Текст книги "100 великих тайн сознания"

СВЯТАЯ К МУЗЫКЕ ЛЮБОВЬ

Музыка – это, как известно, звуки, особым образом организованные во времени. В некотором приближении ими могут быть стрекотание цикад и кузнечиков, пение птиц и шорох листвы, шум прибоя и ровный звон капели…

И эти звуки сопровождали человека на всем протяжении его исторического развития.

И, естественно, они оказывали на человеческую психику, а значит, и на его мозг определенное воздействие. Например, грозный рокот прибоя – устрашающее, а веселое пение птиц, наоборот, – убаюкивающее и успокаивающее.

В своей индивидуальной жизни человек также постоянно находится в окружении звуков. Еще в самом начале своего пути, находясь в чреве матери, он уже слышит стук ее сердца, ритмичные вздохи. Потом, когда человек появляется на свет, звуки его буквально захлестывают. Причем среди них много ритмичных и мелодичных, или, иначе говоря, музыкальных.

И если сначала это были бессознательные реакции на окружающие звуки, то со временем человек попытался некоторые из них воспроизвести самостоятельно. Возможно, однажды он сложил трубочкой губы и выдохнул струйку воздуха. И раздался звук, похожий на пение лесной пичуги.

Прошли еще тысячелетия, и человек изобрел музыкальные инструменты. Ученые утверждают, что уже более 30 тысяч лет назад наши предки умели играть на флейте и арфе, изготовленных из подручных материалов – камня и костей.

Французский композитор Морис Равель в конце жизни разучился сочинять музыку

А потом были самые разные мелодии: песенные и танцевальные, гимны и марши, эстрада и тяжелый рок. И все эти формы музыкального искусства все глубже и глубже вклинивались в человеческую жизнь.

Таким образом, взаимосвязь музыки и человека имеет долгую историю. И, возможно, по этой причине его мозг определенным образом и отреагировал на эту звуковую среду, обретя врожденное чувство музыки.

Действительно, к источнику приятных звуков (консонансов) младенцы поворачиваются, а от неприятных (диссонансов) – отворачиваются.

Безусловно, исследователей давно интересовали те отделы мозга, которые несут ответственность за особое отношение человека к музыке.

И хотя в окончательном виде они не выявлены до сих пор, тем не менее в последние годы в этой проблеме появились существенные сдвиги: то есть ученые «нащупали» области мозга, в которых происходит переработка музыкальной информации. И, к их вящему удивлению, оказалось, что в головном мозге человека специализированного музыкального центра нет вообще. А в ее обработке задействованы многочисленные зоны, в том числе и те, которые параллельно участвуют и в других познавательных процессах. При этом их размеры коррелируют с индивидуальным опытом и музыкальной подготовкой человека.

Особенно любопытные сведения ученые получили из наблюдений за знаменитыми композиторами, у которых в результате травмы или инсульта произошли патологические изменения в коре головного мозга.

Так, в 1933 году у знаменитого французского композитора Мориса Равеля появились симптомы заболевания, которое сопровождается атрофией отдельных участков мозговой ткани. И хотя у композитора память на прошлые события практически не пострадала – он, например, помнил свои старые произведения и хорошо играл гаммы, – тем не менее сочинять музыку он не мог. Так, однажды, заведя разговор о своей предполагаемой опере «Жанна д'Арк», Равель с горечью произнес: «Опера у меня в голове, я слышу ее, но никогда не напишу Все кончено. Сочинять музыку я больше не в состоянии». Спустя четыре года Равель умер после неудачной операции на мозге.

Именно этот случай и стал решающим доводом в пользу гипотезы, согласно которой в головном мозге отсутствует специализированный центр музыки.

В целом же схема восприятия мозгом музыки ученым уже более-менее известна.

Вот как, например, описал ее известный американский нейробиолог Норман Уэйнбергер в статье «В чем секрет завораживающей власти музыки?».

«Когда мы слушаем музыку, головной мозг реагирует на нее активизацией нескольких областей за пределами слуховой коры, включая те, которые обычно участвуют в других формах мыслительной деятельности. На переработку музыкальной информации оказывает влияние зрительный, осязательный и эмоциональный опыт человека.

