Принцип работы головного мозга человека. Как работает человеческий мозг. Что на самом деле
Как устроен мозг человека. Всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, короче, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.
«Три в одном»
«Карта» мозга, как и земного шара, отчетливо делится на два полушария. Остались на ней и имена первооткрывателей — Ролландова борозда, зона Лиссауэра, ядро Бехтерева. Но колумбы мозга только намечали контуры разведанных «материков», прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейроанатомов и нейрофизиологов.
Каждую минуту мозг поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, он требует питания в первую очередь — перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. А примерно через восемь минут наступает смерть.
По форме головной мозг напоминает гриб. Его «ножка» — самая древняя часть — мозговой ствол, или так называемый «мозг рептилий». С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся, очень отдаленные предки человека. Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритм сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.
Над «мозгом рептилий» возвышается промежуточный мозг, известный также под названием «старый мозг млекопитающих». Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Тут находятся «центры» обоняния, вкуса и эмоций. Страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации, были следующей после инстинктов ступенью в эволюции нервной системы животных.
И наконец, третья, самая молодая часть — «шляпка гриба» — появилась примерно 20 миллионов лет назад. Это большой мозг, средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.
Три мозга в одном! Инстинкты, эмоции, мышление не всегда в ладу друг с другом, плохо «стыкуются». Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?
О нейронах головного мозга
Сперва вспомним, что такое нейроны. Нейроны — это нервные клетки, из которых состоит ткань головного или спинного мозга. 400 — каждую секунду, 24 тысячи — каждую минуту, и так на протяжении девяти месяцев. С громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов в голове будущего человечка. Так набегает то внушительное — 10 миллиардов нейронов — количество, которое обусловливает все возможности нашего мозга.
Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый — скопления нейронов и белый — ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серо-белого вещества толщиной несколько миллиметров, покрывающий полушария большого мозга,- это и есть та «сцена», на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса под названием «жизнь».
Нередко говорят о нейронных галактиках, о звездных мирах мозга — ведь количество нейронов столь же бессчетно, как и число звезд на небе. Но задумаемся: 10 миллиардов нейронов — много или мало? Отчего это количество способно вместить в себя весь окружающий нас мир?
Вот мнение математика: в шеренге настоящих арифметических великанов триллион (1 000 000 000 000), квадриллион (1 000 000 000 000 000), квинтиллион, секстиллион… — миллиарды кажутся пигмеями. Вот гугол, заметит математик, — это действительно большое число.
Гугол — это десять в сотой степени, непостижимая громадина. Какую процедуру перебора предметов, мгновений ни выдумывай, превзойти гугол вроде бы невозможно. Например, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше десяти в восемьдесят восьмой степени — намного меньше гугола!
И все же есть явления, которые бросают вызов мощи гугола. Одно из них — сети нейронов. Каждый нейрон окружен десятками соседей, связан с ними аксонами и дендритами. Так образуется гигантская нейронная паутина, действующая наподобие телефонной станции. Умственные способности во многом определяются и числом связей, которые мозг в состоянии создать и скоростью их возникновения, а ее среднее значение — тысячная доля секунды. Трудно вообразить, какие числовые циклопы комбинаций возникают в сети десяти миллиардов нейронов нашего мозга!
Английский кибернетик У. Эшби в свое время предлагал такую классификацию чисел. Числа от 1 до 10 10 (число нейронов в голове) он назвал практическими. От 10 до 10100 (гугол)- астрономическими. Числа выше гугола Эшби относил к разряду комбинаторных.
Приведем только один пример комбинаторных чисел. 10140 — число всех вариантов в шахматной партии, делающее нереальным отыскание общей «формулы» шахматной игры.
Вот так, в рассуждениях о возможностях интеллекта, мы быстро оказались по ту сторону гугола. Убедились, что количество возможных связей в мозге сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.
Нейроны все разные
Подобно человеческим лицам, в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный «атом» мозга — сложнейшая химическая фабрика. В теле нейрона содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, инициирующих великое множество непрекращающихся биохимических реакций.
Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Нейроны, подобно муравьям, «переговариваются» с помощью различных химических кодов. Их основу составляют вещества, названные медиаторами. Сейчас их известно около сорока, но число это может сильно возрасти.
Нейрон способен «говорить» с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также генератором, вырабатывающим электрические импульсы. Такие сигналы вспыхивают в мозгу в миллиарды раз чаще, чем на самом большом из коммутаторов.
Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, наверное, удалось бы выправлять и различные психические расстройства, начиная с неспособности к учению и кончая психическими заболеваниями. И это одна из причин, почему ученые упорно разрабатывают все новые методики для определения характеристик мозговой деятельности.
