами.

Наверное, вас больше интересует то, как мозг развивается в нормальных условиях. На самых ранних стадиях развития ему еще не требуется опыт. Это очень кстати, поскольку ребенок находится внутри матери, а там не так много доступной стимуляции. Именно в это время формируются различные области мозга, нейроны рождаются и перемещаются на свои окончательные места, а аксоны дорастают до нужных органов. Если в этот момент процесс пойдет неправильно из-за лекарств или токсинов в материнском организме или из-за генетических мутаций в теле плода, то у ребенка при рождении часто обнаруживаются серьезные дефекты. Пренатальное развитие мозга позволяет ребенку осуществлять многие виды базового поведения — например, отклонение от быстро приближающегося предмета. После рождения малыша для некоторых сторон развития мозга становится важен сенсорный опыт. В нормальной обстановке есть все возможности для получения большей части необходимого опыта. Например, как мы увидели из истории Майка Мэя (глава 6), зрительная система не может нормально развиться без опыта адекватного зрения, однако этот опыт без труда получает любой видящий человек. Нам нет нужды посылать своих детей на курсы обогащения зрительного опыта, чтобы быть уверенным, что эта область головного мозга разовьется у них нормально. Ученые называют такой тип зависимости от окружения «развитием, требующим опыта», и это самый обычный вариант того, как окружающая среда влияет на развитие мозга. Приблизительно так же вполне доступного нам сенсорного опыта полностью хватает для нормального развития способности локализации звуков и связи «мать — дитя».

Сенсорный опыт влияет на то, у каких нейронов формируются синапсы от входящих аксонов. Может показаться, что паттерны активности в растущих аксонах определят то, где будут формироваться новые синапсы. Однако мозгу не нравится такой подход. Вместо этого он вырабатывает огромное количество относительно неизбирательных связей между нейронами и соответствующими областями мозга во время раннего развития, а затем удаляет те, что не были достаточно задействованы в течение первых двух лет жизни (у людей). Если представить себе мозг человека в виде куста роз, то ранний жизненный опыт будет отсечением ненужных ветвей, а не удобрением.

Требующее опыта развитие влияет и на интеллект ребенка, что демонстрирует эффект серьезной депривации. Есть основания предполагать, что способность учиться или рассуждать может быть улучшена с помощью проводимой интеллектуально стимулирующей деятельности (которую мы часто называем развивающей), но насколько именно — это хитрый вопрос. Ключевым моментом может являться разница между обучением активным навыкам, например, игре на музыкальном инструменте, в противовес пассивным — слушанию музыки (см. Миф: слушая музыку Моцарта, дети умнеют).

В последние десятилетия средний коэффициент интеллекта (IQ) во многих странах вырос. Как мы обсудим позднее в главе 15, что-то в современной жизни подталкивает детей выполнять эти тесты лучше, чем их родители. Эффект проявляется особенно сильно среди людей с IQ ниже среднего. Мы не знаем, что больше влияет на уровень, которого достигает IQ у этих детей: изменения в их интеллектуальном окружении или лучший уход во время беременности и питание в раннем возрасте, — но наверняка все эти факторы оказывают свое воздействие.

Данные о том, что обогащение окружающей среды помогает развиваться мозгу, были получены в основном в результате исследований, проведенных на лабораторных животных. Например, мыши, жившие с другими мышами в окружении часто меняющихся игрушек, имели более развитый мозг, более крупные нейроны, больше глиальных клеток и синапсов, чем мыши, содержавшиеся в одиночных стандартных клетках. Мыши с более крупным мозгом проще справлялись с разнообразными предложенными им заданиями. Подобные изменения происходили не только у молодых, но и у взрослых и пожилых животных.

К сожалению, не совсем ясно, как перенести данные этих исследований на людей. Мы не знаем, насколько отличается наше развитие по сравнению с лабораторными животными. Лабораторные мыши живут в очень упрощенной среде; им редко приходится попадать в сложные ситуации, чтобы добыть пищу или найти себе пару, и им точно не приходится писать дипломной работы в вузе. На практике получается, что эти исследования выясняют не столько полезные факторы развития головного мозга, сколько негативные эффекты депривации в типично лабораторных условиях. Отталкиваясь от полученной информации, можно с уверенностью сказать, что обществу следует вплотную заняться улучшением ситуации с развитием детей, находящихся в условиях относительной депривации. Дальнейшие попытки обогатить жизнь детей, проживающих в нормальных условиях, принесут мало пользы или окажутся вообще бесполезными.

Знаете ли вы? Стресс в раннем детстве и уязвимость в дальнейшей жизни

Иногда кажется, что некоторые люди психически более устойчивы, чем другие. Частично эта особенность может объясняться тем, что ранний опыт человека способен обострить реакцию стрессовых гормонов во взрослом возрасте. Это верно для крыс, для обезьян и, вероятно, для людей.

У грызунов во время беременности стресс повышает выделение глюкокортикоидных гормонов. В результате деятельности этих гормонов детеныши могут столкнуться в дальнейшей жизни с разнообразными проблемами. Обычно они рождаются мельче, чем нормальные животные, и во взрослом возрасте у них чаще бывает гипертония и повышенный уровень глюкозы в крови. У этих подвергшихся еще до рождения стрессу животных чаще проявляется тревожное состояние, и они хуже обучаются при выполнении лабораторных тестов.

Хорошая же новость в том, что активная материнская забота в течение первой недели жизни может повысить стрессоустойчивость крыс в дальнейшей жизни. Материнский уход постепенно усиливает деятельность генов, которые кодируют рецепторы стрессовых гормонов в гиппокампе. Поскольку активизация этих рецепторов понижает выделение стрессовых гормонов, то благодаря материнской заботе крысята меньше тревожатся во взрослом возрасте. Недостаточный материнский уход ведет к противоположному эффекту. Искусственное повышение деятельности этих генов или содержание животных в обогащенной среде меняет гормональный эффект плохого материнского ухода у взрослых крыс на противоположный. Забота матери о крысятах затрагивает системы как возбуждающих, так и подавляющих медиаторов, действующие и во взрослом возрасте.

Ранний стресс может повысить дальнейшую уязвимость и у людей. Жестокое обращение, пренебрежение или жесткая и непоследовательная дисциплина в раннем детстве повышают позднейший риск появления депрессии, тревожности, ожирения, диабета, гипертонии и пороков сердца. Увеличивается и реакция стрессовых гормонов во взрослом возрасте. Однако ученые не знают точно, приводит ли стресс к изменениям в мозге человека так же, как это происходит у крыс, и можно ли блокировать эти эффекты у взрослых людей с помощью лекарственных препаратов.

Как мы увидим из следующей главы, для некоторых аспектов развития головного мозга требуется весьма специфический опыт. Мозг — вовсе не чистый лист бумаги, а орган, склонный в определенные периоды времени получить конкретный тип информации. Несмотря на то, что язык, на котором мы разговариваем во взрослом возрасте, зависит от того, разговаривают ли люди вокруг нас на суахили или по-шведски, наш мозг был больше всего готов выучить этот язык в раннем возрасте. Наши гены определяют, каким образом мы будем взаимодействовать с окружающей средой, в том числе и то, чему мы сможем от нее научиться.

ГЛАВА 11. Развитие ребенка: сенситивные периоды и язык

Младенцы просто потрясающе приспособлены для обучения. Наверное, вы слышали о невероятной способности их мозга воспринимать новую информацию. Но, возможно, вы не оценили того, что их возможности весьма специфичны. Младенцы вовсе не похожи на губки, которые впитывают все, что с ними происходит. Они появляются в этом мире с мозгом, готовым искать определенный опыт в определенные периоды развития.

Периоды времени, когда опыт (или его отсутствие) оказывает сильный и долговременный эффект на мозг, называются сенситивными периодами развития. Именно поэтому люди, которые изучают иностранный язык во взрослом возрасте, скорее всего будут говорить с акцентом. Конечно, люди могут учиться и в более пожилом возрасте, но они изучают многие вещи менее тщательно или совсем по-другому. С другой стороны, многие типы обучения одинаково просты на всем протяжении жизни. Нет никакого преимущества в том, что вы молоды, если вы собираетесь заняться юриспруденцией или научиться вязать. Однако, если вы хотите стать классным лыжником или говорить на иностранном языке, как на родном, лучше начать учиться в детском возрасте.

Сенситивные периоды развития можно уподобить строительству дома. Когда вы только собираетесь строить дом, вы решаете, где расположить спальни. По окончании строительства вносить изменения будет гораздо сложнее. Бы можете переставить или поменять мебель, но изменение количества комнат потребует огромной работы.

Точно так же механизмы работы мозга позволяют делать перемены в раннем возрасте с гораздо меньшими усилиями. В сенситивные периоды учиться проще, но это можно делать и позднее. Некоторым людям удается выучить иностранный язык так, что их речь невозможно отличить от речи носителя языка. Но даже в этом случае исследования мозга показывают, что язык, выученный во взрослом состоянии, все равно воспринимается иначе, нежели родной, при этом активизируется другая, соседняя, область мозга. Поэтому дети не только лучше взрослых учат второй язык, но они еще и пользуются единой структурой мозга для владения несколькими языками. Образно говоря, взрослому для второго языка требуется еще одна запасная комната.

Знаете ли вы? Является ли язык врожденным?

Нельзя отрицать, что обучение — важный компонент развития языка. В конце концов, китайские младенцы, усыновленные американцами, разговаривают на английском языке, а не на языке своих предков. Однако одна из теорий предполагает, что мозг не может идеально приспособиться под любой тип языка. Наоборот, у людей в мозгу заложен ряд базовых правил, согласно которым они и стараются строить предложения.

Идея универсальной грамматики была изначально предложена лингвистом Ноамом Чомски, который заявил, что языки мира не так сильно отличаются друг от друга, как это может показаться на первый взгляд. По лексике языки могут отличаться до бесконечности, но количество возможностей построения предложений ограничено. С этой точки зрения грамматика конкретного языка определяется несколькими десятками параметров — например, ставятся ли прилагательные перед существительным, как в английском, или после него — как в испанском. Как будто младенцы просто переключают рычаги в своем мозгу, учитывая различные параметры и осваивая в результате всю сложную грамматическую структуру языка с помощью небольшого количества простых инструкций.

Пытаясь определить эти параметры, лингвисты сравнили многие языки мира. Эта работа заняла много времени, в частности потому, что многие языки являются родственными. Например, французский, испанский и итальянский входят в романскую группу, и их словарный состав похож, поскольку они произошли от одного предка. Поэтому лучшим примером для проверки гипотезы универсальной грамматики являются самые необычные наречия, никак не связанные с основными мировыми языками, и поэтому их сложнее идентифицировать и анализировать.

Более надежная поддержка этой идеи видится в попытках научить людей искусственному языку, который не основывается на правилах универсальной грамматики. Например, некоторые учителя глухих детей пытались изобрести новые языки жестов, приближенные к разговорной речи. Многие из этих языков не следовали правилам универсальной грамматики, и дети не могли их хорошо выучить. Часто случалось, что дети выучивали этот язык «неправильно», меняя его в соответствии с универсальной грамматикой, а не следуя в точности указаниям учителя.

Когда заканчивается сенситивный период для выучивания родного языка, сказать трудно — ведь мы знакомимся с родным языком с самого раннего детства. С этой точки зрения особый интерес исследователей вызывают глухие дети, которые обучаются речи достаточно поздно по общим меркам.

Глухие дети практически всегда рождаются у слышащих родителей, и некоторые из них не начинают изучать язык жестов до поступления в школу. Некоторые глухие дети сталкиваются с людьми, знающими язык жестов, только в подростковом возрасте или даже позже. Основу этого языка составляют не звуки, а жесты, однако в остальном он очень напоминает обычную речь. В нем есть своя грамматика. Например, в американском языке жестов грамматика схожа не с разговорным английским языком, а с языком племени навахо. Подобно разговорной речи, язык жестов не един, а скорее представляет собой целую группу довольно разных языков. Глухие люди из Англии не смогут общаться с глухими жителями Америки, если только кто-то из них не выучит язык жестов другой страны, хотя в обеих странах говорят по-английски.

Язык жестов и разговорная речь основываются на работе аналогичных механизмов мозга. Оба затрагивают одни и те же речевые области, расположенные у 97% людей в левом полушарии. Поле Брока в лобной доле коры головного мозга отвечает за генерирование речи, поле Вернике в височной доле — за ее понимание. В языке жестов также существует эмоциональная интонация — просодия. Просодия создается в областях правого полушария, связанных с полями Брока и Вернике. Два типа языка основываются на схожих грамматических правилах (см. «Знаете ли вы? Является ли язык врожденным?»). В языке жестов есть даже эквивалент акцента, когда плохо владеющие языком люди постоянно путают жесты.

Исследования показали, что дети, изучившие жестовый язык в более раннем возрасте, владеют им более бегло, чем приступившие к занятиям в более взрослом возрасте. До 7—8 лет дети способны выучить иностранные языки, разговорные или жестовые, без каких-либо проблем. А вот после 12 лет почти невозможно изучить язык в совершенстве: оставляет желать лучшего грамматика, для речи характерен акцент (см. выше). В промежутке между этими возрастами существовало множество индивидуальных различий в степени овладения языком жестов.

У некоторых детей, выучивших язык в промежуточном возрасте, оставался акцент, однако речь была построена грамматически правильно. Точно так же слышащие дети в возрасте где-то до начальной школы обладают способностью произносить звуки иностранного языка в точности так, как это делает носитель языка. Способность выучить грамматические правила остается дольше — возможно, до 7_8_го класса. Однако в определенный момент почти каждый человек достигает возраста, в котором второй язык будет уже изучаться как иностранный.

Колебание возраста, в котором различные языковые навыки становятся менее пластичными, иллюстрирует другое важное положение, относящееся к сенситивным периодам: их возрастные рамки различаются для разных типов обучения. Временной промежуток для изучения звуков иностранной речи бывает раньше, чем период для изучения грамматики. Точно так же способность видеть движение возникает раньше, чем способность различать предметы (см. главу 6). Это означает, что не существует такого понятия, как просто сенситивный период, есть только специфические сензитивные периоды для конкретного типа обучения.

Знаете ли вы? Похожа ли музыка на язык?

И музыка, и язык включают в себя определенные элементы последовательностей, которые варьируются, но подчиняются определенным правилам. Это сходство подтолкнуло ученых к мысли о том, что мозг может обрабатывать эти два типа информации аналогичными способами. На настоящий момент имеющиеся данные противоречивы. Сканирование мозга показывает, что задания, включающие в себя музыкальные мелодии, активизируют область Брока, необходимую в процессе понимания речи, а также связанную с ним область в правом полушарии, ответственную за просодию (интонацию, которая сообщает слушателю о вашей иронии или о том, что вы задаете вопрос). Как музыка, так и язык активизируют мозговые области, принимающие участие в определении времени подачи аудиоинформации. Однако люди с повреждением мозга могут потерять способность говорить, хотя у них при этом останется способность различать музыку, и наоборот, поэтому в мозге эти две функции как минимум частично разделены. Трудно дать четкий положительный или отрицательный ответ на этот вопрос. Похоже, регионы мозга, обрабатывающие речь, частично совпадают со структурами, обрабатывающими музыку.

Если эта точка зрения верна, то она может предоставить научную основу для широко распространенного мнения о том, что музыке необходимо учить с детства, чтобы добиться отличных навыков. Некоторые аспекты восприятия звуков действительно с опытом улучшаются. У лабораторных животных схема частот звуков в слуховой коре требует нормального опыта во время сенситивного периода. У людей восприятие тональностей развивается полностью где-то к 12 годам. У глухих людей эти реакции остаются ненормальными и во взрослом возрасте. Научиться различать тон звуков гораздо проще в детстве. Абсолютный слух (способность распознавать тон звука в изоляции, а не сравнивая его с другими тонами) требует как генетической предрасположенности, так и полноценного слухового опыта в возрасте до шести лет. Абсолютный слух встречается гораздо чаще у людей, разговаривающих на тех языках, где очень важна тональность, — например, на китайском, в котором от тона может зависеть значение слова.

Есть ли конкретный сенситивный период для музыкального обучения? Существует анатомическая разница между мозгом взрослого профессионального музыканта и человека, не связанного с музыкой, но это может быть следствием генетической наследственности. Электрические реакции мозга музыканта также специфичны — они особым образом воспринимают звуки, производимые их собственным инструментом, что, по-видимому, является результатом опыта. Некоторые из этих эффектов выражены сильнее у музыкантов, чье обучение началось в детстве, до 10 лет, а гармонические структуры вообще следует изучать в возрасте до 8 лет. Занятия музыкой в детстве, несомненно, дают определенный дополнительный багаж, но более позднее обучение также оказывает значимый эффект. К примеру, Стравинский вообще учился на юриста и начал писать музыку только в 20 лет.

К счастью, в человеческом обществе существуют ограничения на проведение экспериментов с участием младенцев, поэтому ученым приходится ставить опыты над животными, чтобы проникнуть глубже в биологию сенситивных периодов. Певчие птицы, например зебровые амадины, учатся своим песням у других птиц, обычно — у своих отцов. Если у молодого самца нет примера для подражания, то у него в результате появится странно звучащая песня, с помощью которой ему не удастся привлечь самку во взрослом возрасте.

Как и младенцы, певчие птицы не могут бесконечно учиться тому, что они могут выучить. Зебровые амадины, выращенные своими близкими родственниками — японскими амадинами, не смогли правильно выучить их песню. В некоторых случаях зебровая амадина была способна скопировать несколько звуков из песни своего приемного отца, но она вставляла эти звуки в типичную для своего вида мелодию, которая, по-видимому, была врожденной.

Вам может казаться, что вы перегружены информацией в своей повседневной жизни, но представьте себе, каково приходится новорожденному! Не имея возможности отделить существенные стимулы от несущественных, младенцы могли бы направлять свою энергию на попытки выучить звуки птичьей песни, шум посудомоечной машины или фена. Это привело бы их к очень странной социальной жизни во взрослом состоянии. К счастью для всех нас, мозг не появляется на свет в виде чистого листа бумаги и обладает своими собственными твердыми представлениями о том, что нужно учить.

ГЛАВА 12. Бунты и их причины: детство и подростковый возраст

Нам нравится представлять себя трезвомыслящими и ответственными взрослыми людьми, удачно устроившимися на работу, свившими надежное гнездышко и все такое. Но мы ведь не всегда были такими добропорядочными гражданами. Между 13 и 23 годами у нас было не менее пяти автомобильных аварий и мы раза три посещали травмопункт. Все эти события наверняка можно было предотвратить, как показывает наша гораздо менее драматичная взрослая жизнь. К счастью, мы дожили до сознательного возраста более-менее целыми и способны написать о том, что творилось в нашем мозге в то непростое штормовое время.

В подростковый период наш мозг и тело претерпевают значительные изменения. Процесс взросления может включать в себя получение большей независимости от родителей, принятие ответственности (работа или семья) и периоды эмоциональных водоворотов. Последний аспект вызван скорее всего изменениями в мозге. У молодых особей самых разных видов животных, включая и человека, контроль над импульсами ослабевает, и они чаще ведут себя более рискованно в сравнении с детьми или взрослыми. Во время пубертатного развития многие животные начинают больше интересоваться социальными контактами и искать новых впечатлений.

Эти изменения могут являться следствием позднего созревания некоторых мозговых систем у молодых особей. По завершении полового созревания у молодых животных улучшается способность планировать и организовывать свое поведение, отслеживать реакции, фокусировать внимание и запоминать, а также контролировать эмоции. Все это дает возможность предполагать, что многие системы все еще находятся в процессе формирования. Хотя головной мозг достигает 90% своего окончательного размера уже к 6 годам, во время развития последних 10% происходит многое. Связи формируются быстро, но различные области мозга развиваются с разной скоростью. Некоторые из связей, созревающих в последнюю очередь, находятся в префронтальной коре головного мозга _области, ответственной за моральные рассуждения и планирование будущего. И подростки находятся только на полпути к полному функционированию этой области коры.

Практический совет. Улучшение работы мозга с помощью видеоигр

Мгновенный обмен текстовыми сообщениями, сотовые телефоны, электронная почта, телевидение, видеоигры, мигающие рекламные экраны на улицах — современный мир полон безостановочного действия, и кажется, что все происходит одновременно. Если вам за тридцать, вы, вероятно, удивляетесь, как это молодежь не подавлена всей этой гиперстимуляцией.

Дело а том, что их мозг привык с этим справляться. Постоянная практика одновременно выполнять несколько заданий повышает способность человека обращать внимание сразу на многие вещи. Основным источником такого опыта являются видеоигры — те самые, которые так ненавидят родители, где главной целью является убить как можно больше врагов перед тем. как застрелят тебя самого. В этих играх игрокам требуется распределять внимание по всему экрану и быстро распознавать ситуацию, реагируя на нее. К сожалению, игра в тетрис не оказывает на мозг аналогичного эффекта, возможно, из-за того, что игроку приходится концентрироваться только на одном объекте за раз, а не на нескольких заданиях.

В одном исследовании поклонники видеоигр насчитали на 50% больше объектов при кратковременном показе, чем те, кто играть не любит. Игроки также быстрее обрабатывали информацию, отслеживали большее количество объектов и лучше переключались между разными задачами. Вы можете подумать, что люди с естественными сильными способностями были сильнее в играх и, таким образом, играли чаще. Однако группа не-игроков улучшила свои показатели после ежедневных часовых занятий сюжетными видеоиграми в течение десяти дней, что позволяет предположить, что эти навыки развиваются в результате практики.

Означает ли это, что родители должны поощрять увлечение детей «стрелялками»? Мы бы не стали сильно настаивать и приучать детей к жестоким играм, но как минимум родители могут утешиться тем, что в видеоиграх есть сбой плюс. В перспективе нам хотелось бы, чтобы кто-нибудь заработал большие деньги, создав активные видеоигры, которые мотивировали бы детей практиковать одновременное выполнение многих заданий и улучшали особенности их внимания без использования насилия в качестве мотивации. Что-то типа игры «СимСити»... но усовершенствованной!

Другое возможное объяснение поведения подростков можно искать в данных опытов, проведенных на грызунах, хотя мы пока не уверены в том, что их можно перенести на людей. Нейроны, содержащие медиатор дофамин, помимо своих непосредственных целей, могут помогать устанавливать индивидуальный уровень принятия рискованных решений и восприимчивости к вознаграждениям — социальному опыту, новым впечатлениям и психоактивным веществам. Эти нейроны соединяются с пре-фронтальной областью коры головного мозга, а также с полосатым телом и областями, отвечающими за генерирование эмоций, — прилежащим ядром и миндалевидным телом. В течение подросткового периода соотношение между этими связями меняется. На ранних стадиях доминируют корковые связи, в то время как остальные еще довольно слабы, что объясняет поиск новизны. К концу подросткового периода ситуация меняется на противоположную. Во время пубертата корковая дофаминовая система особенно чувствительна к стрессу, что делает как людей, так и грызунов более подверженными стрессогенным факторам.

Процесс созревания мозга на первых стадиях делает подростков склонными к появлению различных психических отклонений. Этот возраст отмечен постепенным увеличением степени риска перепадов настроения и появления психозов, а также проявлением половых различий в этих заболеваниях. Как выяснилось, у людей, которым после 20 лет ставят диагноз «шизофрения», первые симптомы часто наблюдались именно в подростковом возрасте. Точно так же депрессия и беспокойство начинают повышаться в 13—14 лет и достигают своего пика к 18 годам. В два раза больше женщин, чем мужчин, страдают от этих заболеваний, и такое соотношение по полам проявляется как раз в пубертатном возрасте. Почему половое созревание повышает риск появления подобных заболеваний, пока до конца не ясно.

Мы до сих пор имеем лишь общее представление о том, как мозг вырабатывает поведение. Хотя структуры префронтальной области только развиваются в то время, когда человеку столь импонируют риск и импульсивность, не ясно, когда или как частично созревшие структуры мозга начинают функционировать. Например, развитие префронтальной области не сильно отличается у мужчин и женщин, но мужчины склонны к гораздо более рискованному поведению. (Наш личный опыт показывает следующее: из всех происшествий только одна авария и одно посещение травмпункта пришлось на Сандру, все остальное — достижение Сэма.) Основание такого разделения по полам не ясно, хотя оно может быть связано с разницей в дофаминергических системах. Например, у самцов крыс во время полового созревания количество дофаминовых рецепторов в полосатом теле значительно больше, чем у самок.

Идея об отсроченном развитии мозга, определяющем поведение подростков, очень притягательна и в последнее время активно обсуждается журналистами. Подростковый период обычно характеризуется бунтом, рискованными действиями и тенденцией игнорировать последствия, и нет ничего удивительного в том, что родители бывают приятно оживлены, узнав о предположении ученых о неполном формировании мозга тинейджеров. Очень удобно думать, что плохое поведение подростков вызвано отсроченным созреванием мозговых структур. Это значит, что нет ни вины родителей, ни вины детей и, что самое главное, проблема со временем решится сама собой.

Связь между незрелостью мозга и поведением подростков обсуждается весьма активно, однако этой идее не хватает оснований. В мозговой структуре есть элементы, развитие которых продолжается до 21 года, — это далекие связи. Хотя большинство нейронов уже появляется к двум годам, связи между ними созревают гораздо дольше. Аксоны — «провода», передающие электрические импульсы от одного нейрона к другому, покрыты «изоляцией» — миелином, позволяющим электрическим сигналам перемещаться быстрее и эффективнее. Миелинизация — последняя стадия развития мозга, которая завершается только при вступлении человека во взрослый возраст. Миелинизация позже всего завершается в префронтальной области коры головного мозга, которая отвечает за торможение поведения и выбирает поведение, направленное на достижение целей, — две способности, которых так не хватает многим подросткам. В то же время эмоциональная область уже полностью сформирована. Такая неоднородность в развитии может объяснять, почему подростки не могут достаточно полно контролировать свои эмоции.

Знаете ли вы? Рост мозга и интеллект

Возможно, вы думаете, что величина мозга говорит о более высоком уровне интеллекта, но корреляция между размером мозга и интеллектом во взрослом возрасте слабая, а у маленьких детей нет никакой измеряемой взаимосвязи. Однако исследователи полагают, что уровень интеллекта и мозговая структура могут быть взаимосвязаны менее заметным способом во время развития мозга.

Во многом интеллект зависит от того, в какой момент были сформированы синапсы и когда они были удалены. В одном исследовании предполагалось, что интеллект коррелирует с паттерном роста и сжатия мозга в детстве и юности. Более десяти лет ученые с помощью метода сканирования мозга отслеживали мозговые структуры более 300 детей, наблюдая за их развитием в возрасте от 7 до 19 лет. Всех детей по результатам выполнения теста на коэффициент интеллекта разделили натри группы.

Уровень интеллекта был связан с утолщением коры: чем выше интеллект, тем позднее толщина коры достигала своего пика. Утолщение коры закончилось во всех трех группах приблизительно в одно время — в возрасте 19 лет. В среднем раньше всего толщина коры достигала своего пика у детей со средним уровнем интеллекта, а позже всего — у детей с уровнем интеллекта свыше 120 баллов. Утолщение коры, после чего начинается сжатие во взрослом возрасте, обычно начинается в 7—9 лет в группе детей с нормальным или выше среднего интеллектом, однако этот процесс откладывался до 11 лет у детей с самым высоким уровнем IQ.

Что происходит в мозге в период этих изменений? Это не рождение новых нейронов. Мозг достигает около 90% от взрослого размера приблизительно к 6 годам, когда практически все нейроны уже появились на сеет. Дальнейшее увеличение размера мозга должно быть вызвано другими формами роста. Например, дендриты и аксоны пронизывают всю толщу коры, и можно предположить, что они удлиняются и ветвятся медленнее у детей с более высоким IQ. Поэтому увеличения и уменьшения толщины коры могут быть связаны сформированием и потерей синаптических соединений. Рост и сжатие синаптических соединений весьма интересны, поскольку дают основания предполагать, что формирование и удаление соединений между нейронами может быть критическим аспектом интеллектуального развития детей и подростков. Но даже если эти различия и можно определить между группами детей, вовсе не стоит посылать своего ребенка на сканирование мозга. Все описанные нами тенденции были очевидны только при усреднении результатов десятков детей. Эффекты слишком малы, чтобы предсказать будущие успехи ребенка в школе.

Даже несмотря на продолжающееся в этом возрасте развитие префронтальной области, в остальном мозг уже достиг своего взрослого размера и миелинизации. В результате у подростков уже имеются все взрослые рефлексы и способности к приобретению новой информации. Но по сравнению со взрослыми они выучивают (и забывают) новые факты быстрее.

Благодаря своим зрелым способностям подростки многое делают не хуже взрослых. Ведь в разных аграрных культурах по всему миру к подросткам начинают относиться как ко взрослым людям уже в возрасте 12—13 лет. Современному читателю это может показаться странным, но выделение подросткового возраста — явление относительно новое, в основном получившее распространение в городах в прошлом веке. Это может быть связано со все увеличивающейся сложностью жизни в XX и XXI веках и, как следствие, необходимостью в более длительном обучении. Или, возможно, процесс роста растянулся затем, чтобы заполнить увеличившуюся продолжительность жизни.

ГЛАВА 13. Образовательный тур: обучение

Представьте себе собаку, которая гоняется за всеми проезжающими машинами. Как-то соседский подросток в красном «Шевроле» наехал на нее и сломал ей ногу. Хозяин собаки надеялся, что этот случай послужит ей хорошим уроком и отучит гоняться за машинами. Но собака могла сделать для себя и другие выводы: нельзя гоняться за «Шевроле», не надо забегать на соседнюю улицу или стоит опасаться подростков. А теперь представьте себе другую собаку, которую колотил ее первый хозяин, и теперь она боится людей независимо от того, насколько они к ней добры. Первая собака не смогла сделать достаточно общий вывод из своего опыта, тогда как вторая обобщила слишком многое.

Мы все учимся, основываясь на полученном опыте, однако определить то, чему нам следует научиться, бывает невероятно сложно. Все мы сталкивались с людьми, которые снова и снова повторяют одну и ту же ошибку, хотя бывают за это наказаны. Встречаются и такие, кто считает, что доверять вообще никому нельзя, поскольку их однажды обманули. Почему такое происходит?

То, чему мы обучаемся, основывается на многих факторах: биологических характеристиках нашего вида, индивидуальных генетических факторах и личном опыте. У разных видов животных не только разное врожденное поведение — они еще и обучаются определенному типу поведения гораздо быстрее, чем другие. Дрессировщики знают, что очень просто бывает обучить своих питомцев трюкам, соответствующим их врожденным склонностям, но очень сложно переломить их. На воле дикие свиньи разыскивают себе пропитание, раскапывая корни своим широким и плоским рылом. Не только их тело в процессе эволюции развилось так, чтобы следовать этому поведению, но и их мозг. По этой причине свинью сложно обучить подкидывать монетку пятачком, однако она сама будет стараться закопать монетку и станет периодически это делать, даже если ее не награждать, а наказывать за такое поведение. Кур, стремящихся клевать разные предметы, просто научить стучать клювом по клавишам, а вот стоять на подставке спокойно, не скрести ее ногами и не клевать — вряд ли удастся. Некоторые типы поведения вообще нельзя скорректировать. Поощрять хомячка за то, что он чешется, —• глупо, ведь он станет чесаться, только когда ему этого захочется, и тут неважно, насколько убедительно вы будете пытаться заставить его сделать это.

Практический совет. Стоит ли зубрить перед экзаменом?

Все мы зубрили. Почти каждый человек оказывался в ситуации, когда он знал предмет хуже всех в классе и совсем не было времени, чтобы подготовиться к экзамену. Интенсивная подготовка в последнюю минуту может помочь вам сдать экзамен, в чем, несомненно, есть свои плюсы, но это не лучшее использование своего времени. Почему? Психологи уже более века знают о том, что наш мозг сохраняет множество видов различной информации дольше, если у него есть возможность обработать то, что вы выучили между занятиями.

У постепенного изучения большие и надежные преимущества. Два занятия с перерывом между ними могут в результате дать вдвое больше знаний, чем одно занятие той же самой общей продолжительности. Отдельные занятия более эффективны для учеников всех возрастов и способностей при изучении разных тем и применении различных методов обучения. Неудивительно, что этот метод работает и с животными, поэтому не забывайте об этом, дрессируя свою собаку.

Обучение варьируется и среди отдельных особей одного и того же вида. Поведенческие различия у отдельных индивидов связаны в основном с разницей в строении их мозга, в частности — в связях между нейронами, Вы импульсивны и быстро реагируете на все происходящее или же спокойны и неторопливы? Вы талантливый лыжник? Может, вы знаете столицы всех пятидесяти штатов Америки? Вам легко чинить разные механизмы? Все эти способности основываются на способах взаимодействия нейронов, окончательном складе вашего мозга, оформившегося в младенческом возрасте, и связях, сформировавшихся или разрушившихся с того времени в процессе обучения.

Связи между нейронами обычно действуют по правилу, наверняка известному любому учителю: «пользуйся, или потеряешь». Нейроны усиливают эффективные синапсы и ослабляют или удаляют те, что не задействованы в то время, как остальные функционируют. Этот процесс происходит проще у младенцев, но он продолжается и по достижении взрослости. Каждый день ваши дети приходят из школы или из баскетбольной секции с нейронными связями, слегка отличающимися от тех, что имелись утром.

Знаете ли вы? Почему некоторые вещи выучить легче, чем другие?

Раньше или позже, но большинство людей выясняет, что случай может привести к интенсивной длительной, а иногда и постоянной реакции. Для Сандры таким стимулом стал апельсиновый сок, который долгие годы ей казался невкусным после того, как на одной вечеринке она выпила его, добавив в него слишком много водки. Для вас это могут быть устрицы —с тех пор, как вы отравились ими в прошлом году. Неприятие определенного вкуса является живым примером такого обучения. Легко получить стойкое отвращение к тому, чем вы когда-то отравились, даже если это случилось всего раз. Однако вы никогда не услышите что-нибудь вроде: «Я не могу больше смотреть на такую рубашку, потому что мой молодой человек носил точно такую же в тот вечер, когда я заболела». И это логично, поскольку мода вряд ли может повлиять на ваше физическое здоровье (хотя дизайнеры легко сотворят пару исключений из этого правила).

Многие болезни вызываются едой. Откуда мозг знает, что еда напрямую связана с болезнью? В главе 10 мы уже говорили, что мозг младенца — это вовсе не губка, впитывающая что попало. Наверное, вы особенно не удивитесь, узнав, что и у взрослых есть предрасположенности к обучению. Тенденции легко выучивать одни факты и с трудом — другие уже имеются при рождении у людей и животных. Поскольку эволюционный отбор осуществляется согласно результату, он является эффективным способом подтверждения того, что животное хорошо вписалось в окружающую среду, особенно когда детали этой среды невозможно предугадать.

Из главы 3 вы, возможно, помните, что электрический сигнал, прибывший на конец аксона, становится причиной высвобождения нейромедиатора, который привязан к рецепторам нейрона на другой стороне синапса. Обычно требуется активизировать множество синапсов, чтобы запустить потенциал действия в следующем по очереди нейроне. Когда это происходит, все активные синапсы усиливаются, чтобы в следующий раз оказать большее влияние на принимающий нейрон. Они начинают выделять большее количество медиатора или образуют больше доступных рецепторов для получения сигнала. Эти усилительные процессы называются долговременной потенциацией. В большинстве синапсов долговременная потенциация запускается согласно обычному поведенченскому правилу обучения: стимулы будут ассоциироваться, если они разделяют небольшие временные интервалы. У нейронов по аналогии синапсы будут усиливаться, если они активны в одно и то же время, что часто является результатом получения двух стимулов одновременно.

Конечно, синапсы не могут усиливаться до бесконечности, иначе их просто зашкалит, и мозг потеряет способность приобретать новую информацию. Существует несколько уловок, которыми мозг пользуется для того, чтобы избежать этой проблемы, но самой простой является долговременная депрессия синапсов, основанная на частоте использования ослабленных синаптических связей. Синапсы ослабляются, если они активизируются в то время, когда принимающий нейрон не получает достаточной стимуляции для запуска потенциала действия. Другая уловка в том, что со временем новые синапсы могут формироваться, а старые — удаляться, что позволяет перераспределять связи.

Эти изменения, которые все вместе называют синаптической пластичностью, происходят проще в детстве. У взрослых синаптическая пластичность совершается легче в конкретных областях мозга — например, в гиппокампе (см. главу 23). У нашего мозга есть минимум дюжина известных науке способов изучения новой информации, в каждом из которых используется особое сочетание различных областей головного мозга. Например, изучение новых фактов и мест приводит к изменениям в нашем гиппокампе и коре, тогда как освоение новых танцевальных движений затрагивает мозжечок.

Ученые знают немало о путях перемещения сигналов и о молекулах, задействованных в процессе синаптической пластичности. Экспериментаторам удалось вывести мышей, которым было проще или сложнее обучаться, — просто потому, что у них не хватало одного гена в ДНК. Эти исследования позволяют предполагать, что изменение синапсов является одним из самых важных видов деятельности мозга. Существуют сотни генов, влияющих на обучение, и дюжины — от которых зависит общий интеллект. Обучение проходит по многим каналам, способным в случае необходимости заменять друг друга для того, чтобы организм не столкнулся с полной невозможностью обучения, что станет для него катастрофой.

Хорошо понятным и важным типом обучения является обусловливание страха — процесс научения пугаться стимулов окружающей среды, которые предсказывают скорое свершение неприятных событий. Типичный эксперимент по изучению появления страха выглядит приблизительно так: крысу помещают в незнакомую клетку, звучит сигнал, и затем крыса получает слабый удар током. Через несколько повторов крыса начинает предугадывать удар током и впадать в заторможенное состояние (типичная реакция грызуна на страх), услышав сигнал.

Практический совет. Забудьте об этом

Повторение — мать учения, во всяком случае, нам так всегда говорили. Многие превосходные специалисты - от спортсменов до актеров учились начинать тренировки с мысленного представления желаемого результата. Повторяемая визуализация желаемого опыта может быть очень эффективным способом создания а мозге сильного психического образа.

К сожалению, многие люди пользуются той же стратегией, запоминая негативный опыт. Конечно, это происходит неосознанно, однако эффект от психического повторения точно такой же, стараетесь вы сознательно запомнить что-то или делаете это случайно, поскольку вы все время думаете о происходящих с вами плохих вещах. Некоторые доктора считают, что синдром посттравматического стресса (см. главу 17) частично вызван именно этим психическим повторением.

Лучшую стратегию несложно указать. Чтобы получить сильный психический образ того, чего вы хотите добиться, вам нужно не раз визуализировать это как можно подробнее. Если вас что-то огорчает и вы хотите забыть это, старайтесь поменьше вспоминать неприятный опыт. Особенно это относится к пугающим образам.

Этой стратегии бывает сложно придерживаться на практике. Можно попытаться отвлекать себя. Некоторые психологи рекомендуют носить на запястье аптечную резинку и щелкать ею каждый раз, когда незваная мысль приходит в голову. Или вы можете просто делать что-то, что кажется вам увлекательным, — заниматься командными видами спорта, слушать музыку или ходить на скачки. Возможно, стоит сказать своим друзьям и членам семьи, что вы решили больше не думать про эту проблему, и попросить их напомнить вам об этом решении при попытке снова поднять неприятную тему. Затем отправляйтесь делать что-то полезное или веселое, пока это доставляет вам удовольствие. Если назойливая мысль не пропадает, возможно, стоит посетить терапевта, как мы говорим в главе 17.

