Текст книги "Какой объем мозга нам реально нужен?"

2
Быть человеком: зачем нам нужен мозг?

Итак, теперь мы знаем, что человеческий мозг прошел удивительный эволюционный путь и благодаря этому мы заметно отличаемся от своих собратьев. Сейчас пора подвести итог и поговорить об основных функциях мозга, а также о том, что нам от него нужно. Мы знаем, что мозг управляет множеством жизненно важных функций, причем некоторые из них относятся к определенным зонам или центрам. Однако не за всеми отделами мозга закреплены конкретные функции (по крайней мере те, о которых мы знаем). Что это, избыток, заложенный изначально, или пережиток эволюции? Действительно ли наш мозг больше, чем нам нужно и чем мы используем? К некоторым отделам мозга мы относимся примерно так же, как к аппендиксу: они не нужны на первый взгляд, создают проблемы и занимают ценное место. А что, если нам нужны все области мозга, но мы пока не поняли, насколько они важны для нашего существования? Поскольку человек – это не просто перечень основных функций, мы смотрим на то, что же важнее всего в нашем мозге: деятельность, необходимая для выживания, или то, что, как нам кажется, делает нас людьми.

Если говорить в двух словах, мозг отвечает за все, что мы делаем, и за то, кто мы есть. Однако, чтобы было проще, можно разделить все виды деятельности мозга на группы. Прежде всего есть функции, ответственные за поддержание в нас жизни, например контроль дыхания, а есть двигательные, отвечающие, например, за сохранение баланса и координации. Есть базовые, определяющие наши чувства и реакции на раздражители, скажем, настроение, чувство голода и контроль температуры. А есть такие, благодаря которым мы становимся теми, кто мы есть: это все функции, начиная с того, как мы учимся и общаемся, и заканчивая мыслями, суждениями и социальными и творческими навыками.

Как головной мозг умещает в себе все это? Наша книга – не учебник, и вы бы устали читать мельчайшие подробности обо всех его отделах. Тем не менее полезно иметь представление о том, какие отделы связаны с основными функциями. Поэтому оставайтесь с нами, и мы вкратце расскажем об основных структурах и видах деятельности мозга (чтобы сориентироваться, можно вернуться к рис. 1). Обещаем, это не займет много времени!

Отдел мозга, о котором мы еще почти не упоминали (а он крайне необходим для нашего существования), – это ствол головного мозга, он находится в нижней его части и ведет к спинному мозгу. Во многом мы живы именно благодаря ему: он контролирует дыхание, сердцебиение и кровяное давление. Также ствол мозга регулирует зрение, слух, сон, питание, выражение лица и движение.

Кроме всего прочего, важно сказать о способности двигаться как надо, сохранять баланс, координацию и держать осанку. И все это контролирует мозжечок, находящийся в задней части мозга. Сейчас мы всё больше узнаем о его значении как отдела мозга и расскажем вам об этом подробнее в главе 6.

То, как вы и ваш организм чувствуете себя, во многом определяется лимбической системой, которая включает ряд структур, расположенных под большими полушариями. Здесь находятся железы, обеспечивающие передачу эмоций. Здесь же возникают многие гормональные реакции. В лимбическую систему входят миндалевидное тело, гиппокамп, гипоталамус и таламус[5]5
  В лимбическую систему, помимо перечисленных, входит еще ряд других структур коры: лимбическая доля, орбитофронтальная кора, энторинальная кора и подкорковые образования (прилежащее ядро, сосцевидные тела, переднее ядро таламуса).


[Закрыть]. Миндалевидное тело, или амигдала, участвует в формировании эмоций, воспоминаний и страхов, а также связано с распознаванием образов. Гиппокамп преобразует данные кратковременной памяти в долговременную и затем хранит их в мозге. Он играет важную роль в хранении долгосрочных воспоминаний, основанных на знаниях и опыте, в отличие от процедурной памяти, хранящей приобретенные навыки, например навык ходьбы. Также с его помощью люди способны анализировать и запоминать пространственное расположение предметов, обеспечивая таким образом точность движений. Гипоталамус контролирует настроение, жажду, голод и температуру, а также содержит железы, отвечающие за гормональные процессы во всем организме. Таламус помогает контролировать и концентрировать внимание и отслеживает ощущения, например боль.