Важное значение, например, имеет предложенный еще в 1924 году швейцарским ученым В. Гессом способ вживления электродов в мозг на длительное время. Так удается услышать «голос» даже отдельного нейрона.
Вслушиваясь в эти «голоса», ломая голову над частоколом световых циклов, возникающих на экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало микроэлектрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стремятся уловить все своеобразие и неповторимость нейронных сетей.
Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как действует мозг в целом? Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера, и ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.
Мозг — это самый загадочный и таинственный орган человека. Парадоксально, но наши представления о его работе и то, как она самом деле происходит — вещи диаметрально противоположные. Следующие эксперименты и гипотезы приоткроют завесу над некоторыми тайнами функционирования этого «оплота мышления», взять который ученым не удалось по сей день.
1. Усталость — пик креативности
Работа биологических часов — внутренней системы организма, определяющей ритм его жизнедеятельности — имеет непосредственное влияние на повседневную жизнь человека и его продуктивность в целом. Если вы «жаворонок», то разумней всего выполнять сложную аналитическую работу, требующую серьезных умственных затрат, утром или до полудня. Для полуночников, иными словами — «сов» — это вторая половина дня, плавно переходящая в ночь.
С другой стороны, за более креативную работу, требующую активации правого полушария, ученые советуют приниматься, когда организм чувствует физическую и умственную истощенность, а мозгу уже просто не под силу разобраться в доказательстве тернарной проблемы Гольдбаха. Звучит безумно, но если копнуть немного глубже, то рациональное зерно в данной гипотезе найти все же можно. Так или иначе, это объясняет, почему моменты типа «Эврика!» происходят во время езды в общественном транспорте после длинного рабочего дня или, если верить истории, в ванной. :)
При недостатке сил и энергии фильтровать поток информации, анализировать статистические данные, находить и, что самое главное, запоминать причинно-следственные связи крайне тяжело. Когда речь заходит о творчестве, то перечисленные негативные моменты приобретают положительный окрас, так как этот вид умственной работы предполагает генерирование новых идей и нерациональное мышление. Другими словами, уставшая нервная система при работе над творческими проектами более эффективна.
В одной из статей научно-популярного американского журнала Scientific American говорится о том, почему отвлечение играет важную роль в процессе креативного мышления:
«Способность к отвлечению очень часто является источником нестандартных решений и оригинальных мыслей. В эти моменты человек менее сконцентрирован и может воспринимать более широкий спектр информации. Такая «открытость» позволяет оценивать альтернативные варианты решения проблем под новым углом, способствует принятию и созданию совершенно новых свежих идей».
2. Влияние стресса на размеры мозга
Стресс — это один из наиболее сильных факторов, влияющих на нормальное функционирование головного мозга человека. Недавно ученые Йельского университета (Yale University) доказали, что частые переживания и депрессии в буквальном смысле уменьшают размеры центральной части нервной системы организма.
Головной мозг человека не может синхронизировать процессы принятия решений в отношении двух отдельно взятых проблем. Пытаясь сделать два действия в одно и то же время, мы всего лишь истощаем свои когнитивные способности, переключаясь с одной проблемы на другую.
В случае, если человек сконцентрирован на чем-то одном, основную роль играет префронтальная кора, контролирующая все возбуждающие и угнетающие импульсы.
«Передняя (Anterior part) префронтальная кора головного мозга отвечает за формирование целей и намерений. К примеру, желание “Я хочу съесть тот кусочек торта” в виде возбуждающего импульса проходит по нейронной сети, достигает задней префронтальной коры, и вы уже наслаждаетесь лакомством».
4. Короткий сон повышает умственную активность
Прекрасно известно, какое влияние оказывает здоровый сон. Вопрос в том, какое воздействие имеет дремота? Как выяснилось, короткие «отключки» на протяжении дня не менее положительно сказываются на умственной деятельности.
Улучшение памяти
После окончания эксперимента по запоминанию 40 иллюстрированных карточек одна группа участников на протяжении 40 минут спала, тогда как вторая бодрствовала. В результате последующего тестирования выяснилось, что участники, которым выпал шанс немного вздремнуть, запомнили карточки гораздо лучше:
«В это сложно поверить, но выспавшейся группе удалось возобновить в памяти 85% карточек, тогда как остальные вспомнили всего 55%».