Ученые из Нью-Йоркского университета доказали, что аудиосигнал попадает из таламуса прямо в миндалевидное тело _ небольшую область, играющую важную роль в контроле эмоций, особенно страха. Нейроны в определенной части миндалевидного тела вырабатывают больше потенциала действия в ответ на сигнал после проведения эксперимента, чем до того, как животное научилось бояться сигнала. Эти изменения в электрических ответах нейронов вырабатываются приблизительно в то время, когда животное начинает выказывать страх, и, следовательно, они могут являться причиной ступора животного, вызванного страхом. Как крысы, так и люди с повреждениями миндалевидного тела не вырабатывают нормальных воспоминаний об испытанном страхе.

Процесс обусловливания страха может быть заглушен посредством угасания, появляющегося, если обученному животному раз за разом давать слышать сигнал и не подкреплять его ударом тока. Если это будет случаться довольно часто, то животное научится не впадать в заторможенное состояние после сигнала, а нейроны миндалевидного тела перестанут на него так сильно реагировать. Однако угасание — это всего лишь вторая форма обучения, которая накладывается на первичную выработку страха; оно не восстанавливает мозг до первоначального состояния. Похоже, что угасание включает в себя обучение в префронтальной области коры — органе мозга, который выбирает адекватное поведение. Нейроны в префронтальной области становятся более активными после процесса угасания, и затем они подавляют активность нейронов миндалевидного тела, появляющуюся в ответ на сигнал. Крысы с поврежденной префронтальной областью коры могут научиться бояться сигнала, но, хотя угасание временно понижает их реакцию, это длится недолго, и на следующий день они ведут себя так, как если бы угасания никогда не происходило. Как и в случае других типов обучения, на угасание влияют естественные склонности животного. Гораздо сложнее погасить страх в ответ на стимулы (например, змеи или пауки), которые были жизненно важны на протяжении всей эволюции конкретного вида животного.

Миндалевидное тело контролирует влияние эмоций и на другие типы обучения. Эмоциональный подъем облегчает запоминание наиболее важных деталей нового опыта. Например, жертвы вооруженного нападения обычно помнят, как выглядел автомат. Однако пациенты с поврежденным миндалевидным телом в стрессовой ситуации не могут сосредоточиться на важных деталях. У крыс и у людей временный стресс усиливает обучение двумя способами: через выработку адреналина и глюкокортикоидов. Оба этих гормона воздействуют на рецепторы миндалевидного тела и гиппокамп, увеличивая синаптическую пластичность. Однако длительный стресс способен заметно ухудшить способности к обучению, и об этом стоит помнить в процессе дрессировки своей собаки.

У каждой из систем обучения свои плюсы. В случае с обусловливанием страха система миндалевидного тела позволяет вам научиться с одного раза, если испытанный страх был достаточно силен. С другой стороны, вспомните, сколько повторений требуется большинству людей, чтобы запомнить длинный список фактов, — жутко скучное занятие, которое затрагивает другую систему — гиппокамп.

Способы более легкого запоминания фактов связаны с естественными методами запоминания, характерными для людей. Точно так же, как свиньи стремятся закапывать вещи, а куры — клевать, люди обладают гораздо более простыми для них врожденными методами научения. Как мы говорили в главе 6, для людей невероятно важна зрительная информация, и с ней работает в той или иной форме минимум треть коры головного мозга. Кроме того, последовательность событий и физическая близость одного объекта к другому являются для нас объединяющими в группы факторами, поскольку именно так мы познаем мир. Гиппокамп управляет как изучением фактов, так и изучением событий и их последовательностей. Одна эффективная стратегия совмещает несколько этих хитростей: представьте себе, что вы идете по дому, и каждый факт, который вы хотите запомнить, ассоциируйте с конкретным местом в доме. Если это кажется вам слишком утомительным, то можете добиться успеха мгновенного обучения с помощью миндалевидного тела. К сожалению, это потребует от вас испытывать сильный страх от каждого факта, который вы учите. Это не стоит того.

ГЛАВА 14. Восхождение на вершину горы: старение

Раньше мы не обращали особого внимания на исследования старения и на то, как сохранять здоровье нашего мозга. Но теперь мы очень рады, что пишем эту книгу, поскольку настало время внести некоторые изменения, которые позволят сделать наши пенсионные годы еще счастливее.

Начнем с плохой новости. Даже если оставить в стороне такой диагноз старения, как деменция, ваш мозг с возрастом будет, скорее всего, функционировать все хуже. Здесь две основные проблемы. Одна, о которой знают все, — это память. Вам будет сложнее, чем раньше, отыскивать ключи от машины — эта способность обычно начинает слабеть на четвертом десятке жизни, и чем дальше, тем больше. Ориентирование в пространстве контролируется гиппокампом, который отвечает и за память. Эти процессы также слабеют с возрастом, как у многих животных, так и у человека.

Другой проблемной областью является так называемая «управляющая функция» — ряд способностей, которые позволяют нам выбирать адекватное ситуации поведение, тормозить неадекватное поведение и фокусировать свое внимание на задании, несмотря на отвлекающие факторы. Проблемы с управляющей функцией начинаются позже, обычно — на восьмом десятке, и включают в себя ухудшение базовых функций — например, скорости обработки информации и реакций, а также кратковременной памяти, позволяющей нам запомнить телефонный номер на время, достаточное для того, чтобы его набрать. Сложности с управляющей функцией параллельно с проблемами с ориентировкой в пространстве объясняют, почему ваш дедушка водит машину уже не так хорошо, как это было раньше. (Возможно, он уже не может так легко вспомнить, куда положил ключи.) Некоторые входящие сенсорные сигналы также ослабляются с возрастом, что вызывает, к примеру, проблемы со слухом (см. главу 7). Становится сложнее контролировать мышцы, хотя пока не ясно точно, с чем это связано: с мозгом или со стареющим телом.

Практический совет. Как защитить свой мозг по мере старения?

Наиболее эффективным способом поддержать здоровье мозга с возрастом оказалось то, о чем вы, возможно, никогда бы не подумали, — физическая нагрузка. Нейронам требуется поддержка для правильного выполнения своей работы, и стареющая система кровообращения может вызвать уменьшение подачи крови, снабжающей мозг кислородом и глюкозой. Регулярные физические упражнения, повышающие частоту сердцебиений, — единственный и самый полезный способ поддержать свои когнитивные способности в пожилом возрасте. Пожилые люди, всю свою жизнь поддерживавшие хорошую физическую форму, гораздо лучше выполняют организационные задания, чем люди того же возраста, предпочитавшие сидячий образ жизни. Это может быть связано с тем, что более здоровые люди обычно более активны, однако дело не в этом. Когда неактивные люди начинают заниматься физическими упражнениями даже в возрасте старше 60 лет, их организационная функция улучшается буквально в течение нескольких месяцев. Для достижения эффективного результата занятия должны продолжаться не менее получаса по нескольку раз в неделю, но они не должны быть слишком напряженными. (Прекрасное упражнение — быстрая ходьба.) Преимущества физической нагрузки проявляются заметнее у женщин, хотя и у мужчин появляются заметные улучшения. Как физическая нагрузка помогает мозгу? Существует несколько возможностей, и каждая из них может вносить свою долю в общий успех. У людей упражнения замедляют возрастное уменьшение объема коры, у лабораторных животных — увеличивалось количество небольших кровеносных сосудов (капилляров) в мозгу, что улучшало снабжение нейронов кислородом и глюкозой. Кроме того, высвобождались белки, способствующие росту дендритов и синапсов, повышалась синаптическая пластичность и росло количество рождающихся новых нейронов в гиппокампе. Любой из этих эффектов мог улучшить когнитивные процессы, хотя неизвестно, какой оказал наибольшее влияние.

Физическая нагрузка тесно связана и с уменьшением риска появления деменции в пожилом возрасте. Люди, регулярно занимавшиеся физкультурой в среднем возрасте, втрое реже страдают болезнью Альцгеймера после 60 лет, чем те, кто вообще не занимался спортом. Даже начав занятия после 50 лет, можно снизить этот риск наполовину. До встречи в спортзале!

Специфические изменения в структурах и функциях мозга связаны с ослаблением с возрастом памяти и управляющей функции. В пожилом возрасте гиппокамп уменьшается в размере, и это уменьшение коррелирует с ухудшением памяти. Более того, префронтальная область коры головного мозга важна для кратковременной памяти и управляющей функции, и она тоже уменьшается с возрастом.

Вопреки тому, что вы могли подумать, сжатие мозга с возрастом не связано с отмиранием нейронов. По мере старения вы не теряете нейроны. Вместо этого просто сжимаются отдельные нейроны. Дендриты тоже уменьшаются в размерах в нескольких областях мозга, особенно — в гиппокампе и префронтальной области коры головного мозга. Количество синаптических соединений между нейронами падает с возрастом у большинства изученных животных. У более пожилых животных ощущается дефицит синаптической пластичности — процесса, на котором основывается обучение (см. главу 13), но только в определенных частях мозга.

Знаете ли вы? Моя память ухудшается. У меня болезнь Альцгеймера?

Если вы забываете, куда положили очки, это нормальное старение. Если вы забыли, что вы носите очки, то это, вероятно, деменция. Синдром типа заболевания Альцгеймера, вызывающий две трети случаев деменции, вовсе не является крайней степенью нормального старения, он включает в себя ухудшение функционирования специфических областей мозга и симптомы, которые никогда не появляются в процессе нормального старения. Люди с тяжелой степенью деменции не могут вспомнить значимые случаи из своей жизни и могут даже не узнавать своих супругов и детей.

Самым главным фактором риска появления болезни Альцгеймера является возраст. После 60 лет число случаев заболеваний удваивается каждые пять лет и к 90 годам охватывает практически половину популяции. По статистике, у 75% американцев развилась бы эта болезнь, если бы мы все доживали до ста лет. По мере старения мировой популяции проблема деменции возрастает. В настоящее время ею охвачено 24 миллиона людей во всем мире, и к 2040 году ожидается цифра в 81 миллион.

Генетический фактор оказывает определенное влияние на нашу подверженность деменции, особенно на возраст ее появления. Учеными было найдено около дюжины генов, являющихся факторами риска или защиты от этой болезни, но один из них — ген АроЕ, обладающий более сильным эффектом, чем все остальные, взятые вместе. В среднем люди с двумя копиями формы риска гена АроЕ заболевают на 15 лет раньше, чем те, у кого защитная форма этого гена. Множество факторов, которые в течение нашей жизни влияют на функционирование мозга во время нормального старения. также имеют отношение и к болезни Альцгеймера. Как уже было сказано, эффективной защитой являются физические упражнения. Также на уменьшение вероятности возникновения этого заболевания влияют образование, регулярное употребление умеренного количества красного вина (но не пива и не крепкого ликера) и использование продающихся без рецепта обезболивающих с препятствующим свертыванию крови эффектом (например, аспирин или ибупрофен). В целом можно сказать, что улучшение функционирования нашего мозга приводит к повышению его сопротивляемости различным проблемам, в том числе и деменции.

Однако некоторые функции мозга не особенно меняются с возрастом. Понимание речи не становится хуже и может даже улучшаться с годами. Словарный запас — другая область, которая не затрагивается временем. Профессиональные и физические навыки тоже обычно остаются, особенно если продолжать практическую деятельность. Есть данные о том, что ученые разработали специальные упражнения для компенсации возрастного ослабления когнитивных способностей. Б целом время обычно щадит все то, что было хорошо выучено в молодости. Хорошая новость в том, что у пожилых людей есть одно преимущество перед молодыми: они лучше контролируют эмоции. Количество негативных эмоций уменьшается с возрастом, и где-то к 60 годам их становится совсем мало, тогда как позитивные эмоции остаются на прежнем уровне. Становясь старше, люди спокойнее воспринимают негативные события и забывают про те, с которыми сталкивались в прошлом. Плохое настроение в пожилом возрасте проходит быстрее, и людям меньше хочется браниться или вести себя деструктивно в расстроенном состоянии.

В процессе старения в работе человеческого мозга происходят и более общие изменения. При выполнении одних и тех же задач у пожилых людей активизируются более разрозненные области мозга, чем у молодых. Кроме того, у них более низкая общая активность мозга, и они используют области в обоих полушариях головного мозга, тогда как молодые — только в одном. Полученные данные позволяют предполагать, что мозг человека работает по-разному в зависимости от возраста, даже если он при этом одинаково хорошо выполняет задание. Это может происходить из-за того, что пожилые люди научаются использовать другие области мозга, чтобы компенсировать возникающие проблемы.

Снижение познавательных процессов в определенном возрасте не является неизбежным. Стиль нашей жизни сильно влияет на наши способности в пожилом возрасте. Мы уже говорили, что люди обычно сохраняют навыки и знания, которыми они хорошо владели в юности. Возможно, именно поэтому у более образованных людей познавательные процессы даже в пожилом возрасте работают лучше, чем у тех, кто не получил такого образования. Еще один способ поддержать свои познавательные процессы — иметь хобби, ставящие перед вами сложные интеллектуальные задачи. Этот эффект бывает более выражен у «синих воротничков» — производственных рабочих, чем у более образованных людей, возможно, потому, что последние обычно выбирают работу, в процессе которой и так сталкиваются с определенными интеллектуальными заданиями.

Знаете ли вы? Есть ли у вас при рождении уже все нейроны?

Многие из нас в школе учили, что мозг — это уникальный орган, поскольку в отличие от других органов в течение жизни в нем не появляются новые клетки. Ученые так считали многие десятилетия, однако новые открытия показали, что это не соответствует действительности. Исследования как животных, так и людей показали, что в некоторых областях мозга во взрослом возрасте все-таки поваляются новые нейроны, хотя эта способность с возрастом ослабляется. В частности, новые нейроны рождаются в обонятельной луковице, в которой обрабатывается информация о запахе, а также в гиппокампе. Большинство из этих нейронов выживают и становятся функциональными частями мозговых схем обучающихся животных или тех, которые получали много физической нагрузки. На сегодня у нас нет достаточного количества данных об условиях окружающей среды, которые стимулируют этот процесс.

Попытки улучшить когнитивные навыки в пожилом возрасте с помощью тренинга дали неоднозначные результаты. Хотя большинство тренинговых программ до определенной степени работало, достигнутые результаты были очень специфичны и относились в основном к предложенным заданиям, давая при этом совсем небольшое улучшение в функционировании мозга в целом. Однако эти приобретенные улучшения в некоторых случаях сохранялись на много лет. Один из способов избавиться от специфичности задания — практиковать разнообразные навыки: формально, или занимаясь несколькими хобби, или вступая после выхода на пенсию в волонтерские движения. Однако мы настоятельно рекомендуем вам поддерживать хорошую физическую форму (см. «Как защитить свой мозг по мере старения?»), поскольку поддержание сердца в хорошей форме позитивно влияет на мозг, особенно на функцию управления, что обеспечивает лучшую работу всего мозга.

Похоже, что греки что-то поняли, если они советовали людям поддерживать здоровый дух в здоровом теле. Вы сделаете все от вас зависящее для поддержания деятельности мозга, если станете совмещать оба вида активности в своей жизни. Если вам уже хватает физической нагрузки, найдите себе какое-нибудь интеллектуальное хобби — например, изучение иностранного языка или игру в бридж. Если у вас интеллектуальная работа, займитесь спортом: играйте в теннис или бегайте трусцой. Вообще совмещение интеллектуальной деятельности с физической активностью — лучший способ борьбы с ухудшением функционирования мозга с возрастом.

ГЛАВА 15. Продолжается ли в наши дни эволюция мозга?

Новые технологии в транспорте, медицине, электронике и вооружении за последние сто лет вызвали невероятные изменения в нашей жизни и привычках. Забота об общественном здоровье, санитария и всеобщая вакцинация привели к увеличению продолжительности жизни на десятилетия. Перелеты на самолетах и новые способы коммуникации сделали мир более тесным. Телекоммуникации и Интернет обеспечили невероятное количество доступной информации каждому человеку практически повсеместно. Массовые развлечения с их постоянной стимуляцией стали важной частью повседневной жизни. Меняется ли все еще человеческий мозг для того, чтобы соответствовать ситуации?

Со временем мозг может меняться в двух направлениях. Во-первых, на него может воздействовать окружающая среда, приводя к быстрым изменениям, иногда даже в пределах одного поколения. Во-вторых, существует биологическая эволюция, согласно законам которой требуется минимум одно поколение для появления изменений.

Быстрые изменения могут быть вызваны прямым биологическим влиянием новой окружающей среды. Например, дети, росшие в доиндустриальной Англии, сталкивались с такими проблемами, как многочисленные заболевания, недостаток питательных веществ и тяжелые условия труда в поле. После индустриальной революции эти сложности были заменены сложными условиями работы на фабриках, жизнью в городе и загрязнением окружающей среды. Условия жизни менялись снова и снова во времена Эдуардов, Второй мировой и холодной войны. Теперь дети из развитых стран растут, посещая стандартизированные школы, лучше питаются, участвуют в массовых развлечениях, у них есть компьютеры, мобильные телефоны и современные технологии.

Знаете ли вы? Врожденное или приобретенное?

Что определяет интеллект: генетический фактор или наше окружение? Простой ответ — и то, и то, но обсудим вопрос подробнее. Гены не оказали бы никакого влияния без надлежащего окружения, и наоборот. Оба фактора должны взаимодействовать в процессе развития ребенка. И встает интересный вопрос: как именно они взаимодействуют?

Во многом наши гены устанавливают верхний предел развития. Например, рост. Представим себе двух детей с одним и тем же набором генов (например, однояйцевых близнецов). Одного из них (назовем его Том) в детстве кормили плохо, и он недополучил необходимого количества белков и вырос несколько ниже, чем его брат Майк, который превосходно питался. С другой стороны, если потребности Майка в питательных веществах были удовлетворены, никакие дополнительные порции рыбы и курицы не сделают его выше, поскольку он достиг своего генетического предела. Вместо этого он просто растолстеет. Другой ребенок, Джефф, родители которого передали ему гены с большим потенциалом, но также не могли обеспечить ему нормальное питание, может вырасти такого же роста, как и Майк. Эмигранты, приехавшие из бедных стран в более богатые, часто сталкиваются с тем, что их дети заметно перерастают родителей. Точно так же экономический прогресс в стране может привести к увеличению среднего роста популяции.

Сэм столкнулся с этим эффектом в собственной семье. Его рост - шесть футов один дюйм, что на несколько дюймов выше, чем рост любого человека из поколения его родителей, выросших в дореволюционном Китае. Рост его брата Эда — шесть футов шесть дюймов, он возвышается над всеми ними. О таком росте даже не слышали поколением раньше. Рожденные в Америке, братья являют собой пример влияния развитой страны на рост ее жителей.

Интеллект развивается сходным образом, если не считать, что влияние на него окружающей среды сложнее и хуже изучено. Основные питательные вещества требуются для любого типа роста, однако развитие мозга, вероятно, определяется еще и другими факторами, например - социальным опытом и интеллектуальной стимуляцией. По тому же принципу, если окружение отвечает определенному стандарту качества (хоть и не определенному точно), никакое количество дополнительных питательных веществ и стимулов не повысит уровень интеллекта ребенка выше установленного генетически предела.

Некоторые из этих изменений могут лежать в основ, эффекта Флинна - феномена, замеченного новозеландским политологом Джеймсом Р. Флинном, который про анализировал результаты выполнения стандартизированного теста на IQ и их изменение со временем в 20 странах мира.

Он обнаружил, что в каждой стране средний показатель со временем стабильно увеличивался, в среднем — на три единицы в десятилетие. В некоторых странах, например в Дании и Израиле, показатели увеличивались даже быстрее — в среднем около 20 пунктов за 30 лет (чуть больше, чем одно поколение). Например, результат устного теста на IQ среднего 12-летнего датского подростка в 1982 году превосходил результат 14-летнего участника эксперимента поколения его родителей в 1952-м.

Изменения в уровне интеллекта со временем отражают то, что тесты на IQ измеряют не просто естественные врожденные способности, но и эффект влияния окружающей среды, в которой растет человек. Хорошее питание и здоровье может привести к лучшему развитию мозга, а более активное стимулирование окружающей обстановки также способствует лучшему функционированию мозговых структур. Поскольку мы являемся социальными животными, эти факторы только усиливаются в процессе социальных взаимодействий с другими людьми, также хорошо развитыми, что приводит к позитивному обратному эффекту и влияет на более высокий результат выполнения теста. Благодаря полноценному питанию и стимулирующей окружающей среде, вполне возможно, что в среднем мозг человека в наше время стал более сложно устроен, чем сто лет назад.

Однако есть данные, что этот эффект начал пропадать. В Дании, стране с наивысшими показателями в недавнем прошлом, в последние годы средний уровень IQ перестал расти. Возможно, эффект окружающей среды может ограничивать развитие мозга, но только тогда, когда источников недостаточно (см. «Знаете ли вы? Врожденное или приобретенное?). Иначе говоря, как только количество бедных людей или людей, ограниченных в факторах развития, уменьшается, средний уровень IQ увеличивается. Это предположение подтверждается недавним исследованием испанских детей, чей показатель интеллекта увеличился через 13-летний период. Больше всего повысился показатель детей с наименьшим уровнем IQ, тогда как среди детей, набравших результат выше среднего, изменений практически не было. Подтверждение этой идеи можно увидеть в американских исследованиях, доказавших, что в самых бедных слоях общества достижения детей напрямую связаны с ресурсами школы, но у более богатых учеников достижения больше зависят от наследственности и домашнего окружения.

Однако все эти изменения не означают, что наш мозг продолжает развиваться. Наоборот, поскольку эффект Флинна четко прослеживается уже через несколько десятилетий, это не может быть настоящей эволюцией. Эволюция обычно предполагает изменения в генах, которые передаются потомкам и поэтому требуют минимум одного круга репродукции и отбора. Затем появляются наследственные изменения, и поэтому человек, родившийся с улучшенными генами, позднее превзойдет своими показателями людей, выросших в тех же условиях.

Важно понимать, что естественный отбор работает, отталкиваясь от практических результатов. Не имеет значения, умеет ли животное искать пищу благодаря встроенной в его мозг уже при рождении автоматической программе поиска пропитания или же оно хорошо обучается этому на своем детском опыте. В любом случае, если это животное сможет находить достаточное количество пищи, оно выживет и с большей вероятностью сможет оставить потомство. Поэтому в результате естественного отбора мозг животного помогал ему выживать в окружающей обстановке. Разные животные могли добиться успеха, взаимодействуя или будучи способными выживать в различных ситуациях. Поэтому спор «Врожденное или приобретенное?» некорректен. Отбор способствует продвижению генов, которые особенно удачно приспосабливаются к окружающей обстановке.

Когда люди спрашивают, развивается ли все еще мозг человека, они часто имеют в виду вот что: «Правда ли, что генетические механизмы, определяющие размер мозга или его структуру, меняются?» На этот вопрос непросто ответить, поскольку, возможно, только через несколько поколений станут заметны какие-нибудь изменения на эволюционном уровне.

Знаете ли вы? Макиавеллиевский интеллект: психическая гонка вооружений?

Приматы — животные социальные. И подлые. Это правда как для обезьян, так и для людей. Мы живем группами, соревнуемся друг с другом за еду и партнеров и все время создаем и разрушаем альянсы. Рассуждения, лежащие в основе этих взаимоотношений, могут быть весьма запутанными, начиная с «ты мне нравишься, я нравлюсь тебе» до «ты притворяешься, что я тебе нравлюсь, когда мы находимся рядом с ней» и даже «вы с ней можете взять мой банан, пока я не смотрю». Как в джунглях. Некоторые люди полагают, что постоянное социальное соревнование является главным фактором развития мозга приматов. На протяжении истории видов социальные взаимоотношения многих поколений приводили к отбору индивидуумов, обладающих большей психической силой. В результате возникала психическая гонка вооружений, при которой увеличение размера мозга некоторых особей оказывало влияние на других животных этого вида. У людей около 76% массы мозга отводится на кору, и это больше, чем у любого другого вида. На втором месте шимпанзе с 72%, на третьем — гориллы (68%). Дельфины, несмотря на большой абсолютный размер мозга, находятся позади с 60%. В нашем случае дополнительный объем коры головного мозга бывает полезен в очень многих ситуациях, например, при изучении языков или создании инструментов.

Увеличенный размер головного мозга способен открыть новые ниши в окружающей среде, в которых вид сможет процветать. Так, ареал обитания шимпанзе и горилл ограничен отдельными районами Африки, а люди смогли выбраться через узкий проход, ведущий из Африки в другие районы нашей планеты, и затем приспособиться к самым разнообразным условиям существования.

Человеческую эволюцию с помощью естественного отбора сложно наблюдать на протяжении одной человеческой жизни, но ее можно увидеть на примере животных с коротким жизненным циклом. В таком случае один наблюдатель может проследить за большим количеством сменяющихся поколений животных. Например, на Галапагосских островах, где количество пищи и погодные условия сильно меняются от сезона к сезону, выжили вьюрки с различными формами клюва, зависящими от типа и местоположения пищи. Вьюрки достигают половой зрелости и дают потомство в течение нескольких лет. Через несколько поколений вид клюва может измениться — стать длиннее и уже или толще и короче в зависимости от того, как удобнее добывать пищу. Эти изменения можно проследить в течение одного десятилетия.

Чтобы естественный отбор работал, у индивидуумов с определенной характеристикой должно появляться на свет больше потомства, чем у тех, у кого ее нет. Отбор, основанный на изменениях в функционировании мозга, скорее всего, будет очень постепенным. Возможно, пройдут тысячи лет, прежде чем станут заметны какие-либо изменения в интеллекте. Работающий заметно быстрее эффект Флинна — гораздо лучший выбор для улучшения нашего вида, — по крайней мере он дает значительно более быстрый результат.

Если эволюционные изменения все-таки происходят, то это постепенный долгий процесс, протекающий на протяжении всей истории нашего вида. Есть данные о сравнительно недавней эволюции некоторых генов, отвечающих за развитие мозга («недавний» в понятиях эволюции означает в течение последних 10 тысяч лет). Два гена, связанные с развитием мозга — микроцефалии и ASPM, — изучались у отдельных людей во всем мире. Эти гены обнаружили потому, что они вели к серьезным дефектам размера головного мозга и повреждению или отсутствию некоторых мозговых структур. Люди с поврежденным микроцефалином или ASPM выглядят физически нормальными, если не считать того, что мозг у них совсем крошечный, в результате чего развивается тяжелая умственная неполноценность. Дефект показывает, что протеины, закодированные микроцефалином и ASPM, необходимы для нормального развития. Это заставляет предположить, что функциональность этих протеинов может также варьироваться в пределах одной популяции и таким образом вести к разнице в размере головного мозга у отдельных людей.

Исследуя ДНК более тысячи человек, ученые выяснили, что конкретные формы микроцефалина и ASPM передаются по наследству гораздо чаще, чем это можно было предположить, и, следовательно, естественный отбор работает. Основываясь на известной частоте изменения остального генома, они вычислили, что новые усовершенствованные гены впервые появились в человеческой популяции между 6 тысячами и 37 тысячами лет назад. Более точно время выяснить невозможно, так как изучить ДНК того времени нереально. Поскольку временной период одного поколения обычно составляет 15—20 лет, эти изменения представляют собой кумулятивный результат от сотен до тысяч поколений отбора.

Неизвестно точно, что эти усовершенствованные гены делают для людей. До сих пор не найдено связи между вариантами генов и размером мозга у нормальных людей, учитывая, что размер мозга определяется множеством других факторов. Возможно, эти гены дают какие-то иные преимущества, скажем, меньшую вероятность появления дефекта мозга. Они могут даже быть связаны с развитием других органов в организме. Подобно эффекту Флинна дефекты этих генов могут являться формой депривации. В любом случае механизмы, запускающие процесс увеличения размера мозга, еще должны быть изучены. Что бы ни делали эти гены, они лишь часть эволюционного генетического процесса, в котором изменение мозга занимает тысячи лет. Так что можете перевести дыхание.

ЧАСТЬ 4. ВАШ ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ МОЗГ

ГЛАВА 16. Стихия мозга: эмоции

Большинство людей полагает, что эмоции только мешают нам совершать разумный выбор, но это не так. Эмоции (в отличие от настроения) возникают в ответ на события окружающего мира и помогают нашему мозгу сфокусироваться на решающей информации — от угрозы физического вреда до социальных возможностей. Эмоции помогают нам выбрать такое поведение, чтобы достигнуть желаемой цели и избежать того, чего мы опасаемся.

Большинство решений в жизни не могут основываться только на логических рассуждениях, поскольку имеющаяся у нас информация обычно бывает неполной или двусмысленной. Насколько просто решить, менять ли работу, если знать заранее, справишься ты с новой и насколько она тебя удовлетворит. Обычно, однако, все, что у нас есть, — это интуитивное чувство, что следует попробовать. Это отлично работает до тех пор, пока ваша орбитофронтальная кора, ключевая часть эмоциональной системы мозга, в порядке.

При повреждении этой области люди сталкиваются с большими проблемами. Один знаменитый пациент, EVR, был финансовым директором маленькой компании, жил с женой и двумя детьми, как вдруг в возрасте 35 лет у него обнаружили опухоль в передней части головного мозга. При проведении операции ему удалили большую часть орбитофронтальной коры. После этого он все еще мог вести разумные разговоры об экономике, импорте и текущих событиях и рассуждать по поводу сложных финансовых и этических ситуаций. Его память и интеллект не изменились, но это был уже не он. EVR сталкивался с проблемами при попытке принять самое простое решение. Он долго сравнивал различные рубашки по утрам, пытаясь определить, какая лучше. Более сложные выборы давались ему не легче. Довольно скоро он потерял работу, его бросила жена, и после неудачной попытки начать новый бизнес он переехал к родителям. EVR женился на проститутке, но и она через полгода ушла от него.

Такие катастрофические последствия часто встречаются у людей с повреждениями орбитофронтальной коры (хотя результаты повреждения мозга во многом зависят еще и от индивидуальных генов, истории жизни и личных характеристик до появления дефекта). Многие пациенты сохраняют способность планировать и выполнять сложные последовательности действий, но кажется, они не задумываются о последствиях своего поведения. Они не выражают особого беспокойства перед очень рискованным предприятием, они не смущаются поступками, которые большинство из нас нашло бы оскорбительными.

На самом деле они, похоже, не ощущают социальных эмоций, которые были бы адекватны в определенных ситуациях, хотя другие эмоции у них проявляются. Это может происходить из-за того, что им сложно отслеживать собственное поведение и то, насколько оно соответствует социальным правилам. Если повреждение происходит во взрослом возрасте, то пациенты могут правильно назвать существующие правила, но обычно просто не применяют их в жизни. Те же, чей мозг пострадал в детстве, не могут даже описать существующие нормы социальных взаимодействий, а не только следовать им.

Знаете ли вы? Эмоции и память

Скорее всего, вы лучше помните свой последний отпуск, чем свой последний визит на почту. Психологам давно известно, что эмоционально насыщенные события оставляют более живые воспоминания. Эмоциональный подъем обеспечивает более длительное хранение важных подробностей опыта, иногда — за счет забывания менее важных деталей. Люди с поврежденным миндалевидным телом не обладают этой усиленной памятью основных деталей эмоционально насыщенного события, а значит, скорее всего, именно эта часть мозга отвечает за влияние эмоций на память. Миндалевидное тело участвует в процессе запоминания важных ситуаций как при позитивных, так и при негативных эмоциях.

Эмоциональный подъем вызывает выделение адреналина, который активизирует блуждающий нерв — часть симпатической нервной системы (контролирующей так называемый рефлекс «бей или беги»). Блуждающий нерв передает информацию в ствол, оттуда она попадает в миндалевидное тело и гиппокамп, выполняющий важные функции в процессе запоминания. В результате этой активности в обеих областях мозга растет синаптическая пластичность — процесс, который, как считается, лежит в основе обучения (см. главу 13). Блокирование рецепторов этой информации в миндалевидном теле не дает адреналину усилить память, тогда как их активизация улучшает этот процесс.

Стрессовые ситуации также приводят к выделению глюкокортикоидов (гормонов стресса). Эти гормоны действуют напрямую на гиппокамп и миндалевидное тело, улучшая память. Повреждение миндалевидного тела не позволяет глюкокортикоидам усилить память в гиппокампе, так что, по-видимому, активность миндалевидного тела в этом процессе необходима.

В некоторых условиях стресс может повредить память. Глюкокортикоиды мешают процессу оперативной памяти, воздействуя на префронтальную кору. Хронический стресс может повредить гиппокамп (см. главу 10), что приведет к постоянным проблемам с запоминанием всех типов информации, а не только эмоционально окрашенных событий.

Теперь, когда мы объяснили, почему эмоции столь важны, рассмотрим другие части мозга. Миндалевидное тело больше всего известно благодаря своей роли в генерировании реакции страха (см. главу 13), но оно быстро отвечает и на позитивные стимулы. Более того, миндалевидное тело играет важную роль при фокусировании внимания на эмоционально значимых событиях в мире. Нейроны в миндалевидном теле реагируют на свет, звук, прикосновение, а иногда — на все три стимула одновременно. Многие нейроны специализируются на объектах, особенно — на значимых (например, на лицах или еде). Деятельность этих нейронов меняется в зависимости от потребности животного. Так, нейрон, отвечающий у животного за потребность во фруктовом соке, перестает реагировать после того, как животное напилось.

Удаление миндалевидного тела снижает некоторые реакции страха как у животных, так и у людей. Но особенно это повреждение понижает физическое проявление беспокойства. Например, играя в карты, люди с дефектом миндалевидного тела не выказывают реакции на риск — у них не потеют ладони и не учащается сердцебиение. (Можно подумать, что это обеспечит им отличное времяпрепровождение в Лас-Вегасе, но это не так. Оказывается, эмоциональные реакции необходимы людям для принятия нужного решения в неопределенной ситуации.) Точно так же и животные с поврежденным миндалевидным телом слабее реагируют на провоцирующие беспокойство ситуации, демонстрируя меньше бдительности и страха.

Животные с поврежденной конкретной частью миндалевидного тела сталкиваются с проблемами при решении заданий, в которых требуется критически воспринять ценность объекта или ситуации. Иначе может получиться так, что вы положите в рот кусочек шоколада, а окажется, что это лакрица (причем вовсе не имеет значения, что вы предпочитаете). У этих животных остаются нормальные вкусовые пристрастия, и они работают за лакомство, хотя и теряют способность критически оценивать предложенный корм и не могут научиться избегать пищи, от которой им затем бывает плохо.

Большинство эмоций генерируется общими областями мозга, но есть несколько специфических регионов, специализирующихся именно на эмоциях. Определенные типы повреждений мозга могут влиять на проявления отвращения или страха, не затрагивая при этом других эмоций. В главе 17 мы подробнее рассмотрим роль миндалевидного тела в создании эмоции страха.

Отвращение — это эмоция, возникшая давно в процессе эволюции для того, чтобы взрослеющие животные учились определять съедобную пищу. За отвращение в основном отвечают подкорковые узлы и островок головного мозга.

Электрическая стимуляция островка у людей приводит к состоянию тошноты и неприятного вкуса. Крысы с повреждениями одной из этих областей затруднялись в определении пищи, от которой они заболевали.

У людей роль этих областей расширена и включает в себя способность распознавать сходные ощущения у других. Пациенты, у которых эти регионы были повреждены, не могли распознать у людей выражение отвращения, как это бывает и у пациентов с болезнью Хантингтона (двигательное заболевание, вызванное дегенерацией нейронов в полосатом теле (части подкорковых узлов).

Примечательно, что те же области мозга заставляют нас морщить нос не только перед испорченной едой, но и при нарушении принятых норм морали. Например, островок активизируется, когда люди вспоминают что-то, заставляющее их почувствовать вину — эмоцию, напоминающую отвращение по отношению к себе.

Более общей деятельностью островка можно считать ощущение состояния нашего тела и пробуждение тех эмоций, которые станут мотивировать нас делать то, что нужно нашему организму. Конечно, не всегда можно доверять тому, что хочет наше тело, поскольку островок точно так же активизирует потребность организма в наркотиках или никотине. Островок посылает информацию в области, вовлеченные в процесс принятия решений, — например, префронтальную и переднюю поясную кору. Островок занимается и организацией социального поведения. Он помогает нам догадываться об эмоциях человека (например, смущении), исходя из его физического состояния (вспыхнувшего лица). Островок является одной из нескольких систем головного мозга, которые реагируют сходным образом как на собственную активность или состояние, так и на состояние другого человека. Другим является система зеркальных нейронов (см. главу 24).

Наши эмоции (и мозговые системы, их генерирующие) схожи с реакциями животных. Однако человеческие эмоции особенно сложны, в частности, из-за большой фронтальной коры. Хотя и мыши могут пугаться, сложно представить себе мышь, испытывающую стыд. Эмоции во многом контролируют наше социальное поведение, поэтому нет ничего удивительного в том, что области мозга, связанные с генерированием эмоций, не менее важны и при контроле социальных сигналов. Так называемые социальные эмоции (вина, стыд, зависть, смущение, гордость и т. д.) возникают в процессе развития позже, чем базовые эмоции счастья, страха, печали, отвращения и гнева. Эти эмоции направляют наше социальное поведение, в том числе желание помочь другим людям и стремление наказать обманщиков, даже в ущерб себе. Эксперименты показали, что люди с более сильным проявлением эмоциональных состояний более склонны к альтруизму или вынужденному выполнению социальных норм.

Теперь подумаем о том, как ситуация может повлиять на наше эмоциональное состояние. Например, если ваш любимый не появился вовремя в ресторане, вы можете рассердиться на него, а можете испугаться, подумав, что он попал в аварию. Узнав же, что он опоздал из-за того, что помогал человеку, у которого случился инфаркт, вы можете почувствовать гордость и счастье.

Этот пример иллюстрирует то, как наш мозг способен менять испытываемые нами эмоции в зависимости от наших намерений или восприятия событий. Несколько регионов коры головного мозга посылают информацию в центральную эмоциональную систему, чтобы изменить восприятие эмоциональной реакции. Самой простой формой эмоциональной регуляции является отвлечение, переключение внимания на что-нибудь другое, обычно — временно. Как показали исследования, при работающем переключении активность в эмоциональных системах понижается. Отвлечение способно понизить негативные эмоции, связанные с физической болью. Частично это происходит из-за понижения активности в некоторых областях, отвечающих за реакцию на боль (например, в островке), тогда как активность в областях, связанных с когнитивным контролем, повышается (в основном в префронтальной и передней поясной коре). Точно так же предвкушение ситуации, в которой обычно возникает позитивная или негативная эмоция, часто активизирует те же области мозга, что отвечают и за реакцию в данной ситуации.

Эффект, подобный отвлечению, можно вызвать и сознательно. Например, некоторые мастера йоги утверждают, что во время медитации не ощущают боли. Ученые проводили сканирование мозга медитирующего йога. Затем лазер стал стимулировать определенную область, что в норме должно было вызвать очень сильные болевые ощущения, однако никаких проявлений боли замечено не было, и активность в островке повысилась совсем незначительно.

Более длительный способ регуляции эмоций — это переоценка. Переоценка происходит, когда вы переосмысливаете смысл события, в результате чего ваши эмоции также меняются. Например, если ваша маленькая дочка обожгла руку о горячую плиту, вы можете разозлиться оттого, что она вас не послушалась, а затем почувствовать себя виноватым, поскольку не были достаточно внимательны и не смогли предостеречь ее от ожога. Однако затем, немного подумав, вы можете понять, что ожог несерьезный и быстро пройдет и что ваша дочь получила хороший урок важности следования вашим инструкциям. Оба этих размышления помогут вам не расстраиваться сильно из-за происшествия.