Но самая важная персона здесь – это большое, похожее на губку образование, выглядящее точно как известное и любимое нами изображение мозга на картинках. Полушария головного мозга не только занимают больше всего места в черепе, но и отвечают за огромное количество функций, большинство из которых как раз и делают нас людьми. Нет необходимости говорить, что большие полушария контролируют множество вещей: это и пять чувств – зрение, слух, обоняние, вкус и осязание, и понимание и формирование речи, и язык, а также процессы, связанные с физическим и половым созреванием, движением, либидо и гормонами. Кроме этого, контроль функций более высокого уровня тоже осуществляется в больших полушариях: решение задач, абстрактное мышление, творческие способности и способности размышлять, рассуждать, проявлять инициативу, сдерживать себя, а также поведение и некоторые эмоции. Именно благодаря большим полушариям мы испытываем страх, любим слушать музыку и идентифицируем себя как личность. Здесь берет начало наша индивидуальность.

Поскольку большие полушария так сильно влияют на то, кто мы есть, и именно им посвящена существенная часть этой книги, они заслуживают чуть более подробного описания. Некоторые отделы больших полушарий головного мозга имеют определенную специальность и выполняют только свою основную задачу, а есть и универсалы, взаимодействующие с другими отделами и выполняющие разнообразные функции. Среди высококвалифицированных специалистов можно назвать веретенообразную извилину, извилину на нижней стороне головного мозга, чья работа – распознавать лица. Состояние, к которому приводит ее повреждение, называется «прозопагнозия», или «лицевая агнозия», когда у человека сохраняется зрение, но ему очень трудно узнавать знакомых. Другим специалистом является область, отвечающая за представление ощущения: так называемая соматосенсорная кора. Нам много известно об этой области благодаря нейрохирургу Уайлдеру Пенфилду, который первым начал изучать ее в Монреале в 1930-е – 1950-е годы. Оперируя пациентов с инкурабельной эпилепсией, он обнаружил возможность не только помочь больным, но и разобраться, как работают различные области мозга. Операции проходили под местной анестезией, поэтому пациенты были в сознании и могли разговаривать с врачом. Он проводил электрические стимуляции поверхности мозга и просил пациентов описать их ощущения и переживания. Таким образом, операционная становилась исследовательской лабораторией (или, точнее, ею становился мозг оперируемого пациента). Одно из ключевых открытий Пенфилда заключалось в том, что, стимулируя соматосенсорную кору, он мог стабильно генерировать ощущения, относящиеся к конкретным частям тела. Также он обнаружил, что площадь поверхности мозга, контролирующей определенные ощущения тела, пропорциональна не области поверхности тела, а скорее тому, как много нервных клеток находится на данном участке мозга. Поэтому язык и пальцы, особенно чуткие органы, богатые нервными окончаниями, связаны с несоразмерно большой областью поверхности мозга. Это соотношение часто показывают на схеме, называемой «гомункулус». На ней изображены области мозга в сравнении с довольно искривленным изображением человека с особенно большими руками и губами, например, по контрасту с маленькими ногами и ступнями. Наверняка в какой-то момент вам попадалось похожее изображение (см. рис. 3). Не все части полушарий играют такую точно заданную роль, при этом есть области, больше работающие во взаимодействии с другими.

Рис. 3. Пример модели гомункулуса

Безусловно, описанные выше отделы мозга связаны с большим количеством функций, чем мы перечислили, при этом остались области, о которых мы вообще не говорили. Мозг намного больше, чем просто перечень структур и функций. На самом деле это неделимая сеть, в которой интенсивно передаются сигналы и происходят различные процессы, определяющие сложную сущность человека.