Очевидно, что короткий сон помогает нашему центральному компьютеру «кристаллизировать» воспоминания:
«Исследование показывает, что едва сформировавшиеся в гиппокампе воспоминания очень хрупки и могут быть легко стерты из памяти, особенно если потребуется место для новой информации. Короткий сон, как оказалось, “проталкивает” недавно усвоенные данные к новой коре (неокортекс), месту длительного хранения воспоминаний, защищая их таким образом от уничтожения».
Улучшение процесса обучения
В процессе исследования, проведенного профессорами Калифорнийского университета (The University of California), перед группой студентов было поставлено довольно сложное задание, требующее изучения большого количества новой информации. Через два часа после начала эксперимента половина волонтеров, точно так же, как и в случае с карточками, на протяжении короткого периода времени спала.
В конце дня выспавшиеся участники не только качественнее выполнили задание и лучше усвоили материал, но их «вечерняя» продуктивность значительно превышала показатели, полученные перед началом исследования.
Что происходит во время сна?
Несколько недавних исследований показали, что во время сна активность правого полушария значительно повышается, тогда как левое ведет себя предельно тихо. :)
Такое поведение ему совершенно не свойственно, так как у 95% населения планеты левое полушарие является доминирующим. Андрей Медведев, автор данного исследования, сделал весьма забавное сравнение:
«Пока мы спим, правое полушарие беспрестанно хлопочет по дому».
5. Зрение — главный «козырь» сенсорной системы
Несмотря на то, что зрение является одной из пяти составляющих сенсорной системы, способность воспринимать электромагнитное излучение видимого спектра по своей важности значительно превалирует над остальными:
«Через три дня после изучения какого-либо текстового материала, вы вспомните всего 10% прочитанного. Несколько релевантных изображений способны увеличить эту цифру на 55%.
Иллюстрации гораздо эффективнее текста отчасти потому, что чтение само по собе не приносит ожидаемых результатов. Наш мозг воспринимает слова в виде крошечных изображений. Чтобы вникнуть в смысл одного предложения, необходимо больше времени и энергии, нежели для того, чтобы рассмотреть красочную картинку».
На самом деле то, что мы так сильно полагаемся на свою зрительную систему, имеет несколько негативных моментов. Вот один из них:
«Наш мозг вынужден постоянно строить догадки, так как он не имеет никакого понятия, где конкретно находятся видимые предметы. Человек живет в трехмерном пространстве, тогда как свет на сетчатку его глаза падает в двумерной плоскости. Таким образом, мы додумываем все, что не можем увидеть».
На картинке, представленной ниже, показано, какая часть головного мозга отвечает за обработку визуальной информации, и ее взаимодействие с другими областями мозга.
6. Влияние типа личности
Умственная активность экстравертов значительно повышается, когда «выгорает» рискованная сделка или удается провернуть какую-то авантюру. С одной стороны, это просто генетическая предрасположенность общительных и импульсивных людей, а с другой — разные уровни нейромедиатора дофамина в мозгу разных типов личности.
«Когда стало известно, что рискованная сделка оказалась удачной, повышенная активность прослеживалась в двух областях мозга экстравертов: миндалевидном теле (лат. corpus amygdaloidum) и прилежащем ядре (лат. nucleus accumbens)».
Прилежащее ядро является частью дофаминергической системы, вызывающей чувство удовольствия и влияющей на процессы мотивации и обучения. Дофамин, вырабатываемый в мозгу экстравертов, подталкивает их к совершению безумных поступков и дает возможность полностью насладиться происходящими вокруг событиями. Миндалевидное тело, в свою очередь, играет ключевую роль в формировании эмоций и отвечает за обработку возбуждающих и угнетающих импульсов.
Другие исследования продемонстрировали, что самая большая разница между интровертами и экстравертами заключается в процессах обработки различных стимулов, поступающих в мозг. У экстравертов этот путь гораздо короче — возбуждающие факторы двигаются через области, отвечающие за обработку сенсорной информации. У интровертов траектория движения стимулов гораздо сложнее — они проходят через области, связанные с процессами запоминания, планирования и принятия решений.
7. Эффект «полного провала»
Профессор социальной психологии Стэнфордского университета (Stanford University) Эллиот Аронсон (Elliot Aronson) обосновал существование так называемого эффекта «полного провала» (Pratfall Effect). Его суть состоит в том, что допуская ошибки, мы больше нравимся людям.
«Тот, кто никогда не ошибается, менее симпатичен окружающим, нежели тот, кто временами делает глупости. Совершенство создает дистанцию и невидимую ауру недосягаемости. Именно поэтому в выигрыше всегда тот, у кого есть хоть какие-то изъяны.