Знаете ли вы? Как наш мозг распознает юмор

Юмору сложно дать определение, но мы можем его почувствовать. Существует теория, согласно которой юмор содержит удивление — конец истории оказывается не такой, какой мы ожидаем, из-за чего мы заново интерпретируем смысл услышанного ранее, чтобы оно подходило к неожиданной концовке. Анекдот в отличие от логической загадки представляет собой связную, но не слишком логичную историю.

Некоторые пациенты с поврежденной фронтальной долей мозга, особенно — правой, вообще не понимают шуток. Обычно это происходит из-за того, что у них возникают трудности со стадией реинтерпретации. Например, если им рассказать начало анекдота и предложить несколько окончаний на выбор, они не смогут сказать, какой из них будет смешным.

Смех или чувство веселья у эпилептических больных вызывали с помощью стимуляции префронтальной коры или нижней части височной доли. Сканирование мозга показало, что нижняя и средняя области префронтальной коры активизируются, когда человек воспринимает шутку. Поскольку юмор включает в себя как эмоциональный, так и когнитивный компоненты, в этом есть определенный смысл, так как эти пре-фронтальные области интегрируют обе функции.

Юмор улучшает самочувствие человека, вероятно, потому, что активизирует центр удовольствия, который отвечает и за другие приятные вещи — например, еду и секс (см. главу 18). При сочетании с удивлением чувство удовольствия способно вызвать смех. Может быть, еще в древние времена смех был сигналом, сообщавшим о том, что вызывавшая тревогу ситуация на самом деле оказалась безопасной. Различные типы юмора активизируют области мозга, реагирующие на эмоциональные стимулы, — миндалевидное тело, средний мозг, переднюю поясную кору и инсулярную кору. Дее последние области активизируются также и в ситуациях неопределенности или абсурдности, поэтому они могут участвовать в процессе реинтерпретации при понимании шутки. Чем смешнее человеку кажется шутка, тем больше активизируются эти области (и центр удовольствия тоже). Положительный эффект юмора — это не только хорошее самочувствие. Способность смешить других людей может улучшить социальные взаимоотношения, помочь найти партнера по жизни или эффективно донести до других свои идеи.

Юмор снижает влияние стресса на сердце, иммунную систему и гормоны. Поэтому, если вы смеетесь над тем, что другим людям вовсе не кажется смешным, помните, что, скорее всего, именно вы будете смеяться последним.

Переоценка происходит в префронтальной и передней поясной коре. Во время экспериментов у людей, пытавшихся иначе интерпретировать эмоциональные стимулы, повышалась активность этих областей. В результате успешной переоценки активизировалась другая область мозга, ответственная за физические проявления эмоциональных изменений, — например, понижение активности миндалевидного тела, когда кто-то старался переоценить стимулы и сделать их менее пугающими. Эти изменения в мозге удивительно напоминают паттерны активности, возникающие в ответ на плацебо, — другой пример, на котором можно убедиться в том, что люди могут по-разному воспринимать одну и ту же ситуацию в зависимости от собственных убеждений.

Люди, способные к переоценке, обычно бывают более эмоционально стабильными и легче приспосабливаются к разным ситуациям. В процессе психотерапии многие люди хотят именно улучшить свою способность продуктивно переоценивать ситуации. В целом, будучи млекопитающими с большой фронтальной корой, мы можем научиться контролировать свои эмоциональные реакции. Переоценка в отличие от большинства ментальных способностей улучшается с возрастом, возможно, как следствие созревания префронтальной коры или просто как результат практики. Этот факт может объяснить то, почему пожилые люди обычно чувствуют себя более счастливыми и испытывают меньше негативных эмоций.

Поэтому, когда в следующий раз вы услышите фразу: «Не надо быть таким эмоциональным!», вы-то будете знать правду. Ваши эмоции, как положительные, так и отрицательные, являются вашим быстрореагирующим гидом к эффективному поведению, помогающим вам предсказать вероятные последствия действий в случаях нехватки информации для логического вывода. Не беспокойтесь и проявляйте свои эмоции. Пока ваша система регуляции эмоций в рабочем состоянии, вы, скорее всего, сделаете правильный выбор.

Юмор можно разрезать на кусочки, как лабораторную лягушку, но тогда он умрет в процессе, и его внутренние органы приведут в уныние любого, кроме настоящего ученого.

Э.Б. Уайт

ГЛАВА 17. Все ли я сложил? Тревожность

Мы не хотим никого волновать, но истина в том, что слишком большое спокойствие может вас убить. В мире, наполненном опасностями, ощущение тревожности может стать большим преимуществом в процессе выживания. Конечно, можно беспокоиться и слишком сильно — например, если вы — барсук, который боится вылезти из своей норы на поиски пищи или супруги. Можно также беспокоиться не о том, что нужно. Бывает, что у человека развивается фобия и вечеринка превращается для него в самое страшное на свете событие. Однако в целом тревожность приносит нам много пользы, и не только тем, что является «тренировкой страха» перед лицом опасности. Тревожность помогает нам выбрать правильный тип поведения — от выполнения работы в срок до заготовки провианта на зиму. Как это ни странно, но эмоции, заставляющие нас чувствовать себя не очень хорошо, часто приводят к полезным результатам, и именно поэтому они так часты.

Хотя все мы время от времени испытываем беспокойство, у людей (и других животных) есть индивидуальные различия в том, насколько легко их охватывает чувство тревоги, а также в его степени и продолжительности. Некоторые из этих различий вызваны нашими генами. Если у вас есть родственник с паническим расстройством (о нем см. ниже), то это повышает риск развития подобного заболевания у вас приблизительно в пять раз.

Миф. Эффект автомобильной катастрофы

Люди часто рассказывают, что во время внезапного опасного события — например, автокатастрофы, время будто замедляет ход. Позднее они говорят, что могли оценить ситуацию, обдумать альтернативы и предпринять нужные действия за считанные мгновения. Такая способность, несомненно, представляла бы собой невероятное преимущество в процессе выживания.

В каком-то смысле время действительно течет медленнее в стрессовой ситуации — точнее, люди воспринимают его замедленным. Для проверки восприятия времени в состоянии страха исследователи воспользовались очень увлекательным, но безопасным сценарием — аттракционом в парке развлечений. Выбранный аттракцион представлял собой свободное падение участника в шлеме с высоты в 100 футов (около 30 м) в специальную сеть.

Для измерения воспринимаемой скорости во время падения исследователи прикрепили миниатюрный видеомонитор на запястье участников. На экране показывались быстро сменяющие друг друга изображения букв или цифр (например, черная единица на белом фоне, затем — белая единица на черном фоне). Скорость изображения была такова, что в нормальных условиях люди различали только размытый серый фон. Затем участников эксперимента отправили на аттракцион, наказав им не сводить глаз с экрана.

Падающие участники не стали воспринимать цифры хоть сколько-нибудь лучше, чем те, чьи ноги плотно стояли на земле. Так что восприятие времени не улучшается, даже несмотря на то, что участникам эксперимента падение показалось намного более продолжительным, чем это было в действительности. 8 среднем участники считали, что их собственное падение длилось на 36% дольше, чем падение других людей.

Полученные результаты показывают, что меняется только восприятие времени. Даже если вам может казаться, что какое-то событие длится довольно долго, вы не сможете, как Нео из «Матрицы», заметить пулю в полете.

В опасных ситуациях есть вероятность, что нейромедиаторы, например адреналин, приводят к тому, что воспоминания откладываются более насыщенно в определенный период времени без ускорения сенсорных процессов. Остается лишь выяснить: как измерить, увеличивается ли скорость психических процессов во время очень волнующих моментов? Есть желающие прыгнуть с парашютом?

Гены не только контролируют базовый уровень тревожности, но еще и определяют нашу чувствительность к стрессовым факторам — таким, как ссора с ребенком, смерть родителя или развод. Например, люди с защитным вариантом определенного гена могут справиться с большим количеством стрессовых ситуаций и при этом вряд ли впадут в депрессию или панику. Этот ген кодирует переносчик серотонина, высвобождающий нейромедиатор серотонин из синапсов. Люди с восприимчивым вариантом этого гена чувствительнее к стрессу, но и они могут превосходно существовать, если в их жизни не происходит ничего слишком ужасного. Люди с одним набором каждого варианта (поскольку у нас у всех есть по два набора каждого гена, как вы, может быть, помните из школьной программы) оказываются где-то посредине. Они могут справиться с одним тяжелым событием, но несколько стрессовых ситуаций подряд могут ввергнуть их в депрессию или привести к тревожному расстройству.

Единственное, чего нам следует бояться, — это самого страха.

Франклин Д. Рузвельт

Тревожное расстройство — наиболее часто встречающийся тип психического заболевания в Америке. 90% людей с тревожным расстройством сталкивались в определенный момент своей жизни и с хронической депрессией, и многие варианты лечения бывают эффективны для обеих этих проблем. Например, селективные ингибиторы обратного захвата серотонина типа прозака, которыми часто пользуются в процессе лечения депрессии, способны помочь и при тревожном расстройстве. Это совпадение позволяет предположить, что мозговые механизмы, приводящие к возникновению депрессии и тревожности, могут быть схожи, хотя происхождение патологической тревожности изучено лучше.

Как мы уже говорили (см. главы 13 и 16), повреждение миндалевидного тела влияет на ответную реакцию страха и обучение страху у людей и животных. Стимулирование миндалевидного тела у животных приводит к появлению реакции страха. Вам не нужен сканер мозга, чтобы узнать, когда ваше миндалевидное тело активно: это происходит, когда темп сердцебиения увеличивается, а ладони потеют. Кровяное давление при этом тоже поднимается, и в экстремальных ситуациях бывает трудно дышать. Эти симптомы появляются потому, что миндалевидное тело напрямую связано с гипоталамусом, контролирующим реакции организма на стресс. Активность миндалевидного тела приводит к активизации симпатической нервной системы (реакция «бей или беги») и выбрасыванию гормона стресса глюкокортикоида. Говорят, что люди, испытавшие резкое и интенсивное проявление этих симптомов, впадали в острое тревожное состояние с реакцией паники — тип заболевания, способного вызвать столь ошеломляющие ощущения, что человеку может показаться, что он умирает.

Слишком большая активность миндалевидного тела, возможно, способна привести к некоторым тревожным состояниям. Но у других пациентов активность миндалевидного тела оставалась в норме. Вместо этого они сталкивались с проблемами в работе префронтальной коры, отвечающей за отключение беспокойства, когда оно больше не требуется.

Миндалевидное тело получает сигнал прямо от органов чувств, поэтому его реакции бывают быстрыми, но не очень аккуратными.

Часто после дальнейшего анализа более пунктуальной части мозга оказывается, что причин бояться вовсе не было. (Испугавшая вас змея оказалась дрогнувшей на ветру веткой куста.) В таком случае префронтальная кора подавляет активность миндалевидного тела и гасит ощущение испуга. Если этот процесс не работает нормально, люди продолжают тревожиться еще долго после того, как опасность миновала. Одни из самых лучших методов лечения работают, возможно, именно на повышение эффективности этих блокирующих путей.

Знаете ли вы? Синдром посттравматического стресса

У тех, кто испытал чрезвычайно травмирующие события (жертвы изнасилования, ветераны войны и др.), развивается синдром ПТСР (посттравматического стрессового расстройства). Люди с этим заболеванием все время настороже, волнуются, не могут спокойно спать. Они снова и снова переживают травмирующие события в ночных кошмарах или навязчивых дневных мыслях. Такие люди могут стать эмоционально пассивными, отрешенными и потерять интерес к повседневным делам. Симптомы подобного состояния остаются на протяжении всей жизни приблизительно у 30% пациентов. ПТСР — это не современное изобретение. Схожие симптомы описывались еще в античные времена, известный пример — состояние Ахилла после войны в «Илиаде». И действительно, этот синдром проявлялся во всех изученных войнах.

Большинство взрослых сталкивалось в жизни как минимум с одним травмирующим событием, которое могло бы вызвать ПТСР, но этот синдром появляется только у некоторых. Наиболее опасным фактором является травма, сознательно причиненная другим человеком, — например, изнасилование или похищение ребенка. Приблизительно у половины изнасилованных женщин развивается это состояние, тогда как у жертв катастроф риск его появления относительно низок (около 4%). Лечение ПТСР такое же, как и при любом тревожном состоянии, но прогресс может идти гораздо медленнее. Продолжительное состояние ПТСР может привести к негативным последствиям в работе и отношениях человека, которые имеют тенденцию оставаться даже после того, как тревожность проходит.

Подобно другим тревожным состояниям, ПТСР встречается у женщин вдвое чаще. (В Америке у женщины есть 10-процентная вероятность того, что она в течение своей жизни столкнется с таким заболеванием, тогда как у мужчины это всего 5%.) Есть два предполагаемых объяснения такому положению дел. Первое: женщины сталкиваются с большим количеством травмирующих событий (или с большей травмой) — например, от изнасилования и избиения супругом гораздо чаще страдают женщины, хотя мужчины, несомненно, испытывают больше травм, связанных с драками или вооруженными действиями. Второе: женщины больше подвержены обучению страху или стрессу, а поэтому они более склонны к появлению тревожных состояний. Подтверждающие эту мысль данные слабы и противоречивы, но правда в том, что у женщин (20%) чаще, чему мужчин (8%), после травмирующего события развивается синдром ПТСР. Вполне возможно, что оба эти объяснения отражают причины, влияющие на неравенство между полами.

У людей с ПТСР гиппокамп обычно бывает небольшого размера. Сначала ученые считали, что это следствие того, что подобное состояние вызывает стресс, который, как известно, повреждает гиппокамп. Однако, изучив пары однояйцевых близнецов, в которых только у одного брата был военный опыт, ученые выяснили, что маленький размер гиппокампа второго брата, оставшегося дома, мог стать хорошим средством прогнозирования, разовьется ли у первого брата ПТСР по возвращении домой. Полученные данные показывают, что есть люди с предрасположенностью к ПТСР, возможно, из-за того, что их мозг слишком чувствителен к стрессу.

Несильное беспокойство не требует профессионального лечения. Если вы хотите попробовать метод «Помоги себе сам», начните с того, что постарайтесь понять, как уменьшить количество стрессовых ситуаций в своей жизни. Вы можете сделать это двумя способами: уменьшить количество самих ситуаций или научиться эффективнее справляться с ними. Какой именно окажется для вас более полезным, зависит от того, что является причиной вашего стресса. Один из хороших способов жить более комфортно со стрессом — это регулярные физические занятия хотя бы по полчаса ежедневно. Физическая нагрузка улучшает настроение и оказывает дополнительное положительное воздействие, помогая сохранить нормальное функционирование мозга и уменьшить возрастной риск появления деменции (см. главу 14). Медитация тоже может понизить реакцию организма на стресс. Кое-кто любит заниматься йогой, поскольку эти физические упражнения вызывают состояние общей расслабленности. Постарайтесь снизить дозу кофеина и высыпаться. Не поддавайтесь искушению вылечить тревожность с помощью транквилизаторов или алкоголя — в дальнейшем они лишь усугубят проблему. Многие тревожные люди страдают еще и от злоупотребления алкоголем и наркотической зависимости. Если описанные выше техники не снизили уровень вашего беспокойства или если оно причиняет вам серьезные проблемы, возможно, вам следует обратиться к профессиональному терапевту.

В клинических исследованиях было доказано, что для эффективного лечения патологического беспокойства существует два основных способа психотерапии, часто применяемых одновременно. Оба представляют собой непродолжительные серии занятий, обучающие пациентов контролировать ситуации, вызывающие у них беспокойство, и оба требуют активного участия пациентов. Бихевиоральная терапия основывается на угасающем обучении (см. главу 13). Если часто повторять вызывающую страх ситуацию или объект без негативного подкрепления, то в результате тревожность пропадет. Этот процесс обучает животное или пациента не бояться стимула, Бихевиоральная терапия стремится помочь людям не избегать провоцирующие беспокойство ситуации и дать им понять, что эти ситуации на самом деле не опасны (см. «Практический совет: Как избавиться от фобии»). Когнитивная терапия помогает осознать, как мысли влияют на ощущение дискомфорта, и создать более продуктивные пути обдумывания проблемы, например, различая реалистичные и нереалистичные мысли.

Перед посещением терапевта убедитесь, что вы знаете, какой тип терапии он или она практикует и занимается ли той проблемой, от которой вы собираетесь избавиться.

Практический совет. Как избавиться от фобии

Фобия — это сильный страх чего-либо, что на самом деле вовсе неопасно. У людей бывают иррациональные страхи практически всего — от пауков до высоты и социальных взаимоотношений. Фобии обычно начинаются в детстве или юности, и похоже, что они вызываются научением, хотя большинство пациентов не помнит особенного события, после которого у них появился этот страх. Возможно, что тенденция к приобретению фобии частично определяется генетическим фактором.

Но есть и хорошая новость: фобии относятся к одним из наиболее легко поддающихся лечению психических заболеваний. Весьма эффективной бывает кратковременная бихевиоральная терапия, сфокусированная на десенсибилизации страха пациента. Иногда в дополнение к этому подходу назначаются медицинские препараты, чтобы временно уменьшить чувство страха, или используется когнитивная бихевиоральная терапия, помогающая пациенту пересмотреть свое отношение к вызывающему страх стимулу.

Терапевт постепенно подводит пациента к пугающей ситуации, постоянно консультируясь с ним, чтобы быть уверенным, что тревожность остается на допустимом уровне. Например, при фобии высоты пациент может сначала рассматривать фотографии, снятые с высоты третьего этажа, затем он может представить себе, как он стоит на балконе, а позже — поднимается на крышу. По мере ослабления тревожности пациент окажется в реальной вызывающей волнение, но контролируемой ситуации, где ему покажут, что настоящей опасности нет. Этот подход в руках опытного терапевта бывает очень эффективен в процессе научения пациента контролировать свою фобию.

Доктора тестируют новые поразительные варианты лечения патологической тревожности с помощью психотерапии, хотя эти новшества еще не получили распространения. Поскольку запрос на бихевиоральную терапию превосходит количество квалифицированных терапевтов, ученые работают над компьютерной программой, которая позволит людям контролировать количество стрессовых ситуаций в своей жизни. Человеку предлагают симулированную стрессовую ситуацию, созданную с помощью виртуальной реальности. С помощью этих технологий ученые рассчитывают лечить фобии, панические расстройства и ПТСР. Первичные данные показывают, что эти методы могут быть не менее эффективны, чем реальное воздействие внушающих страх факторов. В одном из самых необычных современных подходов пациентов перед началом сессии виртуальной реальности просили принять препарат D-циклосерин, который активизирует рецепторы NMDA, необходимые в процессе обучения. Улучшая процесс обучения, препарат увеличивает и скорость обучения угасанию страха во время бихевиоральной терапии. Пациенты, принимавшие участие в этом исследовании, показали понижение тревожности уже после двух сессий, и это улучшение длилось три месяца. Теперь тот же подход апробируется для лечения ПТСР у ветеранов войны в Ираке, риск заболевания у которых оценивается в 18—30%. Если результаты окажутся не ниже обещанных, то, может быть, станет возможным заметно уменьшить количество людей, страдающих от излишней тревожности.

Конечно, мы не надеемся совсем избавиться от беспокойства с помощью одной из этих техник. Если это произойдет, мы никогда ничего не будем делать. Существует определенный оптимальный уровень тревожности — не такой низкий, чтобы вы лежали на диване целый день, но и не такой высокий, чтобы вы прятались под кроватью. К сожалению, оптимальный для выживания уровень тревожности — не всегда тот, при котором мы чувствуем себя наиболее комфортно. Но если беспокойство мешает вам жить, мы усиленно рекомендуем вам что-то с этим делать. Не позволяйте ему контролировать вашу жизнь.

ГЛАВА 18. Счастье и как его найти

Тимоти Лири был бы разочарован, узнав, что некоторые из самых счастливых людей в Америке — это состоящие в браке, посещающие церковь республиканцы, которые зарабатывают больше, чем их соседи. Но, возможно, ему было бы приятно узнать, что счастливые люди часто занимаются сексом и общаются с другими людьми.

Счастье людей обычно определятся сравнением с другими людьми. Уровень доходов в Соединенных Штатах на протяжении последних 50 лет стабильно растет, но процентное соотношение людей, считающих себя очень и не очень счастливыми, остается приблизительно на одном уровне, вероятно, потому, что стандарт для сравнения также увеличивается. Таким образом, важным определяющим моментом ощущения счастья является не абсолютное, а относительное богатство в ситуации, когда вы зарабатываете столько, чтобы удовлетворить свои основные потребности (около 30 тысяч долларов в год).

Это означает, что большинство из нас чувствовали бы себя счастливее, зарабатывая 50 тысяч в год при среднем доходе в 40 тысяч, чем получая 60 тысяч, тогда как окружающие получали бы 70 тысяч. Вещи, которые мы сможем купить на лишние 10 тысяч в год, вовсе не компенсируют ощущения счастья, которое переполняло бы нас от понимания того, что нам платят больше, чем коллегам.

Как сказал один исследователь: «Ключ к счастью — низкие ожидания». Делая крупную покупку, стоит помнить, что, в конце концов, вы сравниваете выбранный товар не с тем, что имеется в магазине, а с тем, что уже имеется у вас дома — или у ваших друзей. Людям свойственно чувствовать себя менее удовлетворенными, когда им приходится выбирать между большим количеством вариантов, чем если бы в продаже имелось всего несколько видов продукта. Это происходит из-за того, что сравнение с большим количеством имеющихся вариантов может снизить ощущение счастья, заставляя нас жалеть об упущенных возможностях, которые мы не выбрали.

Даже важнейшие события жизни влияют на ощущение счастья меньше, чем можно было предположить. Например, слепые люди вовсе не менее счастливы, чем зрячие. Люди в браке обычно бывают счастливее одиноких (см. «Знаете ли вы? Как ученые измеряют счастье?»), однако наличие или отсутствие детей никак на это не влияет. Похоже, что после сильных временных реакций на большинство хороших или плохих событий в жизни ощущение счастья человека возвращается на свою «исходную позицию», которая обычно бывает положительной. Этот процесс называется адаптацией, и именно в нем причина того, что многие люди продолжают покупать разные вещи, которые им вовсе не нужны. Если покупка чего-то нового дает вам возможность ощутить счастье, вам придется все время что-то покупать, обновляя этот эффект, поскольку он никогда не длится долго.

Знаете ли вы? Счастье во всем мире

В Америке различия в восприятии счастья между отдельными людьми не сильно зависят от демографических факторов, таких, как доход. Однако все меняется, когда мы начинаем сравнивать страны. Объяснение может заключаться в том, что благодаря относительному уровню благосостояния и стабильности этой страны у американцев различия в уровне счастья, основывающиеся на экономических и политических обстоятельствах, не столь значимы. С другой стороны, в Африке и бывшем СССР проживают одни из самых несчастных людей в мире, вероятно, из-за широко распространенной бедности, плохого здоровья и политических переворотов. Исследователи из компании «Экономист интеллидженс юнит» подсчитали, что 82% уровня среднего восприятия счастья в разных странах можно предсказать, отталкиваясь от девяти основных характеристик. Вот эти характеристики, начиная с самой значимой: здоровье (ожидаемая продолжительность жизни), благосостояние (валовой внутренний продукт на человека), политическая стабильность, количество разводов, общественная жизнь, климат (чем теплее, тем лучше), уровень безработицы, политическая свобода и пропорция полов (чем больше мальчиков рождается по отношению к девочкам, тем счастливее люди).

На счастье влияют и культурные факторы. Так, люди в Дании постоянно демонстрируют гораздо более высокий уровень счастья, чем в Финляндии, хотя эти страны похожи по большинству демографических показателей. Датская исследовательская группа предложила интересное объяснение: согласно одному опросу у датчан более низкие ожидания на предстоящий год, чем у финнов.

В своей самой сильной форме идея адаптации предполагает, что все попытки повысить ощущение счастья у отдельного человека или общества тщетны, поскольку жизненные обстоятельства не оказывают долговременного влияния на восприятие человека. Удивительный подход и... почти точно неверный! На самом деле некоторые события однозначно связаны с несчастьем, скажем, хроническая боль или необходимость долго добираться до места работы.

Знаете ли вы? Как ученые измеряют счастье?

Если попытки изучить счастье кажутся вам чересчур легкомысленными, чтобы отнестись к ним серьезно, то вы не одиноки. Конечно, есть определенные ограничения в исследованиях подобного типа, но они более надежны, чем это может показаться. Обычный метод сбора данных довольно прост: ученые звонят людям и спрашивают, насколько те чувствуют себя счастливыми («Насколько вы в целом удовлетворены своей жизнью в последнее время? Очень, достаточно, не очень или совсем не удовлетворены?»), затем задают массу других вопросов про доход, семейное положение и хобби. Опросив большое количество респондентов (обычно несколько тысяч), они пытаются определить, какие ответы чаще принадлежат счастливым людям, а какие — несчастливым.

Этот подход, называемый корреляционным, имеет один большой недостаток. Если вы выяснили, что два события обычно происходят одновременно, есть большая вероятность {хотя и нет никакой гарантии), что между ними существует определенная связь, хотя вы не можете сказать, какая именно. Так, знание того, что женатые люди обычно бывают счастливее, чем одинокие, не дает гарантии, что ваш сын станет счастливее, если женится, что бы вы об этом ни думали. Возможно, жизнь в браке делает людей счастливее, а может быть, просто счастливым людям легче найти партнера для брака. Психологи, измеряющие уровень счастья одних и тех же людей в течение многих лет, выяснили, что оба этих убеждения верны. У счастливых людей больше вероятность выйти замуж или жениться, что, в свою очередь, делает их еще счастливее.

Не все исследования счастья корреляционные, но, интерпретируя подобные методы, необходимо помнить, что связь между двумя явлениями не говорит нам того, что нам хотелось бы узнать больше всего: что причина, а что — следствие. А ведь может существовать еще и другая причина. Кроме того, как и в большинстве психологических исследований, полученный вами ответ будет сильно зависеть от формы вопроса. Например, когда женщин просили перечислить занятия, которые они больше всего любят, список возглавлял ответ «проводить время с детьми». Однако когда другие исследователи попросили женщин описать свои чувства во время разных видов деятельности, которыми они занимались день назад, данные показали, что взаимодействие с детьми приносит приблизительно столько же радости, как и работа по дому или ответ на электронную понту. Полученные результаты дают основания полагать, что женщины считают общение с детьми очень приятным скорее в теории, чем на практике.

События жизни, обладающие долговременным негативным эффектом на ощущение счастья, также включают в себя смерть супруга, развод, инвалидность и потерю работы. Во всех этих ситуациях люди все равно адаптируются — их ощущение счастья затрагивается особенно сильно сразу после неприятного случая, а затем движется обратно по направлению к средней линии, но адаптация бывает неполной. Даже спустя восемь лет после смерти супруга оставшиеся партнеры чувствуют себя менее счастливыми, чем это было при жизни их мужа или жены. Целенаправленные попытки повысить уровень счастья имели определенный успех, который длился некоторое время, но этот способ гораздо эффективнее при неоднократном повторении (см. «Практический совет: Как стать счастливым?»).

Психологи наблюдали за одними и теми же людьми в течение длительного времени, и показатели ощущения счастья большинства из них оставались более-менее стабильными. В одном исследовании немцев, длившемся 17 лет, ощущение счастья только у 24% респондентов заметно изменилось от начала к концу исследования и только у 9% оно изменилось сильно. Все личные события: женитьба, здоровье, уровень дохода и т.д. — влияют только на 20% разницы в ощущении счастья у американцев, тогда как генетический фактор влияет на 50% различий. Ощущение счастья однояйцевых близнецов, выросших раздельно (обычно из-за того, что они были усыновлены разными людьми), приблизительно настолько же близко друг другу, как ощущение счастья однояйцевых близнецов, выросших вместе, и гораздо ближе, чем восприятие счастья двуяйцевых близнецов, выращенных раздельно. (Оставшиеся таинственные 30% включают в себя неточности измерения, например, различия между отдельными людьми в понимании ответа исследования «в основном удовлетворен».)

В целом мозг всегда реагирует сильнее на изменения, чем на длительные состояния во всем, даже на уровне отдельных клеток. Нейроны также способны адаптироваться (хотя они обычно делают это быстрее, чем за секунду, а не в течение месяцев). Адаптация весьма эффективна, поскольку в основном мир стабилен, тогда как большая часть действий, важных для нашего мозга, находится в изменяющейся части мира — движущиеся предметы, изменившееся лицо вашего супруга или неожиданный источник еды. И если наш мозг может схитрить, пожертвовав своими ограниченными ресурсами для предоставления вам новой информации, то это может помочь нам более эффективно реагировать на окружающий нас мир.

Нейроны в нескольких областях головного мозга активнее реагируют на «подкрепляющие» события. Подкрепление способствует тому, что вы, скорее всего, повторите данное поведение. Примерами таких «вознаграждений » можно считать еду, воду, секс и более сложные виды позитивного социального взаимодействия. У людей подкрепления обычно ассоциируются с субъективным чувством удовольствия, и люди, как и животные, готовы работать ради них (а также ради специфически человеческого вознаграждения — денег). Однако возможности записывать реакции отдельных нейронов у людей редки, поэтому исследования подобного типа обычно проводятся на грызунах и обезьянах.

Практический совет. Как стать счастливым?

Счастье иллюзорно. Из-за эффекта адаптации частые небольшие, но приятные моменты больше влияют на ощущение счастья, чем случающиеся изредка крупные события. Точно так же уменьшение ежедневных раздражающих ситуаций — скажем, долгих поездок на работу — внесет заметный вклад в ваше ощущение счастья. Сложно поверить, что вы будете чувствовать себя более счастливым, имея возможность всю жизнь вечером проводить по пятнадцать минут за приятным напитком с симпатичным вам другом, чем выиграв крупную сумму в лотерею, но это практически всегда оказывается правдой.

Что делает людей счастливыми каждый день? Женщины, которых попросили вспомнить свои эмоции в конце дня, оценили занятие сексом как самое приятное времяпрепровождение, превышающее по степени удовольствия общение с друзьями. Исследования показали, что большее количество секса коррелирует с большим ощущением счастья и в отличие от денег удовольствие от секса не уменьшается после того, как его у вас стало достаточно.

То, насколько людям удалось выспаться прошлой ночью, имело более тесную связь с их способностью наслаждаться следующим днем, чем доход семьи. Постановка реалистичных целей и их достижение также связаны с ощущением счастья у большинства людей. Наверное, вам не стоит слишком беспокоиться по поводу изменения своих ежедневных ритуалов, поскольку люди, которые живут в соответствии со своими излюбленными привычками, счастливее тех, кто пытается их разнообразить ради своего же блага. Исследования счастья еще только начинаются, но некоторые из них уже показали, что определенные бихевиоральные упражнения могут повысить уровень ощущения счастья. Эти упражнения будут более эффективными, если их выполнять регулярно. Ниже мы приводим некоторые из них.

• Сосредоточивайтесь на позитивных событиях. Каждый вечер в течение месяца записывайте три хороших события, которые произошли с вами за этот день, и поясняйте, что их вызвало. Это упражнение повышает уровень ощущения счастья и ослабляет симптомы легкой депрессии за несколько недель, а полученный эффект длится около полугода с особенно хорошим показателем у людей, выполняющих данное упражнение постоянно.

• Используйте сильные стороны своего характера. Вы можете определить свои сильные стороны, посетив сайт http://www.authentichappiness.org и ответив там на вопросы теста VIA Signature Strengths. (Этот сайт разработал и поддерживает Мартин Селигман, известный специалист, занимающийся позитивной психологией 8 университете Пенсильвании. Чтобы получить доступ на этот сайт, нужно зарегистрироваться, но все тесты там бесплатные.) Узнав пять своих самых сильных сторон, постарайтесь пользоваться ими каждый день в течение недели. Эти два упражнения были разработаны на основе проведенных Селигманом исследований, описанных в его книге «Аутентичное счастье».

• Не забывайте о благодарности. Каждый день записывайте пять вещей, за которые вы испытываете благодарность. У людей, выполнявших это упражнение в течение нескольких недель, было больше позитивных ощущений и меньше негативных, чем у тех, кто выполнял упражнение плацебо. Однако мы не знаем, насколько длительным был достигнутый эффект, поскольку за участниками эксперимента наблюдали только в течение месяца.

Ученые нашли различия между нейронами, реагирующими на подкрепление, и нейронами, реагирующими на другие типы стимулов — например, на вкус. Первый тип нейронов может перестать реагировать, если животному больше не нужно подкрепление — например, если крыса больше не хочет есть, поскольку она сыта (хотя, вероятно, еда по вкусу ничем не отличается от той, что была раньше). Эти нейроны находятся в префронтальной коре, полосатом и миндалевидном теле и часто реагируют не только на существование вознаграждения, но и на характеристики самого вознаграждения. Так, один нейрон может реагировать на один тип пищи, но не на другой или на небольшое подкрепление, но никак не на огромное. Хотя разные нейроны в одной области мозга имеют разные предпочтения, все эти области активизируются, когда у животного появляется множество различных вознаграждений — от еды и секса до возможности провести время со своим партнером.

Некоторые из этих нейронов выделяют нейромедиатор дофамин. Эти нейроны располагаются в черной субстанции и в вентральной тегментальной области среднего мозга, и их аксоны распространяются во множество других областей мозга, которые содержат реагирующие на вознаграждение нейроны, включая описанные выше. Эти нейроны специфически участвуют в предвосхищении подкрепления. Нейроны дофамина активизируются неожиданными подкреплениями. Например, экспериментаторы обучили крыс нажимать на рычаг и получать подкрепление — но только после того, как загорится лампочка. В начале обучения нейроны активизировались, только когда появлялась еда. Когда животные поняли задачу, нейроны дофамина стали вырабатываться сразу после того, как загоралась лампочка (когда животные знали, что после этого сразу им дадут еду), и переставали активизироваться после того, как еда не поступала по расписанию. После того как произошло несколько разочарований, нейроны перестали активизироваться в ответ на включение света, и животные больше не нажимали на рычаг. В различных ситуациях эти нейроны говорят животным, какие события в окружающей среде предвосхищают появление подкрепления.

Какое отношение дофамин и реагирующие на подкрепление нейроны имеют к счастью? Мы не знаем, как точно определить крысиное счастье (это довольно сложно сделать и относительно человеческого), но похоже, что дофамин помогает крысам (и людям) выбирать поведение, приводящее к положительным результатам. Есть данные о том, что в функции дофамина также входит сигнализация о подкреплении у людей с болезнью Паркинсона — нарушении движений, при котором происходит прогрессирующая гибель вырабатывающих дофамин нейронов, которые выполняют многочисленные функции. Помимо моторных проблем, у пациентов с болезнью Паркинсона имеются сложности с обучением методом проб и ошибок. Когда медикаментозные препараты повышают уровень дофамина, пациенты выучивают больше с помощью реакций, связанных с подкреплением. Когда же они не принимают лекарства и уровень дофамина у них понижается, им легче научиться с помощью реакций, подкрепляемых негативными стимулами. Основываясь на этих данных, можно предположить, что дофамин задействован в процессе обучения выбору поведения, которое ведет к положительному результату, что похоже на основной ингредиент счастья.

Успех — это когда вы получаете то, что хотите. Счастье когда вы хотите то, что получаете.

Аноним

ГЛАВА 19. Что там внутри? Личность

Всегда неприятно, когда вы не нравитесь кому-то, с кем приходится работать. Особенно — когда этот «кто-то» зло шутит за вашей спиной. Однако, как выяснила Шелли, это доставляет меньше неприятностей, когда рост этого «кого-то » — шесть дюймов, у него нет костей и вообще нет твердых частей тела, кроме клюва. Шелли работала с каракатицами в исследовательском центре на полуострове Кейп-Код, Массачусетс. Каракатица относится к семейству головоногих — странного семейства большеглазых и большеголовых морских животных со многими конечностями; среди ее ближайших родственников — осьминоги и кальмары. Тем летом Шелли проводила дни в маленькой комнате и готовила бихевиоральные тесты для животных, а рядом с ней в аквариуме сидела каракатица. Однажды Шелли почувствовала что-то мокрое на спине. Она обернулась, но ничего не заметила — только каракатицу в аквариуме. Шелли решила, что это были просто случайные брызги от аквариумного насоса. Как выяснилось, это и был насос, но только не механический. Ей пришлось промокнуть несколько раз, прежде чем она догадалась, что вода шла из самой каракатицы. У всех каракатиц есть сифон, с помощью которого они пускают струю воды в нужном направлении. Эта конкретная каракатица направляла воду на Шелли, но только когда та поворачивалась в ней спиной. Сложно не вздрогнуть от чувства, что Шелли стала жертвой повторяющегося выражения неприязни со стороны капризного объекта эксперимента.

Очевидно, животные обладают разными персональными характеристиками, которые хотя бы частично передаются по наследству. Любители собак с большим удовольствием опишут вам особенности характера различных пород: шпицы нервозны, мопсы неагрессивны и доброжелательны. Многочисленные варианты поведения можно увидеть в любой солнечный день, зайдя на собачью площадку. Личностные особенности животных различаются у представителей разных видов. Например, вы нигде не найдете площадок для выгула кошек, где они смогли бы поиграть.

Наш основной интерес к животным происходит от общения с теми, кто живет рядом, например, с собаками или кошками. Однако этологи (ученые, изучающие поведение животных) рассматривают особей различных видов — от лошадей и коз до гуппи и пауков. Они выяснили, что различия отдельных особей в пределах одного вида бывают всегда, и, по-видимому, это необходимые стратегии для выживания вида. Исследования показали, какие личностные особенности наиболее важны и как они формируются посредством наследственности, развития и индивидуального опыта. В этих экспериментах появились первые проблески понимания механизмов работы мозга, создающих индивидуальность животного — и человека.

Многие традиционные психологи избегали исследования различий между отдельными животными. Пионером этологии стал Б.Ф. Скиннер. Он стал предлагать животным тесты, создавая всякого рода условия для того, чтобы реакции были максимально надежными. Он создал знаменитый ящик Скиннера, чтобы избавиться от отвлекающих факторов, способных повлиять на поведенческие реакции животных. Идея Скиннера об идеальном эксперименте не предполагала учета индивидуальных особенностей животных. В принципе, если у вас был проведен хороший эксперимент, второй вам нужен только для того, чтобы убедиться, что все было в порядке.

Почему ведутся разговоры о возможности отсутствия личности не только у животных, но и у людей? На то есть причина. Мы постоянно связываем свои действия с нашими индивидуальными мотивами и предпочтениями и пытаемся приписывать похожие мотивы и предпочтения другим людям. Это опасно. Как было показано в главе 1, наш мозг постоянно дезинформирует нас относительно причин нашего собственного поведения. Мы непреднамеренно создаем мысленные модели того, как все работает, даже если это «все» — неодушевленные предметы. Например, мы часто описываем машину как «темпераментную» или дом как «доброжелательный и манящий». Однако никто еще не приписывал этим объектам свойства личности.

Этологи постоянно противостоят этой проблеме. Их ответ — это работа с поведением, которое можно наблюдать. Атаковало ли животное? Спряталось ли оно в убежище? Свернулось ли клубочком? В некотором смысле Скиннер был полностью сконцентрирован на наблюдении за поведением животных, которое можно было измерить количественно. Но интерес этологов к индивидуальным различиям подтолкнул их подмечать все индивидуальные черты животных и стараться понять вызвавшие их причины.

