[Перевод] Мозг. Вводный курс: познакомьтесь с вашим хозяином и повелителем
Рискну начать со смелого заявления и сказать, что вы — это ваш мозг. Всё, что вы думаете, чувствуете и переживаете, случается в мозге, и, возможно, исключительно из-за мозга. Ваше сознание возникает в нём, ваша любовь живёт там, ваше раздражение лающей по ночам соседской собакой также расположено там (хотя многие философы, изучающие сознание, поспорили бы с таким редукционизмом). Поэтому мне не кажется очень плохой идея изучить основные работы нашего Лорда-командующего Мозгового Дозора (извините).
1. Нейроны и как они беседуют друг с другом.
Во-первых, мозг — это не каша из одинаковых клеток, загадочным образом содержащих ваше сознание (хотя, нельзя отрицать некую загадочность сознания). Это смесь тысяч нервных клеток различных типов, работающих над конкретными функциями. Некоторые передают ощущения из глаз, ушей, пальцев, жабр, крыльев, или чего там ещё, в мозг и потому зовутся рецепторными нейронами. Некоторые передают ваше намерение двинуть мускулом и называются двигательными нейронами. Некоторые работают со всем остальным и называются промежуточными нейронами.
Небольшой набор того, что на самом деле есть у вас в голове
И моё любимое: клетка Пуркинье, удостоверяющаяся в точности координации вашей моторики. Ну не симпампушечка ли?
Связь между этими штучечками очень важна для вашего, ну… в общем, всего, так что давайте разберёмся, как она происходит. По сути, они отправляют электрические сигналы, используя химические вещества (это уже звучит фантастично, а мы ещё не начали). После активации нейрона электрический сигнал (биоэлектрический потенциал) идёт до тех пор, пока не достигнет синапса: небольшого промежутка между двумя нейронами, где и происходит обмен информацией. Этот сигнал заставляет активный нейрон выпускать нейротрансмиттеры, сообщающие принимающему нейрону, что делать дальше (либо также активироваться, либо оставаться пассивным) в синапс. Допустим, клетка замечает, что перед вами лежит симпатичный бутерброд. Она активируется и отправляет допамин в другую клетку, которая знает, что допамин означает ожидание награды. Вычислительный процесс в мозгу наполняет рот слюной в радостном предвкушении.
Некоторые числа мне сложно представить, точно так же, как сложно представить, как может нравиться Канье Уэст: например, в мозгу содержится примерно сто миллиардов нейронов. И эти электрохимические процессы, которые я описала, происходят за доли секунды. Более того, средний нейрон связан с тысячами других, что означает наличие сотни триллионов синаптических связей. Тем не менее, несмотря на такие астрономические числа, не надо вестись на заявления насчёт того, что «синапсов больше, чем звёзд во Вселенной», так как это неправда (хотя, их количество превышает количество звёзд в нашей галактике. Выкуси, Млечный путь!).
2. Из чего только сделан наш мозг?
Поскольку мозг развивался изнутри наружу, самые старые его части находятся глубже всего. Старые — значит, реально старые: эти части общие у нас и наших дальних родственников, завоевавших сушу 320 миллионов лет назад. Основные их функции довольно просты (но всё равно они позволили нашим предкам выжить, а нам — появиться). Они отвечают за биение сердца, дыхание лёгких, регулирование температуры тела и т.п. Эта часть зовётся стволовой. Если я брошу камень, а вы пригнётесь, не думая об этом — это вам помогли древние рефлексы. Вам не приходиться напоминать себе о дыхании (если только вы не беседуете с Бейонсе) ваша проводка возрастом в миллион лет отвечает и за это. Рядом со стволовой частью находится другая древняя структура — мозжечок, что буквально значит «маленький мозг» (он действительно похож на мелкий мозг). Он отвечает за координацию движений и благодаря ему вы не двигаетесь, как робот со сгоревшей электроникой. Он постоянно сравнивает то, какое движение вы хотели сделать с тем, чем реально занимаются ваши конечности и вмешивается, если замечает несоответствие. Мозжечок также помогает вам в аккуратности движений и освоении моторики — например, при игре в дартс вы должны благодарить именно его за происходящие улучшения. С каждым броском он подправляет ваши движения, пока не находит нужную позицию.
Оранжевым отмечены стволовая часть и мозжечок
Через несколько миллионов лет вокруг стволовой части развились новые структуры (они похожи на ещё одну порцию мороженого, добавленную на стволовую часть). Эти части обеспечивали наших предков простыми эмоциями и мотивацией («эта еда была хорошая. Мне нравится эта еда. В следующий раз я приближусь, когда её увижу. А этот хищник был плохой. Я его буду избегать»). Также они обеспечивали реакцию «дерись или беги» и давали возможность обучаться с опытом и предсказывать возможные события, а не просто реагировать на них. Взгляните на крокодила, у которого эта часть мозга отсутствует. Богата ли его эмоциональная жизнь? То-то же.
Единственная эмоция, приходящая на ум, это «Я сейчас, блин, тебя проглочу»
Эти отделы мозга называются краевой, или лимбической системой (хотя многие учёные утверждают, что это обманчивый термин и эта система не является независимой). Также вам нужно знать названия (и притвориться, что вы понимаете, что они означают) мозжечковая миндалина и гиппокамп. Миндалина — небольшая вещичка, связываемая обычно с обработкой страха, агрессии и связью памяти с эмоциями. Если удалить миндалину у мыши (или человека), они становятся очень кроткими и перестают реагировать на то, что обычно вызывало ярость или страх. Гиппокамп выглядит, как морской конёк и обеспечивает работу долговременной памяти. Один из самых известных пациентов в истории нейрологии, у которого с обеих сторон был удалён гиппокамп, мог вспомнить то, что происходило с ним в прошлом, но был совершенно неспособен к формированию новых воспоминаний (страдал антретроградной амнезией). Через час после ссоры с медсестрой он мог дружески поприветствовать её и спросить, кто она такая. При этом повреждение влияло только на работу его сознательной памяти, но не влияло на выучивание двигательных навыков. Он мог выучить сложную двигательную задачу и не помнить об этом.