Эллиот Аронсон провел замечательный эксперимент, подтверждающий его гипотезу. Группе участников было предложено прослушать две аудиозаписи, сделанные во время собеседований. На одной из них было слышно, как человек опрокидывает чашку кофе. Когда участников опросили, какой из претендентов им симпатизировал больше, все проголосовали за неуклюжего соискателя».
8. Медитация — подзарядка для мозга
Медитация полезна не только для улучшения внимания и сохранения спокойствия в течении дня. Различные психофизические упражнения имеют множество положительных эффектов.
Спокойствие
Чем чаще мы медитируем, тем спокойнее становимся. Это утверждение несколько спорное, но довольно интересное. Как выяснилось, причиной тому является разрушение нервных окончаний мозга. Вот как выглядит префронтальная кора до и после 20-минутной медитации:
Во время медитации нервные связи значительно ослабевают. При этом связи между областями мозга, отвечающими за рассуждения и принятия решений, телесными ощущениями и центром страха, наоборот, укрепляются. Поэтому, переживая стрессовые ситуации, мы можем более рационально их оценивать.
Креативность
Исследователи Лейденского университета в Нидерландах, изучая целенаправленную медитацию и медитацию ясного ума, обнаружили, что у участников эксперимента, практикующих стиль целенаправленной медитации, не наблюдалось особых изменений в областях мозга, регулирующих процесс творческого мышления. Те, кто избрал для себя медитацию ясного ума, намного превзошли остальных участников по результатам последующего тестирования.
Память
Кэтрин Кэрр (Catherine Kerr), доктор философских наук, сотрудник Центра Биомедицинского Сканирования MGH (Martinos Center for Biomedical Imaging) и Исследовательского центра Ошера Гарвардской Медицинской Школы, утверждает, что медитация повышает многие умственные способности, в частности — быстрое запоминание материала. Способность абсолютно абстрагироваться от всех отвлекающих факторов позволяет людям, практикующим медитацию, предельно концентрироваться на выполняемой задаче.
9. Упражнения — реорганизация и воспитание силы воли
Конечно, физические упражнения очень полезны для нашего тела, но как насчет работы мозга? Между тренировками и умственной активностью существует точно такая же связь, как между тренировками и положительными эмоциями.
«Регулярная физическая нагрузка может стать причиной значительного улучшения когнитивных способностей человека. В результате проведенного тестирования выяснилось, что люди, активно занимающиеся спортом, в отличие от домоседов, имеют хорошую память, быстро принимают правильные решения, без особого труда концентрируют внимание на выполнении поставленной задачи и умеют выделять причинно-следственные связи».
Если вы только приступили к занятиям, ваш мозг воспримет это событие не иначе как стресс. Учащенное сердцебиение, одышка, головокружение, судороги, мышечная боль и т. д. — все эти симптомы возникают не только в тренажерных залах, но и в более экстремальных жизненных ситуациях. Если ранее вы ощущали что-то подобное, эти неприятные воспоминания обязательно всплывут в памяти.
Чтобы защититься от стресса, во время тренировки мозг вырабатывает белок BDNF (нейротрофический фактор мозга). Вот почему после занятий спортом мы чувствуем себя непринужденными и в конечном итоге даже счастливыми. Кроме того — как защитная реакция в ответ на стресс — увеличивается выработка эндорфинов:
«Эндорфины минимизируют ощущение дискомфорта во время занятий, блокируют боль и способствуют возникновению чувства эйфории».
10. Новая информация замедляет ход времени
Вы когда-нибудь мечтали о том, чтобы время летело не так быстро? Наверное, неоднократно. Зная, каким образом человек воспринимает время, можно искусственно замедлять его ход.
Поглощая огромное количество информации, поступающей от разных органов чувств, наш мозг структурирует данные таким образом, чтобы мы могли беспрепятственно воспользоваться ими в будущем.
«Так как информация, воспринимаемая мозгом, совершенно неупорядоченная, она должна быть реорганизована и усвоена в понятной для нас форме. Несмотря на то, что процесс обработки данных занимает миллисекунды, новая информация усваивается мозгом немного дольше. Таким образом, человеку кажется, что время тянется вечность».
Более странно то, что за восприятие времени отвечают практически все области нервной системы.
Когда человек получает много информации, мозгу необходимо определенное время на ее обработку, и чем дольше длится этот процесс, тем больше замедляется ход времени.
Когда же мы в который раз работаем над до боли знакомым материалом, все происходит с точностью до наоборот — время пролетает практически незаметно, так как особых умственных усилий прикладывать не приходится.