Одним из поразительных открытий стало то, что у животных не только есть индивидуальности, но их еще и можно классифицировать по тем же признакам, что и людей. В одном из первых исследований в аквариуме в Сиэтле ученые смогли разделить темперамент осьминогов на три основных составляющих: активность, реактивность и избегание. Это деление помогло предсказать, как будут вести себя «подопытные» в разных ситуациях, например: лицо исследователя приближается к стеклу аквариума, чистящая щеточка качается около осьминога, в воде появляется вкусный краб и т.д. Со временем ученые смогли предсказывать, как поведет себя животное в ответ: атакует, спрячется или останется индифферентным.

Разнообразие темпераментов осьминогов и многих других животных поднимает вопрос о том, какой эволюционный смысл заложен для вида животных как целостной единицы, если естественные поведенческие тенденции конкретных особей различны. Одна из возможностей — это то, что разные индивидуальности смогут приспособиться к разным нишам в окружающей среде. Например, отважное животное первым найдет и схватит еду, однако если поблизости окажутся опасные хищники, то это животное столкнется с большим риском быть съеденным. В такой ситуации животные- «домоседы» могут скрываться, затем схватить пару объедков и благополучно дожить до следующего дня. Точно так же люди-экстраверты могут чаще назначать свидания, но с ними происходит больше несчастных случаев, и они чаще попадают в больницу.

Рассмотрим крайний пример — самку североамериканского паука-охотника. Некоторые пауки этого вида чрезвычайно агрессивны и всегда готовы схватить пробегающую пищу. Но у этих самок возникают проблемы во время сезона спаривания, поскольку они не могут удержать при себе свои ноги и съедают бедных поклонников еще до того, как у тех появится шанс оплодотворить их. Вот так-то!

Вариативность может быть стратегией выживания вида в постоянно меняющейся окружающей среде. Мир меняется намного быстрее, чем животный вид, поскольку адаптация на генетическом уровне требует участия многих поколений. Из этого положения есть выход — сексуальная репродукция. Каждый индивидуум вида наследует ДНК своих родителей и совмещает их в новой, генетически уникальной комбинации. Возникающая в результате вариативность передается следующему поколению.

Как и у людей, индивидуальные особенности поведения осьминога не зафиксированы строго. Темперамент осьминога (измеренный по шкале из трех составляющих) заметно меняется в возрасте от трех до шести недель. После этого периода агрессивные животные могут стать робкими, а активные — флегматичными. У людей личностные характеристики в основном меняются в возрасте до 30 лет, после чего мы обычно приобретаем образцы поведения, которые длятся долгие годы.

Экспериментально доказано, что гены и окружающая среда по-своему влияют на индивидуальность. Исследователи брали несколько пометов козлят и каждый помет делили на две группы. Одну объединенную группу воспитывали люди, другую - матери-козы. В обеих группах самые робкие козлята обычно оказывались из одного помета, причем общая тенденция была такова, что воспитанные людьми козы проявляли меньше робости. Эти результаты доказывают, что черты темперамента закладываются еще до появления на свет, но на них может влиять и окружающая среда, например, воспитание.

Знаете ли вы? Одомашнивание мозга

Самым первым данным об одомашнивании животных насчитывается более 10 тысяч лет. Именно тогда человек и собака впервые были захоронены вместе. Точно неизвестно, началось ли одомашнивание путем постепенного отбора наиболее подходящих потомков - например, через подкармливание волков, которые меньше всего боялись огня, - или с помощью селекции пойманных животных. Один эксперимент, проведенный в XX веке русским генетиком Дмитрием Беляевым, показал, что проводимый с определенной целью отбор способен дать очень быстрые изменения в поведении. В этом эксперименте лис отбирали по принципу сообразительности, причем в дальнейшем разведении участвовали только самые дружелюбные животные. В результате тридцати поколений таких животных Беляев получил колонию лис настолько дружелюбных, что лисята соревновались между собой за внимание человека.

Одомашнивание часто сопровождает целый ряд физических признаков. Уже Чарлз Дарвин заметил, что у одомашненных животных обычно бывают висячие уши, волнистая или кудрявая шерсть, а хвосты короче, чем у их диких собратьев. Эти черты, повторяющиеся время от времени у животных различных видов, показывают, что направленный на послушание отбор вызывает одновременное появление целого ряда связанных с этим признаков. Один из заметных признаков одомашнивания — сокращение размера мозга. У одомашненных свиней и кур структуры переднего мозга занимают площадь на одну десятую часть меньше, чем у их диких родственников. Механизм, ответственный за многие из этих изменений, — это тенденция к сохранению детских черт у взрослых животных. Иначе говоря, разведение, направленное на одомашнивание, может основываться на отборе животных с замедленным развитием.

Многие исследования личности и мозга фокусируются на дофамине и серотонине, двух нейромедиаторах, вырабатываемых клетками среднего мозга и играющих важную роль в регулировании активности нервной системы. Эти медиаторы выбрасываются нервными окончаниями разных областей мозга и удаляются переносчиками дофамина и серотонина, молекулярными насосами, которые всасывают их обратно в клетки для дальнейшего использования или уничтожения.

Деятельность этих нейромедиаторов может повлиять на особенности личности как человека, так и животных. Например, исследования однояйцевых человеческих близнецов показали, что около половины всех черт, связанных с тревожностью, передаются по наследству. Некоторые из этих различий могут быть связаны с разницей в действии серотонина. Специально выведенные мыши с отсутствием конкретного типа рецептора серотонина проявляют гораздо меньше тревожности в конфликтных ситуациях, чем их нормальные сородичи. У людей исследования наследственно передающихся черт личности дают основания предположить, что тревожные черты могут быть связаны с недостатком специфического белка, ответственного за обратное поглощение серотонина. Влияние этого белка составляет немногим менее одной десятой части от общей наследуемой черты тревожности. Как у людей, так и у мышей на отношения между обратным поглощением серотонина и настроением можно оказать определенное воздействие. Прозак избавляет от тревожности и депрессии, подавляя активность поглощающего серотонин белка.

Другой пример личностной черты, привлекающей особое внимание исследователей, — склонность искать новый опыт. Как можно предположить, эта тенденция находится в обратной зависимости от желания избежать опасности. Как поиск новизны, так и стремление избежать опасности связаны с определенным типом рецепторов дофамина не только у людей, но и у чистопородных лошадей.

По генетическим особенностям, таким как активность дофамина и серотонина, можно лишь немного предсказать черты личности. Однако исследования все равно представляют большой интерес, поскольку они направлены на потенциальную возможность узнать, как все-таки определяются черты нашей личности — и через гены, и через влияние окружающей среды. Кроме того, если личность и ее настроение — это черный ящик с дюжиной кнопок, то наша способность их идентифицировать и включать при необходимости не потребует больше принятия лекарственных препаратов вроде прозака.

В то же время слабость имеющихся у нас ассоциаций заставляет задаться вопросом: как особенности личности могут так осязаемо наследоваться, тогда как отдельные гены личности столь сложно идентифицировать? Исследования показывают, что врожденные аспекты личности полигенны, т.е. создаются в результате деятельности многих генов, возможно — сотен. Поэтому даже в лучших случаях генетические черты — скажем, конкретный тип рецептора — могут внести лишь крохотный вклад в разницу между особенностями отдельных индивидуумов.

С точки зрения эволюции полигенная природа личности может быть хорошим вариантом. Сексуальная репродукция смешивает гены обоих родителей непредсказуемым образом, что позволяет снова и снова кидать кости, получая в результате самые разные личностные черты, поколение за поколением.

Равномерное распределение вариантов темперамента у животных и людей приводит нас к вопросу о том, что наше восприятие нормы и аномалии может меняться в зависимости от времени и местной культуры. Кто-то, кого считают безнадежно больным навязчивым неврозом в Папуа — Новой Гвинее, может быть безобидным коллекционером часов в Швейцарии. Даже экстремальные индивидуальности, возможно, будут способны помочь нашему виду выжить во времена великой нужды. Лучших воинов армии Чингисхана в настоящее время заперли бы в психушке как жаждущих крови психопатов. Так что когда вы в следующий раз столкнетесь с человеком с диагнозом синдрома дефицита внимания, просто подумайте о том, какой бы из него получился отличный охотник-собиратель.

ГЛАВА 20. Пол, любовь и образование пар

Говоря о животных, мы не используем слово «любовь», предпочитая термин «спаривание». Но понаблюдайте за поведением пары степных полевок — оно очень напоминает именно любовь. Степная полевка — маленький коричневый грызун, роющий норы, остается с одним и тем же партнером на протяжении всей своей жизни (что весьма необычно, поскольку только 3— 5% животных моногамны). Оба родителя ухаживают за детенышами, и, потеряв партнера, степная полевка, как правило, не ищет ему замену.

А вот серая полевка предпочитает жить в одиночестве и склонна к беспорядочным связям. При сравнении мозга этих двух близкородственных животных ученые узнали немало о нейронной основе создания пар. Чтобы исследовать процесс создания пар в лабораторных условиях, ученые позволили одной полевке свободно перемещаться по клетке, состоящей из трех отделений, соединенных трубками. Полевку сажали в пустое отделение, которое соединялось двумя переходами с отделением, в котором находился партнер этой полевки, и с другим отделением — с незнакомой полевкой. Чем больше времени животное проводило вместе со своим партнером, тем более привязанным оно считалось. Неудивительно, что самым сильным стимулом для формирования пары является наличие сексуальной связи с партнером, хотя некоторые степные полевки просто жили друг подле друга.

Два нейромедиатора — окситоции и аргинин-вазопрессин — контролируют у полевок формирование пар и поддержание отношений. Оба эти медиатора важны для социального распознавания у грызунов. Окситоцин высвобождается у многих млекопитающих во время стимуляции влагалища или шейки матки, включая рождение детенышей и спаривание. Окситоцин важен для появления связи «мать — детеныш» у многих видов животных, и во время образования пары он больше влияет на самок полевок, чем на самцов.

А вот аргинин-вазопрессин отвечает за разнообразное поведение самцов, включая агрессию, мечение запахом и ухаживание. Похоже, что этот гормон является главным у самцов полевок при формировании пары. Однако в трудную минуту любой из этих пептидов способен стимулировать создание пары у полевки любого пола. Проникновение одного из этих нейромедиаторов в мозг приводит в скором времени к образованию пары после кратковременного знакомства с партнером, даже если эти полевки еще не спаривались.

У моногамных степных полевок в определенной области мозга больше рецепторов, воспринимающих оба этих медиатора, чем у неразборчивых степных. В середине мозга располагаются две области, которые отвечают за выбор партнера: так называемое «прилежащее ядро», в котором находится большое количество рецепторов окситоцина, и вентральный паллидум с большой концентрацией рецепторов аргинин-вазопрессина.

Местное блокирование любого типа рецепторов предотвращает образование пары, что происходит и при блокировании рецепторов окситоцина в префронтальной коре или подавлении рецепторов аргинин-вазопрессина в латеральной перегородке у самцов. Все эти области являются частями мозговой системы подкрепления (см. главу 18). Выделение медиатора дофамина во время этого цикла критически необходимо для реакции на естественное подкрепление — еду, секс или на вызывающие привыкания наркотические вещества.

И правда, любовь может стать привычкой. Зачем мозгу особые проводящие пути, заставляющие людей страстно желать наркотики, никогда не встречающиеся в природе в естественном виде? Возможно, дело в том, что области мозга, ответственные за зависимость от наркотиков, содержат нейроны, ответственные за естественные подкрепления, в том числе за любовь. Если способность привыкать к чему-то помогает животным оставаться со своим партнером, то, возможно, эти проводящие пути полезны для выживания вида, и поэтому они настаивают на своем, несмотря на вред, который способно нанести пристрастие.

Образование связей формируется на основе обусловленного научения, в котором запах партнера (как минимум, в случае с грызунами) ассоциируется с чувством подкрепления от половой связи. Это особо не отличается от обучения собаки сидеть при помощи ассоциирования этого поведения с получением лакомства — как еда, так и секс повышают количество вырабатываемого дофамина в центре удовольствия. Блокирование конкретного подтипа рецепторов дофамина предупреждает развитие основанного на спаривании предпочтения партнера, тогда как активизация рецепторов дофамина приводит к выбору партнера без спаривания. После двухнедельной связи с самкой у самца степной полевки вырабатывается повышенное количество другого подтипа рецепторов дофамина, которые понижают стремление к образованию пары, предположительно для того, чтобы ему было сложнее образовать новую связь, способную разрушить его отношения с первой партнершей.

Знаете ли вы? Наука флирта

Как мужчины, так и женщины обычно думают о мужчинах как об инициаторах сексуальных отношений, но психологи, изучающие процесс ухаживания среди людей, опровергли этот стереотип. Наблюдения, проведенные в барах встреч для одиноких (неплохая работа, если вам удастся туда устроиться!), показали, что мужчины редко приближаются к женщине, если она не дает им невербальный поощрительный сигнал. Эти сигналы определялись как любое движение тела, в результате которого мужчина подходит ближе в течение 15 секунд. Среди них были внимательные взгляды, прихорашивание, улыбки, смех, кивки, просьбы о помощи и прикосновение другому человеку. К менее привлекательным женщинам, которые издавали больше таких сигналов, мужчины приближались чаще, чем к более привлекательным, но не старавшимся привлечь к себе внимание. В целом исследователи могли предсказать, пригласят ли женщину на танец в течение ближайших 20 минут, с точностью до 90%, просто отметив, насколько часто она оглядывалась по сторонам, улыбалась мужчинам или приглаживала волосы в течение 10 минут.

Самое убедительное доказательство того, что эти нейронные системы связаны с образованием пар, — то, что ученым удалось превратить неразборчивую в связях серую полевку в моногамное животное путем экспериментальной активизации рецепторов аргинин-вазопрессина (AVP) в его вентральном паллидуме. Эти поразительные результаты иллюстрируют то, что сложное поведение — например, образование пары — может быть активизировано/заблокировано единственным геном в одной области мозга, хотя, конечно, другие гены в других областях также необходимы для полного проявления запущенного типа поведения.

Привязанность матери к детям может вовлекать в себя некоторые из тех же нейронных схем, что и образование пары с партнером. Как мы уже упомянули, для появления связи «мать — ребенок» требуется окситоцин. Когда грызунам, у которых никогда не было детенышей, давали окситоцин, то неопытные самки подходили к детенышам и пытались ухаживать за ними вместо того, чтобы проявлять агрессию, что было бы более нормальным поведением для самки-нематери. Блокирование рецепторов окситоцина во время предродовых схваток и родов не дает матери сформировать связь с детенышами. Повреждение вентральной тегментальной области или прилежащего ядра, которые оба ассоциируются с подкреплением у самок грызунов, также ухудшает их способность заботиться о детенышах.

Но хватит о степных полевках, как бы милы они ни были. Вы, возможно, уже интересуетесь, то же ли самое происходит у влюбленного человека. Точных данных нет, но есть некоторые основания предполагать, что эта идея вполне правдоподобна. Уровень окситоцина повышается у женщин во время оргазма, а концентрация аргинин-вазопрессина — у мужчин во время полового возбуждения. Кроме того, эксперименты показали, что романтичная любовь (у обоих полов) и мужской оргазм стимулируют области подкрепления мозга — те, в которых находятся рецепторы окситоцина и аргинин-вазопрессина. У сильно влюбленных людей повышается активность в вентральной тегментальной области и в хвостатом ядре, тогда как у людей, состоящих в длительных отношениях (около года), повышается активность других областей, в том числе — в вентральном паллидуме (том же участке, что и у степных полевок), когда они смотрят на фотографию своего любимого. По результатам этих исследований можно предположить, что в процессе романтической любви у людей задействованы окситоцин, аргинин-вазопрессин и схемы подкрепления, и все эти элементы не менее важны и во время образования пар полевок.

Если вы совершали глупые и рискованные поступки во влюбленном состоянии, а позже недоумевали, как могли сделать такое, доверившись малознакомому неудачнику, то вам, возможно, будет интересно узнать, что окситоцин повышает склонность людей доверять другим во время социальных взаимодействий. Участников эксперимента попросили сыграть в игру, в ходе которой инвестор мог заработать деньги, рискнув и выдав определенную сумму управляющему, который получит эти деньги и бонус, а затем сможет выбирать, сколько из них вернуть инвестору. Если управляющий заслуживает доверия, оба игрока окажутся в плюсе от решения инвестора, в противном случае выиграет только управляющий. Инвесторы, которым дали окситоцин (через назальный спрей), приблизительно вдвое чаще выдавали деньги управляющим, чем те, кому не вводили препарат. Этот эффект можно было заметить только тогда, когда управляющий был реальным человеком, а не компьютером, случайным образом решающим, сколько денег вернуть инвестору.

Похоже, что окситоцин особенно важен в процессе социальных взаимодействий, а не во время более общего принятия рискованных решений. Поэтому вам, возможно, не захочется принимать ответственные финансовые решения, находясь под влиянием неких веществ на ваш мозг, что случается, например, во время оргазма.

Знаете ли вы? Изучая оргазм

В американском университете этим никогда не станут заниматься, но группа датских ученых изучала активность человеческого мозга во время оргазма, используя метод позитронно-эмиссионной томографии мозга. Конечно, центр удовольствия мозга активизируется в это время у обоих полов. Кроме того, у женщин была выявлена меньшая активность в области фронтальной коры, что могло быть связано со снижением подавления. У мужчин отмечена пониженная активность в миндалевидном теле, указывающая на расслабление их бдительности во время оргазма. Как у мужчин, так и у женщин повышалась активность в мозжечке, принимающем участие в эмоциональном возбуждении и сенсорном восприятии.

Но оставим жизненные решения. Самые драматические различия во всем мозге обнаруживаются в той его области, которая контролирует наше поведение в постели. Сейчас мы говорим не о половых различиях в познавательных процессах, настолько ускользающих, что их можно измерить только при сравнении групп (см. главу 25). Наоборот, в области мозга, контролирующей сексуальное поведение, заметны настолько большие отличия, что вы можете точно утверждать, мужской перед вами мозг или женский, просто взглянув на эту часть.

Миф. Мужчины учатся быть гомосексуалистами

Исследования показывают, что многие люди, предпочитающие однополую любовь, уже рождаются с такой направленностью, хотя данные гораздо более определенные для мужчин-гомосексуалистов, чем для лесбиянок. Факторы, влияющие на развитие мужского плода, затрагивают и его сексуальную ориентацию во взрослом возрасте. Некоторые из этих факторов, вероятно, генетические, поскольку, как показали исследования близнецов, гомосексуальность во многом наследуется. Однако еще остается влияние окружающей среды во время беременности матери. Исследования не говорят о том, что средовое влияние после рождения не имеет никакого значения, но а них предполагается, что гомосексуальная ориентация может развиться и без научения.

Дети с нарушением сексуального развития дают возможность проверить эту идею, поскольку у них обычно имеются определенные отклонения в пренатальном гормональном развитии. Например, при врожденной гиперплазии надпочечников генетический дефект приводит к тому, что у девочки-младенца начинает вырабатываться мужской стероидный гормон, который маскулинизирует ее мозг, а иногда — и половые органы. Даже когда гормональный дефект корректируется с помощью медикаментозного лечения, у этих женщин во взрослом возрасте гораздо чаще, чем в норме, появляются сексуальные фантазии и опыт сексуального общения с другими женщинами. Дочери матерей, принимавших диэтилстилбестрол — маскулинизирующий препарат, который, как полагали раньше, предотвращает выкидыши, — во взрослом возрасте тоже гораздо чаще обращают сексуальное внимание на других женщин, хотя их половые органы в норме.

С другой стороны, у мужчин с нечувствительностью к андрогену имеется генетический дефект рецептора мужского гормона тестостерона. Из-за того, что их организм и мозг не реагируют на мужские гормоны, эти генетические мальчики (XV) рождаются с женскими половыми органами, и их обычно растят как девочек. Почти все они во взрослом возрасте интересуются мужчинами — вероятно, сексуальный интерес к женщинам требует пренатальной гормональной маскулинизации мозга.

Если гомосексуальность возникает из-за ранних гормонов, тогда у склонных к однополой любви мужчин определенные области мозга, которые различаются между полами, должны больше напоминать женские. У людей самое большое различие между мужским и женским мозгом находится в области с труднопроизносимым названием «третье промежуточное ядро гипоталамуса», которое обычно у мужчин вдвое больше. В результате двух исследований стало известно, что у мужчин-гомосексуалистов эта область мозга приблизительно такого же размера, что и у женщин. Насколько нам известно, никто еще не изучал эту часть мозга у лесбиянок. Для мужчин, у которых нет специфического заболевания, самым сильным признаком, предсказывающим гомосексуальность, является наличие старшего брата. Этот эффект был обнаружен больше чем в десятке работ. Каждый последующий старший брат повышает вероятность того, что рожденный позднее мальчик станет «голубым», на целых 33%. Таким образом, если мужчин-гомосексуалистов около 2,5% (эта цифра в целом соответствует действительности), то у мальчика с одним старшим братом вероятность повышается до 3,3%, а с двумя старшими братьями — до 4,2%. Согласно этим исследованиям около 15% «голубых» обязаны сексуальной ориентацией своему старшему брату. Однако наличие старших или младших сестер не влияет на склонность женщин к однополой любви.

Никто точно не может сказать, как именно наличие старшего брата влияет на появление гомосексуальных наклонностей. Это не связано с более пожилым возрастом матери, поскольку такого не происходит у рожденных поздно первых мальчиков. Не имеет значения и то, живет ли старший брат в доме во время роста младшего. Возможно, этот эффект оказывает влияние еще в пренатальный период: мужчины-гомосексуалисты, имеющие старших братьев, при рождении весили меньше, чем гетеросексуальные мужчины с тем же количеством старших братьев. Самое правдоподобное объяснение на настоящее время таково: иммунная система женщины, беременной мальчиком, может вырабатывать определенные антитела против какого-то фактора, активизируемого мужским зародышем, и имеющиеся антитела позднее могут подавлять этот фактор во время следующей беременности мальчиком. Одним из кандидатов является Y-антиген тканевой совместимости, хотя единственные данные в пользу этого предположения получены из исследований на крысах. Введенная крысам-матерям вакцина против этого белка снижала вероятность того, что их дети-самцы будут спариваться с самками и иметь потомство.

Все эти исследования показывают, что развитие мозга во время беременности оказывает значительный эффект на сексуальную ориентацию во взрослом возрасте. Мы не можем отрицать, что выражение сексуальности человека во многом обусловливается его жизненным опытом, но похоже, что основа закладывается в раннем детстве.

Половые различия начинают развиваться еще до рождения ребенка. Специфически мужской ген с Y хромосомой отвечает за формирование яичек у мужского зародыша. Яички позднее вырабатывают тестостерон, обеспечивающий маскулинизацию мозга и развитие половых органов, а также другие гормоны, подавляющие развитие женских половых органов. Любопытно, что для женского полового развития на этой стадии никакие гормоны не требуются, что привело ученых к предположению о том, что женский пол может развиваться «по умолчанию >>.

Если не считать пары исключений, то гормоны действуют на мозг в два этапа. Приблизительно во время рождения ребенка гормоны контролируют развитие мозга, влияя на формирование его областей, отвечающих за сексуальное поведение. Однако это поведение не выражается до тех пор, пока оно не активизируется мужскими или женскими гормонами в период полового созревания. Обе стадии должны быть успешно завершены для нормального сексуального поведения.

Сексуальное поведение контролируется гипоталамусом, который отвечает также и за множество других базовых функций — например, за еду, питье и регуляцию температуры тела. У крыс повреждение части гипоталамуса — предзрительного поля — полностью подавляет развитие сексуального поведения самцов. Размер некоторых частей гипоталамуса грызунов зависит от пола животного, причем одни больше у самцов, а другие — у самок. В большинстве случаев разница в размерах обусловлена гормонами, вырабатывающимися в сенситивном периоде в раннем детстве. Если в необходимый период гормоны не вырабатываются, то эти органы не развиваются соответственно полу животного. Однако половые гормоны влияют и на специфическую для каждого пола анатомию и во взрослом возрасте, особенно в ядре миндалевидного тела, ответственном за мужское половое возбуждение, и в некоторых других частях мозга с рецепторами аргинин-вазопрессина, важными для образования пар.

Так лее, как и в случае с образованием пар, у нас больше данных о проводящих путях грызунов, но есть все основания полагать, что у людей процесс происходит аналогично. Одно важное различие между полами в человеческом гипоталамусе — это третье интерстициальное ядро, которое у мужчин вдвое больше, чем у женщин. Активизация сексуального поведения во взрослом возрасте зависит от тестостерона — гормона, связанного с либидо как у мужчин, так и у женщин. Человеческое сексуальное поведение зависит и от социальных взаимодействий, гораздо более сложных, чем у животных. Как это ни поразительно, но антропологи выяснили, что процесс ухаживания за женщиной очень похож в разных культурах, что дает основания предположить, что он тоже больше обусловлен биологическими факторами, чем культурным опытом.

Как мы показали, наука может объяснить многое по поводу любви и полов, но, конечно, не все. И это замечательно, ведь насколько приятнее жить с тайной!

ЧАСТЬ 5. ВАШ РАЦИОНАЛЬНЫЙ МОЗГ

ГЛАВА 21. Кусочек или два: как принять решение

Физик Ричард Фейнман не имел себе равных в интуитивном понимании законов физики, считал со скоростью калькулятора, а в свободное время был превосходным шутником. Однако у него были сложности с принятием важных решений, особенно когда надо было сделать это быстро. Однажды он написал: «Я не могу принять ни одного важного решения, сколько бы времени у меня ни было».

Присоединившись к Манхэттенскому проекту, Фейнман столкнулся с новой и очень важной проблемой. Многие правила «мирной» академической жизни — например, ничего не публиковать, пока работа не доведена до совершенства, — безупречно доказывая теоремы, оказались не столь важны. Программа, имеющая целью разгром нацистов и создание атомной бомбы, заставила физиков отказаться от привычной неторопливости.

Как-то некий полковник размышлял, позволить ли Фейнману провести секретное совещание с командой из Окриджа. Полковник понимал, что решать надо быстро, и через пять минут дал разрешение, а Фейнман отблагодарил собравшихся, разъяснив им особенности протекания цепной ядерной реакции.

Обстоятельства военного времени можно считать экстремальными, но условия принятия решения почти всегда имеют ограничительный характер. О том, чтобы спокойно взвесить все последствия или ознакомиться со всей информацией перед принятием решения, приходится только мечтать. Например, вы обычно не знаете заранее, как не попасть в пробку по дороге на работу, но вам обязательно нужно выбрать маршрут, иначе вы никогда не доберетесь до офиса.

Еще около пяти лет назад ученые не занимались проблемой принятия решений — они в основном исследовали процессы, непосредственно связанные с восприятием (например, как закодирована воспринимаемая информация) или с реакцией (как кодируются действия). Однако недавно ученые стали обращать внимание на процесс между восприятием информации и реакцией на нее скажем, когда и куда направить взгляд. Этот невероятно сжатый пример принятия решения отражает способность организма жертвовать точностью ради скорости.

В одном из экспериментов обезьяна смотрит на узоры из точек, движущихся на экране. Обезьяна знает, что если она угадает, в каком направлении переместится большинство точек, то получит свой любимый апельсиновый сок. Она вглядывается в точки: одни движутся направо, другие — налево. Картинка кажется неясной... но обезьяна смотрит еще мгновение и нажимает кнопку. М-м-м, сок!

В соседней же комнате, вне поля зрения обезьяны, перед компьютером сидит экспериментатор. Видеомонитор показывает движения глаз обезьяны, а репродуктор щелкает в соответствии с идущими от нейронов мозга животного электрическими сигналами, которые записывают электроды, размещенные в теменной доле. Движения глаз и нейронная активность (и получение сока, конечно) записываются для дальнейшего анализа. Но уже очевидно, что щелчки в громкоговорителе предвосхищают движения глаз. Щелчки, представляющие собой спайки (см. главу 3), убыстряются и достигают крещендо как раз перед тем, как глаза животного перемещаются направо, а затем становятся тише. Глаза влево — никаких изменений, низкий уровень активности. Снова вправо — множество спайков. Снова и снова активность нейронов предвосхищает решение посмотреть направо.

Связанные с принятием решения сигналы располагаются в боковой внутритеменной области мозга. В других районах головного мозга, посылающих свои сигналы в эту область, информация о точках сиюминутная, воспринимаемая органами чувств. Боковая внутритеменная область мозга интегрирует входящие сигналы, чтобы определить, какие движения глаз, скорее всего, приведут к получению сока, хотя ученые до сих пор спорят о том, какую именно информацию она обрабатывает. Несильное электрическое стимулирование этой области мозга может вызвать решения, приводящие к тому, что обезьяна будет смотреть в неверном направлении.

На реакцию нейронов боковой внутритеменной области мозга также влияют манипуляции, которые животное производит более или менее осмысленно. Ответная реакция возникает быстрее в случаях, если животное уделяет процессу особое внимание, ожидая добавки сока или собираясь совершить движение. В каждом из этих случаев нейроны боковой внутритеменной области мозга и поведение затронуты одинаково. Ученые полагают, что эти нейроны скапливают информацию разного рода и что именно эта часть мозга помогает другим мозговым структурам принимать решение, стоит ли и куда именно смотреть.

Нейронная активность в боковой внутритеменной области мозга отражает далее качество поступающей информации. Если узоры точек менее организованны, активность повышается медленнее, чем когда узоры видны более четко. Определенный уровень активности, «порог принятия решения», тогда достигается скорее, позволяя принять решение в более сжатые сроки. Таким образом, четкая информация приводит к большей ясности, что инженеры называют более высоким «отношением сигнала к помехе».

Фейнман рассматривал версию интеграции информации «с низким уровнем помех», когда шел на встречу с рабочей группой Манхэттенского проекта, состоявшую из разных ученых, — четверо из них, в том числе сам Фейнман, позднее получили Нобелевскую премию. Он был удивлен, обнаружив, что эта знаменитая группа часто приходила к общему решению после того, как каждый высказывал свою точку зрению всего лишь по одному разу. Любой, кто когда-нибудь оказывался на среднестатистическом корпоративном совещании, сможет понять, почему такое эффективное принятие решений поразило его.

Понимание простого процесса, проходящего в мозгу обезьяны, когда нейроны собирают информацию и вычисляют, достаточно ли данных для того, чтобы остановиться и сделать выбор, способно помочь людям проникнуть в тайны принятия сложных решений у людей. Подобно рабочей группе Фейнмана группы нейронов принимают решения, работая вместе для интеграции информации. После того как собрано пороговое количество данных, принимается решение, куда направить взгляд. Однако в настоящее время нет возможности наблюдать за взаимодействием между нейронами. Все, что пока можно сделать, — это создать компьютерный симулятор, который воссоздаст возможную ситуацию. В реальности самым сложным является поиск способа пронаблюдать за одновременной деятельностью сразу целой группы принимающих решение нейронов.

Вне лаборатории принятие решения — гораздо более сложный процесс. Человеческие решения могут быть комплексными (например, устраиваться ли на работу?) или небольшими (что приготовить на ужин?). В таких ситуациях наш мозг вынужден совмещать совершенно различную в своей основе информацию.

Практический совет. Максималисты и умеренные

У нас у обоих большие проблемы с принятием решений. Мы хотим получить наилучший результат, выбирая место для отдыха или обед а ресторане. Этого очень сложно добиться — в итоге мы рискуем провести в процессе выбора целую вечность. Например, при покупке авиабилета мы просматриваем десятки вариантов, стараясь найти самую низкую цену, ближайший аэропорт, наименьшее количество пересадок. Э-эх, эти билеты уже распроданы. Надо пытаться заново. Приняв решение, мы тратим еще больше времени, прикидывая, правильно ли мы поступили, и это выводит наших близких из себя.

Наш стиль принятия решения соответствует паттерну, который можно назвать максималистской моделью. Максималисты тратят много времени, беспокоясь о различиях, даже малейших. В потребительском обществе с широким выбором максималисты страдают от невозможности понять, хорош ли данный вариант. И правда, с определенной экономической точки зрения тратить дополнительное время на улучшение чего-то не имеет смысла, поскольку наше время само по себе имеет определенную стоимость.

Второй стиль принятия решений доставляет больше удовлетворения. В этом случае человек выбирает вариант, достаточный для достижения цели. Умеренные люди ищут до тех пор, пока не найдут подходящие для себя условия, а затем останавливаются. Эти решительные люди не оглядываются назад и мало о чем сожалеют, даже об ошибках. Как говорится, лучшее — враг хорошего. Примером квинтэссенции умеренного подхода является работа биржевого маклера на Уолл-стрит, которому приходится ежедневно принимать сотни решений, не имея времени для повторного обдумывания ситуации. Психолог Барри Шварц популяризировал это деление на максималистов и умеренных, выделив то, что обычно умеренные счастливее максималистов.

Оба автора постепенно обучаются принимать подходящие решения. Наши умеренные супруги пытаются идти на уступки нашему максималистскому подходу. По крайней мере, как умеренные, они не задаются вопросом, почему они живут именно с нами.

Увы, человеческий мозг не создан для того, чтобы хорошо интегрировать сложные количественные факты, возможно, из-за того, что он изначально был создан для согласования социальных ситуаций и выживания в условиях естественной угрозы, а не для решения количественных ребусов. Классическое экономическое мышление предполагает, что отдельные люди могут рационально оценивать затраты и прибыли, но методы оценки мозга не слишком хороши в подобной ситуации. Подкрепление маловероятных событий, например выигрыш в лотерее, воспринимается мозгом не совсем корректно. Если у нас нет интуитивного понимания того, что означает малая вероятность, например, один шанс из ста, то тогда самый неправдоподобный выигрыш в лотерее оценивается неверно. Даже несмотря на то, что потери в результате длительной игры являются фактически заданным результатом, всего лишь одна байка о большом выигрыше становится мотивирующим фактором, перевешивающим любые разумные ожидания. (И это, даже если не упоминать о том, что такое значительное финансовое подкрепление, как выигрыш в лотерее, будет иметь только временное влияние на ощущение счастья, как мы объясняли в главе 18.)

Поэтому люди продолжают покупать лотерейные билеты, и этот факт эксплуатируется заинтересованными в деньгах правительствами повсеместно. Известны и более выразительные примеры принятия нерациональных решений. Одним из основных правил мозга, как выяснили Канеман и Тверски (см. главу 1), стало то, что мозг человека неадекватно оценивает проблемы. Когда людей просили угадать количество зерен в банке, на их ответ могла повлиять крутящаяся перед ними во время размышления рулетка и просьба учитывать выпавшее число в качестве возможного варианта. Несмотря на очевидную неуместность связи со случайно выпавшим числом, влияние все-таки было, и ответ склонялся в большую или меньшую сторону.

Практический совет. Можно ли воспитать силу воли

Принятие решения, создание плана действия и воплощение его в жизнь требует ресурса, который может быть истощен. В серии исследований, проведенных учеными из университета Кейс Вестерн Резерв, было доказано, что после выполнения задания, требовавшего усилий воли, люди менее упорно делали второе задание. Два задания были абсолютно не связаны между собой — например, поедание редиски и попытка решить логическую задачу, не имеющую решения. Чтобы окончательно убедить людей в непривлекательности редиски, ее приносили в тот момент, когда другим участникам эксперимента выдавали шоколадное печенье. Поедатели редиски в среднем на восемь минут быстрее бросали попытки решить логическую задачу и тратили на нее меньше половины времени, потраченного сладкоежками. Точно так же те, кто выполнял очень скучное задание по редактированию текста, с меньшим упорством смотрели невероятно затянутое кино. Сила воли уменьшалась и после физического напряжения или в состоянии стресса.

Интересно, что различные задания требуют напряжения одного и того же источника. Основываясь на модели «истощаемости эго», можно ожидать, что упражнения, способные повысить силу воли в определенных ситуациях, помогут усилить ее и для выполнения других сложных заданий. Точно так же выполнение подряд нескольких не связанных между собой заданий, требующих участия силы воли, может стать очень эффективным методом ее тренировки- Это соответствует мнению ряда психологов {и книг по самоусовершенствованию), уподобляющих силу воли мускулу. Идея тренировки силы воли находит свое высшее выражение в военном учебном лагере, где новобранцы выполняют массу непростых заданий, а также в случае, когда преступник и маньяк Дж. Гордон Лидди, принимавший участие в уотергейтском скандале, тренировал силу воли, держа руку над пламенем свечи.

Хотя напряжение воли любого типа ослабляет усилие воли, требуемое сразу после этого, никто не знает, почему сила воли исчерпаема. Одним из возможных объяснений можно считать то, что механизмы мозга, отвечающие за генерирование активного контроля, связаны с каким-то конечным ресурсом. И наоборот, организационная функция — способность планировать и целеустремленно исполнять последовательность действий — работает лучше при частой практике, а значит, можно предположить, что этот ресурс способен к росту. Стоит внимательнее присмотреться к передней поясной коре, поскольку после повреждения этой области мозга страдают внимание и способность принятия решений.

Очень похожая ситуация наблюдается и с другими системами обучения, которые, как полагают, связаны с изменениями в синаптических соединениях где-то в мозгу: упражнения на развитие силы воли могут привести к физическим изменениям в передней поясной коре и других областях, участвующих в исполнительных функциях, например, в префронтальной коре. Поэтому практикуйте сложные задания, например, вежливое поведение по отношению к неприятным вам людям. Помогает.

Один общий принцип, ставший очевидным после исследований экономического мышления, заключается в том, что затраты и прибыль кажутся менее важными, если они отсрочены, и еще менее важными — если они предполагаются в отдаленном будущем. Этой кнопкой в механизме нашего мозга пользуются для того, чтобы убедить нас хранить больше денег в Пенсионном фонде. В плане, известном как «Сохрани больше завтра», работников не просят откладывать деньги в фонд немедленно, поскольку этому они сопротивляются. Вместо этого их просят пообещать вкладывать долю будущих доходов в эти сбережения. Согласно этому плану люди отдают что-то, чего у них пока еще нет. В результате они не ощущают каких-либо потерь и осложнений для нынешнего жизненного стиля и проявляют больше желания участвовать в акции. Это пример того, как можно сделать из жучка в мозге (того самого, что искушает вас съесть сейчас бекон, хотя вы знаете, что позже это может привести к инфаркту) вашего союзника.

Причина принятия окончательного решения остается неизвестной наблюдателю, а часто и самому принимающему решение человеку.

Джон Ф. Кеннеди

ГЛАВА 22. Интеллект (и его недостаток)

Сама идея обсуждения умственных способностей обычно раздражает людей и иногда кажется им даже обидной, но в основном это происходит из-за неправильного понимания предмета. Ученым многое известно об индивидуальных различиях в интеллектуальных способностях и откуда они берутся, однако эта информация не попадает в газеты и журналы. Вместо этого журналисты стремятся сравнивать людей, деля их по полу, по расе, по национальности и т.д. — и беспокоятся, что любые различия станут поводом для всякого рода дискриминации. Именно это так раздражает людей.

У исследований умственных способностей плохая репутация, что частично оправдано некоторыми ранними работами в этой области. История этих исследований тесно связана с попытками доказать, что определенные группы людей превосходят другие и тем самым заслуживают особого отношения. Постепенно эти исследования стали классическим предостережением, демонстрирующим, как предвзятое мнение может повлиять на заключение ученых.

Нет никаких оснований полагать, что умственные способности имеют какое-либо долговременное влияние на выживание.