Светлым отмечены регионы, принадлежащие к лимбической системе
Последней появилась та часть, о которой вы обычно думаете, услышав слово «мозг». Кора головного мозга, с её морщинками и углублениями. Это последняя порция мороженого, покрывающая глубинные структуры мозга, которые мы только что обсудили. В общем нужно знать, что кора разделена на два полушария, каждое из которых состоит из четырёх регионов (или «долей»).
Самая мелкая из них расположена в задней части головы, называется затылочной долей и отвечает за зрение. Зрительные сигналы проходят туда от глаз через весь мозг, чтобы затем их наделили смыслом и пережили сознательно. Если повредить этот регион, это может привести к различным нарушениям зрения: можно перестать видеть цвета или движение, перестать распознавать объекты — допустим, вы понимаете, что видите металлическую штучку, обычно используемую для еды, но не знаете, как, чёрт возьми, она называется (это называется визуальной агнозией). Доля, находящаяся за ушами, называется височной. Самой известной её функцией является обработка слуха и распознавание языка. Также у неё множество дополнительных свойств — обработка ритма, высоты звука и других функций обработки музыки, что позволяет вам наслаждаться Тейлор Свифт (или какая там у сегодняшних детишек крутая музыка) и сохранять понятия и смысл слов. Повредив эту долю, вы будете испытывать очень неприятные вещи. Существует слуховая агнозия, когда вы слышите звуки, но не понимаете их — например, услышав полицейскую сирену, вы не поймёте, что она значит. Есть сенсорная афазия, когда вы не понимаете речь и испытываете трудности с выражением своих мыслей.
Третья доля находится над височными и называется теменной. Там расположена соматосенсорная система, связанная со всеми чувствами и ощущениями снаружи и изнутри вашего дела. Эта доля позволяет вам чувствовать прикосновение меха котёнка, боль от удара головой и стонущие после вчерашних упражнений мускулы. Уверена, что вы будете удивлены, если я скажу, что этот симпатичный молодой человек находится в непосредственной связи с вашим регионом, отвечающим за ощущения.
Его зовут «сенсорный гомункул» и он символизирует то, как ваше тело представлено в мозге. В соматосенсорной коре существуют отдельные части, связанные с частями тела, обрабатывающие ощущения, приходящие от них. Как вы могли заметить, ваши губы гораздо чувствительнее лодыжек; соответственно, часть мозга, ответственная за губы, занимает больше места (и нарисована у гомункула большего размера). Кроме этого, теменная доля играет важную роль в обеспечении внимания (особенно в правом полушарии). Если правая теменная доля поражается инсультом или другим недугом, может проявиться состояние, называемое «пренебрежением». Именно так оно и проявляется — вы игнорируете одну из частей вашего мира (левую). Вы не причёсываете, не бреете и не наносите косметику на левую часть лица, вы игнорируете левую часть тела и можете даже не распознавать вашу левую конечность, как свою собственную.
Последний, но не менее важный регион — лобная доля. Она чрезвычайно важна для того, что вы называете личностью, или осознанием себя. Эти регионы не занимаются такими низшими занятиями, как сортировка сенсорной информации; они отвечают за то, что называется исполнительными функциями: планирование, принятие решений, контроль над эмоциями, концентрация внимания на нужных вещах и решение задач. Повреждение этих частей не приведёт к немедленному проявлению таких явных нарушений, как пренебрежение или агнозия, но всё равно незаметно сыграет с вами злую шутку. Рассмотрим дело Финеаса Гейджа, человека, череп которого был пронзён железным штырём, уничтожившим почти всю левую часть лобной доли.
До несчастного случая это был дружелюбный и работящий человек. После этого Финеас превратился в импульсивного человека, не мог следовать своим планам и соблюдать баланс между «интеллектуальными способностями и животными наклонностями». Но его уровень интеллекта, память и общее функционирование не пострадали (он даже сам дошёл до доктора сразу после происшествия, описывая его в деталях и чихая частичками своего мозга). В результате в происшествии пострадала лишь его личность. Лобные доли очень многогранны: у пациентов, страдающих беспокойством, связь лобных долей с мозжечковой миндалиной более слабая (и следовательно, более слабый контроль эмоций). Также они отвечают за то, какой опыт будет перенесён в долговременную память, а какой — забыт и прочее. Кроме того, в лобной доле находится двигательная область коры головного мозга, отправляющая сигналы мускулам и обеспечивающая возможность двигаться. А работы у неё много: даже такая простая на вид задача, как схватить бутерброд, требует множества подсчётов — какие мускулы в каком порядке использовать и т.д. и т.п. Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет сложнее, чем научить его бегать. Но Deep Blue уже победила Каспарова, а попытки заставить роботов двигаться выглядят примерно так (прям как я на физкультуре в старших классах школы):
Так что, если вы спросите меня, то вопрос о том, как этот склизкий сгусток жира позволяет нам разбираться в загадках Вселенной и задавать вопросы и о смысле жизни, остаётся одним из самых сложных.