В издательстве «Эксмо» выходит бестселлер шотландского медика и путешественника Гэвина Фрэнсиса «Путешествие хирурга по телу человека». Мы публикуем отрывок из нон-фикшн, в котором рассказывается, где в мозгу расположена душа и как проводят операции, избавляющие от эпилепсии.
Нейрохирургия души
Вот как странно устроен человек и какие тонкие грани отделяют нас от благополучия или гибели. (Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей»)
В 19 лет я впервые взял в руки человеческий мозг. Он был серым, твердым, по-лабораторному холодным и более тяжелым, чем я ожидал. Его поверхность, гладкая и скользкая, напоминала выловленный из воды камень, опутанный речными водорослями (живой мозг имеет желеобразную консистенцию, будучи же подвергнут воздействию консервантов, становится плотным - Прим.ред.). Я до ужаса боялся, что мозг выскользнет у меня из рук и расшибется о кафельный пол.
Дело было в начале второго курса школы медицины. Первый год обучения стал для меня смесью лекций, библиотек и вечеринок. Нас заставляли заучивать целые словари латинских и греческих терминов, запоминать строение человеческого тела до мельчайшей косточки, разбираться в биохимии тела, механике и математике физиологии каждого органа. Каждого органа, за исключением мозга. Мозг мы должны были проходить на втором курсе.
Нейроанатомическая учебная лаборатория находилась на втором этаже викторианского здания школы медицины в центре Эдинбурга. На каменной перемычке дверного проема лаборатории было написано:
Хирургия
Анатомия
Практика медицины
Акцент на слове «Анатомия» давал нам понять, что важнее всего для нас было изучение строения человеческого тела, а все остальное (хирургия и практика медицины) вторично.
Чтобы попасть в лабораторию, нам следовало подняться по нескольким лестницам, пройти под челюстной костью синего кита и проскользнуть между двумя скелетами азиатских слонов. В пыльном величии этих артефактов было нечто воодушевляющее, словно нас пригласили в братство викторианских коллекционеров, кодификаторов и классификаторов. Затем требовалось снова подняться по лестницам, пройти через несколько двойных дверей, и вуаля - сорок мозгов в банках открывались нашему взору.
Наш преподаватель, исландка Фанни Кристмундсдотир, была по совместительству социальным работником университета, поэтому именно к ней отправляли беременных и заваливших экзамен более одного раза. Стоя в передней части лаборатории, она держала в руках полушарие мозга и показывала нам его доли и извилины. Внутри мозг был светлее, чем снаружи. Его внешняя поверхность оставалась гладкой, но внутри располагалась целая серия отделов и фиброзных узелков. Помню, желудочки мозга казались мне особенно сложными и таинственными.
Доставая мозг из банки, я прикрыл глаза от паров консервирующей жидкости. Мозг был прекрасен. Держа его, словно ребенка, на руках, я представлял, что когда-то он содержал чье-то сознание, что в его нейронах и синапсах формировались эмоции. Моя напарница по анатомированию изучала философию до того, как пришла в медицину.
Дай-ка его мне, - сказала она, забирая мозг из моих рук. - Я хочу взглянуть на шишковидную железу.
Что такое шишковидная железа? (Шишковидная железа или эпифиз, пинеальная железа (corpus pineale, epiphysis cerebri) - это небольшой орган, выполняющий эндокринную функцию - Прим. ред.)
Ты не слышал о Декарте? Он назвал его вместилищем души.
Она поместила большие пальцы между двумя полушариями так, словно пыталась открыть книгу. Затем она указала на маленький бугорок, серую горошину, расположенную в центре мозга ближе к затылку:
Вот и оно, - сказала она, - вместилище души.
Если нормальная мозговая деятельность, например мышление, речь, воображение протекает в ритме музыки, то эпилептический припадок можно сравнить с оглушающей тишиной
Несколько лет спустя я стал практикантом-нейрохирургом и начал работать с мозгом живых людей ежедневно. Каждый раз, когда я заходил в операционную, мне хотелось из уважения снять свои резиновые сабо. Важную роль играла акустика: шум каталки и шепот санитаров отдавались эхом и вибрировали в пространстве. Операционная была полукруглой и напоминала перевернутую миску, обитую панелями 1950-х годов. Она выглядела так, как я всегда представлял себе радарные купола времен холодной войны или сферические атомные реакторы изнутри. Ее дизайн отражал веру того времени в жизнь, которая должна была ждать нас в ближайшем будущем - жизнь без нужды и болезней.