Как видите, мозг постоянно занят и делает кучу разных важных дел. Однако есть области мозга, плывущие рядышком просто за компанию с остальными. Если это так, зачем они нужны?

Люди уже очень и очень долго гадают о цели существования мозга. Древнеегипетский хирургический документ Папирус Эдвина Смита, дошедший к нам предположительно из XVII века до н. э., содержит самые ранние упоминания о мозге. Удивительно, что в папирусе даны первые отчеты о нескольких различных повреждениях мозга и связанных с ними осложнениях. Однако кажется, что древние египтяне не слишком высоко отзывались об этом органе. Насколько нам известно, они считали, что в первую очередь он пускает слизь в нос!

Несмотря на тысячелетние исследования, мы все еще не обо всех отделах мозга знаем точно, что они делают. Возьмем, к примеру, кору задней части поясной извилины, расположенную прямо посередине мозга. Согласно некоторым исследованиям, она играет важную роль в познавательных способностях, но ученые пока не пришли к единому мнению о ее роли. Есть идеи, что она важна для автобиографической памяти или планирования будущего; считают также, что она помогает регулировать фокус внимания. Эта часть мозга тесно связана с другими и с метаболической точки зрения очень активна, поэтому есть предположения, что она делает какую-то важную работу, однако мы еще не добрались до сути вопроса – какую именно.

Ограда головного мозга, или клауструм, – еще одна загадочная структура. Это маленькая тонкая пластина объемом всего в четверть процента коры головного мозга. Она может способствовать передаче информации для синхронизации когнитивных, сенсорных и моторных сигналов, хотя существует очень мало доказательств, подтверждающих эту теорию.

Есть еще дорсальное кохлеарное (слуховое) ядро, расположенное на поверхности ствола мозга. Как следует из названия, оно имеет какое-то отношение к слуховой системе. Хотя, похоже, оно как-то связано с шумом в ушах, до сих пор непонятно, зачем оно нужно[6]6
  В настоящее время этим вопросом довольно активно занимаются и высказываются предположения, что в кохлеарном ядре обрабатывается часть данных о локализации звуков с использованием разницы в частотной информации, возникающей за счет сложной формы наружного уха.


[Закрыть].

Мы привели выше лишь несколько примеров структур мозга, функция которых еще не определена. Также стоит отметить, что нам предстоит многое выяснить и о тех отделах мозга, значение которых известно. Хотелось бы узнать подробнее об основных биологических и физиологических механизмах того, что происходит в мозге: о том, как разные части связаны друг с другом, каким образом они приводят к болезням или изменяются в результате заболеваний, как они компенсируют травмы, а также о том, в какой степени мы можем помочь мозгу восстановиться при возникновении проблемы.

Конечно, есть вероятность, что некоторые структуры мозга всего лишь пережитки эволюции и нам они не нужны. На человеческом теле есть и другие примеры рудиментов, которые при современном образе жизни нам не требуются, скажем, волосы на теле и зубы мудрости, так почему же мозг должен чем-то отличаться? Довольно долго мы считали, что аппендикс был как раз таким пережитком и достался нам от первобытных людей, однако выяснилось, что у него все-таки есть определенная функция.

Долгое время считалось, что изначально аппендикс предназначался для переваривания целлюлозы в составе растений, которых наши древние предки ели довольно много. Наш рацион сильно отличается, поэтому и существовало распространенное мнение, что в процессе эволюции человеческий аппендикс усох, ведь острая необходимость в этом органе отпала. Сейчас он буквально болтается без дела. Однако в последнее время исследователи пришли к выводу, что аппендикс играет более важную роль, чем ему отводили раньше. Есть доказательства, что он защищает нашу внутреннюю среду: помогает удалять отходы из пищеварительной системы, контролирует возбудителей инфекции, а также служит накопителем полезных бактерий и, возможно, защищает нас от болезней на ранней стадии. То же самое можно сказать и про мозг: если есть области, задача которых еще не выявлена, это не означает, что у них ее нет. Просто нам еще предстоит понять, в чем же она заключается.