Стивен Хокинг

В книге «Ложное измерение человека» Стивен Джей Гулд пишет, как попытки связать размеры мозга с умственными способностями в XIX веке были скомпрометированы отбором данных для подтверждения вывода, который, как полагали ученые, должен был оказаться правильным. Эти исследователи не обманывали намеренно — напротив, они бессознательно пользовались различными критериями для данных, полученных от разных групп, что в результате и привело к стабильному (и неверному) выводу, что в их собственной группе размер мозга был больше. Из-за возможности влияния собственного субъективного отношения в наши дни ученые часто анализируют данные «слепым» методом, не зная о том, из какой группы пришли конкретные данные. Кроме того, в ранних тестах путалось понятие умственных способностей со знаниями людей отдельных фактов, поэтому образованный участник исследования показывал лучший результат, даже если он не был ничуть умнее, чем люди с меньшим образованием.

Практический совет. Как ожидания влияют на качество выполнения теста

Если людям перед экзаменом о чем-то напоминают или даже просто просят отметить в нужной графе свой пол, это может сильно повлиять на результат выполнения теста. Люди выполняют задание хуже, думая о негативном стереотипе, который к ним относится, особенно если перед этим им сказали, что предстоящее задание будет очень сложным и разработано специально для определения различий между группами. Бывают заметны эффекты влияния стереотипов, касающихся пола, расы, возраста и социально-экономического статуса. Стереотипы могут активизироваться, даже если участники эксперимента не осознают этого, например, если афроамериканские лица на экране мелькают слишком быстро, чтобы их можно было сознательно различить. Что еще более любопытно, подобные эффекты возникают и у людей, не входящих в упоминаемые в стереотипах группы: молодые люди начинают идти медленнее, услышав мнение о пожилых. Это происходит из-за того, что размышление по поводу стереотипа тратит ресурсы рабочей памяти (см. основной текст), которые а противном случае были бы обращены на выполнение задания. Хорошая новость в том, что этого влияния можно избежать или по крайней мере уменьшить. Очевидно, что учителя не должны ни прямо, ни косвенно давать понять, что они не верят, что конкретные ученики смогут выполнить задание столь же хорошо, как и другие. В стандартных тестах демографическая информация должна отмечаться в конце задания, а не в начале. Этот эффект работает и в противоположном направлении: результат работы может быть улучшен, если студентам показывали материал, противоречащий принятым стереотипам, например, когда перед экзаменом по математике студенткам рассказывали про известных женщин-математиков.

Почти каждый из нас входит больше чем в одну группу, и поэтому, вероятно, наиболее практичным подходом станет внесение более позитивного стереотипа. Например, в задании, где нужно было мысленно переворачивать фигуры, были обнаружены значительные различия между результатами мужчин и женщин, причем первые выполняли быстрее и гораздо более аккуратно (см. главу 25). Когда студентам перед выполнением этого задания задавали вопросы, в которых упоминался пол, женщины дали 64% правильных ответов по сравнению с мужчинами. Однако когда им задавали вопросы, в которых упоминалось их обучение в частном колледже, количество правильных женских ответов возросло до 84%. Мужчины выступали лучше, когда им напоминали об их половой принадлежности, а женщины при упоминании их элитного места обучения. Таким образом, разрыв между мужчинами и женщинами заметно сократился, когда последним напомнили о позитивном стереотипе вместо общепринятого негативного.

Мозг любит делать обобщения по поводу разных групп (см. главу 1), поэтому стереотипы вряд ли полностью исчезнут. Вместо этого мы предлагаем вам извлечь преимущество из этих способов мышления, выбрав положительно воздействующий образ. А теперь воспользуйтесь своей головой!

Эти ошибки ученых повлияли на общественное мнение. Многие ранние исследователи умственных способностей полагали, что путем селекции (как с собаками или коровами) можно вывести новую, улучшенную человеческую расу. Это учение называлось евгеникой. Конечно, отношение человека к этой идее связано с пониманием термина «улучшенной», и сам подход будет работать, только если черта, которую вы желаете улучшить, напрямую зависит от генов. Попытка разводить людей на основе черт личности типа «уважения в обществе» страдает со всех сторон. С научной точки зрения это было бы просто смешно, если бы не привело к выводам о необходимости стерилизации людей, официально отобранных по таким параметрам, как бедность, психические заболевания и неадекватное сексуальное поведение. Во многих штатах Америки до сих пор на бумаге эти законы остались, хотя они редко применяются в реальной жизни.

Знаете ли вы? Большой мозг в экономичной упаковке

В 2005 году ворона по кличке Бетти заставила о себе говорить. Исследователи дали Бетти и другой вороне, Адаму, задание достать небольшое ведерко из прозрачного и глубокого цилиндра. Сначала птицам давали искривленную проволоку, которой они, цепляя за ручку, вытаскивали ведро с кусочком мяса. Когда птицам выдали прямую проволоку, Бетти согнула ее с помощью клюва и достала угощение. Поступок Бетти, возможно, был слишком креативным для вороны, поскольку Адам так и не додумался до такого решения. Однако многие животные способны к сложным психическим действиям.

Некоторые виды млекопитающих также выделяются своей сообразительностью. Попугаи, во'роны, воро'ны, шимпанзе и дельфины — все они отличаются исключительными способностями к решению проблем и сложными социальными структурами. Птицы и млекопитающие с усложненными когнитивными процессами отличаются тем, что большая часть их мозга приходится на передний мозг (см. главу 3). Другая впечатляющая особенность — их способность к имитации, которая требует от животного проследить за действием, затем трансформировать эти наблюдения в моторные действия и вновь воспроизвести их. Среди животных такими возможностями обладают крупные обезьяны (шимпанзе, гориллы и орангутанги), дельфины, врановые (во'роны, воро'ны и сойки) и попугаеобразные (попугаи, кеа и волнистые попугайчики).

Вот типичное задание для во'ронов. В закрытой коробке лежат кусочки мяса. Крышку коробки можно открыть, потянув на себя за петельку около центра крышки, но ее можно было открыть и иначе — потянув в сторону за другую петлю. В конце концов методом проб и ошибок птицы научаются открывать коробку. Некоторым воронам исследователи закрывали центральную петлю, заставляя их обнаружить боковой метод. Если один ворон наблюдал за другим, отодвигающим крышку вбок, то он обычно пользовался этим же способом. Животные с большим передним мозгом могут создавать сложные социальные группы и многоступенчатые правила социальной иерархии и взаимоотношений. Так, «порядок клевания» в стае цыплят с маленьким передним мозгом является примером относительно простой социальной структуры. Однако животные с большим передним мозгом, такие как во'роны и шимпанзе, живут в постоянно меняющих свою структуру социальных группах. л В английском языке эта сложность получила отражение даже в названии групп животных: «грачиный парламент», «конгресс бабуинов».

Одна группа сообразительных животных сильно выделяется своей странностью. Мы имеем в виду осьминогов. Мозг обыкновенного осьминога весит меньше, чем 10-центовая монетка, при этом он вдвое 'уже. Однако осьминог может обучаться, имитировать, решать задачи и даже... мошенничать. Например, осьминогов можно научить различать красный и белый мячи. Когда обученного осьминога помещают к новичку, то второй имитирует предпочтения первого животного после того, как посмотрит в среднем раза четыре. Те, кто содержит осьминогов, часто придумывают для них различные задания, чтобы тем было чем заняться. В аквариуме штата Орегон осьминогам приходилось решить задачу с тремя движущимися частями, сделанными из ПВХ-трубки, чтобы добраться до упакованного кальмара. И они делали это быстрее, чем за дае минуты.

Мозг беспозвоночных сильно отличается от мозга позвоночных и обычно состоит из нескольких пучков нейронов, соединенных между собой короткими нитями нервов. Центральный мозг осьминога вырастает г течение жизни животного более чем в сто раз. Такой рост не замечен ни у одного позвоночного животного. Мозг человека в шестьсот раз больше, чем мозг осьминога, но у осьминога много нейронов находится еще и в щупальцах, которые, возможно, помогают ему обрабатывать информацию.

Эти наблюдения показывают, что схожие методы научения у позвоночных и беспозвоночных развились независимо друг от друга в ходе эволюции. Мнение о том, что передний мозг является основой интеллекта, вероятно, страдает ограниченностью. Понимание того, что есть общего между мозгом осьминога, вороны и человека, способно помочь нам выяснить, каково это — быть умным.

По мере того как исследования умственных способностей становились все более научными, многие работы направлялись на изучение факторов, влияющих на конкретные результаты. Индивидуальные различия умственных способностей конкретных людей заметно превышают любые известные различия между группами людей, однако выполнение тестов одним и тем же человеком может сильно различаться со временем или в зависимости от обстоятельств или тестов.

Много едва уловимых факторов, часто специфических для определенных групп, могут влиять на качество выполнения теста одним и тем же человеком. Многие люди не представляют себе, насколько частым и сильным бывает такое воздействие (см. «Практический совет: Как ожидания влияют на качество выполнения теста»). Поэтому, несмотря на то, что различия в умственных способностях во многом определяют качество выполнения многих тестов, они не остаются с человеком на протяжении всей жизни. И что еще более важно, окружающая среда оказывает огромное влияние на развитие умственных способностей, поэтому групповые особенности, существующие у конкретного поколения, могут не передаться другому. Так что, даже если игнорировать аморальность евгеники, приведенные факты в корне опровергают ее научную состоятельность.

Существуют различные аспекты умственных способностей, но в этой главе мы остановимся на том, что психологи называют «подвижный интеллект» — способность размышлять над проблемой, с которой вы никогда раньше не сталкивались. Эта способность — наилучший общий показатель того, как вы справитесь с различными заданиями, и она не связана с навыками и знанием фактов (например, слов из словаря). Лучше всего измерять подвижный интеллект с помощью прогрессивных матриц Ровена — теста, в котором слова не используются. Вместо слов человеку показывают ряд геометрических фигур с привычными характеристиками и просят выбрать другую фигуру, которая подходит к уже имеющимся.

Какая область вашего мозга отвечает за эту способность? Самый явный кандидат — префронтальная кора. Повреждение этой области ведет к появлению проблем со многими формами абстрактного мышления. В норме объем префронтальной коры коррелирует с подвижным интеллектом. Кроме того, как показало сканирование мозга, боковая префронтальная кора активизируется в процессе выполнения разнообразных интеллектуальных тестов. Однако префронтальная кора, вероятно, не единственная область мозга, ответственная за подвижный интеллект. Теменная область коры также активизируется во время изучения абстрактного мышления и умственных способностей.

Миф. Количество мозговых извилин как признак интеллекта

Идея о том, что складки на коре головного мозга могут быть связаны с его функционированием, восходит минимум к XVII веку. Позднее она была популяризирована учеными единственно на основании того, что в мозге человека больше извилин, чем, скажем, у свиньи или коровы.

Этот миф был развеян после того, как несколько выдающихся мыслителей завещали свой мозг науке для измерения после смерти. Их мозговые структуры были очень похожи между собой, и ни один физический признак не был связан с интеллектом. Мозг известных людей выглядел точно так же, как и мозг менее известных, и количество извилин на них тоже было одинаковым. Точно так же и у животных: извилины коры связаны не с усложнением когнитивных процессов, а с абсолютным размером мозга. Больше всего извилин у китов и дельфинов, меньше всего — у землероек и грызунов. Согласно наиболее достоверной гипотезе, объясняющей формирование извилин, соединения между нервами стягивают вместе корковую поверхность подобно тому, как неряшливые стежки комкают большое полотно. Одним полезным последствием наличия извилин может оказаться уменьшение длины нервных путей: большое количество аксонов не только занимает много места, но еще и создает длинные пути, по которым проходят сигналы, что увеличивает время обработки информации. В более крупном мозге в коре больше белого вещества, состоящего из пучков нервных волокон, соединяющих отдаленные области.

Увеличенное количество извилин и белого вещества наблюдается у всех млекопитающих с большим размером мозга, независимо от сложности их психических процессов, в том числе у людей, слонов... и коров. (Единственным исключением из этого правила можно считать ламантинов, у которых мозг размером, как у шимпанзе, но гораздо глаже. Причина, возможно, в том, что ламантины (они же — морские коровы) передвигаются невероятно медленно, и поэтому им не требуется большой скорости перемещения сигналов, хотя кто знает...)

Если количество извилин не определяет сложность когнитивных процессов, то как быть с размером мозга? Является ли это определяющим признаком? Не совсем. Размер мозга в основном зависит от размера тела. При сравнении разных видов животных можно заметить, что размер мозга увеличивается в среднем со скоростью а три четверти от скорости увеличения размера тела. Не очень понятно, почему более крупному телу требуется больший мозг, но, возможно, мускулатура массивных животных сложнее, и поэтому им требуется большой мозг для координации движений.

С другой стороны, наличие дополнительной массы мозга (по отношению к размеру тела) действительно может повышать когнитивные способности. Например, у людей самый крупный мозг среди животных нашей весовой категории. Дополнительная масса сконцентрирована в коре головного мозга: наше отношение объема коры к общему объему мозга (80%) — самое высокое среди всех млекопитающих. На втором месте, что неудивительно, — шимпанзе и гориллы.

Подвижный интеллект тесно связан с кратковременной памятью — способностью ненадолго что-то запоминать. Кратковременная память может хранить простую информацию — например, номер дома в то время, пока вы идете от машины до места проведения вечеринки; или сложную: вы помните способы, которыми уже пытались решить логическую задачу, и теперь пытаетесь отыскать новый подход. Люди с высоким уровнем подвижного интеллекта устойчивы к отвлекающим моментам в том смысле, что они не «теряют место», на котором остановились в ходе выполнения задания, если временно переключили свое внимание на что-то еще. Снимки мозга показали, что эти способности были связаны с активностью в боковой префронтальной и теменной коре в момент наивысшего отвлечения у людей с высоким уровнем подвижного интеллекта.

Гены влияют как минимум на 40% индивидуальных различий общих умственных способностей, но их вклад сильно зависит от окружающей среды (см. главу 15). Однояйцевые близнецы, выросшие порознь в результате усыновления семьями среднего класса, показали 72%-ную корреляцию в уровне интеллекта, но здесь, вероятно, есть переоценка генетического влияния, поскольку близнецы развивались до рождения в одинаковых условиях (пренатальная окружающая среда влияет на 20% корреляции) и часто проживали в схожих условиях. На результаты тестов, определяющих интеллект, сильно влияют и такие факторы, как образование, питание, обстановка в семье, а также воздействие красок, содержащих свинец, и других токсинов. Б семьях с плохой обстановкой влияние генов падает до 10%. Таким образом, похоже, что гены определяют верхний предел умственных способностей человека, но условия дородового периода и детства влияют на то, достигнет ли человек своего полного генетического потенциала.

Мы уже говорили, что взаимодействие между генами и окружающей средой может быть достаточно сложным. Зависимость интеллекта от генов с возрастом усиливается, возможно, из-за того, что люди ищут такую окружающую среду, которая соответствует их генетическим предрасположенностям. Например, люди с высоким уровнем интеллекта стремятся овладеть профессиями, в которых потребуется использовать их мыслительные способности, что, в свою очередь, помогает поддерживать эти навыки в форме.

В общем, приведенные данные показывают, что поклонники евгеники двигались в абсолютно ложном направлении. Являясь общественными существами, мы можем повысить средний уровень интеллекта более эффективно, улучшая условия обитания детей, не имеющих возможности достигнуть своего генетического потенциала. Споры о групповых различиях в умственных способностях отвлекают внимание и ресурсы от поиска более продуктивных возможностей улучшения ситуации.

ГЛАВА 23. Наш фотоальбом: память

На протяжении большей части многовековой истории Лондона единственным способом перемещения по городу было хождение пешком или езда на конке. Поскольку город не был рассчитан на появление машин, его улицы изгибаются и пересекаются под самыми невероятными углами, часто бывают настолько узкими, что транспорт может ехать только в одну сторону. Машины кружат по городу, постоянно объезжая многочисленные маленькие парки. Названия улиц меняются от одного квартала к другому. Для туристов, привыкших к четкой прямоугольной планировке, Лондон кажется воплощенным хаосом.

Проверенный временем способ избежать блужданий по городу — такси. Лондонские таксисты славятся своей способностью домчать до любого пункта этого запутанного мегаполиса. Например, вы приезжаете на Пикадилли-серкус и садитесь в такси. Вы кладете весь свой багаж в салон (ого, он размером с мою однокомнатную квартиру в Нью-Йорке!) и протягиваете водителю адрес — «Грэфтон-вэй». После бесчисленных поворотов — и для большинства американских туристов мгновений вжимающего в сиденье страха при виде мчащихся справа вам навстречу машин — вы благополучно прибываете в нужное вам место.

Стать водителем в Лондоне непросто: обычно получение водительского удостоверения требует около двух лет. Претенденты месяцами рыскают по городу на скутерах, вооруженные картой размером с телефонную книгу, проезжают лабиринты улиц снова и снова, пока не запомнят каждую и не выяснят, как туда попасть из любого другого места. Пиком этого процесса становится экзамен с говорящим названием — «Знание».

Знаете ли вы? Можно потерять ключи, но не разучиться водить машину

В фильме «Помни» герой, получив травму мозга, потерял способность запоминать то, что происходило с ним всего несколько мгновений назад (см. главу 2). Из-за этого нарушения его жизнь стала запутанной и разрозненной. Однако он продолжал с легкостью водить машину. Как такое могло быть?

Мы часто представляем себе память как нечто единое, но на самом деле она состоит из множества компонентов. Наш мозг способен запоминать факты (например, столица Перу) и события (вчера я ужинал с другом), а также соотносить определенное ощущение с опасностью. Мы также помним, как добраться до конкретного места в городе, как починить сломанный механизм и как танцевать степ. Все эти способности требуют участия различных мозговых структур. Соединенные вместе, эти нити создают ткань, которую мы и называем памятью.

Проблема Леонарда с запоминанием новых фактов и событий представляет собой дефект декларативной памяти. В процессе этой памяти участвуют височные доли по бокам мозга, гиппокамп и части таламуса — области, находящейся в центре мозга и формой напоминающей футбольный мяч. Другие виды памяти контролируются разными структурами мозга. Так, яркость памяти о пугающих событиях {например, о встрече с разъяренным медведем) зависит от миндалевидного тела. Обучение определенным типам движений, например, плавной подаче в теннисе, требует участия мозжечка. Навык, подобный вождению машины, регулируется несколькими областями мозга, но не зависит от системы височных долей, которые и были повреждены у Леонардо. Люди с подобными травмами обладают способностью к усвоению новых навыков — например, рисовать перевернутое вниз головой изображение, хотя обычно и не помнят о том, что умели это делать раньше.

Нейрофизиологи из Лондонского университета рассмотрели мозг водителя такси, чтобы выяснить, оказало ли это интенсивное обучение какой-либо эффект. Ученые пользовались методом магнитного резонанса для создания схемы мозга 50 мужчин — водителей такси и 50 мужчин, которые этим никогда не занимались. Только одна часть мозга у водителей и не-водителей отличалась — гиппокамп, структура, напоминающая формой частично развернутый свиток. Несмотря на небольшую величину различия, его можно было измерить. Задний отдел гиппокампа водителей был в среднем на 7% больше, чем у участников второй группы, тогда как передний — на 15% меньше. По сравнению с этими цифрами, разница внутри каждой группы была достаточно велика, и нельзя было сказать, просто изучив гиппокамп, к какой группе относился его обладатель. Однако в целом по сравнению с не-таксистами у шоферов была более крупная задняя часть гиппокампа и более мелкая — передняя. Чем больше был стаж вождения, тем сильнее становилась данная диспропорция. Это отличие не наблюдалось у водителей автобусов, которые также каждый день водили транспорт, однако ездили по одному и тому же маршруту. Может ли так быть, что приобретение и использование «Знания» заставляет гиппокамп расти?

Что может являться причиной этой разницы? Активные нейроны выделяют факторы роста, известные как нейротрофины, которые стимулируют аксоны и дендриты увеличивать свои отростки и даже создают новые. Как мы уже говорили, выделение нейротрофинов — основополагающий момент в раннем развитии. Кроме того, активное использование нервной ткани может привести к ее ускоренному росту в более позднем возрасте. Новые нейроны периодически рождаются и у взрослых, причем чаще всего это происходит в гиппокампе. Мы не знаем точно, насколько увеличение размера и количество нейронов влияет на функционирование, но можно предположить, что оно тоже улучшается.

Это приводит нас к одному из основных вопросов нейрофизиологии: что именно меняется в мозге, когда мы что-то выучиваем? Сложность в том, что лишь некоторые изменения можно увидеть, когда мы смотрим на всю структуру мозга. Но новая информация, скорее всего, сохраняется в виде изменений силы связей между нейронами и. самих связей. Эти изменения не обязательно влияют на величину мозговой структуры, как не меняется размер листа бумаги после того, как на нем что-то написали. Именно поэтому измерение величины мозговых структур — это довольно приблизительный и непрямой путь к постижению их возможностей.

Первой причиной, заставившей исследователей начать изучение гиппокампа, стало то, что он участвует в пространственном ориентировании у животных и у людей. При движении по лабиринту определенные нейроны гиппокампа крысы активизируются, только когда она оказывается в конкретном месте. Поскольку гиппокамп крысы содержит миллионы нейронов, каждое место в лабиринте ассоциируется с сотнями или тысячами нейронов, активизирующихся, когда крыса туда попадает. Взятые вместе, все нейроны гиппокампа, активные и нет, создают карту из пространственных клеток, на которой определенные нейроны отмечают, где находится крыса.

Тот же феномен был обнаружен и у людей во время видеоигр, которые очень напоминают то, чем ежедневно занимаются лондонские таксисты. Запись индивидуальных нейронов у людей обычно не производится, поскольку для этого требуется вскрытие черепа, но оно проводилось у людей с жестокими приступами эпилепсии. Этим пациентам часто вживляют электроды, чтобы определить место в мозге, где начинаются судороги, а затем удалить его, не повредив при этом соседние области, необходимые для нормального функционирования. Исследователи используют эту возможность, чтобы проследить за активностью нейронов во время игры пациента в видеоигру, в которой нужно добраться до разных мест назначения в придуманном городе, — что-то вроде очень скучной версии игры «Grand Theft Auto» без банд, преступлений и секса.

Так же, как и у крыс, в гиппокампе виртуальных водителей есть пространственные клетки. Например, некоторые клетки активизировались, когда игрок оказывался перед аптекой, но оставались пассивными, когда он находился перед бакалеей. Специфическая реакция клеток на •различные воображаемые местоположения начиналась после нескольких игр. Как это все образовалось так быстро? Возможно, в нашей голове уже находится что-то вроде пустой карты, ожидающей связи с реальными местами, которая является первым этапом обучения ориентированию в новой местности, — подобно водителю, ездящему по городу на скутере с картой в руках.

Помимо участия в формировании памяти на места, гиппокамп принимает активное участие и в процессе декларативной памяти (запоминание фактов и событий). Например, если вы помните поездку на такси по Лондону, описанную выше (а мы надеемся, так и есть), вы используете декларативную память. Канадский психолог Бренда Милнер первой оценила важность гиппокампа и соседних структур для этой формы памяти. В 1950-х она осматривала пациента НМ, перенесшего операцию с целью излечения от эпилепсии. Подобно активности мозга пациентов, игравших в видеоигры про водителей такси, припадки НМ начинались в гиппокампе или соседней области — височной доле коры головного мозга. Однако в то время еще не записывали активность перед операцией. Доктора знали только то, что судороги часто начинались в височной доле или гиппокампе. Поэтому они просто полностью удалили эти структуры.

После операции судороги у НМ действительно стали гораздо реже. Он мог вести разговоры, решать логические задачи и вести обычный образ жизни. Но вместе с тем у него появилась странность: он потерял способность помнить события уже через пять минут после того, как они произошли. Милнер много раз тестировала его несколько месяцев. Он хорошо выполнял задания и даже улучшил свои показатели после ряда повторов. Однако он не мог формировать новые воспоминания о событиях или людях. Например, каждый день он здоровался с Милнер так, будто видел ее впервые.

Милнер и другие нейропсихологи в конце концов заключили, что височные структуры необходимы для формирования декларативной памяти. Проблемы, с которыми столкнулся НМ, теперь стали заметны у многих людей после вызванных инсультом нарушений височных структур мозга, в том числе — гиппокампа.

Миф. Восстановленная память

Воспоминания нельзя «проиграть» подобно кассете или компьютерному файлу. Они хранятся в застенографированном виде, разделенные на краткие кусочки, в которых остается только то, что наш мозг считает важным, — все неинтересные подробности удаляются. Как мы уже говорили, наш мозг придумывает некоторые подробности для того, чтобы создать более связную историю (см. главу 1). Иногда это приводит к трагедиям.

На волне скандальных случаев 1980-х и 1990-х годов социальные работники и терапевты стали выявлять «подавленные воспоминания» детей, столкнувшихся с жестоким обращением. Эти истории вышли на поверхность после того, как интервьюеры постоянно задавали наводящие вопросы, а самые интересные ответы награждались повышенным вниманием. В Манхэттен-Бич, штат Калифорния, в судебном процессе утверждалось, что сотни детей из дошкольного учреждения Макмартин подверглись сексуальному насилию, а некоторые — в несуществующей сети подземных тоннелей. Эти невероятные истории привели к длительной судебной тяжбе и к несправедливому заключению сроком на пять лет Рэя Бакли, директора детского учреждения.

Дополнение воспоминаний — хорошо изученный феномен. В одном эксперименте исследователи спрашивали людей, где те находились, когда узнали о взрыве космического шаттла «Челленджер». Через несколько лет ответы тех же людей отличались от данных, полученных сразу после взрыва, что позволяет говорить о придумывании людьми правдоподобных объяснений, когда они не помнят, что происходило. Исследователи стимулировали возникновение ложных воспоминаний и в лабораторных условиях. Например, если вам показали список слов с похожим подтекстом — мороженое, мед, леденец, печенье, конфета, шоколад, — а позднее спросили, было ли в этом списке слово «сахар», велика вероятность того, что вы с уверенностью ответите утвердительно. Это пример дополнения, при котором был сделан разумный вывод, что определенное событие вполне могло иметь место, хотя его и не было.

Неустойчивость памяти подыгрывает и другому общепринятому мифу, восходящему к учению Зигмунда Фрейда. Он предполагал, не имея на то надежных оснований, что травматические события подавляются и затем становятся недоступны сознанию. Эта концепция стала такой популярной, что многие верят в нее и сегодня — даже те, чья профессиональная деятельность связана с психическим здоровьем. Однако для подобного подавления не существует практически никаких научных подтверждений. Слабость этой теории подробно описана в работе психолога Дэниэла Шактера «В поисках памяти». Глубокий травматический опыт забывается, только когда травма ведет к потере сознания или к повреждению мозга или если опыт произошел с человеком в слишком юном возрасте, чтобы он мог сформировать долговременные воспоминания (этот процесс начинается в возрасте 3—4 лет). Большинство исследователей памяти согласны с тем, что восстановление потерянных травматических воспоминаний происходит чрезвычайно редко.

Поскольку и для пространственной, и для эпизодической памяти необходим гиппокамп, ученые строят предположения о том, что эти две формы памяти могут иметь между собой много общего. Например, думают, что оба типа памяти основываются на размещении событий во взаимосвязи. В пространственной памяти связь физическая — в расположении; в эпизодической — связь более общая, по времени или даже по логической последовательности. Какая физическая особенность гиппокампа позволяет ему делать эти логические связи?

Около ста лет назад психолог Уильям Джеймс предположил, что в нашем мозге существуют определенные запомненные последовательности действий. В соответствующих условиях эти последовательности могут вызвать какие-то изменения, повышающие вероятность их повторного свершения. Если последовательность действий повторяется, то в конце концов изменение становится достаточно сильным, чтобы вся последовательность могла запускаться одним определенным сигналом.

Практический совет. Не могу выкинуть это из головы

Анна Вольдман оказалась в тупике. Они с сыном работали над созданием сборника песен под названием «Глаз сокола» на основе ее стихов. Занимаясь отделкой песен, она поняла, что не может избавиться от одной фразы, крутившейся у нее в голове. Это буквально сводило ее с ума. Почему эта строка так упорно не хочет забываться?

Беспокоившая ее фраза — это пример запомненной последовательности, которые занимают важное место в наших воспоминаниях. Мы все время вспоминаем последовательности — от движений, необходимых для произнесения своего имени или приготовления утреннего кофе, до названий улиц, идущих перед нужным вам поворотом, за которым будет наш дом. Без способности вспоминать последовательности многие аспекты повседневной жизни были бы невозможны.

Когда мы думаем об отрывке песни или речи, наш мозг может повторять последовательность, усиливающую относящиеся к этой фразе связи. В результате повышается вероятность того, что мы вспомним эту фразу, что затем приведет к еще большему усилению связей. Подобный цикл повторяющегося воспоминания может быть необходим для нормального процесса откладывания воспоминаний.

Однако в случае Анны повтор помогал сформировать позитивную петлю подкрепления и порочный замкнутый круг. Сначала она вспомнила фразу специально, но затем та стала всплывать непроизвольно. Назойливая фраза оказалась той самой, над которой Анна активно работала, и поэтому она обладала сильным эмоциональным влиянием. Эмоции могут подчеркнуть некоторые аспекты полученного опыта и увеличить вероятность того, что они останутся в памяти.

Как оборвать этот бесконечный цикл повторов? Один из способов — вспомнить другую последовательность, чтобы подавить подкрепление первой. Вспоминая вторую песню, вы получаете возможность забыть первую. Анна попыталась переключить свою память на что-то другое, прослушав оперу Пуленка по пьесе Жана Кокто. Это лучшее лекарство, которое мы можем предложить: найдите другую «заразную» песню и надейтесь, что она не станет еще более раздражающей, чем первая.

В 1949 году канадский нейропсихолог Дональд Хебб предположил, как может происходить изменение Джеймса. Он полагал, что основным компонентом обучения была активность нейронов, включавшихся в определенном порядке, заданном синапсами. Согласно его гипотезе усиление и ослабление синаптических соединений между нейронами может стать основой определенной последовательности активации нейронов. Более 20 лет спустя Тердже Лемо и Тимоти Блисс доказали, что Хебб был прав: синапсы действительно могут надолго менять свою силу после того, как были активированы (что мы обсуждали в главе 13). Этот феномен, названный долговременной потенциацией, с того времени находили у самых разных животных, в том числе у приматов, крыс, кроликов, слизней, насекомых, птиц и даже осьминогов. Эти изменения длятся от считаных минут до нескольких часов. В более длительных случаях соединения могут перегруппировываться, могут даже появляться новые связи, возможно, ведущие к структурным изменениям подобно тем, что мы видели в мозге лондонских таксистов.

Какое отношение эти идеи имеют к гиппокампу? Многочисленные нейроны в гиппокампе активизируют соседние клетки, которые, в свою очередь, активизируют соседние — возможны длительные последовательности во всем гиппокампе. Это очень напоминает видение Хеббом последовательности действий как средства проигрывания полученного опыта. Возможно, замкнутые петли возбуждения гиппокампа позволяют создавать такие последовательности.

Замкнутые петли возбуждения также могут играть роль и в том, почему гиппокамп и височная доля столь склонны к эпилепсии. Если у этих структур есть тенденция формировать замкнутые петли с позитивным подкреплением, то они могут инициировать эпилептические судороги, являющиеся периодами вырвавшейся из-под контроля мозговой активности. В коре головного мозга тоже немало внутренних соединений, и в ней нередко начинаются судорожные припадки.

ГЛАВА 24. Рациональность без причины: аутизм

Если в последние годы вы читали много газет и журналов, то у вас могло сложиться впечатление, что аутизм вызывается определенными токсинами в окружающей среде или, возможно, прививками. Согласно одному недавнему исследованию эта идея в семь раз чаще обсуждается в популярной прессе, чем в научной литературе, на которой якобы и основываются заметки журналистов. Несмотря на свою привлекательность, гипотеза о влиянии окружающей среды имеет один важный недостаток: она, скорее всего, ошибочна или как минимум неполна.

«Аутизм» — это многогранный термин для разнообразных нарушений поведения, начинающихся в раннем детстве. Аутизм определяется тремя основными чертами: недостатком социального взаимодействия, нарушениями вербального и невербального общения, а также негибким и повторяющимся поведением. Это заболевание в наши дни встречается у шести детей из тысячи, причем у мальчиков — в четыре раза чаще. Люди с нормальной речью, но с двумя другими признаками считаются больными другим родственным заболеванием — синдромом Аспергера.

Социальные проблемы, вызванные аутизмом, различаются очень сильно. Можно попытаться описать их, пользуясь терминами так называемой «теории разума». Это выражение относится к человеческой способности представлять себе то, что знают другие люди, о чем они думают или что чувствуют, — способности, которая развивается у большинства детей в возрасте 3—4 лет. Люди с аутизмом сталкиваются с невероятными трудностями, пытаясь понять точку зрения другого человека, и, соответственно, им сложно ориентироваться в ситуациях, когда другие лгут, иронизируют, насмехаются над ними или хитрят. У аутистов имеются конкретные проблемы с распознаванием лиц, а также восприятием мимических выражений эмоций. Большинство людей, смотря на лицо другого человека, обращают основное внимание на его глаза, но аутисты обычно смотрят на рот или вообще в сторону.

Сэм вырос с сестрой, страдающей аутизмом. Карен поздно начала говорить, в возрасте двух-трех лет она часто била других детей и кричала без особой причины. Попытки завести с ней разговоры не имели успеха. На вопрос «Как дела?» она отвечала повтором вопроса, а когда ей подсказывали, как надо ответить («Карен, скажи, что у тебя все хорошо»), она говорила «У тебя все хорошо». Она часто уходила в себя, просиживая долгие часы в углу и стуча пальцем по своей ладони. Эта форма развлечения, казалось, успокаивала ее, но не годилась для совместной игры. Сэм не приглашал друзей в дом, боясь, что их игру прервет дикий крик или случится что-нибудь еще похуже. Он старался уходить в гости или в библиотеку, чувствуя себя там спокойнее, чем дома.

Проблемы Карен были не очевидны, и диагноз «аутизм» ей поставили только к пяти годам. Тогда, в 1970-х, это заболевание еще не было столь известно. В то время люди знали об аутизме еще меньше, чем теперь. Родители Карен в течение многих десятилетий думали, что с ней что-то случилось в раннем детстве, что и стало причиной отклонений. То ли она родилась недоношенной, то ли с новорожденной, у которой не до конца окостенел череп, обращались неаккуратно.

Чувство вины часто встречается у родителей аутичных детей — его корни в предположении, что заболевание стало результатом воздействия окружающей среды. Долгие годы психиатры связывали аутизм с эмоциональной холодностью матерей, демонстрируя при этом полное непонимание процесса, что, однако, вполне соответствовало родительскому ощущению ответственности. Вообще причины плохо изученных заболеваний часто ищут в воздействии окружающей среды. Язву тоже считали следствием стресса, хотя на самом деле это бактериальное заболевание.

Мы не знаем точно, что именно приводит к аутизму, но уверены, что это заболевание поражает развитие мозга и во многом на него влияет генетический фактор. Если у одного из двух однояйцевых близнецов есть этот диагноз, то существует более 50% вероятности того, что у другого он тоже проявится, хотя изначально у близнецов не больше риска заболеть аутизмом, чем у детей, рождающихся поодиночке. Даже не однояйцевые братья и сестры аутичного ребенка в 25—67 раз больше подвержены этому заболеванию, чем другие дети. И у родственников аутичных людей более высок шанс проявлять некоторые аутичные симптомы, даже если они и не являются полными аутистами.

Знаете ли вы? Делай, как я: зеркальные нейроны

Социальные навыки зависят от эмпатии — понимания чувств других людей. Эмпатия не дается при рождении, но воспитывается в детстве. Исследования показывают, что одним из способов, которыми дети пользуются для того, чтобы научиться различать язык тела и мимику других людей, является имитация. Маленькие дети стараются имитировать действия окружающих, как будто смотрятся в зеркало — они поднимают левую руку, если кто-то поднимает правую, хотя они скорее стараются сымитировать цель действия, чем само действие. Нейрофизиологи обнаружили мозговые схемы, специализирующиеся на имитации, которые могут быть важны и для процесса эмпатии. Так называемые «зеркальные нейроны» располагаются в извилине Брока, а также в премоторной и теменной коре у обезьян. Они активизируются, когда животное выполняет направленное на достижение цели действие, например, хватает еду или смотрит, как это делает другое животное. Некоторые зеркальные нейроны активизируются, только когда животное видит, как кто-то повторяет его движения, но другие активны и тогда, когда другое животное достигает той же цели новым способом. Некоторые зеркальные нейроны активизируются даже такими стимулами, когда действие невозможно увидеть, — например, звуком разворачиваемого кусочка еды или при виде того, как чья-то рука тянется за барьер, где, как знает обезьяна, находится еда. Похоже, зеркальные нейроны различают намерение совершить определенное действие, поэтому могут активизироваться, когда еду кто-то берет с намерением съесть, но не обратят никакого внимания, если еду берут для того, чтобы убрать в надежное место. Сканирование человеческого мозга показало, что при имитации активизируются две мозговые структуры. Магнитное стимулирование, прерывавшее функции извилины Брока, препятствовало имитации у людей. В основном зеркальные нейроны теменной коры располагаются в височной верхней борозде, которая распознает психическое состояние других людей. При исследовании десятилетних детей область зеркальных нейронов была более активна у ребят, получивших более высокий результат в тестах на эмпатию. Похоже, что эмпатии можно научиться, представляя себя на месте другого человека.

Проблемы с социальным общением, наблюдаемые при аутизме, могут включать в себя дисфункции системы зеркальных нейронов. У детей-аутистов активность этой области была ниже нормы, когда их просили понаблюдать или сымитировать выражение лица других людей. Более того, степень снижения активности коррелирует с тяжестью проявления аутичных синдромов. Конечно, эти данные не доказывают, что дефект системы зеркальных нейронов вызывает аутизм, поскольку в этом состоянии много других областей мозга не функционирует нормально, в том числе те, что отвечают за распознавание лиц. Другим возможным проблемным отделом мозга аутичных людей является островок головного мозга, отвечающий за обрабатывание как своего собственного эмоционального состояния, так и за распознавание этого состояния у других людей (см. главу 16). Эти перспективные идеи наверняка привлекут немало исследователей в ближайшие годы, что поможет получить новые данные о причинах, вызывающих аутизм.

Однако, несмотря на сильное влияние наследственности, «гена аутизма» не существует. Есть несколько редко встречающихся синдромов, при которых могут проявляться аутичные симптомы из-за мутации одного-единственного гена. Но в большинстве случаев для возникновения аутизма требуется наличие определенной комбинации генов. Мы знаем это, поскольку у разнояйцевых близнецов, у которых совпадает половина генов, около 10% вероятности заболеть аутизмом.

Очевидны два факта: во-первых, поскольку окружающая среда оказывает одинаковое влияние как на однояйцевых, так и на разнояйцевых близнецов, эффект среды в среднем должен быть невелик. Во-вторых, вероятность того, что оба разнояйцевых близнеца будут больны аутизмом, гораздо ниже, чем в случае с однояйцевыми. Это типичный паттерн наследования заболевания, зависящего от множества генов. Вот простой пример: если аутизм пациента вызван наследованием двух различных мутировавших генов (пусть это будет ген А от матери и ген В от отца), тогда существует только один шанс из четырех, что у братьев или сестер пациента будут точно те же копии обоих генов А и В. А если участвует большее количество генов, то вероятность еще ниже. Подобный анализ привел ученых к заключению, что большинство случаев аутизма вызвано мутациями от двух до двадцати генов.