Но болезней было много. Днем и ночью я оперировал поврежденные мозги и вскоре начал относится к мозгу так же, как и к любому другому органу. Я оперировал жертвы инсультов, которые из-за сгустков крови лишились возможности говорить и двигаться; видел страшные инвазивные опухоли, разрастающиеся внутри черепа и вытесняющие личность человека; помогал людям в коме, жертвам автомобильных аварий и перестрелок; устранял аневризмы и последствия кровоизлияний в мозг. У меня не было времени задумываться о различных теориях мозга и души, пока однажды профессор, мой начальник, не попросил меня ассистировать ему на одной сложной операции.
К тому моменту, как я надел хирургический халат, профессор был уже за работой. «Заходи, заходи, - сказал он, поднимая взгляд от кучи зеленой ткани на столе. - Ты как раз вовремя. Увидишь все самое интересное».
Я был одет так же, как и он - в хирургический халат из той же зеленой ткани, что лежала на столе, и маску, закрывающую рот и нос. Лампы операционной отразились в очках профессора. «Мы как раз делаем отверстие в черепе», - добавил он. Он вернулся к работе и продолжил разговор с медсестрой об американском военном фильме. Профессор начал пилить череп: от кости пошел дым, а воздух наполнился запахом, напоминающим барбекю. Медсестра сбрызгивала череп водой, чтобы убрать лишнюю пыль и охладить кость. Она также держала отсасыватель, чтобы устранить дым, нарушающий видимость во время операции.
Сбоку сидел анестезиолог, одетый в синюю пижаму вместо зеленого халата. Он разгадывал кроссворд, периодически заглядывая под кучу ткани на столе. Спиной к столу стояли еще две медсестры и шептались. «Встань туда», - сказал профессор и показал головой направление, куда мне нужно было переместиться. Я встал с другой стороны стола, и медсестра подала мне отсасыватель. Я уже видел пациентку (назовем ее Клер) и знал, что она страдала сильнейшей невосприимчивой к лечению эпилепсией. На этот раз мы работали с жертвой не опухоли или травмы, а электрического дисбаланса тканей. Структурно ее мозг был нормальным, но функционально - крайне хрупким: припадок мог начаться в любой момент. Если нормальная мозговая деятельность, например мышление, речь, воображение и различные ощущения, протекает в ритме музыки, то припадок можно сравнить с оглушающей тишиной. Клер была так напугана этими припадками и так пострадала от них, что решилась рискнуть жизнью и пойти на операцию, только чтобы избавиться от них. «Всасывай», - сказал профессор, поставив трубку аспиратора в моей руке таким образом, чтобы он находился прямо над лезвием пилы. После этого он стал расширять отверстие в черепе. «Нейрохирурги сказали, что причина ее припадков кроется вот здесь», - сказал он, постучав по черепу парой кусачек. При этом раздался звук, похожий на тот, что издает монета, упавшая на фарфор. «Вот здесь и зарождаются ее припадки», - повторил он.
«То есть мы вырежем поврежденный участок?» - спросил я. «Да, но он расположен очень близко к областям мозга, отвечающим за речь. Она не скажет нам спасибо, если онемеет», - ответил профессор.
Закончив пилить кость, профессор взял в руки небольшой подъемник и с его помощью поднял костный лоскут. Затем он передал лоскут медсестре со словами: «Смотрите не потеряйте!» Отверстие составляло примерно пять сантиметров в диаметре и обнажало твердую мозговую оболочку, блестящий и переливчатый защитный слой под черепом, напоминающий внутреннюю поверхность раковины моллюска. Когда профессор отодвинул оболочку, я увидел субстанцию нежно-розового цвета, на поверхности которой лежали фиолетовые и красные нити кровеносных сосудов. Мозг слегка пульсировал, поднимаясь и опускаясь с каждым ударомсердца пациентки.
А теперь «все самое интересное», как сказал профессор. Доза наркоза была постепенно уменьшена, и Клер начала стонать. Ее веки задрожали, после чего она открыла глаза.
Логопед поставила свой стул рядом с пациенткой, чтобы иметь возможность нагибаться прямо к ее лицу. Логопед сказала Клер, что та находится в операционной и не может двигать головой; объяснила, что ей покажут ряд карточек и Клер нужно будет сказать, что за предмет изображен на каждойь из них и как его применяют. Не имея возможности кивнуть, Клер пробормотала «да», и они начали. Голос пациентки звучал монотонно и отчужденно из-за действия наркоза. Карточки с предметами были словно взяты из детских книг. «Часы, -говорила Клер. - По ним определяют время. Ключи. Ими открывают двери». Карточки с простыми предметами сменяли одна другую, возвращая Клер к ее самым ранним языковым воспоминаниям. Она была предельно сосредоточена: брови нахмурены, лоб блестел от пота.