А что же насчет тех отделов мозга, о которых мы знаем? Что именно делает нас людьми? Помимо отделов, основная функция которых заключается в поддержании нашей жизнедеятельности, есть области, отличающие нас от других видов и друг от друга; они и делают каждого из нас особенным.

Блоки, из которых построен мозг, практически одинаковы у всех животных, но их количество и то, как они собраны вместе, сильно различается. Например, у некоторых животных очень большие обонятельные луковицы, и поэтому у них исключительный нюх, а у других, в том числе у людей, больше развиты зрительные участки мозга. Человеческий мозг развился таким образом, что теперь мы можем делать то, чего не могут другие биологические виды, равно как и наоборот: есть вещи, которые другие животные могут делать, а мы утратили эти способности, пока наш мозг менялся с течением времени. Существует множество очевидных физических отличий между нами и другими представителями животного царства, предполагающих различные способности, скажем, отстоящий большой палец на руке, отсутствие крыльев и жабр, но сейчас нас интересуют особенности психических процессов.

У людей высоко развиты коммуникативные способности. Кроме ряда других анатомических различий у нас сложное строение голосовых связок и мускулистый язык, все это дает нам необыкновенные речевые и языковые возможности. Помимо этого, похоже, что мутации в гене FOXP2 сыграли ключевую роль в эволюции человеческого языка. Обнаружилось, что этот ген участвует в важной деятельности мозга во время развития эмбриона, и считается, что именно благодаря его наличию человек может научиться говорить в раннем возрасте, поскольку он дает нам особый контроль над мышцами рта.

Однако у нас отлично развит не только разговорный язык; мы придумали письменную коммуникацию и язык жестов. Кроме того, мы можем общаться и понимать намерения друг друга, а также работать сообща для достижения совместных целей. Некоторые насекомые, такие как пчелы и муравьи, тоже работают вместе над общей целью, но все-таки по большому счету сотрудничество между несвязанными особями в животном царстве – редкость. Конечно, людям не всегда обязательно использовать язык, чтобы оно стало возможным. Например, один человек может указать на что-то, чего он хочет, а другой способен это понять и помочь, передав предмет. С помощью простого указующего жеста люди научились понимать друг друга и осознавать, что требуется для достижения общей цели. Считается, что все остальные биологические виды находятся в менее благоприятном положении, когда речь идет о продуктивном сотрудничестве. Они не видят в нем для себя немедленной выгоды, у них нет ни когнитивных способностей, касающихся планирования и пользы, ни языковых навыков, позволяющих осуществлять совместную работу.

Именно развитие интеллекта и способности к сотрудничеству позволили людям создавать сложные общественные структуры и технологии, расширяющие наши возможности. Мы можем перелететь на другой конец света за сутки и проводить сложные медицинские операции с помощью современных методов визуализации. Можно смело утверждать, что другие виды, хотя и могут обладать удивительными способностями, не эволюционировали до такой степени, чтобы их можно было сравнить с людьми.

Мы можем обдумать проблему и рассмотреть разные возможности ее решения, а способность к дедукции и технологии позволяет нам оглянуться в прошлое или прогнозировать будущее. Мы исследуем глубины океана и космос, размышляем о нашем месте в мире, то есть не просто используем свою энергию для выживания. Кроме того, многие люди верят в различных богов или по крайней мере во что-то духовное, а для этого опять же необходим мозг, способный делать больше, чем просто обеспечивать выживание. Мы не можем сказать наверняка, что ни один другой вид не проводит время в размышлениях о своем месте в мире и о том, что его ждет, при этом в настоящее время нет никаких доказательств, позволяющих предположить, что они этого не делают. Хотя вот гигантские черепахи часто выглядят довольно задумчивыми…

Издавна считалось, что способность сопереживать – уникальная черта человека, но потом ученые обнаружили, что есть и другие животные с эмпатическим поведением. Однако Роберт Сапольски, нейрохирург из Стэнфордского университета, считает, что уникальной для человека является способность сопереживать, даже когда речь идет о вымышленных событиях. Так же как при размышлениях о нашем предназначении, здесь мы тоже используем абстрактное мышление и даже испытываем эмоции в связи с этим. Например, нас могут довести до слез тяготы персонажей мультфильмов, которые мы наблюдаем на экране. Мы строим метафоры и проводим аналогии, а также физически реагируем на отвлеченные мысли, скажем, чувствуем физическое недомогание, сталкиваясь с чем-то, что не соответствует нашим представлениям о морали.