Даже если выяснится, что аутизм полностью вызывается генетическими мутациями, нельзя исключать возможности влияния и окружающей среды. Хорошим примером взаимодействия между генами и окружающей средой можно считать фенилкетонурию, которая появляется в результате генетической мутации, нарушающей функционирование энзима, который превращает аминокислоту фенилаланин в другое вещество. Когда фенилаланин создается в организме, он разрушает нейроны, приводя к задержке умственного развития и проблемам с поведением. Это нарушение может быть сведено на нет с помощью вмешательства со стороны окружающей среды — извлечения всего фенилаланина из диеты человека.

Миф. Прививки ведут к возникновению аутизма

Предполагаемая связь между прививками и возникновением аутизма в течение последних нескольких лет получила широкую огласку. Роберт Кеннеди-младший написал об этом книгу. Конгрессмен-республиканец от штата Индиана Дэн Бартон, дедушка внука-аутиста, неоднократно созывал слушания конгресса на эту тему. Ученые потратили сотни часов и пересмотрели записи о тысячах пациентов в попытке открыть эту связь, однако не нашли оснований для подобных предположений. Но слухи не прекращаются.

Вся эта суматоха началась с проведенного в 1998 году британским гастроэнтерологом исследования. В работе сообщалось о 12 пациентах, отобранных на основании желудочно-кишечных симптомов. Девять из них подходили под критерии диагноза «аутизм». Родители восьми детей рассказали, что симптомы появились приблизительно в то время, когда детям сделали прививку от кори, свинки и краснухи (вакцина MMR). В работе отмечалось, что поведенческие и кишечные симптомы могли появиться одновременно не случайно, поскольку у обратившихся за лечением детей было выявлено слишком много аутичных симптомов.

Позднее от этого документа отказались десять из двенадцати соавторов гастроэнтеролога. Они написали: «Мы хотим пояснить, что в этой работе не было установлено никакой причинно-следственной связи между проведением прививки и появлением аутизма, поскольку имеющихся данных явно недостаточно». В этом исследовании не было даже контрольной группы, что было просто необходимо. Получить еще раз те же данные, что и в этом исследовании, не удалось. На свет также вышло то обстоятельство, что перед публикацией своей работы ведущий автор консультировал группу юристов, намеревавшихся возбудить дело против производителей вакцины.

Родители могли ассоциировать вакцинацию и появление аутичных симптомов случайно, поскольку оба события произошли приблизительно в одно и то же время. Прививки обычно делаются в возрасте между 12 и 15 месяцами, а симптомы аутизма начинают проявляться в возрасте одного-двух лет. В позднейшем исследовании, проведенном в 1979 году, были идентифицированы все случаи аутизма и близких к нему расстройств в одном районе Лондона. Здоровым детям прививки делали не реже, чем аутичным. Диагноз «аутизм» после проведения вакцинации не ставился чаще, чем в любое другое время. Шведское исследование показало, что введение вакцины MMR никак не связано с увеличением частоты проявления диагноза «аутизм». В нескольких независимых исследованиях, проведенных Американским медицинским институтом, Советом медицинских исследований Великобритании и Кокрановской библиотекой {международное объединение, сформированное для оценки учеными медицинской литературы), никакой реальной связи между вакцинацией и аутизмом найдено не было. Кокрановская группа отметила, что большинство работ по этой теме не соответствует действительности из-за ненадежной оценки результатов и пристрастного отношения исследователей.

Гипотеза, которой придерживается Кеннеди, заключается в том, что аутизм вызывается этиловой ртутью в тимеросале — консерванте, содержавшемся в некоторых вакцинах (хотя и не в вакцине MMR) до 2001 года а Америке. Основным фактом, служащим в пользу этой идеи, является повышение частоты аутизма в течение последних десятилетий, хотя неизвестно точно, отражает ли это действительное увеличение количества больных людей, что мы обсудим ниже. Пусть даже эпидемия аутизма имеет место, но она не связана с наличием тимеросала в вакцинах. В лондонском исследовании не было отмечено никакого резкого повышения частоты встречаемости аутизма, когда в 1988 году была введена в использование вакцина, содержащая тимеросал. Тимеросал входил в состав американских вакцин в периоде 1991 по 2001 год, однако рост заболеваемости аутизмом начался раньше и не снизился после удаления этого консерванта из состава вакцин. В Канаде и Дании перестали пользоваться тимеросалом в 1995 году, однако и там не было зафиксировано уменьшения количества случаев аутизма. Как это ни печально, но продолжающиеся дебаты об этой ложной причине отвлекают столь нужные ресурсы от продуктивных подходов в изучении настоящих причин появления аутизма.

Один из аргументов, который можно истолковать в пользу влияния окружающей среды на развитие аутизма, — увеличение случаев этого заболевания в течение последних четырех десятилетий. Число впечатляет: по сравнению с первыми исследованиями в 1960-х годах количество зарегистрированных случаев возросло в 15 раз. Однако при более близком рассмотрении выявляется несколько важных факторов, изменившихся в период между ранними и современными данными.

Во-первых, изменились сами критерии диагноза, а даже самое небольшое изменение такого рода ведет к очень большим колебаниям измеряемого явления. Многие дети, у которых в наши дни стоит этот диагноз, не получили бы его в 1980 году, когда первые критерии были официально утверждены. Большинство пациентов с этим диагнозом в наше время проходят лечение в специальных учреждениях, тогда как раньше о них могли так не заботиться и они продолжали жить безо всякой интеграции в общество. Во-вторых, сейчас родители и доктора больше знают об аутизме и более склонны рассматривать эту возможность при оценке ребенка с нарушением развития. В-третьих, появились лучшие способы лечения, что увеличило стремление родителей идентифицировать у своего ребенка аутизм.

Многие родители заинтересованы в получении поведенческой терапии, которая, хотя и не меняет ситуацию в корне, может ее улучшить. Конечно, никто не может сказать, что частота появления аутизма не возросла. Некоторые ученые даже считают, что аутизм еще не всегда диагностируется и в наше время. Единственное, что можно утверждать, так это то, что данные прошлых десятилетий не дают четкой информации по повышению частоты встречаемости этого нарушения.

Каково бы ни было соотношение генов и окружающей среды в процессе появления аутизма, оба этих фактора действуют, влияя на развитие мозга. Мозг большинства аутистов не сильно отличается от нормального мозга, хотя у некоторых пациентов его размер заметно увеличен при необычно маленьком мозжечке, объяснения чему еще нет. Эти различия в размере не наблюдаются при рождении, а развиваются на протяжении двух первых лет жизни, что предполагает идею «отсечения» мозговых связей, которые обычно появляются в этот период (см. главу 10). У большинства аутистов имеются разнообразные трудноуловимые, но широко распространенные проблемы в коре и других областях, в том числе изменения в частоте или количестве нейронов, а также в неверном разделении нейронов на функциональные группы.

Всего несколько специфических генов точно связаны с аутизмом. Если для возникновения этого заболевания требуются многочисленные мутации, то генетики могут никогда не идентифицировать все сложные сочетания, принимающие участие в этом процессе. Однако даже частичные ответы могут быть полезны в попытке выяснить механизм этого мозгового нарушения. Например, аутизм связан с мутациями двух семейств родственных генов — нейрексинов и нейролигинов. Эти гены преобразовывают белки, контролирующие расположение рецепторов нейромедиаторов во время формирования как возбуждающих, так и тормозящих синапсов в процессе раннего развития.

Это интересно, поскольку около 30% аутистов сталкиваются также и с эпилепсией по сравнению с 1% частоты встречаемости в норме. Эпилепсия — это заболевание, связанное с возбудимостью головного мозга, появляющейся при нарушении баланса между возбуждающими и тормозящими синапсами, в результате чего возникает неконтролируемое возбуждение, вызывающее судороги тела. Легко представить, как повреждение нейрексинов или нейролигинов может стать причиной дефектов синаптического баланса, ведущего к судорогам. И ненамного сложнее представить себе подобные изменения, ставшие причиной менее заметных функциональных дефектов в областях мозга, контролирующих речь или социальное поведение, хотя никто точно не знает, как все происходит.

Некоторые ученые считают, что все различия между мозгом аутиста и нормального человека являются результатом изначального дефекта соединений между различными областями мозга. В частности, многие симптомы аутизма можно объяснить повреждением связей, позволяющих лобной доле и другим так называемым ассоциативным областям (координирующим использование различных типов информации) влиять на области мозга, отвечающие за повседневное поведение и ощущения. Без этих связей мозг не сможет регулировать входящие сигналы, что может привести к гиперчувствительности к стимулам окружающей среды, встречающейся у многих аутистов. Ассоциативные области также важны и для облегчения гибкости реакций в различных условиях, в том числе — сдерживающие поведенческие привычки, необходимые в конкретных ситуациях, что может объяснять ригидное и повторяющееся поведение. И в конце концов, многие из этих ассоциативных областей напрямую связаны с социальным поведением (см. главу 16).

Остается вопрос: почему генетический фактор, лежащий в основе аутизма, не исчезает. Не получают ли отдельные гены от этого какую-то пользу? Так, аутисты часто бывают очень наблюдательны к деталям, возможно — из-за недостатка высшего контроля лобовой доли. Небольшое количество людей из всего человечества с исключительной способностью концентрироваться на задании могут быть хорошим приобретением для общества. Говоря словами аутистки Темпл Грандин, «что бы произошло, если бы гены аутизма пропали из генофонда человечества? Вы бы получили людей, стоящих группами и болтающих друг с другом, но ничего бы не было сделано».

ГЛАВА 25. Небольшое путешествие к Марсу и Венере: разница в когнитивных процессах между полами

Мужчины и женщины абсолютно одинаковы.

Шутка. Если бы мы придерживались этой идеологической линии, то данная глава была бы очень короткой. Итак, правда, что многие различия между полами сильно преувеличены, а некоторые — просто придуманы. Мир полон заботливых мужчин и агрессивных женщин, и в целом оба пола равны по сообразительности. Но, как, наверное, заметил любой, кто растил детей, мальчики и девочки рождаются с несколько разным механизмом между ушами.

Конечно, есть различия в областях мозга, которые определяют, человека какого пола вам бы хотелось увидеть в обтягивающем белье (см. главу 20). Но минутку — подумаем, почему мужчины и женщины могут по-разному думать, если они находятся не в постели. Мы знаем, что гормоны влияют на работу мозга и что количество половых гормонов — например, тестостерона и эстрогена — у мужчин и женщин различается. Эти гормоны оказывают особенно сильное влияние до и сразу после рождения ребенка, когда мозг младенца только формируется, но их эффект распространяется и на взрослых. Форма мозга мужчины и женщины тоже различна, возможно, в результате воздействия этих гормонов, хотя большинство этих отличий едва заметно. У женщин поверхность мозга несколько больше, как и количество связей между областями, тогда как мозг мужчины несколько крупнее по объему, даже если учитывать их больший рост.

Зная эти различия, вы вряд ли удивитесь, что мужчины и женщины могут вести себя по-разному. Но поведение человека определяется не только биологией, но и опытом, и тренировкой, что мы часто называем культурой. Большинство детей старается вести себя так, чтобы порадовать своих любимых взрослых. Если девочек наказывают за то, что они пачкают платье, тогда как мальчики чувствуют, что втайне родители рады такому проявлению му ясских качеств, то мы не можем сделать вывод, что девочки изначально склонны аккуратнее относиться к своему внешнему виду. Многие подростки считают, что мужчины находят умных женщин менее привлекательными (хотя, к счастью, мы-то знаем лучше). В школах, акцентирующих внимание на академических достижениях, понимают вероятность того, что девочки могут подстраивать свое поведение (и свои очевидные способности), чтобы соответствовать сложившемуся стереотипу.

Миф. Женщины больше подвержены перепадам настроения, чем мужчины

Мы не можем отрицать того, что настроение у женщин меняется. Однако большинство людей не понимает одной простой вещи: у мужчин оно тоже меняется. На самом деле их настроение меняется с такой же частотой, что и у женщин. Как мы это узнали? Когда психологи раздали мужчинам и женщинам пейджеры и попросили их записывать свое настроение каждый раз, когда раздастся сигнал, частота перемен настроения у обоих полов была приблизительно одинакова. Любопытно, что и мужчины, и женщины помнили колебания женского настроения лучше, и, когда позднее их просили написать, насколько переменчиво на прошлой неделе было настроение их самих и их партнера, оба пола указывали на большую частоту колебаний настроения у женщин.

Это правда, что психические заболевания, связанные с изменением настроения (в том числе депрессией и повышенной тревожностью), приблизительно вдвое чаще встречаются у слабого пола. Частично это может происходить из-за того, что женщины при плохом самочувствии с большим желанием идут к врачу, но, даже учитывая это культурное различие, женщины все равно находятся в зоне большего риска. Никто точно не знает, почему это так, хотя некоторые предполагают, что в течение жизни женщины чаще подвергаются стрессу, что связано с вероятностью возникновения депрессии или состояния тревожности (см. главу 17). Оба пола одинаково склонны к маниакально-депрессивным заболеваниям, сильно зависящим от генетического фактора.

Предубеждения также могут влиять на то, как результаты людей будут оцениваться окружающими. В начале 1970-х среди классических музыкантов разгорелись споры о том, могут ли женщины так же хорошо исполнять музыку, как мужчины, поскольку подавляющее большинство лучших музыкантов оркестра составляли именно мужчины. Затем феминистки убедили руководителей американских оркестров прослушать музыкантов, скрытых ширмой. Сюрприз! Спустя двадцать лет в пяти лучших американских оркестрах около половины составили женщины. Однако в Европе прослушивания вслепую редкость, в оркестрах в основном играют мужчины, и многие музыканты продолжают считать, что женщины играют хуже представителей сильной половины человечества.

Итак, как различить биологическое и культурное влияние на наше поведение? Разделить их полностью нельзя, однако мы можем выдвинуть предположения. Например, поведение, которое различается у самок и самцов животных, скорее всего, отражает именно биологические различия. (Например, у крыс нет богатой культуры.) Поведение мужчин в разных культурах мира тоже во многом определяется биологическим началом (хотя эта биология может определяться их более крепкими мускулами, а вовсе не мозгом). Помня об этом, давайте рассмотрим некоторые из самых убедительных биологических половых различий, замеченных у людей.

Наиболее надежным различием является пространственное ориентирование. Не то что мужчины не любят спрашивать дорогу — возможно, это от культуры, но они обычно представляют себе физическое устройство мира иначе, чем женщины. Даже самки крыс больше полагались на заметные объекты на местности, чтобы найти дорогу, тогда как самцы действовали на основе умственной пространственной карты. Представьте себе лабиринт, в котором дорога к лакомству запоминается усиленным вниманием или к определенным знакам на стенах лабиринта, или к знакам на стенах комнаты. Повороты лабиринта к разным стенам комнаты (что меняло ключи ориентировки) не сильно мешало самкам находить дорогу, тогда как самцы начинали ошибаться. Изменение знаков на стенках лабиринта оказывало больший эффект на самок. Точно так же, если вы слышите, как кто-то говорит: «Проезжайте мимо каменной церкви, сверните налево, затем, через несколько кварталов, поверните направо и увидите желтовато-коричневый дом с большой елью», — вы, вероятно, разговариваете с женщиной. А вот если вы слышите: «Проезжайте в южном направлении около 1,6 миль, затем еще полмили на восток», — велика вероятность, что это мужчина.

Различия касаются и более абстрактных форм пространственного мышления. Например, увидев незнакомый объект, сфотографированный под одним углом, мужчины быстрее и точнее решают, является ли вторая картинка изображением того же объекта, снятого под другим углом. Мы знаем о том, что эта разница, вероятно, возникает из-за гормонов, по одной простой причине: если дать женщинам тестостерон, то они гораздо лучше справляются с этим заданием. (При длительном приеме у них начинают расти волосы на груди и лице, так что это не самый лучший выход из ситуации для большинства женщин.)

Знаете ли вы? Результаты мужчин более разнородны

Люди часто обращают внимание на тот факт, что больше мужчин, чем женщин, получают чрезвычайно высокие оценки по математическим тестам, но при этом больше мужчин выполняют эти задания очень плохо. Вообще результаты мужчин во многих тестах, проверяющих психические способности, варьируются сильнее, чем у женщин. Представители сильного пола показывают результаты, далеко отстоящие от среднего в обе стороны. Как и все половые различия, разница невелика и становится существенной лишь для отдельных людей, чьи результаты заметно отличаются от усредненных.

Возможным эволюционным объяснением этой разницы является то, что самки всегда более значимы благодаря возможности приносить потомство. Если несколько самцов из популяции будут сильно отличаться и погибнут или не смогут участвовать в процессе размножения по иной причине, общее количество детенышей, скорее всего, останется постоянным, поскольку оставшиеся самцы смогут восполнить потерю. С другой стороны, если в популяции окажется меньше самок, то, скорее всего, детенышей будет тоже меньше. Генетические изменения, ведущие к более высокой вариабельности у конкретных мужчин, скорее всего, останутся в популяции, поскольку они с большой долей вероятности будут переданы следующему поколению.

Половые различия при выполнении геометрических тестов, в которых нужно мысленно переворачивать фигуры, велики, причем средний мужчина показывал лучшие результаты, чем 80% женщин. Однако для сравнения скажем, что эта когнитивная разница между полами (одна из самых больших среди известных) меньше, чем их разница в росте, _ мужчина среднего роста в Америке выше, чем 92% женщин.

Но не все пространственные задания мужчины выполняют лучше женщин. То, что женщина всегда знает, где именно притаилась горчица в холодильнике, не случайность __ это реальная разница между полами. (Вы можете попробовать провести дома с друзьями следующий эксперимент. Разместите на подносе 10—20 предметов, дайте всем посмотреть на них в течение минуты, затем перемешайте их и попросите всех написать, какие предметы поменяли свое место.) Женщины лучше мужчин запоминают пространственное положение предметов, и их преимущество в выполнении этого задания не менее велико, чем у мужчин при выполнении геометрических тестов.

А что по поводу интеллектуальных способностей? В 2005 году Ларри Саммерс, президент Гарварда, здорово навредил себе, публично заявив, что мужчины разбираются в математике лучше женщин. Вообще-то он сказал, что больше мужчин, чем женщин, получили очень-очень высокий результат в стандартном математическом тесте. Взглянув на результат выполнения теста, определить, кто его делал, практически невозможно, поскольку у большинства населения способности в общем совпадают. Но среди очень высоких (и очень низких) результатов выполнения математических тестов количество мужчин гораздо больше.

Подобный дисбаланс между полами может быть биологической разницей, связанной с мужским преимуществом в абстрактном пространственном мышлении, но он также может являться результатом нашей культуры, навязывающей женщинам мнение, что они не сильны в математике. Например, возможно понизить результат выполнения женщиной математического теста, всего лишь попросив ее написать на первой странице свой пол (см. главу 22), или повысить его, попросив перед работой подумать о добившихся многого женщинах. (Пожалуйста, попробуйте это дома!)

И вообще: результаты тестов не очень связаны с успеваемостью — на самом деле мужчины хуже справляются с курсом математики в колледже, чем можно было предположить по их результатам, тогда как женщины обычно учатся лучше. Поэтому все-таки неизвестно, определяются ли половые различия понимания высшей математики разницей мозга мужчины и женщины или их культурным воспитанием.

Если забыть о политкорректности, можно упомянуть и о том, что в тюрьмах мужчин тоже больше. Они гораздо чаще попадают в неприятности из-за жестокого поведения. Означает ли это, что мужской мозг биологически более склонен к агрессии, или просто мужчины больше, сильнее и поэтому чаще используют насилие, поскольку оно является для них эффективным способом поведения? Агрессия более социально приемлема у мальчиков, хотя многие современные родители, к своему ужасу, обнаружили, что у мальчиков более сильная врожденная тенденция к жестоким играм, хотя родители обращались со своими сыновьями и дочками одинаково. Молодые самцы обезьян также больше любят грубые игры, чем их сверстницы-самки, и даже предпочитают игрушечные грузовики куклам. Хотя уровень агрессии сильно варьируется в разных культурах, обычно мужчины агрессивнее женщин. Поэтому наиболее вероятным нам кажется предположение, что на развитие этой черты характера у мужчин влияют как биологические, так и культурные различия.

Тест. Как думают мужчины?

Какая из трех предложенных форм является перевернутым вариантом фигуры слева? Отвечайте как можно быстрее и отметьте потраченное время по часам с секундной стрелкой. (Ответы даны в конце, но не подглядывайте!)

Этот тест демонстрирует одно из самых больших известных различий между мозгом мужчины и женщины. Мы знакомы с одним профессором нейрофизиологии, который рос как женщина, но в конце концов понял, что всегда ощущал себя мужчиной, и захотел изменить свой пол. Будучи ученым, эта женщина приняла участие в исследовании различий в когнитивной сфере между полами, сфокусированном на мысленной ротации предметов, как в предложенном выше тесте. Проведение исследования во время изменения пола дало ученым необычное преимущество: они смогли включить одного и того же человека в женскую (до) и мужскую (после) группы!

До лечения гормонами этот тест казался нашей подруге весьма сложным, и ей приходилось очень медленно мысленно поворачивать каждый предмет, чтобы выяснить, подходит ли он к предложенному образцу. После начала курса уколов тестостерона выполнять это задание ей стало легче. К концу исследования, будучи уже мужчиной, он мгновенно видел очевидный правильный ответ. Это самое четкое описание того, как изнутри можно прочувствовать разницу между полами.

Ответы: 1б, 2а, 3в

Споры о различиях мужчины и женщины длятся сотни лет, и мы не пытались здесь исчерпать эту тему. Как сказал писатель-юморист Роберт Орбен, «никто никогда не выиграет битву полов; нас слишком многое связывает с врагом».

ЧАСТЬ 6. ИЗМЕНЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ СОЗНАНИЯ

ГЛАВА 26. Изучение сознания

Концепция свободной воли привносит парадокс, очевидный каждому, кто интересуется философией работы мозга. С одной стороны, наш ежедневный опыт: желания, мысли, эмоции и реакции, — все это создано физической активностью мозга. Хотя правда и то, что нейроны и глиальная ткань мозга создают химические изменения, ведущие к появлению электрических импульсов и межклеточного взаимодействия. Суть в том, что физические и химические законы руководят всеми нашими мыслями и действиями, и мы всецело согласны с этим предположением. Однако каждый день мы делаем выбор и поступаем в зависимости от окружающего нас мира. Как увязать два этих факта?

Нельзя отрицать, что повреждение мозга может привести к изменениям в поведении. Живший в XIX веке железнодорожный рабочий Финеас Гейдж был ответственным и трудолюбивым человеком до несчастного случая. Вылетевшая шпалоподбойка пробила ему нижнюю челюсть и вышла из макушки. Как ни удивительно, он выжил. Однако после этого несчастья Гейдж стал бесполезным человеком, неразборчивым в связях бездельником. Его опыт идеально демонстрирует, что наш мозг определяет то, какие мы.

Действия человека описывает концепция свободы воли. Если поведение объекта можно предсказать с математической точностью, то у него нет свободы воли. Таким образом, у простых объектов — например, атомов или частиц, свободы воли нет. Согласно одной точке зрения, свобода воли исключается идеей о том, что сигналы нашего мозга могут быть предсказаны каким-то образом, если мы знаем, что происходит в каждой клетке.

Однако более перспективным представляется подход, согласно которому наша интуиция подводит нас, когда мы пытаемся предсказать, что делает сложная система. Никто еще не создал полного компьютерного подобия биохимических и электрических действий хотя бы единственного нейрона, не говоря уж о сотнях миллионов нейронов, находящихся в мозге! Точно предсказать реакцию мозга невозможно по сути. С практической точки зрения существует функциональное определение как свободы, так и свободы воли. Долгое время нейрофизиологи отказывались рассматривать эти вопросы, поскольку многие из них чувствовали, что концепты свободы воли и сознания были столь неопределимыми, что их просто невозможно изучить. И все же некоторые аспекты сознательного опыта стало возможным рассмотреть.

Сложно изучать индивидуальный субъективный опыт, тот самый, о котором вы, быть может, беседовали по ночам в школьные годы. Что происходит в нашем мозгу, в результате чего возникают все эти состояния — «безучастность» или «грусть»? Каким образом я чувствую это и представляю себе, что можешь чувствовать ты? Этот кажущийся простым вопрос приводит ученых в недоумение частично из-за того, что он определяется в терминах неизмеримых аспектов опыта, которые философы, изучающие мозг, называют первичными ощущениями.

Знаете ли вы? Далай-лама, нирвана и хирургия мозга

Привлекательность мысли о влиянии мозга на моральное поведение разделяет и далай-лама, произнесший речь на ежегодной встрече Общества нейрохирургов в 2005 году. Сэм спросил Его Святейшество, каково будет его отношение к тому, что однажды люди достигнут нирваны с помощью искусственных методов — например, путем принятия лекарственных препаратов или хирургического вмешательства. Его ответ удивил нас. Далай-лама сказал, что если б такое средство было разработано, то он бы смог сэкономить немало времени на медитации, которое потратил бы на хорошие дела. Он даже указал на собственную голову и сказал, что, если бы дурные мысли можно было остановить, удалив определенную часть мозга, он бы хотел «вырезать ее! Вырезать ее!». Его выученный дома английский и резкие движения были незабываемы и могли бы раздражать, если бы исходили не от человека в одеянии святого.

Однако далай-лама сказал, что подобное лечение можно будет применять, только если оно оставит в неприкосновенности принципиально важные способности человека. Услышав это, мы с облегчением вздохнули, поскольку эти слова исключают префронтальную лоботомию — нейрохирургическое лечение, изобретенное Эгашем Монишем и популяризованное с большим энтузиазмом в середине XX века американским психиатром Уолтером Фрименом. Префронтальная лоботомия — радикальная процедура, в результате которой префронтальные доли отделяются от других областей мозга. Этот метод стал популярным в психиатрических больницах в основном как способ контроля трудных больных. Операция действительно удаляет жестокие и асоциальные импульсы, но вместе с этим пропадает и множество других психических функций - например, планирование целенаправленных действий, мотивация, комплексное мышление. К счастью, лоботомия как лечебная процедура практически повсеместно запрещена.

Следуя той же логике, которой мы пользовались для определения того, что мозговые структуры вовлечены в другие ментальные феномены (например, зрение), паттерн мозговой активности, однозначно ассоциируемый с сознательным восприятием сенсорных стимулов, является признаком восприятия.

Знаете ли вы? Может ли сканер мозга прочитать ваши мысли?

Паттерны активности мозга невероятно сложны. В любой момент миллионы нейронов в мозге генерируют электрические импульсы. Увидеть все происходящее во всех нейронах одновременно невозможно при уровне развития современных технологий. Но даже имея возможность записать все, интерпретировать имеющиеся измерения и идентифицировать мысли человека - это скорее из области фантастики, которая, возможно, никогда не станет реальностью.

С другой стороны, решить менее сложные задачи возможно. Например, при сканировании мозга можно заметить сильные эмоциональные реакции в виде повышенной активности в миндалевидном теле (см. главу 16). Ученые, основываясь на паттернах активности мозга, могут с уверенностью сказать, какой из двух возможных объектов осознанно видит человек. Левый глаз человека видел один объект, правый — другой, в результате чего сознательное восприятие пациента все время переключалось с одного образа на другой. Исследователи смогли идентифицировать паттерны активности, связанные с осознанием испытуемым правого или левого объекта. Таким образом, они могли угадывать осознаваемый образ, изучив реакции человека на представляемые ему сотни образов. Попытки создания сканера, способного различать ложь, сталкиваются приблизительно с теми же проблемами, поскольку этот механизм придется подгонять под активность конкретного мозга. Но было бы очень странно ждать сотрудничества от человека, чьей наградой за такую лояльность может стать тюремное заключение.

Так что не беспокойтесь о том, что за вашим мозгом смогут проследить. До определенного уровня это действительно возможно. Вам придется довольно долго очень спокойно лежать в многомиллионном сканере, а шпиону будет необходимо точно знать, что именно вы видите левым глазом, а что — правым. Иначе говоря, вам не требуется жестяной шлем для защиты головы — просто храните бесстрастное выражение лица.

В одном эксперименте ученые быстро показывали испытуемым два набора картинок и просили их определить некоторые отличительные особенности в первой серии. Концентрация на первой серии затрудняла для испытуемых способность определить нужные признаки из второго набора — феномен, известный как «слепота внимания». Некоторые области мозга активизировались каждый раз независимо от того, обратил ли участник эксперимента внимание на признак из второго ряда картинок. Среди этих областей была первичная зрительная кора, в которую сначала попадает зрительная информация на пути к коре головного мозга.

Однако другие области активизировались только при повторе эксперимента, когда люди отвечали, что они увидели второй стимул. Это исследование показывает, что зрительный стимул может активизировать на удивление большое количество областей головного мозга, причем мы не будем этого осознавать. Сознательный подход, в свою очередь, напоминает фонарь, который выделяет специфический стимул и игнорирует другие.

Мы осознаем лишь некоторую часть поступающих стимулов, а наш мозг обрабатывает гораздо больше информации. У людей с диагнозом «слепозрение» нормальные глаза, но они не могут описать ни одной конкретной детали, а иногда вообще ничего из окружающего их мира. Это частично слепые люди. Однако когда их спрашивают о направлении источника света, они часто правильно указывают на него, хотя сами считают, что просто угадывают. Как такое может быть?

У слепозрячих людей не функционирует первичная зрительная кора, через которую должна пройти визуальная информация, чтобы затем попасть в остальные отделы коры. Из-за этого дефекта такие люди не могут осознанно воспринимать зрительную информацию. Однако сенсорные стимулы идут в другие области мозга. Как вы помните, визуальная информация поступает из сетчатки в таламус, откуда она пересылается дальше в кору (см. главу 3). Сетчатка связана напрямую с верхним холмиком — структурой, имеющейся практически у всех позвоночных животных.

Зрительная информация в этом, более анцестральном, отделе мозга сознательно не воспринимается, но все равно может руководить действиями, например, движениями глаз или определением направления.

Информация, которую мы даже не осознаем, может быть достаточно сложной. Ученые из Университета Айовы нашли способ измерить интервал между стимулом и восприятием. Людей попросили сыграть в симулированную игру на деньги, в ходе которой они могли выбирать карты из нескольких колод. Каждая карта давала указания увеличить или уменьшить свои денежные средства. Участники эксперимента не знали, что в некоторых колодах карты были перемешаны так, что давали большие выигрыши, но потери оказывались еще больше, что в результате приводило к убытку. Другие колоды, предлагавшие маленькие выигрыши, но еще меньшие потери, в результате давали чистый выигрыш. После повторяющихся проигрышей участники эксперимента начали выбирать карты из выгодных колод, но не могли объяснить почему, пока не сыграли еще несколько раз.

Знаете ли вы? Мой мозг заставил меня сделать это: нейробиология и закон

Школьный учитель не мог перестать похотливо смотреть на медсестру. Умный и вполне рассудительный мужчина, он иногда действовал очень странно и коллекционировал детскую порнографию. Его арестовали после того, как он начал делать сексуальные предложения своей падчерице. Несмотря на понимание неправильности своего поведения, он просто не мог остановиться. Он сказал врачам, что боялся того, что изнасилует женщину, у которой он снимал квартиру. И еще у него были страшные головные боли.

Сканирование мозга выявило большую опухоль, давящую на переднюю часть его мозга недалеко от орбитофронтальной коры — структуры, отвечающей за регулирование социального поведения. После удаления опухоли его социопатические наклонности утихли, и он потерял интерес к порнографии. Другие раздражающие симптомы также исчезли — например, желание мочеиспускания на себя самого.

Обычно социопатические черты характера так четко не связаны с повреждениями мозга, но случай с учителем демонстрирует возможность того, что криминальное поведение может быть связано со специфическими дефектами структур мозга. Первые попытки определить связь анатомии и поведения были предприняты в XIX веке пионером криминологии Чезаре Ломброзо. Однако он не добился успеха, поскольку отталкивался от посылок, которые, как было доказано позднее, не имели значения — например, он считал, что важное значение имеет форма головы. Тем не менее позднейшие исследования показали, что в детстве или юности жестокие преступники довольно часто получали травмы головы, особенно — фронтальной зоны. Сканирование мозга в наши дни позволило определить наличие заметных повреждений мозговых структур (как опухоль у учителя), которые могут влиять на поведение.

Способность связывать криминальное поведение с отдельными областями мозга повышает возможность нового типа защиты, основанной на том, что преступник не отвечает за свои действия. На первый взгляд это утверждение не имеет смысла — в конце концов, мы и есть наш мозг и не можем утверждать, что были обмануты им. Но по мере все более глубокого понимания принципов работы мозга не станем ли мы задумываться, как нам поступать с некоторыми преступниками?

В законе уже существует ниша для тех, кто не может отдавать себе отчет о последствиях своих действий. В таких случаях, как с учителем, возможно, имеет смысл изменить стандарт психической вменяемости, чтобы она включала в себя не только осознание моральности поведения, но и способность действовать в соответствии с этой моралью. Это будет соответствовать старинному принципу, согласно которому люди должны отвечать не за то, что они думают, но за то, что делают.

Мы можем получить пользу и из пересмотра способов наказания преступников. Наказание преследует две цели: моральную расплату за преступление и устрашение остальных. Однако учитель уже знал о том, что поступает плохо, и люди с подобным повреждением мозга не должны терпеть кару. Этот взгляд уже имел прецедент: в 2002 году Верховный суд Америки постановил, что наказание психически неполноценного человека негуманно.

Новая тема, поднятая нейрофизиологами, — это современные технологии. Например, состояние психики человека можно изменить путем удаления опухоли. Совершившие правонарушение люди могут различаться. Согласно уголовному праву человек, заранее спланировавший свое злодеяние, обвиняется в совершении предумышленного преступления и подвергается более жестокому наказанию, чем действовавший в пылу момента. Однако существуют легальные прецеденты того, что люди не всегда могут полностью отвечать за свои действия. Возможно, в будущем люди с повреждениями мозга также, как и непредумышленные преступники, будут подвергнуты меньшему, но справедливому наказанию, а также будут обязаны пройти лечение.

По мере усовершенствования нейробиологии понимание связей между мозговыми структурами и функционированием мозга будет, несомненно, расширяться. Некоторые люди полагают, что при вынесении наказания будет необходимо учитывать эту новую науку. Разве тюремное заключение — самый лучший способ наказания 15-летнего подростка, чья пре-фронтальная кора еще не сформировалась? Стоит ли предпочесть восстановление мозга преступника его наказанию? Вопрос о лечении больного мозга тесно связан с моральными проблемами, поскольку подразумевает под собой изменение самой личности человека. Возможно, критерий далай-ламы о необходимости оставлять критически важные способности человека нетронутыми будет браться в расчет. Подобные моменты «нейрозаконодательства» позволяют взглянуть на старые вопросы морального поведения в новом свете. Как говорят когнитивные нейрофизиологи Джонатан Козна и Джошуа Грин, «если нейрофизиология способна изменить (моральную) мотивацию, тогда она сможет изменить и закон».

Одни из первых реакций во время проигрыша в игре были заметны в орбитофронтальной коре (см. главу 16). Пациенты с дефектом этой области, лежащей над глазницами и вокруг них, никогда не улучшают свои показатели в этой игре, а иногда даже демонстрируют стрессовые реакции на проигрыши — например, у них сильно потеет кожа. Полученные данные показывают, что эта часть мозга может определять плохие события до того, как мы осознаем проблему. Таким образом, процессы в орбитофронтальной коре могут быть связаны с опытом неприятных ощущений.

Неосознанные реакции могут даже предвосхищать действия человека. Например, в 1980-е годы в Калифорнии был проведен следующий эксперимент. Людей попросили стукнуть пальцем в момент совершения выбора и отметить время своего выбора, посмотрев на часы. Области мозга, ответственные за формирование двигательной активности, активизировались на полсекунды раньше, чем было произведено какое-либо движение. Но участники эксперимента осознавали свое решение на несколько десятых секунды позднее, незадолго до начала движения.

Эти открытия противоречат нашей идее о свободной воле. Сознательное решение действовать — то, что мы обычно связываем со свободой воли, происходит только после того, как деятельность мозга уже началась. Единственное сознательное действие, которое предвосхищало движение, происходило тогда, когда человека просили остановить движение, которое инициировали другие области мозга. В некотором смысле это не свободная воля, а запрет. Свободный запрет.

Вызывается ли ощущение намерения двигательной подготовительной активностью мозга? Вполне возможно. Однако осознание наших собственных действий иногда может начинаться, только когда решение уже принято. Совокупный эффект таков, что наш мозг генерирует наши действия, но часть процесса принятия решений завершается до того, как мы можем рассказать про это. В этом смысле мы исполнители, а не командиры.

ГЛАВА 27. Что нам снится: нейробиология сна

Никто не знает точно, почему сон важен. Спят почти все животные, даже насекомые, ракообразные и моллюски, а отсутствие возможности поспать может стать фатальным. В основе большинства теорий сна лежит предположение, что сон необходим мозгу. По мере развития и эволюции мозг животных становился все сложнее — усложнялся и сон: от одной стадии до нескольких этапов.

У многих животных во сне падает активность сердца, мышц и мозга, что не мешает им проснуться, если их достаточно сильно толкнуть. Большинство животных спит ночью, что имеет смысл, поскольку в темноте сложно видеть (и быть увиденным). Сон позволяет сохранить энергию и сочетать свою активность с периодами тепла и света.

Каковы бы ни были функции сна, у животных, полностью отказавшихся от него, появляются встречные преимущества. Среди ограниченного количества животных, которые никогда не спят, большинство — это рыбы, которым необходимо все время плавать, чтобы оставаться живыми. Например, полосатый тунец или некоторые виды акул, которые получают достаточное количество кислорода только при условии, что вода проходит сквозь их жабры на достаточно большой скорости. С похожей проблемой сталкиваются дельфины, которым необходимо часто подниматься на поверхность, чтобы сделать глоток воздуха. Они справляются с этой проблемой, научившись спать с бодрствующей одной половиной мозга. Среди других неспящих животных можно назвать обитающих в пещерах рыб и несколько видов практически неподвижных лягушек, про которых разумно было бы задать встречный вопрос: просыпаются ли они вообще?

У низших позвоночных сон состоит из продолжительного ритма низкой активности мозга. У рептилии запись электроэнцефалограммы во время сна показывает определенный ритм спайков — это позволяет предположить, что некоторые нейроны продолжают активную синхронную деятельность. Эти невысокие спайки напоминают медленный сон — самую глубокую стадию сна у человека.

Когда в ходе эволюции появились птицы и млекопитающие, возник новый тип сна — быстрый. В то же время медленный сон начал включать в себя среднюю стадию в дополнение к первой. Фаза сна с быстрыми движениями глаз (быстрый сон) определяется движением глаз (что вы можете заметить, если понаблюдаете за спящим человеком) и электрическими импульсами, отражающими активность коры мозга. Эта активность своими импульсами напоминает активность бодрствования, что и дало этой фазе сна свое второе название — фаза парадоксального сна, поскольку активность мозга во время быстрого сна не совсем соответствует нашему пониманию «сонной активности».

Именно во время быстрого сна у людей и у млекопитающих происходят практически все, и особенно самые яркие сновидения. Спящие собаки, кошки и лошади издают звуки и делают беспокойные движения. Сны не дают мозгу генерировать активные движения, поскольку команды коры блокируются тормозящим центром в стволе мозга, активном во время сна. Подавление со стороны коры не дает нам действовать вне наших снов и, возможно, ответственно за то состояние паралича, который часто упоминается при описании сновидений, особенно — кошмаров. Специалисты полагают, что ее неправильное функционирование отвечает за лунатизм и может быть причиной ночного энуреза у детей. Подавляющий центр можно удалить хирургически — после такой операции кошки выгибают спины дугой и вступают в симулированную драку во время стадии быстрого сна, что дает основания предполагать, что они часто видят схватки во сне.