Тем временем профессор отложил пилу и скальпель, взяв в руки невральный стимулятор. Он легко касался поверхности мозга, поначалу сдерживая дыхание. Теперь уже не осталось ни напускной храбрости, ни шуток, ни разговоров: все его внимание оказалось приковано к двум стальным иглам, разделенным лишь парой миллиметров. Удар тока был минимален: на коже человек его практически не ощутил бы, но на чувствительной поверхности мозга сила его внушительна. Электрические разряды стимулятора блокируют нормальную работу определенных участков мозга. Область мозга, находящаяся под воздействием стимулятора, очень мала, но и в ней содержатся миллионы нервных клеток и связей между ними.
Ее рот расплылся в довольной улыбке: «Я выгляжу как Франкенштейн»
«Она говорила беспрерывно, соответственно, этот участок за речь не отвечает, - сказал профессор. - Можно его вырезать». Он поместил крошечный ярлычок с номером на участок, к которому он только что притрагивался стимулятором. Одна из медсестер внимательно переписала номер, в то время как профессор перешел на другой участок. Профессор сравнил этот процесс с созданием карты: человеческий мозг представляет собой отсутствующую на картах страну, открытую для работы хирургов. Он осторожно про- двигался по поверхности мозга, расставляя номера и фиксируя их. Это была методичная работа, требующая много терпения. Я слышал, что иногда профессор проводил за операционным столом по шестнадцать часов подряд, не прерываясь даже на то, чтобы сходить в туалет или перекусить.
«Автобус. На нем можно ез… ез…» - забормотала пациентка.
«Нарушение речи, - сказала логопед, взглянув на нас. - Попробуем еще раз?» Она показала Клер другую карточку.
«Нож. Им… уа-а… а-а…»
«Вот она, - сказал профессор, указывая на область, к которой он только что прикасался стимулятором. - Участок, ответственный за речь». Он поместил туда ярлычок и стал двигаться дальше.
Я внимательно смотрел на эту область, словно мне казалось, что она должна чем-то отличаться от остальной поверхности мозга. Голосовые связки и гортань Клер производили звуки, но голос ее зарождался именно здесь. Нейронные сети в этой области и нервные импульсы делали речь пациентки возможной. Но участок коры мозга абсолютно ничем не выделялся: не было никаких признаков, указывающих на то, что передо мной именно тот канал, с помощью которого Клер общалась с внешним миром.
Когда я учился в школе медицины, к нам на занятие пришел нейрохирург и показал фотографии операции по удалению опухоли мозга. Кто-то в первом ряду поднял руку и сказал, что со стороны это не выглядит тонкой работой.
«Люди привыкли считать нейрохирургов очень умелыми, - ответил нейрохирург, - но на самом деле всю тонкую работу выполняют пластические и сосудистые хирурги». Он указал на слайд, на котором был изображен мозг пациента со стальными прутьями, зажимами и проводами. «Все остальные выполняют грязную работу», - добавил он.
Когда Клер снова уснула, профессор удалил участок мозга, виновный в ее эпилепсии, и выбросил его в ведро.
Но какую функцию выполнял этот участок? - спросил я.
Понятия не имею, - сказал он. - Главное, что он не отвечал за речь.
Заметит ли пациентка какие-нибудь изменения?
Вероятно, нет. Мозг со временем адаптируется.
К тому моменту, как операция подошла к концу, в мозгу пациентки появился шрам, напоминающий кратер луны. Усыпив пациентку еще раз, мы прижгли несколько кровеносных сосудов, наполнили кратер жидкостью (чтобы в голове не образовывались воздушные пузыри) и сшили твердую мозговую оболочку аккуратными стежками. Затем мы вернули на место костный лоскут, закрепив его маленькими шурупами. «Только не урони их, - сказал профессор, подавая мне шурупы. - Каждый стоит примерно 50 фунтов».
После этого мы распрямили кожный лоскут, ранее зафиксированный зажимами. Я встретил Клер через пару дней и спросил, как она себя чувствует. «Пока припадков не было, - сказала она. - Но зашить мне голову можно было и поаккуратнее». Ее рот расплылся в довольной улыбке: «Я выгляжу как Франкенштейн». Отрывок для публикации предоставлен издательством «Эксмо».