Еще мы можем представлять себе абстрактные вещи и общаться, занимаясь творчеством. Человек – единственный представитель царства животных за несколько тысяч лет, способный создавать произведения искусства, ценить живопись, музыку и рассказывать истории. Многие исследования подтверждают значительные физические изменения в мозге, происходящие под воздействием искусства. Например, некоторые из них показали, что обучение детей музыке помогает развить долговременные визуально-пространственные, вербальные и математические способности. Результаты исследований говорят о том, что с большой вероятностью избыточный творческий потенциал человека отражает уникальное неврологическое строение мозга. Более того, поскольку произведения искусства по собственной инициативе создают только люди и они повсеместно присутствуют в человеческом обществе, любое представление о художественном творчестве может помочь нам понять нейронную основу творчества в целом.

Несмотря на все эти заявления о человеческой гениальности, исследователи Герхард Рот и Урсула Дике из Института исследования мозга при Бременском университете считают, что все аспекты человеческого интеллекта, за исключением сложно развитого языка, есть, по крайней мере в рудиментарной форме, и у прочих приматов и даже у некоторых других животных. И это не принципиально новая точка зрения. Чарльз Дарвин считал, что интеллектуальное поведение развивалось на основе примитивных инстинктов наших предков-негуманоидов и что разница между человеческим интеллектом и интеллектом животных – это вопрос количества, а не качества. В книге «Происхождение человека и половой отбор» он писал: «Цель данной главы – показать, что нет принципиальной разницы между человеком и высшими млекопитающими относительно их умственных способностей»[7]7
  Работа Чарльза Дарвина «Происхождение человека и половой отбор» вышла в 1871 г. – Примеч. перев.


[Закрыть].

Есть, конечно, масса вещей, которые люди делать не в состоянии, в то время как у других видов они получаются отлично. Мы не можем летать, жить под водой, и стоматология процветает только потому, что постоянные зубы у нас не восстанавливаются, как у акул и рептилий. Несмотря на наличие интеллекта, дающего возможность разработать более эффективные протезы, мы все еще не можем отрастить потерянную конечность, как саламандра. В экстремальных климатических условиях мы бы погибали толпами, притом что есть множество других организмов, которые прекрасно справляются и в арктической тундре, и в иссушающей жаре, и в холоде пустыни, вспомните, например, песца, моржа, ястреба и скорпиона. Наши зрение, слух и обоняние не развиты так хорошо, как у многих других животных. Люди видят в диапазоне от красного до фиолетового света, при этом некоторые существа, например пчелы и определенные виды оленей, видят за пределами этого спектра и в ультрафиолетовом диапазоне. У нас нет встроенного механизма для применения эхолокации, как у летучих мышей и дельфинов. Даже голуби слышат звуки на гораздо более низких частотах, чем мы. У многих хищников область мозга, отвечающая за обоняние, развита гораздо сильнее, чем у человека. Люди зациклены на идее здорового питания, например есть хотя бы пять порций фруктов и овощей в день, отчасти из-за того, что наш организм не синтезирует витамин С. Другие животные, такие как кошки и собаки, могут это делать, поэтому они не так уж часто выпрашивают у вас дольку апельсина, когда вы его едите. Мы не бегаем и не плаваем так быстро, как многие другие существа, и не ориентируемся по магнитному полю Земли при перемещении на большие расстояния, как птицы и черепахи. Мозг контролирует эти способности, и там, где каждая из них играет важную роль в жизни животного, он подстроится таким образом, чтобы обеспечить необходимую поддержку и позволить этой способности работать.