Предположение о биологической функции фазы быстрого сна и сновидений является предметом самых горячих споров. Одной из функций сна может быть «закрепление» воспоминаний. Хранящиеся в долговременной памяти воспоминания подвергаются определенному процессу трансформации в течение нескольких недель или месяцев, поскольку наши воспоминания фактов, событий и опыта постепенно перемещаются из первоначального места хранения в гиппокампе в кору. В то же время воспоминания о специфических эпизодах объединяются в более общее знание, известное как семантическая память, в которой хранятся факты, которые люди знают, но не осознают откуда.

События дня практически никогда не становятся сюжетом сна в ту же ночь — они попадают в сон через несколько дней или еще позже. Вероятно, сон помогает нам их обрабатывать. После прерванного сна некоторые воспоминания бывает сложнее закрепить. Переломным моментом сна для закрепления воспоминаний считали то фазу медленного, то фазу быстрого сна. Лишение любой стадии ведет к оказанию определенного влияния на обобщение воспоминаний, хотя большинство данных (и исследований) сконцентрировано на стадии быстрого сна.

Одной из причин сложности изучения связи сна с па мятью являлось повреждение мозга и тела, к которому приводит отсутствие сна. Нехватка сна вызывает стрессовую реакцию, при которой выделяется гормон Требуется около четырех недель лишения сна, чтобы убить крысу, и около двух недель — дрозофилу. Человек мог оставаться без сна одиннадцать дней. Этот подвиг, запечатленный в Книге рекордов Гиннесса, скорее всего, останется непобитым, поскольку издатели книги закрыли эту категорию из-за риска для здоровья. Через несколько дней лишения сна люди начинают галлюцинировать. В такой — момент выделяются гормоны, например кортизон, которые и нарушают процесс научения. Отсутствие возможности спать негативно влияет на память, что не может быть объяснено только стрессом, поскольку она блокирует обобщение воспоминаний у животных и после того как у них были удалены надпочечники для предотвращения вырабатывания гормонов стресса.

Почему сон важен для обобщения воспоминании. Возможно потому, что изменения в силе связей между нейронами (синаптическая пластичность) происходят под влиянием нейронной активности как во время бодрствования животного, так и во время сна. Если нейронная активность запомненного эпизода воспроизводится заново во время сна, это может облегчить обобщение для памяти. На самом деле некоторые паттерны активности нейронов во время бодрствования проигрываются еще раз во время сна при невероятно точном временном соответствии - до тысячных долей секунды.

Знаете ли вы? Проснись, малышка Сьюзи: нарколепсия и модафинил

Человек, страдающий нарколепсией, может засыпать в любое время дня. Это может происходить не только в состоянии покоя, но и в разгар активной деятельности. Это нарушение было изучено на примере стаи нарколептических собак, живших в Стэндфордском университете. Игра с одной из таких собак протекала абсолютно нормально, пока животное не устало, после чего сразу свалилось, заснув. Как у людей, так и у животных, болеющих нарколепсией, не хватает определенного типа нейромедиаторов — пептида орексина. Орексин воздействует на рецепторы гипоталамуса — центр регулирования сна, агрессии, сексуального поведения и других базовых видов деятельности.

В лечении нарколепсии пока не применяются преимущества открытия орексина. Большинство видов лечения стимулируют нервную систему, воздействуя на моноамины — крупную категорию медиаторов, включающих в себя серотонин, дофамин и норадреналин. Для этой цели используются антидепрессанты и возбуждающие средства — например, амфетамин и метамфетамин. Среди связанных с этими препаратами проблем можно отметить головокружение и, в случае с амфетамином и метамфетамином, опасность привыкания. Амфетамин в небольших дозах может способствовать бодрствованию, тогда как в большем количестве ведет к моторной активации, что дает возможность потенциально отделить положительное воздействие от побочных эффектов. Популярным средством борьбы с нарколепсией, не оказывающим побочных эффектов, стал модафинил (продается в Америке, Великобритании и других странах как провигил). Модафинил и амфетамин усиливают состояние бодрствования как-у здоровых людей, так и у нарколептиков, хотя никак не влияют на мышей, поскольку у них отсутствует молекула, выносящая дофамин из синаптического пространства. Эти данные показывают, что состояние бодрствования тесно связано с мозговой дофаминной сигнальной системой. Модафинил применяют и для того, чтобы усилить бодрое состояние и снизить риск во время продолжительных рабочих смен. В исследовании, проведенном силами американских ВВС, модафинил был почти так же эффективен, как и декседрин (амфетамин), при повышении отдачи работников во время сорокачасовых смен. У пилотов наблюдалось усиленное внимание, уверенность и отличное выполнение симулированных маневров самолетов. Если к модафинилу действительно не возникает привыкания, то он, скорее всего, станет очень популярным как у нарколептиков, так и у людей, вынужденных подолгу работать.

Одним из видов активности, требующей точной последовательности возбуждения нейронов, является произнесение звуков. Во время пения специфический набор нейронов в мозге птицы возбуждается в порядке, который близко связан с последовательностью звуков в песне. Эти нейроны отвечают за генерирование отточенных изменений в напряжении мышц, контролирующих орган произнесения звуков птицы и создающих таким образом каждый раз одну и ту же песню. Ученые, наблюдавшие за этими нейронами, выяснили, что те же самые паттерны генерировались и во время сна птицы. В каком-то смысле это означает, что птицам снится пение песен.

Знаете ли вы? Почему зевота заразна?

Хотя мы ассоциируем зевоту с сонливостью и скукой, ее цель как раз разбудить нас. Зевок вызывает сильное раскрытие глотки и гортани, позволяя большому количеству воздуха попасть в легкие; таким образом кислород попадает в кровь, усиливая состояние бодрствования. Зевота встречается у самых разнообразных позвоночных, включая всех млекопитающих и даже, возможно, птиц. Она бывает даже у зародыша после двенадцати недель беременности. У приматов зевки связаны с напряженной ситуацией и потенциальной угрозой. Зевоту можно рассматривать как попытку вашего тела достигнуть самого высокого уровня бдительности в требующих этого ситуациях.

Зевота заразна — с этим сталкивался любой, кто пытался научить чему-то класс скучающих школьников. Причина этого неизвестна, хотя может быть связана с необходимостью передавать от одной конкретной особи к другой сигнал о потребности повышенного внимания. Видеопленка с записанной зевотой также увеличивает частоту зевков у шимпанзе и других обезьян.

Зевотой не заражаются млекопитающие, не относящиеся к приматам. Однако и они способны распознавать зевок: собаки зевают в ответ на стрессовые ситуации и, как считается, тем самым успокаивают других. Вы тоже можете иногда успокаивать свою собаку, зевая.

Способность зевать контролируется стволом мозга. Некоторые больные тетраплегией с опухолью в варолиевом мосту, блокирующей передачу корковых двигательных команд настолько, что они даже не могут открыть рот, все же могут непроизвольно зевать. У этих пациентов единственной областью мозга, способной инициировать зевок, является группа нейронов в среднем мозге, которая передает моторные команды из мозга лицевым мускулам. Некоторые ученые полагают, что зевота может начинаться в этих нейронах. Зевки случаются даже у людей, пребывающих в коме.

Особенно странно, что центр регулирования зевоты находится в таком занятом месте мозга, как ствол, поскольку сигналы могут неожиданно перескочить из одной области а другую. Например, одним побочным эффектом прозака является то, что некоторые женщины во время зевоты могут испытывать прилив крови к клитору и даже оргазм. Эта случайная связь (для небольшого количества счастливиц) сделает скучную ситуацию гораздо более привлекательной. Часто бывает достаточно увидеть, услышать или даже просто подумать про зевоту, как у нас начинается тот же самый процесс. Возможно, вы пытаетесь подавить зевок, читая эти строки, как делали и мы в процессе их написания. (Мы не примем этого близко к сердцу.) Вид зевоты вызывает активность в корковых областях, которые активизируются и другими зрительными стимулами, а также высказываниями других людей. Хотя мы постарались кратко описать, почему зевота может быть заразной (преимущество передачи сигнала о необходимости быть бдительным), мы все же не знаем, что именно происходит в мозге для того, чтобы воспринять это послание.

Медленная фаза сна может также включать в себя проигрывание опыта, полученного при бодрствовании. Когда крыса бежит по лабиринту, так называемые пространственные клетки в ее гиппокампе активизируются в порядке, соответствующем последовательности мест, через которые она пробежала Когда крыса спит, те же пространственные клетки снова активизируются в том же порядке. Это «проигрывание» происходит во время фазы медленного сна, когда люди очень редко видят сновидения. Эти моменты длятся обычно около двух секунд, очевидно, крысы повторяют определенные моменты в лабиринте, а не весь опыт.

Специфика синаптической пластичности обусловлена расположением синапсов в разных областях мозга и фазами сна. Так, в гиппокампе, где, как полагают, формируются первоначальные пространственные и эпизодические воспоминания, для изменений в синаптической силе требуется тета-ритм — паттерн около восьми нейронных импульсов в секунду, который появляется только у бодрствующих животных во время исследовательского поведения, например ходьбы, и во время фазы быстрого сна. Поэтому ученые ассоциируют обобщение воспоминаний с фазой быстрого сна.

Мысль о том, что сон важен для дальнейшего обобщения и перераспределения воспоминаний, представляет собой альтернативу теории Фрейда, согласно которой сновидения отражают наши неосознанные желания. Эта часть теории психоанализа не доказана экспериментально, но истоки ее в том, что сновидения часто обобщают беспокойства, испытанные человеком днем, которые смешиваются с кажущимися случайными или бессмысленными событиями.

Определенный ход мыслей и наличие сюжета сна предполагают, что у нашей коры есть способность создавать связную историю из того, что у нее имеется, хотя она может просто отражать действия «интерпретатора» (см. главу 1). Таким образом, в сновидениях могут увязываться разные факты, «валяющиеся» у вас в голове.

Когда мы говорим о наших сновидениях, мы концентрируемся на том, что имело смысл: пробуждение в классе обнаженным, плавание на корабле, перекатывание большого валуна. Но что, если случайные образы наших снов необходимые элементы? Что, если случайный отбор содержимого мозга во время сна — это средство перемещения наших воспоминаний в постоянное место? Повторная выборка может служить даже для того, чтобы скорректировать неверные воспоминания, которые нужно удалить. Странные сновидения могут быть ценой или, возможно, непреднамеренным бонусом механизма, с помощью которого наш мозг запоминает жизненные события.

ГЛАВА 28. Паломничество: духовное начало

То, насколько глубоко религия уходит корнями в наше биологическое естество, активно обсуждалось в нескольких недавно вышедших книгах, особенно — среди атеистов, убежденных в нерациональности религиозных убеждений. Лучшие примеры — «Бог как иллюзия» биолога и любителя взрывных тем Ричарда Докинза и «Взламывая чары: религия как естественный феномен» философа Дэниела Деннетта. Учитывая то, как мало известно о нейрофизиологии религии, кажется преждевременным заявлять, что биологи изучили полностью весь этот вопрос.

У антропологов более положительный взгляд на религию, они рассматривают ее как мощный ранний инструмент группового социального объединения, который обеспечивает преимущество в выживании как самой религии, так и людям, разделяющим эти взгляды. Начнем с того, что организованная религия — это значимое достижение, один из самых сложных культурных феноменов. Сравните основные компоненты большинства религий: верующие вырабатывают представление о сверхъестественной силе, которую нельзя увидеть. Мы молим эту силу уменьшить зло, осуществить правосудие или обеспечить жизнь согласно морали. Далее мы вместе с другими людьми осознаем, что эта сила устанавливает одни и те же стандарты морали, социальных норм и религиозных ритуалов для всех нас. Этот сложный феномен встречается только у людей.

Что может внести нейрофизиология в наше понимание религии? В каком-то смысле ничего: удовлетворение, получаемое от религиозного чувства, вряд ли сильно изменится от понимания того, как мозг дает повод для веры. Точно так же, как вы можете эффективно пользоваться словами всю свою жизнь, не имея ни малейшего представления о формальной грамматике, люди могут получать пользу от религиозных убеждений, и уж если на то пошло, то и от многих других систем, проанализированных в этой книге, без понимания основ работы мозга. Однако если вы дочитали до этого момента, то вам, вероятно, любопытно.

Две особенности мозга особенно важны для формирования и пропускания религиозных верований. У многих животных, возможно, есть некая форма первой - поиска причин и следствий. Вторая же - социальное мышление - невероятно сильно развита именно у людей. Один из основополагающих навыков человеческого мозга - способность размышлять о людях и мотивах — то, что ученые назвали теорией разума. Комбинация этих признаков создает основные отличительные особенности функционирования мозга, являющиеся частью религиозных убеждений: наша способность выводить причинные следствия и обобщения и делать заключения о невидимых намерениях как Бога, так и других существ. Нейронные механизмы, благоприятствующие формированию религиозных убеждений, склонны и к формированию основанных на убеждениях организованных движений другого типа — политических партий, клубов фанатов Гарри Поттера и воинствующего атеизма.

Что это за Бог, который лишь толкает мир извне?

Иоганн Вольфганг фон Гёте

Большинство религий пытается найти причины происходящих в мире событий. Эти объяснения часто принимают форму действий, совершенных мыслящим существом. Например, маленькие дети открыто или в неявной форме приписывают мотивы неодушевленным объектам. Детские психологи выяснили, что мяч для детей катится потому, что ему этого хочется. Этот способ мышления настолько естественен для нас, что мы, не колеблясь, думаем о многих объектах как об обладающих личностью. Мы часто приписываем машинам или другим механизмам личностные черты и даже имена. Чайники свистят ободряюще, а вьюга злится. Кажется вполне естественным, что древние люди могли приписывать такие черты природным событиям. Подобный тип мышления встречается в анимизме, в котором как одушевленные, так и неодушевленные объекты наделяются духом.

Олицетворение явлений природы становится чем-то новым, когда комбинируется с нашей чрезвычайно социальной натурой. Мы стараемся понять мотивацию других людей и их точку зрения. Все возрастающая сложность взглядов ребенка на мотивацию может быть замечена во время игры, которая начинается с простой сенсорной активации, но быстро перерастает в притворство «Я — вагон!», а затем в ролевую игру («Давай притворимся, что ты - ребенок, а я - учитель и в классе слишком шумно»).

Приписывание воображаемых мотивов себе и другим требует наличия теории разума. Эта способность позволяет детям использовать в играх выдуманные ситуации, например, притворяться, что игрушечный солдатик способен сражаться. Благодаря развитию теории разума дети обнаруживают, что и у других людей есть своя мотивация. Дети могут применить это понимание с невинными (скажем, при игре в прятки), а иногда и с более низкими намерениями (обман). Позднее притворство становится еще изысканнее; дети становятся способными понимать театральную постановку. Выше мы объяснили, что у людей с аутизмом возникают проблемы в понимании желаний и мотивов других людей, что оказывает сильное, а иногда - просто катастрофическое влияние на их взаимодействие с окружающим миром (см. главу 24), Поэтому теория разума — центральный момент нашего осознания себя и окружающих людей.

Оценка социальной ситуации требует активности во многих областях коры головного мозга. Один из примеров — зеркальные нейроны, которые возбуждаются, когда обезьяна выполняет задание или видя, как другая обезьяна выполняет задание (см. главу 24). Следовательно, похоже, что мозг обезьяны понимает, что между этими двумя акциями есть что-то общее. У обезьян с поврежденным миндалевидным телом социальная коммуникация нарушается (см. главу 16), поскольку эта мозговая структура, напрямую связанная с распознаванием эмоциональной значимости объектов или лиц, просто необходима для того, чтобы мозг понял психическое состояние других людей.

Все эти механизмы работы мозга вовлечены в наши попытки объяснить разные вещи: природные явления и сложные отношения между животными или неодушевленными объектами.

Религия становится возможной, когда желание выяснить причинно-следственную связь сочетается со способностью (и склонностью) нашего мозга обеспечить высокий уровень процесса социального познания. Соединенные вместе, эти способности позволяют нам создавать сложные культурные идеи — от правил перехода улицы до справедливости, искупления грехов и Воскресения Христа. Как мы уже отмечали, сложное социальное мышление связано с размером коры головного мозга (см. главу 3). Это строгое соотношение предполагает, что для социального познания требуется некоторая серьезная, обрабатывающая информацию мощность. Стремление мозга вознаграждать нашу способность кооперироваться и стараться перехитрить окружающих людей также создает все условия для появления религиозных взглядов. Как следствие, мы можем вообразить себе Бога, Яхве или Аллаха, которые являются причиной всего и судят нас, хотя их и нельзя увидеть.

Знаете ли вы? Медитация и мозг

Далай-лама говорил, что, если научные исследования входят в конфликт с буддистским учением, учение должно уступить. Он также активно интересовался изучением нейронных механизмов, лежащих в основе медитации. Как и многие практикующие, он разделяет медитацию на две категории: одна направлена на успокоение разума (стабилизирующая медитация), а другая — на активный процесс познания (дискурсивная медитация). Изучая медитации, нейробиологи сначала исследовали первый тип. Активность мозга опытных буддистов, практикующих стабилизирующую медитацию, оценивала группа ученых, в том числе один специалист, защитивший диссертацию по молекулярной биологии и живший какое-то время в монастыре в Непале в качестве ученика.

Ученые смогли отвлечь восемь монахов, длительное время практикующих медитацию в тибетских буддистских монастырях, от их привычной жизни (во время которой весь день проходит в расслабляющей медитации). В лаборатории монахам прикрепили к головам электроды для измерения паттернов электрической активности. Вначале эта активность ничем не отличалась от паттернов волонтеров, медитирующих впервые в жизни. Разница стала заметна, когда монахов попросили ощутить сострадание, не направленное ни на какое конкретное существо. Это состояние называется беспредметной медитацией. В этом состоянии активность начала варьироваться в последовательной, ритмичной манере, демонстрируя синхронную активизацию многих нейронов. Синхронизированные сигналы участились до скорости 25— 40 раз в секунду, что представляет собой гамма-ритм. В некоторых случаях гамма-ритмы в мозгу монахов были самыми сильными, когда-либо встречавшимися у людей (исключая патологические ситуации — например, судороги). Однако у людей, медитировавших впервые, не появилось практически никаких дополнительных гамма-ритмов.

Способ, которым мозг достигает синхронности, не изучен хорошо, однако гамма-ритмы усиливаются во время определенных типов активности, например, при повышенном внимании по отношению к сенсорному стимулу или во время использования кратковременной памяти. Этот усиленный гамма-ритм может являться ключевым элементом повышенной бдительности, о котором сообщают монахи. Рождаются ли монахи с врожденной способностью генерировать синхронные ритмы? Некоторые типы ритмов у новичков с практикой усиливаются, а значит, хотя бы частично эту способность можно тренировать.

Сканирование мозга выявило определенные области, активные во время дискурсивной медитации (концентрирование внимания на визуализированном образе). Передняя поясная и префронтапьные области были очень активны, как и тогда, когда монахини ордена кармелиток представляли себе мистическое воссоединение с Богом. Эти данные соответствуют информации об участии этих регионов в процессе внимания. Возможно, папу Иоанна Павла II тоже заинтересовали полученные результаты, поскольку на вопрос о взаимосвязи науки и католической доктрины он ответил, что они обе истинны и сочетаемы, поскольку «истина не может противоречить истине».

Если теория разума является критическим фактором в процессе формирования религии, то животные, у которых есть некоторый вариант этой способности, могут создавать свои религиозные убеждения. Могут ли животные представлять себе то, что думают другие? С некоторыми видами ответ может быть положительным. Например, собака Оса нашего друга Криса из-за травмы временно не могла сама подниматься по лестнице, и Крису приходилось носить ее вверх и вниз. Это продолжалось несколько месяцев, и ей приходилось ждать наверху или у подножия лестницы. Однажды Крис пришел домой в середине дня и тихо занимался своими делами на кухне. Оса стала сама спускаться по лестнице, но на полпути заметила хозяина и замерла, причем выражение ее морды было таким, как будто она хотела сказать: «Все пропало!», что, разумеется, соответствовало правде. Казалось, Оса действует, отталкиваясь от предположения, что, если Крис узнает о том, что она может ходить, он перестанет носить ее на руках. Было похоже на то, что собака знала, как можно заставить Криса работать.

Было бы гигантским скачком после одного взгляда на собаку предположить, что у животных тоже имеется теория разума. Можно также сказать, что эта история иллюстрирует собственную теорию разума Криса. Однако во время более обстоятельных исследований было выяснено, что собаки действительно принимают в расчет состояние внимания других собак, когда пытаются убедить их принять участие в игре, меняя свои сигналы в зависимости от того, что делает другая собака.

Этологи и антропологи изучают степень развития теории разума, подсчитывая, сколько уровней намерения может быть представлено. Желание Осы обмануть основывалось на достаточно простом положении (Крис думает, что я не могу спуститься по лестнице). В религиозных верованиях уровень мышления сложнее. Необходимы многошаговые выводы, чтобы соответствовать разным мотивациям нескольких существ. В религии необходимо уметь делать минимум двухшаговый вывод (Бог считает (шаг 1), что мне следует его почитать (шаг 2). Однако детали большинства религий требуют еще более сложных построений. Если в качестве примера рассмотреть христианство, то прихожанин должен вести правильный образ жизни, соотнося свои желания с указаниями Бога, Иисуса, Святого Духа и учения церкви, что не так уж и просто.

Большинство обезьян вряд ли способно к многошаговым выводам по поводу психического состояния, а это минимальное требование для появления религии. Но наблюдения за приматами с крупным мозгом — например, за шимпанзе, показали, что они могут достигнуть как минимум уровня выводов собаки Осы. Подчиненный шимпанзе предпочтет пойти за тем кусочком фрукта, который не видит находящийся на более высокой ступени иерархической лестницы сородич, чем за тем, который виден всем. Точно так же, если вы не выражаете желания дать шимпанзе виноград, она потеряет к вам интерес. Если вы покажете той лее обезьяне, что хотите, но не можете дать ей ягоды, она будет ждать дольше. Шимпанзе делают эти выводы с помощью мозга, который втрое легче человеческого. Вопрос, могут ли эти обезьяны формировать религиозные верования, остается открытым. Иногда бывает очень на это похоже. При грозе некоторые шимпанзе качаются из стороны в сторону с вздыбленной шерстью, что некоторые люди описывали как «поведение, напоминающее танец». Может, они суеверны? Или просто боятся? В настоящее время, поскольку данные о наличии у шимпанзе разума малочисленны, нам остается только ждать дальнейшей информации.

Знаете ли вы? Нейробиология видений

Горам придают особое значение в трех основных современных монотеистических религиях: иудаизме, христианстве и исламе. Во всех трех на больших высотах происходили особые видения. Моисей услышал глас, исходящий из горящего куста на горе Синай, последователи Иисуса стали свидетелями преображения того, что было, вероятно, горой Хермон, а Мухаммеда посетил ангел на горе Хира (Джабал-ан-Нур). Эти видения являются примерами более широкой категории мистического опыта. Еще один выдающийся пример — явление Девы Марии Хуану Диего при переходе горы Тепеяк в Мексике. Обычно в связи с подобными явлениями сообщается, будто человек почувствовал или услышал чье-то присутствие, увидел фигуру или свет (часто — исходящий от фигуры) и испугался. Любопытно, но похожие данные часто сообщают люди, вовсе не склонные к мистике, — альпинисты. Может, что-то связано с горами?

Альпинистам уже давно известна опасность, таящаяся в разреженном воздухе. Острые приступы горной болезни случаются уже на высоте 2500 метров (около 8000 футов). Многие из этих эффектов связаны с недостатком кислорода в мозге. Время реакции организма значительно удлиняется уже на 1500-метровой высоте (около 5000 футов). На высоте в две с половиной тысячи метров или выше некоторые альпинисты сообщали об ощущении присутствия рядом кого-то невидимого, о сеете, исходящем от самого человека или от окружающих, о том, что они видели свое собственное второе тело, и о внезапных приступах страха.

Недостаток кислорода нарушает активность в нейронных структурах, расположенных в височных и теменных долях, а также в соседних областях мозга. Эти области активны при обработке зрительной информации, распознавании лиц и восприятии эмоционально окрашенных событий. Крайний случай нарушения их функций — эпилептический припадок. Спазмы височных долей часто приводят к невероятному религиозному опыту, в том числе — к ощущениям присутствия бога, пребывания на небесах и восприятия вспышек света. Спазмы височных долей чаще происходят при подъеме уровня эндорфинов, например, в состоянии сильного стресса. Физическая усталость от подъема на гору, несомненно, может стать источником стресса, и религиозные видения часто случаются именно в таких условиях. В целом можно сказать, что видения случались не только в горах, но и в других отдаленных местах в экстремальной среде — например, в пустыне. Полагают, что именно судороги мозга привели к видениям святой Терезы из Авильи и святой Терезы из Лизье. Эти же процессы могут вызвать обращение в веру бывших ранее не религиозными людей. Примеры — апостол Павел на пути в Дамаск и Джозеф Смит, основатель Церкви Иисуса Христа святых последних дней.

Последним элементом в религии является передача знаний и традиций. Для этого необходим язык, позволяющий формировать и передавать доктрину и догмы от поколения поколению. Пока, кажется, только у людей есть все необходимые психические способности — теория разума и язык — для создания организованной религии. Но, вероятно, мы не всегда были единственными обладателями этого дара. Наш вид совершил скачок к религии с ритуальными захоронениями и пещерным искусством около нескольких десятков тысяч лет назад. Однако неандертальцы, другая ветвь рода Homo, возможно, сделали это на 100 тысяч лет раньше.

Владение языком позволяет искать причинно-следственные связи-в новом масштабе, в форме рассказа. Человеческие существа любят рассказывать истории и таким образом выработали сложные объяснения самым разным событиям, с которыми они сталкивались в течение дня, а также проблемам существования. В книге «Нравственные, верующие животные» социолог Кристиан Смит рассматривает систему человеческой веры как общий феномен, где все представления покоятся на концептуальном основании — какой-либо истории.

Поиск объяснений в различных контекстах является основным признаком многих систем верований. Примеры объяснительных рассказов включают в себя понимание исторических событий (политология), природных феноменов (естественные науки) и социальной динамики (психология и социология). Таким образом, религия — это пример еще одного повествования, ищущего значение жизни — духовное начало. Хотя все эти формы рассказа основываются на разных правилах и стремятся к очень разным целям, конечное нейрофизиологическое объяснение того, как мы создаем эти рассказы, одинаково.

В религии прижилась идея высшей силы, и на основе этой идеи уже создавались дальнейшие разъяснения и рекомендации. Почему нельзя вредить своим ближним? Куда попала бабушка после смерти? Кто создал мир? Что делать с неверующими — убивать или попытаться переубедить?

Конечно, эти вопросы и ответы не требуют веры в бога. В одном эпизоде мультфильма «Южный парк» Картман попадает в гипотетическое будущее, в котором воюют три группы. У них общий основатель, которому они поклоняются, но небольшие различия в доктринах привели их к борьбе не на жизнь, а на смерть. Их доктрина’ Атеизм. Их основатель? Сам Ричард Докинз. С точки зрения нейрофизиологии самое нереалистичное в этом мультике не воюющие атеисты, а то, что одна из групп состоит из... морских выдр. Настоящие выдры вряд ли смогли бы создать догматичную систему веры. В любом случае хочется на это надеяться.

ГЛАВА 29. Забываете про дни рождения? Инсульт

Однажды зимним утром 2002 года Сэм позвонил маме в Калифорнию. Это был день рождения его брата Эда, но его рожденные в Китае родители не слишком сентиментально подходили к подобным праздникам. Однако это дало ему повод позвонить маме, которая всегда ворчала, что он звонит слишком редко,

«Сегодня день рождения Эда», — сказал он ей. «О, правда? — ответила мама. — А какое сегодня число?» В мозгу Сэма замигала красная лампочка, мама тоже заволновалась. Она знала, что ей следовало бы помнить день рождения своего сына. Борясь с нарастающей паникой, Сэм начал задавать другие вопросы: «А когда день рождения у меня?» Она не вспомнила. «Мам, а когда твой день рождения?» Она пододвинула листок бумаги. Где там записка, которую она оставила на прошлой неделе о поездке в Европу? Ничего.

К этому времени она тоже поняла, что происходит нечто нехорошее. Она начала писать ответы на все эти вопросы, записывала практически все. Муж вернулся как раз в разгаре этого занятия. Он не знал, как долго она находится в таком состоянии, но он понял, что ей нужно в больницу. В возрасте 66 лет мать Сэма перенесла инсульт.

Инсульт случается из-за нарушения притока крови к мозгу, разрыва сосуда (геморрагический инсульт) или его закупорки (ишемический инсульт). Как правило, инсульт начинается с образования тромба — комочка в кровеносном сосуде, затвердевшем из-за атеросклероза или других заболеваний. Тромб может сформироваться в самом мозге, а может попасть туда из другого места и застрять — это и называется закупоркой сосуда. При любом виде инсульта часть мозга остается без достаточного количества кислорода и глюкозы, переносящей энергию по всему организму, а продукты распада не выводятся. Происходящее напоминает то, что случается при инфаркте, когда останавливается приток крови к сердцу. Поэтому инсульт иногда называют «атакой на мозг»[2]. Инсульт может чаще всего приходит к людям пожилого возраста. У американцев в возрасте 55 лет и старше инсульт случается с вероятностью в 20%. Среди мужчин риск несколько ниже, но все равно остается около одного шанса из шести. В прошлом году в Америке зафиксировано около 700 тысяч инсультов. В наше время живет около 5 миллионов людей, столкнувшихся с этой проблемой.

Ваш мозг потребляет больше энергии, чем любой другой орган тела. Вся эта энергия доставляется в мозг через кровь. Если приток крови почему-либо прекратится, функционирование нейронов почти мгновенно завершится. Разные части вашего мозга выполняют разные задания. Поэтому симптомы инсульта специфичны и зависят от пораженной области мозга.

Чаще всего от инсульта страдают полушария головного мозга, поскольку они занимают около четырех пятых объема мозга. Самым частым симптомом инсульта становится потеря способности двигать конечностью или потеря чувствительности в определенной части тела. Может быть повреждена и кора, необходимая в процессе мышления; тогда у больных проявляется еще один типичный симптом _ замешательство, хотя иногда наблюдается и внезапная потеря способности говорить или понимать речь.

Симптомы инсульта могут появляться и в других случаях, известных как преходящее нарушение мозгового кровообращения, однако тогда они проходят в течение нескольких минут. Эти явления не очень изучены, но, вероятно, они вызываются ослаблением потока крови. Может быть, формируется небольшой сгусток, который лишь немного снижает количество поступающей крови, а затем рассасывается.

При инсульте приток крови останавливается дольше, чем на несколько минут, и нейроны начинают гибнуть. В течение нескольких часов — до суток, положение прогрессивно ухудшается. По одной из оценок, каждую минуту оставшийся без притока крови мозг теряет около 1,9 миллиона нейронов, 14 миллиардов синапсов и 12 километров (7,5 миль) миелинизированных аксонов.

Можно ли повернуть вспять результаты, вызванные инсультом? В настоящее время ответ — «да», но только в течение первых трех часов. Если жертву инсульта отвезут в реанимацию, быстро поставят правильный диагноз и дадут лекарства, которые приоткроют закупоренные сосуды... А это случается не так часто, как правило, с теми, кого отвезли в реанимацию в крупную городскую больницу.

Спустя четыре дня Сэм с отцом оказывается в кабинете врача. К этому времени непоправимый ущерб был уже нанесен, но Сэм еще об этом не знает. Он слышал о создании новых лекарств от инсульта и надеется, что можно что-то сделать. Его родители приехали в Америку в 1960-х, они относятся к врачам, как многие пожилые иммигранты: они кидаются из крайности в крайность, от панического страха до полной веры каждому слову врача. Сэм решает, что ему лучше приехать туда самому.

Семейный доктор его родителей - приятный пожилой китаец, тоже иммигрант, ровесник родителей Сэма. Тем он им и нравится. Он дружелюбен, но, кажется, уже принял решение по поводу матери Сэма. В коридоре его ждут другие пациенты.

Сэм пытается убедить доктора, что у его матери был инсульт. Доктор возражает: память у нее ухудшается уже Давно это признак болезни Альцгеймера. Однако потеря памяти была резкой и очень значительной. У нее был диабет — фактор риска для микроинсультов и обычных инсультов. Этот диагноз мог бы объяснить как постепенную, так и резкую потерю памяти. Однако врач не согласен.

Вместе они смотрят на результаты магнитно-резонансного исследования. Кажется, все в порядке, однако Сэм замечает: «Ненормально низкий контраст в переднем левом таламусе, 4 миллиметра шириной». Это значит, что на пленке виден небольшой кусочек мертвой ткани — повреждение глубоко в мозге. Вот оно. Таламус поврежден крохотным сгустком крови, застрявшем в кровеносном сосуде.

Доктор: «Это повреждение совсем крохотное, меньше ногтя на мизинце». Он окончил медицинский институт лет сорок назад. Возможно, у них даже не преподавали неврологию — в некоторых институтах это не обязательно. Таламус и сам меньше дюйма в длину. Он передает информацию из одной области мозга в другую, особенно сенсорную информацию — в кору. Но он взаимодействует и с теми областями головного мозга, что участвуют в процессах памяти. Для таламуса четыре миллиметра — это большое поражение. В конце концов доктор согласился направить мать Сэма к неврологу и... занялся следующим пациентом.

После инсульта матери Сэма стало сложно запоминать новые факты и события. Ориентирование в пространстве связано с памятью — именно ею вы пользуетесь для того, чтобы утром добраться до кафе. Необходимые для этого формы памяти контролируют структуры, располагающиеся в боковых областях мозга и в его глубинной части — так называемой системе височных долей (см. главу 23).

Роль таламуса в организации памяти несколько таинственная, частично из-за того, что он состоит из множества групп нейронов - ядер. Некоторые из ядер передают сенсорную и моторную информацию, другие связаны с определенными областями мозга, выполняющими другие функции. Функции многих из ядер пока неизвестны. Единственный способ узнать это - разрушить определенное ядро и посмотреть, что после этого пойдет не так, или записывать электрическую активность. Мы также можем проследить проводящий путь - так же, как нащупываем провода стереоустановки. Намеренно разрушать у людей части лобной доли или отслеживать что-то в их живом мозге неэтично. Однако дать интересную информацию могут жертвы инсульта.

Таламус, небольшая область головного мозга, — менее обычное место для инсульта, чем кора, и проблемы с памятью, возникающие после повреждения таламуса, встречаются редко.

В частности, это происходит из-за того, что таламус является воротами во все области коры, и только некоторые из них напрямую связаны с памятью.

Вместе со специалистами Сэм рассматривает новый снимок: в переднем левом таламусе мозга его матери стали заметны два маленьких пятна, очень близко одно к другому. Будто стрелял снайпер... Доктор считает, что резкость^ этих пятен свидетельствует о том, что сгусток крови действительно застрял в ее мозге. В результате инсульта другого рода, вызванного кровотечением, поражение оыло бы более расплывчатым.

У матери Сэма было два больших фактора риска. Во-первых, наследственность: у ее отца был порок сердца, и, возможно, он умер именно из-за инсульта. Во-вторых, у нее был сахарный диабет — состояние, когда в крови наблюдается повышенный уровень сахара, который она не лечила должным образом. По неясным до конца причинам диабет и повышенный уровень сахара в крови увеличивают риск инсульта. Одна из возможных причин в том, что у диабетиков ухудшается кровоток, а это может повысить риск возникновения сгустков крови.

Специалист провел с матерью несколько основных неврологических тестов. Один из них — это тест с тремя объектами. Врач говорит три слова — голубой, Париж, яблоко, — а затем меняет тему разговора. Через пять минут он просит ее повторить эти слова. Увы... Однако она может посчитать назад, отнимая каждый раз по семь: сто, девяносто три, восемьдесят шесть... Она может дотронуться до носа с закрытыми глазами. Многие функции сохранились превосходно, но не память. Она забыла и о некоторых событиях, случившихся перед инсультом. Она не могла вспомнить атаку террористов 11 сентября 2001 года — случившуюся менее пяти месяцев назад. Разве такое можно забыть? Это называется потерей памяти.

Практический совет. Предупреждающие признаки инсульта и ваши дальнейшие действия

Обнаружение. Как узнать, не случился ли у вас инсульт? Внезапная потеря чувствительности или способности двигать определенной частью тела может оказаться результатом инсульта. Вы можете неожиданно потерять способность говорить или понимать речь. Если произошло что-то из вышеперечисленного, то срочно отправляйтесь в больницу.

Лечение. Лечение, проведенное в течение трех часов после инсульта, может уменьшить вред. Только в крупных больницах имеется возможность диагностировать и лечить инсульты, поэтому лучше всего найти такую больницу загодя. Тип лечения зависит от того, был ли это часто встречающийся инсульт, вызванный блокадой кровеносного сосуда (ишемический) или более редкий — вызванный кровоизлиянием (геморрагический). В первом случае используются препараты, разрушающие тромбы, например, апьтеплаза (тканевый активатор плазминогена). Во втором случае этот препарат только ухудшит ситуацию. При геморрагических инсультах лекарственное лечение не столь эффективно, но оно тоже может проводиться.

Предупреждение. Изменение стиля жизни может привести к предупреждению инсульта. Основные факторы риска - курение и увлечение алкоголем, продукты питания с большим количеством сахара или насыщенных жиров: мясо, яйца и т.п. Чтобы снизить риск этого заболевания, переходите на зеленые овощи, рыбу вроде лосося, макрели или тунца, а также рапсовое, подсолнечное или оливковое масло. И, конечно, не забывайте о регулярной физической нагрузке! Основные факторы риска у людей старше 55 лет — избыточный вес, высокое кровяное давление и запущенный диабет. Все это можно выявить, пройдя обычный осмотр. Уже случавшийся у человека инсульт или ишемическая болезнь сердца также повышают вероятность повторения этого события.

Можно дополнительно предупредить появление ишемического инсульта, самой распространенной формы инсульта, принимая антитромбоцитарные лекарства. Так, аспирин в малых дозах уменьшает риск заболевания инсультом и инфарктом. Есть и другие антитромбоцитарные препараты, которые более активно воздействуют на образовавшиеся тромбы. Однако у этих лекарств имеются противопоказания. Для более полной информации об инсультах зайдите на сайт http://www.strokecenter.org.

Доктор думает, что ее память будет улучшаться в течение нескольких ближайших лет по мере того, как мозг сам научится справляться с этим поражением. Однако полное восстановление маловероятно. В то же время существует несколько новых препаратов, оказывающих помощь при потере памяти, вызванной как болезнью Альцгеймера, так и инсультом. Эти препараты воздействуют на медиаторы ацетилхолин и глютамат. Врач выписывает одно лекарство.

Через несколько лет работа мозга матери Сэма улучшилась. Она научилась проходить тест из трех объектов, и игра в то, чтобы научить ее запоминать три вещи, перестала увлекать семью. Она помнила вещи в течение многих дней, скажем, о том, когда Сэм должен приехать в следующий раз или что рассказывали в новостях на прошлой неделе. И все же память ее, когда-то просто изумительная (занимаясь продажей недвижимости, она помнила массу фактов), непоправимо повреждена, и возвратиться к работе после инсульта ей уже не дано.