Касательно работы мозга существует множество противоречивых научных теорий и гипотез. Эмоции решения у человека зачастую противостоят друг другу. Эмоции появляются у человека ввиду природы мозга, запрограммированного на систему инстинктов. Так, при виде положительных стимулов - вкусной еды, денег как источника удовольствия, привлекательного представителя противоположного пола - мозг вырабатывает сигналы и отправляет их гормональной системе. Вырабатываются химические вещества, влияющие на реакцию человека - он может начать испытывать страх, радость, или восхищение.Работы по эмоциональному интеллекту имеют тем больший вес, что могут применяться в бизнесе, маркетинге и политике. Многие решения человек применяет подсознательно. Причем это не всегда плохо. В заднем отделе мозга формируются паттерны: шаблоны человеческого поведения в испытанных ранее ситуациях.
IQ: рациональное мышление
Считается, что левое отвечает за рациональные действия. Поэтому левое полушарие называют аналитическим, а правое - творческим. В полной мере данная гипотеза даже не могла оправдаться. Мозг человека гораздо более сложен. Он разделен на тысячи областей, каждая из которых отвечает за одну из возможных функций. Имеется и ряд «пустых» областей, функциональность которых развивается в зависимости от потребностей личности. Тем не менее большинство ученых к выводу о том, что большая часть аналитических участков мозга действительно находится в левом полушарии.Основа рационального мышления - приверженность знаковым системам. Отделы левого полушария активизируются при чтении, и решении математических задач. Какая бы то ни было письменность не свойственна животным, их левые полушария задействованы в меньшей степени, чем в мозге человека. Исключение составляют высшие млекопитающие (дельфины, киты).
Связь между полушариями
Связь между полушариями мозга и отдельными участками образуется за счет нейронных сетей. Это своего рода провода, передающие электрические мозговые импульсы с невообразимой скоростью. Мышление человека (мыслительный вектор, скорость, черты характера) напрямую зависит от наличия сформированных нейронных связей.Считается, что люди, обладающие проявлениями гениальности, имеют огромное количество устойчивых связей нейронов и синапсов (еще один вид соединительных «проводов») между левым и правым полушариями. Это позволяет им анализировать определенную знаковую информацию, творчески ее интерпретировать и преподносить в переработанном виде в другой знаковой системе. Развитию устойчивых нейронных связей способствуют привычки. Вот почему многие гении занимались любимым делом уже в раннем возрасте - сформировавшиеся привычки способствовали укреплению нейронных связей, которые позволяли им творить произведения мирового масштаба.
Мозг человека весит приблизительно от 1020 до 1970 г. Мозг мужчин весит немного больше, чем мозг прекрасной половины человечества. Несмотря на то, что мозг абсолютно не чувствителен к боли, он состоит из великого множества нервных клеток, которые связаны между собой. Головной мозг состоит из существенных пяти отделов – переднего мозга (левого и правого полушария), основного продолговатого, заднего (мост и мозжечок), среднего и промежуточного мозга. Все эти отделы объединяются в три большие части: два полушария большого мозга, активный мозжечок и главенствующий ствол мозга.
Самые важные полушария большого мозга
Левое и правое полушария – это как два абсолютно разных полюса. Одно полушарие (левое) специализируется на логическом и абстрактном мышлении. Второе полушарие (правое) занимается конкретным и образным мышлением. Ученые доказали, что человек, у которого преобладает в работе левое полушарие, обладает более оптимистичным жизненным настроем и всегда хорошим настроением. На большие полушария приходится около 70% от всей мозговой массы. Левое и правое полушарие состоит из лобной, височной, теменной и затылочной частей. В лобной части происходят процессы, отвечающие за двигательную активность. Теменная зона отвечает за телесные ощущения. Височные части – это зоны мозга, которые отвечают за слух, речь и память, ну а затылочная часть отвечает за зрение.
Мозжечок, без полноценной работы которого никуда
Мозжечок – не менее значимая часть головного мозга, благодаря работе которой человек может отлично себя чувствовать, находясь в вертикальном состоянии. Мозжечок располагается под затылочными долями левого и правого полушарий. Мозжечок помогает человеку сформировать все навыки, которые необходимы для полноценной повседневной жизни. Так, основные функции мозжечка состоят в безупречной координации движений и важнейшем распределении мышечного тонуса. Весит мозжечок приблизительно 120-150 г.
Ствол мозга. В чем задача?
Мозговой ствол является непосредственным продолжением спинного мозга. Выглядит ствол мозга как протяженное образование. В эту часть входит продолговатый мозг, варолиев мост, а также средний мозг. В эту зону также многие ученые включают мозжечок, ретикулярную формацию, и гипоталамус. Ствол мозга контролирует непроизвольное поведение (кашель, чихание и другие процессы), а также поведение, которое находится под произвольным контролем (дыхание, сон, прием пищи и так далее).