ГЛАВА 30. Длительное и странное путешествие: наркотики и алкоголь

Уильям С. Берроуз был увлечен измененными состояниями сознания. Употребляя на протяжении всей жизни наркотики, Берроуз описывал свои реакции на героин, метадон, алкоголь, кокаин, бесчисленное количество галлюциногенов и другие наркотики в своих книгах «Джанки», «Голый завтрак» и «Письма яхе».

Но даже Берроуз попробовал всего лишь малую часть из сотен существующих в мире веществ, изменяющих сознание. Большинство из наркотиков воздействует с помощью взаимодействия с медиаторами: одни копируют действие естественных медиаторов, другие — усиливают или блокируют их действие. Как вы помните, некоторые рецепторы отвечают ка нейромедиаторы, генерируя электрические сигналы, которые влияют на вероятность того, что нейрон выработает спайк (см. главу 3). Другой тип рецепторов — метаботропические рецепторы — вырабатывает химические сигналы, воздействующие на внутреннюю деятельность клеток. Метаботропические рецепторы часто становятся целью изменяющих состояние сознания наркотиков. Они корректируют деятельность нейронов или целых сетей, часто — едва заметным способом, контролируя настроение и личностные особенности.

Звезды этого мира — моноаминовые медиаторы — регулируют настроение, внимание, сон и движения. В число моноаминовых медиаторов входят дофамин, серотонин, адреналин и норадреналин. Эти важные молекулы отвечают за возникновение заболеваний Паркинсона и Хантингтона, депрессии, биполярного аффективного расстройства, шизофрении, болей в голове и нарушений сна.

Многие наркотики взаимодействуют с серотонином, контролирующим сон и настроение. Серотонин взаимодействует более чем с дюжиной рецепторов, каждый из которых располагается в разных группах клеток. Выделение серотонина способно в одном месте ускорить импульс нейрона, а в другом — повысить его чувствительность. Поскольку рецепторов серотонина очень много, с ними можно взаимодействовать очень интересными и различными способами.

Знаете ли вы? Экстази и прозак

У экстази и прозака разные назначения. Первый — клубный наркотик, тогда как второй применяется для лечения депрессии. Удивительно то, что оба этих вещества одинаково воздействуют на одни и те же молекулы. Выделившийся серотонин прикрепляется к определенным белкам — переносчикам, находящимся в соседних нейронах. Как экстази, так и прозак блокируют действие этих белков.

МДМА (метилендиоксиамфетамин), более известный как экстази, был синтезирован в 1912году. В 1960-е годы МДМА стали использовать в психотерапии, поскольку он создавал ощущение хорошего самочувствия, дружелюбия и любви к другим людям. А спустя несколько десятилетий он приобрел популярность в ночных клубах.

МДМА подавляет деятельность нервных окончаний, вырабатывающих серотонин, на период до нескольких месяцев, хотя и не убивает при этом нейроны. Существует некоторый риск возникновения привыкания из-за его напоминающей амфетамин структуры, хотя потенциальный вред при неправильном использовании смягчается благодаря уменьшению эмоционального эффекта при периодическом употреблении. (Вопреки распространенному заблуждению экстази не истощает спинномозговой жидкости. Истоки этого мифа — в исследованиях, проводившихся в 1980-х. В ходе этих исследований люди, употреблявшие экстази, добровольно сдавали спинномозговую жидкость для проведения анализов, и слухи исказили этот факт до неузнаваемости.) Эффект после принятия экстази начинается очень скоро и длится в течение многих часов.

Что касается прозака, то требуется длительное использование этого препарата для появления эффекта. Подобно золофту и паксилу, прозак является специфическим ингибитором обратного захвата серотонина, одним из самых часто выписываемых типов лекарственных препаратов. Мы понимаем воздействие этих лекарств на молекулярном уровне, но как именно они влияют на настроение, непонятно. Возможно, биохимия нервной системы может приспосабливаться к периодическому приему этих препаратов, например, вырабатывая меньшее количество серотонина для компенсации избытка серотонина, находящегося в синапсах. Остается нерешаемый вопрос — почему единичная доза прозака не ведет к такому же эффекту, как экстази. Возможно, эти вещества проникают е мозг на различной скорости.

Если прозак попадает в мозг медленнее, чем экстази, то он может сразу не вызывать такого же результата. Возможно, экстази, чья структура напоминает амфетамин, может блокировать восприятие дофамина, что приводит к эффектам, сходным с эффектами кокаина или амфетамина.

Многие галлюциногенные наркотики — это химические соединения, которые встречаются в естественном виде, например, в определенных грибах и мескале[3]. Однако наиболее точно действующим галлюциногеном является синтезированная лизергиновая кислота (ЛСД). ЛСД, или кислота, не вызывает привыкания и не причиняет никакого длительного вреда мозгу. Она тесно связана с конкретными рецепторами серотонина, поэтому дозы ЛСД невероятно малы, обычно — между 25 и 50 микрограммами — одна десятитысячная веса таблетки аспирина.

Знаете ли вы? Приводит ли употребление марихуаны к раку легких?

Все знают, что употребление табака приводит к раку. При курении — это рак легких, при жевании — рак губ, языка, щеки и даже пищевода. Можно предположить, что марихуана столь же опасна, поскольку и в ней, и в дыме табака содержится деготь. Поэтому косяк марихуаны может воздействовать так же, как сигарета без фильтра. При проведении большинства исследований по этой теме ученым не удалось исключить курильщиков табака из контрольной группы и узнать точно, чем именно — употреблением табака или марихуаны — был вызван рак. Другой неточностью во время проведения исследований стала невозможность разделить типы употребления марихуаны (курение трубки или косяка, поедание специальных печений или использование кальяна). Итак, как любят говорить ученые, эту тему еще следует изучить. Есть желающие?

Особенности взаимодействия ЛСД важны для физического здоровья потребляющих его людей. Обычно не бывает передозировки ЛСД, поскольку ее воздействие сугубо специфично. Побочные эффекты происходят из-за того, что большинство наркотиков связано не только с теми рецепторами, на которые они рассчитаны, но также и с другими, хотя обычно с меньшей силой. (Представьте себе, что ваш ключ от входной двери иногда открывал бы дверь соседнего дома.) Естественные же галлюциногены, например грибы, содержат много химических соединений, активизирующих разнообразные рецепторы. Однако даже без физических побочных эффектов некоторые кислотные путешествия могут сопровождаться продолжительными психологическими эффектами. Очень редко ЛСД вызывает психозы, и чаще всего у тех, у кого уже имелась соответствующая предрасположенность.

Галлюциногены часто вызывают мощные эффекты, затрагивающие сознание человека. ЛСД пробуждает живейшее воображение и позволяет ощутить мысли и восприятия, которые в других случаях остаются недостижимыми. Поэтесса Энн Уолдман однажды описала свой «приход»: стоя перед зеркалом в полный рост, она наблюдала за собственным постепенным старением — от маленькой девочки до пожилой женщины. Она видела себя на каждой стадии развития — отдельно и вместе одновременно.

Другим психоактивным веществом, действующим через метаботропические пути, является дельта-9-тетрагидро-каннабинол (ТГК), активный ингредиент марихуаны. ТГК активизирует рецепторы мозга, которые обычно реагируют на каннабиноидные нейромедиаторы, возникающие естественным путем в мозге. ТГК снижает вероятность выделения активными нейронами медиаторов глютамата и гамма-аминомасляной кислоты, самого распространенного медиатора мозга, отвечающего за возбуждение или подавление других нейронов. В нормальном состоянии выпуск этих подавляющих медиаторов активизируется определенными постсинаптическими нейронами, которые выделяют каннабиноиды, которые, в свою очередь, впитываются пресинаптическими нейронами. Однако будучи принят в качестве наркотика, ТГК неизбирательно понижает взаимодействие между многими нейронами.

Кофеин, обладая противоположным эффектом, стимулирует деятельность многочисленных вырабатывающих глютамат и гамма-аминомасляную кислоту синапсов путем повышения вероятности выделения медиаторов. Кофеин блокирует другой метаботропический рецептор, обычно связанный с медиатором аденозином. Таким образом, кофе антипод наркотиков, поскольку оказывает противоположное влияние на функционирование мозга. Кофеин — это мягкий стимулятор и усилитесь познавательных процессов.

Если бы я так не любил кофе, у меня бы вообще не было никаких выдающихся черт личности.

Дэвид Леттерман

Когнитивным усилителем является и никотин — наркотик, вызывающий очень сильное привыкание у восприимчивых людей и воздействующий на рецепторы ацетил-холина. Привыкание к никотину принимает форму очень сильного стремления и ведет к постоянному употреблению даже перед лицом опасности заболевания раком легких. Курение женщин во время беременности приводит к снижению веса новорожденного и повреждениям мозга формирующегося плода.

Основным классом рекреационных наркотиков являются опиаты, в которые входят героин, морфин и многие обезболивающие, продающиеся по рецепту (типа оксиконтина или перкоцета). Они воздействуют на систему обезболивания организма через опиоидные рецепторы, которые активизируются специальными медиаторами — эндорфинами. Самой большой опасностью при употреблении опиатов является передозировка, способная привести к затруднению дыхания и летальному исходу.

В результате неправильного употребления болеутоляющих на основе опиатов часто заметно ухудшается слух. В 2001 году известный радиоведущий Раш Лимбо сообщил о сильном ухудшении слуха. Позднее он вставил в череп специальный прибор для восстановления этой функции (см. главу 7). Он утверждал, что потеря слуха вызвана редким аутоиммунным заболеванием, но позднее выяснилось, что он употреблял оксиконтин. Это гораздо более правдоподобное объяснение, поскольку те, кто употребляет опиаты, часто теряют волосовидные клетки в улитке уха по неясным пока причинам, хотя именно эти клетки создают опиоидные рецепторы.

Несмотря на пристрастие к опиатам, Берроуз дожил до восьмидесяти трех лет. В некотором смысле продолжительность его жизни неудивительна. Привычка к опиатам сама по себе не угрожает жизни, хотя симптомы ломки весьма неприятны. В пожилом возрасте Берроуз поддерживал постоянный уровень метадона — опиата, предотвращающего появление симптомов ломки, действующего слабо и не дающего временного взлета с последующим притуплением чувствительности, которое ведет к потреблению более крупных доз. Опытный и ловкий любитель наркотиков, Берроуз смог прожить долгую жизнь.

А вот его сын, Уильям-младший, который также экспериментировал с наркотиками, умер от вызванного ими заболевания печени, дожив лишь до тридцати трех лет. Какой наркотик его убил? Амфетамин. Кокаин, амфетамин и метамфетамин блокируют транспортировку дофамина. Они вызывают сильную зависимость и могут привести к обширным повреждениям мозга, особенно при развитии плода (который поражается при условии, что беременная женщина принимает наркотики).

Знаете ли вы? Ударь меня снова: зависимость и мозг

Кажется, что некоторые люди просто не могут остановиться. Принятие наркотиков вызывает невероятно тяжелые последствия в их жизни, но они все равно продолжают это делать. Если вы когда-нибудь интересовались, «что не так с мозгом этого человека?», то вы вовсе не одиноки. Нейробиологи проводят тысячи часов, изучая то, как наркотики и привыкание к ним влияют на мозг. Хроническое употребление наркотиков приводит к значительным изменениям во многих областях мозга. Среди них — и система памяти человека. Вероятно, сильные эмоциональные воспоминания и принятие наркотиков участвуют в возникновении пристрастия, поскольку прошедшие лечение наркоманы и алкоголики имеют тенденцию возвращаться к старой привычке, столкнувшись с представившейся возможностью.

Как мы объяснили в этой главе, рекреационные наркотики воздействуют на различные нейромедиаторы, но они собираются а двух областях, являющихся частью системы вознаграждения мозга (см. главу 18). Все вызывающие привыкание наркотики ведут к выделению дофамина а прилежащем ядре. Многие также становятся причиной выделения эндорфинов и эндоканнабиноидов как в прилежащем ядре, так и в вентральной области покрышки.

Хроническое употребление наркотиков приводит к уменьшению выделения дофамина. Это изменение вызывает снижение реакций на естественные вознаграждения - еду, секс и социальные взаимоотношения, в которые включены определенные области мозга. У животных периодическое употребление наркотических веществ понижает функционирование нейронов префронтальной коры, передающих сигналы в прилежащее ядро, в норме контролирующее подавление реакции и планирование. Сканирование мозга наркоманов также выявило пониженную активность префронтальной коры. Основная проблема при лечении наркозависимости в том, что реакции на наркотики и естественные вознаграждения заходят одно на другое, поэтому очень сложно, например, подавить стремление к героину, не нарушив при этом желания есть. Некоторые лекарственные препараты, применяемые для лечения, в данный момент изучаются на предмет возможности их использования при переедании - например, римонабант, блокирующий рецепторы каннабиноидов {см. главу 5). Может быть, станет возможным делать прививки против определенных наркотиков, чтобы у людей появлялись антитела, не допускающие эти вещества в мозг. Вакцина против кокаина в настоящее время проходит клинические испытания.

Все эти вещества воздействуют известными способами, хотя то, как они влияют на наше поведение, понятно еще не до конца. Но есть еще один известный наркотик, окутанный тайной. Он отравляет нас, а мы до сих пор не знаем точно, как именно. В тяжелых случаях он вызывает привыкание, а при продолжительных сроках — повреждение мозга. Побочные эффекты от внезапного абстинентного синдрома могут стать фатальными. В большинстве случаев этот наркотик абсолютно легален. Это алкоголь.

Еще несколько лет назад многие ученые полагали, что алкоголь опьяняет нас, воздействуя на мембраны, формирующие границы между клетками, созданными в основном из жиров. Идея заключалась в том, что если достаточное количество алкоголя проникнет в мембрану, то жиры будут перемещаться легче, препятствуя операциям рецепторов и ионным каналам.

Сейчас исследователи полагают, что алкоголь специфически воздействует на рецепторы медиаторов, находящиеся в мембране. Основной целью гамма-аминомасляной кислоты является рецептор, генерирующий электрические сигналы и пропускающий в клетку отрицательно заряженные ионы, уменьшая тем самым вероятность того, что нейроны начнут вырабатывать потенциал действия. Этанол оставляет этот канал открытым дольше, чем это происходит в нормальном состоянии, увеличивая силу подавляющего сигнала. (Алкоголь воздействует и на другие ионные каналы, так что в состояние опьянения могут входить и другие компоненты.)

«Когда вы пьете, вы убиваете клетки головного мозга». Сколько раз эти слова были произнесены в барах по всему миру? Эта идея, крепко засевшая в культуре и юморе, связанном с выпивкой, основывается на ошибочном предположении, что если большое количество алкоголя причиняет большой вред (а так и есть), то тогда небольшое его количество должно причинять скромный вред (это не так).

По сравнению с трезвенниками, у заядлых алкоголиков больше шансов столкнуться со сжатием мозга, особенно фронтальных долей его коры, которые контролируют функции организации. С целью изучения жидкости, являющейся амортизатором между лобовой частью мозга и черепом, было проведено магнитно-резонансное обследование более 1400 японцев — от абсолютных трезвенников до тяжелых алкоголиков. Череп не меняет свою форму во взрослом возрасте, поэтому расширение этого пространства указывает на сморщивание мозга. В среднем у любителей спиртного сжатие мозга, превосходящее ожидаемое для их возраста, встречалось чаще, чем у трезвенников. Например, только около 30% трезвенников старше 50 лет имели мозг, затронутый сжатием, тогда как та же проблема возникала более чем у 50% тяжелых алкоголиков. Были обнаружены изменения и в белом веществе мозга — аксонах, протянувшихся из нейронов в другие части мозга. Были отмечены изменения и в сером веществе, которое содержит тела нейронных клеток, дендриты, а также места выхода и входа аксонов.

Практический совет. Алкоголь и беременность

В умеренных дозах алкоголь не убивает взрослые нейроны, но он может оказывать сильное воздействие на развивающиеся нервные клетки. Поскольку почти все нейроны формируются и перемещаются на свои места еще до рождения, мозг плода очень восприимчив к алкоголю.

Алкоголь может убить недавно появившиеся на свет нейроны, воспрепятствовать их рождению и помешать их перемещению от места рождения на место конечного пребывания. Даже кратковременного увеличения уровня алкоголя в крови бывает достаточно, чтобы некоторые нервные клетки плода погибли. Два основных последствия фетального алкогольного синдрома сморщенный мозг и уменьшение количества нейронов. Кроме того, на перемещение и выживание нейронов негативно влияют кокаин и радиация.

По-видимому, именно сжатие серого вещества и привело к появлению идеи о том, что алкоголь убивает нейроны, поскольку логичным объяснением сморщивания мозга стала бы потеря нейронов. Однако это не так. Клеточные тела нейронов составляют всего лишь около одной шестой общего объема мозга, тогда как основное пространство в сером веществе занимают ветви дендритов и аксонов. При тщательном подсчете нейронов не было обнаружено никаких отличий между алкоголиками и трезвенниками. (Конечно, исследователи не подсчитывали все 50 миллиардов нейронов — они просто делили кору на несколько частей, а затем делали вывод об общем количестве.) Так что же может привести к уменьшению объема мозга? У лабораторных животных хроническое потребление алкоголя приводило к уменьшению размера дендритов, что в результате могло повлиять на снижение объема без сокращения количества нейронов.

Различие между потерей нейронов и потерей аксонов или дендритов большое. Восстановить потерянные нейроны было бы сложно, поскольку в коре взрослого мозга новые нейроны рождаются невероятно медленно — настолько медленно, что некоторые лаборатории вообще не могут уловить этот процесс. Однако сжатые клетки, дендриты и аксоны, способны расти.

Восстанавливается ли мозг, когда человек или животное перестает употреблять алкоголь? Через несколько недель как объем мозга, так и его функционирование начинают восстанавливаться. У животных удаление источника алкоголя приводило к восстановлению сложности строения дендритов. У людей, которые смогли бросить пить и не срывались заново, улучшалась познавательная деятельность и другие способности, в том числе и координация движений. Мозг человека даже начинал увеличиваться в объеме, а это дает основания предполагать, что мозговые клетки восстанавливались, как это происходило у лабораторных животных.

Алкоголизм влечет многие заболевания, в том числе повышенное кровяное давление и деменцию. Хотя мозг практически каждого человека с возрастом сжимается, у тяжелых алкоголиков сжатие мозга связано со значительными когнитивными и неврологическими проблемами.

Более того, как мы уже говорили, годы тяжелого алкоголизма способны привести к формированию тяжелой формы деменции — синдрому Корсакова, при котором теряются старые воспоминания, а новые не могут формироваться (см. главу 1). У алкоголика возникает дефицит витамина В, в результате чего погибают нейроны в определенных частях мозга, в том числе — в переднем таламусе и в маммилярных телах, соединенных с гиппокампом. Эти области являются частью системы мозга, в которой хранятся новые воспоминания и откуда они затем перемещаются в долговременную память. При синдроме Корсакова потеря нейронов (и их функций) невосстановима.

Более актуальным для большинства из нас является вопрос о том, приводит ли к повреждению мозга умеренное потребление алкоголя. Ответ отрицательный. Многие люди полагают, что умеренное потребление алкоголя приводит к тем же последствиям, что и тяжелый алкоголизм, только в более легкой стадии. Но вовсе не всегда бывает так. Многие процессы, противодействующие повреждению, работают гораздо эффективнее при небольшой проблеме, чем при тяжелой травме. Например, кровотечение из небольшой царапины проходит легко, а кровопотеря из-за сильного ранения может стать фатальной.

Японское исследование, о котором мы уже упоминали ранее, показало, что принятие внутрь до пятидесяти граммов этанола в день (три-четыре стандартные порции вина, пива или ликера) не оказывает никакого измеряемого эффекта на мозговую структуру. В результате многочисленных научных опытов был сделан вывод, что мужчины могут выпивать до трех порций в день, а женщины - до двух без какого-либо неблагоприятного влияния на мозг или на когнитивные способности (конечно, если не считать того периода, когда вы пьяны). Эти данные удобны в применении, поскольку они означают, что мужчина и женщина вместе спокойно могут выпить пять бокалов алкогольного напитка, что и составляет объем одной бутылки вина. Бутылка Pinot Noir каждый день на двоих - нам нравится, как это звучит.

Употребление красного вина может приносить и свои плюсы. Выпивая до трех-четырех бокалов вина в день, вы вдвое понижаете риск возникновения деменции. Даже всего один бокал красного вина три-четыре раза в неделю может принести пользу, поэтому количество выпитого может сильно варьироваться. В отличие от крепкого ликера или пива красное вино уменьшает риск инсульта, как показывают несколько исследований, особенно - вино из Бордо. Во Франции знают толк в виноделии.

Деменция может стать результатом кумулятивного эффекта множества мелких инсультов, поэтому путем уменьшения риска возникновения инсульта потребление красного вина может сохранить психические способности человека. Чего мы не знаем, так это что такого особенного в красном вине и оказывает ли такой благоприятный эффект алкогольный компонент, содержащийся в нем. Если ингредиенты красного вина, отвечающие за эту пользу, когда-либо будут найдены, то их можно будет получать без необходимости пить вино. Полезно, хоть и пресно.

ГЛАВА 31. Насколько глубок ваш мозг? Виды глубинной терапии мозга

Итальянский анатом XVIII века Луиджи Гальвани открыл, что нервная система использует электричество для передачи сигналов. Его помощник заметил, что ноги лягушки начинают дергаться, когда до нерва дотрагивались металлическим скальпелем. Затем они обнаружили, что небольших электрических импульсов было достаточно для того, чтобы стимулировать сокращения, — открытие, которое привело к современному пониманию механизмов работы нервов, основывающихся на генерировании электрических импульсов. Благодаря этому открытию имя Гальвани вошло в обиход: мы говорим о гальванизации и гальваническом элементе.

Открытие Гальвани в конце концов дало новую надежду многочисленным неврологическим больным, в том числе страдающим от болезни Паркинсона и от тяжелой депрессии. Стимуляция глубоких слоев головного мозга может облегчить страдания. Пациенты, получающие подобную терапию, наэлектризованы в самом странном значении этого слова. Лечение может быть довольно эффективным, но мы мало понимаем, как оно работает. Болезнь Паркинсона настигает взрослых людей обычно на шестом десятке, но иногда и раньше. Она начинается с небольшого тремора, затем координация постепенно ухудшается, а начать движение становится все сложнее. На поздних стадиях заболевания у больных вырабатывается ригидность мускулатуры, малейшие движения очень замедленны и требуют огромных усилий. Больные шаркают при ходьбе, а их лица часто заморожены как маски. Когда Сэм знакомился с женой друга, страдавшей болезнью Паркинсона, прошло несколько секунд, прежде чем она смогла пошевелиться. Перед этим единственным намеком на ее намерение был сконцентрированный взгляд и усиливающийся тремор руки, который перерос в рывок, и ее желание пожать руку стало очевидным.

Около 1,5 миллиона человек в Америке страдают от болезни Паркинсона, которая поражает приблизительно одного человека из ста в возрасте старше 65 лет. Среди знаменитых больных — актер Майкл Дж. Фокс, боксер Мохаммед Али, папа Иоанн Павел II, проповедник Билли Грэм и бывший генеральный прокурор Америки Джанет Рино. В некоторых случаях, как, например, с Али, важным фактором, повлиявшим на возникновение болезни, стали многочисленные травмы головы. Однако в целом причины этого заболевания неизвестны, поскольку она редко передается по наследству.

В наибольшей степени эта болезнь поражает черную субстанцию — область, находящуюся глубоко внутри мозга. Этот цвет дает нейромедиатор дофамин, чернеющий при окислении. У больных эти вырабатывающие дофамин клетки умирают.

Лечение болезни Паркинсона направлено на глубинные области мозга, координирующие движения. Черная субстанция — всего лишь одна из групп нейронных узлов — базальных ганглий, расположенных в подкорке. (Базальные ганглии, в которые также входят бледный шар и субталамическое ядро, взаимодействуют друг с другом и иными областями мозга, например, с полосатым телом.)

Хирурги пытались вылечить болезнь Паркинсона своими средствами. Идея родилась так. Как-то случайное повреждение при операции кровеносного сосуда, снабжавшего кислородом и глюкозой части таламуса, привело к прекращению тремора пациента. Нейрохирурги предположили, что смерть определенных частей поврежденной ткани и привела к прекращению дрожи. На основе этого открытия была разработана стратегия, при которой небольшая часть базальных ганглий целенаправленно уничтожалась. Это жестокое лечение, известное как таламотомия или паллидотомия, иногда бывает эффективным, однако оно не получило широкого распространения, поскольку улучшение происходило менее чем у половины пациентов.

Кроме того, популярность хирургического вмешательства была подорвана идеей как-то заменить дофамин. Лучшим препаратом в этом случае оказалась леводопа — препарат, способный проникнуть в мозг, где он превращается в дофамин.

К сожалению, леводопа работает только до определенного момента. Как и любой медиатор, дофамин выполняет несколько функций. Например, шизофрению обычно лечат препаратами, блокирующими дофаминовые рецепторы. Эти лекарства, уменьшающие психотический бред, часто обладают побочным эффектом и вызывают ригидность мускулатуры. В результате у пациента появляется шаркающая походка, а лицо напоминает неподвижную маску, что очень напоминает состояние при болезни Паркинсона.

В отличие от них леводопа без особого разбора действует на повсеместное усиление действия дофамина, что часто приводит к появлению психотических симптомов, в том числе галлюцинаций и бредовых идей. По мере прогресса болезни Паркинсона улучшение, вызванное лекарственным лечением, снижается, поскольку все большие дозы повышают вероятность возникновения психозов. Что еще хуже, леводопа может оказывать смешанный позитивный и негативный эффект иа движения, в результате чего руки и ноги могут неожиданно отказывать самым непредсказуемым образом.

Статус леводопы как лучшей возможной терапии изменился после сделанного французским хирургом в 1986 году открытия во время проведения таламотомии для корректировки непрекращающегося тремора. Во время работы он наблюдал за движениями и речью пациента, поскольку операция проводилась без общего наркоза. (Такое возможно, поскольку хирурги могут проникнуть через кожу и череп пациента, используя местную анестезию, а внутри самого мозга болевых рецепторов нет.) У врача был небольшой датчик, излучавший слабые электрические сигналы для того, чтобы определить требующее удаления место. Хирург заметил, что при повышении частоты излучаемых сигналов тремор пациента начинает стихать. Позднее он понял, что наступавшее тогда улучшение было ничем не хуже, чем полученный в результате таламотомии эффект.

Это наблюдение привело к мысли о том, что стимулирование каким-то образом может приводить к результату, схожему с эффектом уничтожения определенной части мозговой ткани. В течение нескольких последующих лет врач проверял свою гипотезу на разных пациентах, применяя имплантаты, работающие на батарейках. Улучшение состояния этих пациентов было просто поразительным. Люди, которым до этого требовались сиделки, вернулись к независимой жизни. Некоторые, ранее принимавшие большие дозы леводопы, смогли заметно снизить потребление лекарства и даже вообще отказаться от медицинских препаратов. Эта терапия смогла исправить нарушения практически любых движений.

Длительность положительного эффекта прослеживалась в течение восьми лет после хирургии. Это лечение предполагает определенный риск, как и любая хирургия мозга, — небольшая вероятность постоперационного кровотечения в мозг (см. главу 29). Хотя положительный эффект со временем ослабляется, возможно, из-за того, что болезнь Паркинсона продолжает прогрессировать, у пациентов почти всегда наблюдается долговременное улучшение. Кроме того, новый вид терапии позволяет пациентам избежать появления изменений личности, которые случаются при принятии леводопы.

Из побочных эффектов чаще всего наблюдается прибавка в весе, в среднем на девять фунтов, что, вероятно, не остановит тех, кому требуется облегчение от болезненных симптомов. В настоящее время десятки тысяч пациентов пользуются стимулирующими имплантатами. Что же удивительного в том, что глубокое стимулирование мозга предпочитает любой, кто может себе это позволить или чья медицинская страховка покрывает подобную услугу.

Беда в том, что мы точно не знаем, как именно это все работает. Во-первых, странно, что стимулирование определенной части мозга приводит к тому же эффекту, что и удаление: Стимуляция, вероятно, не убивает навсегда ткань мозга, поскольку эффект пропадает при остановке лечения. Возможно, дело в том, что стимуляция препятствует всему, что пытается делать субталамическое ядро. Это может происходить при подавлении стимуляцией импульсов, которые в противном случае были бы генерированы или переданы через субталамическое ядро. С другой стороны, высокий уровень стимуляции, возможно, снижает количество медиаторов, вырабатываемых субталамическими нейронами, и таким образом понижает активность.

Еще один вопрос: почему блокирование сигнала из субталамического ядра помогает мозгу больного синдромом Паркинсона совершать плавные движения в нужное время? Есть предположение, что одна из основных функций субталамического ядра — противостояние черной субстанции. Тогда снятие этого влияния способно компенсировать потерю функций черной субстанции, наблюдаемую при заболевании Паркинсона. В любом случае стимуляция мозга работает и, главное, позволяет командам из коры головного мозга более чисто проходить в средний и спинной мозг.

Глубокая стимуляция мозга, в свою очередь, привела к другим открытиям. Часто они случаются тогда, когда врачи промахиваются мимо цели, даже на несколько миллиметров. Как-то женщине начали делать глубокую стимуляцию мозга всего в двух миллиметрах от нужного места. Вдруг она заплакала и стала причитать: «Мне отвратительна моя жизнь... Все бесполезно, ничто не имеет ценности. Этот мир пугает меня». К счастью, все симптомы исчезли буквально через минуту после прекращения процедуры. У других пациентов стимулирование другой области, находящейся несколькими миллиметрами дальше, привело к противоположному эффекту: эйфория, непрерывный поток речи, грандиозный бред и повышенная сексуальность — все эти симптомы длились нескольких дней. Один из этих пациентов все время спрашивал, почему ему раньше не делали такую процедуру. Кстати, ответ на ваш вопрос отрицательный. Вам не могут провести такое лечение. Пока не могут.

От всех проведенных на сегодняшний день исследований возникает впечатление, что мы пока знаем очень мало о том, что происходит во многих областях мозга. Как мы указали ранее, некоторые структуры — например, ствол головного мозга и средний мозг — состоят из областей с самыми различными функциями и расположены при этом бок о бок. Говоря научным языком, это можно рассматривать как счастливый случай, поскольку случайное открытие хирургов в глубине человеческого мозга никогда не могло бы стать разрешенным и спланированным исследованием.

Иногда глубокое стимулирование мозга может применяться на рациональной основе. Например, хирургическое вмешательство для лечения навязчивых неврозов основывается на разрушении группы аксонов — так называемой внутренней капсулы, однако новейшие исследования по применению стимулирования данной области причиняют меньше вреда.

Другая возможная терапия депрессии основана на том наблюдении, что депрессивное состояние связано с активностью в тонкой полоске кортикальной ткани — так называемой области 25. Активность этой области снижается у пациентов, страдающих от депрессии и принимающих антидепрессанты. В небольшом исследовании было показано, что глубокое стимулирование белого вещества под областью 25 облегчало симптомы в четырех из шести случаев депрессии, в которых не помогали медикаменты, электрошоковая терапия и психотерапия.

Знаете ли вы? Связующее звено между мозгом и компьютером

Месье Нуартье де Вильфор, персонаж романа Александра Дюма «Граф Монте-Кристо», после инсульта остался в здравом уме и интересовался происходящим, хотя был нем и парализован. Он мог общаться с людьми только посредством движений глаз и передавал информацию, пользуясь списком букв. Теперь у этого заболевания есть название: псевдокома, или синдром окружения. У людей с этим заболеванием мозг по-прежнему активен, хотя они не могут совершать действия. Псевдокома может быть вызвана как инсультом, так и неврологическими заболеваниями, например, боковым амиотрофическим склерозом, который поразил физика Стивена Хокинга. Перелом позвоночника тоже может привести к параличу одной или всех конечностей, хотя в этом случае сохраняется речь. Такой несчастный случай произошел в пожилом возрасте с Кристофером Ривом во время неудачной верховой прогулки. Ученые пытаются разработать протезы конечностей, чтобы помочь людям, находящимся в псевдокоме, сохранить хоть какой-то контроль над ситуацией. Ученые хотят наблюдать за активностью мозга в моторной коре, чтобы понимать, о каких движениях думают пациенты. Такое чтение мыслей возможно, по крайней мере, на базовом уровне. Даже при заболевании тетраплегией у людей, не способных контролировать движения конечностей, все равно наблюдается активность а моторной коре, когда их просят подумать про какое-то движение. Многочисленные электроды измеряли активность мозга у обезьяны в то время, когда она протягивала руку, чтобы поиграть в видеоигру, и исследователи научились использовать эту активность, чтобы передвигать механическую руку. Полученные в результате движения напоминали движения, сделанные обезьяной, хоть и с небольшой потерей качества и случайными отклонениями в неожиданные стороны. Сравнительный прогресс был достигнут при имплантировании ряда электродов в мозг больного тетраплегией человека.

Этот подход в лечении депрессии может в конце концов вытеснить некоторые современные экстремальные методы. Эффективнее всего большинство депрессий лечится методом электрошоковой терапии, вызывающей судороги всего мозга, способные облегчить симптомы на несколько месяцев (особенно при сочетании с когнитивной бихевиоральной терапией). Менее экстремальной, но и менее эффективной терапией является столь же таинственная стимуляция блуждающего нерва, приносящая положительный эффект в трети случаев применения среди тех, кому не помогли медикаменты. Блуждающий нерв передает мозгу информацию о функционировании тела, например, о частоте сердцебиения, болевых сигналах, а также информацию из кишечника и желудка (например, полон ли ваш желудок). Существует гипотеза, что ощущение хорошего состояния может зависеть от взаимодействия между телом и сигналами мозга. Таким образом, стимулирование блуждающего нерва может посылать сигналы об отличном самоощущении в мозг.

Когда-нибудь глубокое стимулирование мозга будет основываться на известных функциях различных частей нашего мозга. Однако пока данных у нас недостаточно. Ученые полагают, что глубокое стимулирование мозга полезно в ходе лечения таких заболеваний, как синдром Туретта и эпилепсия, если не считать проблем с движениями и настроением, описанных выше. Пока точно не ясно, сможет ли глубокое стимулирование мозга надежно облегчать страдания этих пациентов, но со временем мы поймем, будет ли оно столь же эффективным, как в случаях с болезнью Паркинсона. В то же время странные эффекты введения датчиков в глубины человеческого мозга говорят о необходимости постоянного поиска новых данных — о работе человеческого мозга нам еще предстоит узнать очень многое.

Об авторах

Сандра Амодт — главный редактор журнала «Nature neuroscience», ведущего научного издания, занимающегося проблемами исследования работы мозга. Она получила степень бакалавра по биофизике в Университете Джонса Хопкинса и степень доктора по нейробиологии в Университете Рочестера. После защиты диссертации она четыре года проводила исследования в Йельском университете. С 1998 года, с момента основания «Nature neuroscience», работает в этом журнале, с 2003-го — на посту главного редактора. Как редактор, Сандра прочитала более трех тысяч научных статей и написала для журнала десятки редакционных статей на тему нейробиологии и политики в области научных исследований. Сандра читала лекции в двадцати университетах и принимала участие в сорока пяти научных совещаниях в десяти странах мира. Она обожает кататься на мотоцикле и собирается провести целый год на корабле в южной части Тихого океана. Сандра живет в Калифорнии с мужем, профессором нейробиологии.

Сэм Вонг — доцент нейрофизиологии и молекулярной биологии Принстонского университета. В девятнадцать лет он с отличием закончил факультет физики Калифорнийского технологического института и получил степень доктора наук по нейробиологии в медицинском центре при Стэнфордском университете. Он проводил исследования в Медицинском центре Университета Дюка и в корпорации «Белл Лабе», а также работал в Сенате Соединенных Штатов, занимаясь проблемами науки и образования. Он опубликовал более сорока статей о различных аспектах изучения мозга в ведущих научных журналах, в том числе — в «Nature», «Nature neuroscience», «Proceeding of the National Academy of Science» и «Neuron». Сэм — обладатель премии для молодых ученых Национального научного фонда США и является стипендиатом фонда Альфреда П. Слоана и фонда Кека. Сэм живет с женой (врачом) и дочерью в Принстоне, штат Нью-Джерси.

Примечания

1

Паттерн (англ. pattern) — английское слово, значение которого передается по-русски словами «шаблон», «система», «структура», «принцип», «модель». Из-за применения его в различных западных дисциплинах и технологиях в русскоязычную среду оно проникло как специфический термин сразу в нескольких сферах деятельности. (Прим. ред.)

2

Heart attack (англ.) - инфаркт, дословно — «атака на сердце» (прим. перев.)

3

Мескаль — вид кактуса, из которого производят наркотическое вещество мескалин. (Прим. ред.)

Content

Тайны нашего мозга, или Почему умные люди делают глупости

БЛАГОДАРНОСТИ

ТЕСТ. Насколько хорошо вы знаете свой мозг?

ВВЕДЕНИЕ

Ваш мозг: руководство по эксплуатации

ЧАСТЬ 1. ВАШ МОЗГ и ОКРУЖАЮЩИЙ МИР

Можно ли доверять своему мозгу?

ГЛАВА 2. Серое вещество мозга и киноэкран: кинематографический подход к работе мозга

ГЛАВА 3. Мыслящее мясо: нейроны и синапсы

ГЛАВА 4. Удивительные ритмы: биологические часы и нарушение суточного ритма

ГЛАВА 5. Примерьте купальник: регулирование веса

ЧАСТЬ 2. ОРГАНЫ ЧУВСТВ

ГЛАВА 6. Рассматривая себя: зрение

ГЛАВА 7. Как пережить вечеринку: слух

ГЛАВА 8. О вкусах не спорят (и о запахах)

ГЛАВА 9. Касаясь основ: осязание

ЧАСТЬ 3. КАК МЕНЯЕТСЯ НАШ МОЗГ НА ПРОТЯЖЕНИИ ЖИЗНИ

ГЛАВА 10. Растим вундеркинда: раннее детство

ГЛАВА 11. Развитие ребенка: сенситивные периоды и язык

ГЛАВА 12. Бунты и их причины: детство и подростковый возраст

ГЛАВА 13. Образовательный тур: обучение

ГЛАВА 14. Восхождение на вершину горы: старение

ГЛАВА 15. Продолжается ли в наши дни эволюция мозга?

ЧАСТЬ 4. ВАШ ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ МОЗГ

ГЛАВА 16. Стихия мозга: эмоции

ГЛАВА 17. Все ли я сложил? Тревожность

ГЛАВА 18. Счастье и как его найти

ГЛАВА 19. Что там внутри? Личность

ГЛАВА 20. Пол, любовь и образование пар

ЧАСТЬ 5. ВАШ РАЦИОНАЛЬНЫЙ МОЗГ

ГЛАВА 21. Кусочек или два: как принять решение

ГЛАВА 22. Интеллект (и его недостаток)

ГЛАВА 23. Наш фотоальбом: память

ГЛАВА 24. Рациональность без причины: аутизм

ГЛАВА 25. Небольшое путешествие к Марсу и Венере: разница в когнитивных процессах между полами

ЧАСТЬ 6. ИЗМЕНЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ СОЗНАНИЯ

ГЛАВА 26. Изучение сознания

ГЛАВА 27. Что нам снится: нейробиология сна

ГЛАВА 28. Паломничество: духовное начало

ГЛАВА 29. Забываете про дни рождения? Инсульт

ГЛАВА 30. Длительное и странное путешествие: наркотики и алкоголь

ГЛАВА 31. Насколько глубок ваш мозг? Виды глубинной терапии мозга

Об авторах

Примечания