Достигающие человека звуки преобразуются структурами наружного и среднего уха в колебания жидкости во внутреннем ухе. Крошечная косточка среднего уха, стремечко, «сотрясает» улитку, изменяя давление заполняющей ее жидкости.

В свою очередь, вибрации базилярной мембраны улитки заставляют сенсорные рецепторы уха, волосковые клетки, генерировать электрические сигналы, направляющиеся по слуховому нерву в головной мозг. Каждая волосковая клетка настроена на определенную частоту колебаний жидкости.

Переработка головным мозгом музыки основана на иерархическом и пространственном принципах. Первичная слуховая кора, получающая входы от уха и (через таламус) низших слуховых центров, участвует в начальных процессах восприятия музыки, например, анализе высоты звука (частоты тона). Под влиянием опыта первичная слуховая кора может перенастраиваться. В ней увеличивается число клеток, обладающих максимальной реактивностью к важным для человека звукам и музыкальным тонам, что влияет на дальнейшую переработку музыкальной информации во вторичных слуховых областях коры и слуховых ассоциативных зонах, где происходит переработка более сложных музыкальных характеристик (гармонии, мелодии и ритма).

Когда музыкант играет на инструменте, активность моторной коры, мозжечка и других структур мозга, участвующих в планировании и осуществлении специфических, точно выверенных во времени движений, возрастает». (В мире науки. № 2, 2005).

Кроме того, как показали исследования, длительное обучение музыке не только усиливает реакции нервных клеток на мелодичные звуки, но даже вызывает физические изменения в мозге. Действительно, некоторые области мозга профессиональных музыкантов чрезвычайно развиты.

Например, когда они слушают игру на пианино, площадь слуховых зон, реагирующих на музыку, у них на 25 % больше, чем у обычных людей.

«Объем слуховой коры у музыкантов на 30 % больше, чем у людей, не имеющих отношения к музыке. Кроме того, у них значительная площадь мозга вовлечена в управление движениями пальцев, необходимыми для игры на различных инструментах, – продолжает Норман Уэйнбергер в уже известной нам статье. – В 1995 году Томас Элберт из Констанцского университета (Германия) сообщил, что площадь мозговых зон, получающих сенсорные ходы от указательного, среднего, безымянного пальцев и мизинца левой руки у скрипачей, была значительно больше, чем у немузыкантов (именно эти пальцы и совершают быстрые и сложные движения во время игры на инструменте).

С другой стороны, ученые не выявили никакого увеличения площади корковых зон, получающих входы от правой руки, в которой музыкант держит смычок и пальцы которой не совершают особых движений. И, наконец, в 2001 году было выявлено, что головной мозг трубачей генерирует ответы повышенной амплитуды только на звуки трубы, но не скрипки или фортепиано».

Влияет постоянное воздействие музыки не только на мозг профессиональных музыкантов. Оказывается, у детей, в чьих домах постоянно звучала музыка, выявлена повышенная активность слуховых областей мозга.

Более того, как показывают опыты, младенцы определяют различия между двумя близкими по звучанию тонами не хуже взрослых. Кроме того, малыши замечают изменения как темпа (скорость воспроизведения) музыки, так и ритма и тональности.

А теперь на время отвлечемся от мозга и перенесемся в мифологический мир Древней Греции.

«…Уже недалек был и остров сирен. Тогда я обратился к своим спутникам:

– Друзья! Сейчас должны мы проплыть мимо острова сирен. Своим пением завлекают они плывущих мимо моряков и предают их лютой смерти. Весь остров их усеян костями растерзанных ими людей. Я залеплю вам уши мягким воском, чтобы не слышали вы их пения и не погибли, меня же вы привяжите к мачте, позволила мне волшебница Кирка услышать пение сирен. Если я, очарованный их пением, буду просить вас отвязать меня, то вы еще крепче свяжите меня.

Только сказал я это, как вдруг стих попутный ветер. Товарищи мои спустили парус и сели на весла. Виден был уже остров сирен. Залепил я воском уши моим спутникам, а они так крепко привязали меня к мачте, что не мог я двинуть ни одним суставом. Быстро плыл наш корабль мимо острова, а с него неслось чарующее пение сирен.

– О, плыви к нам, великий Одиссей! – так пели сирены, – к нам направь свой корабль, чтобы насладиться нашим пением. Не проплывет мимо ни один моряк, не послушав нашего сладостного пения. Насладившись им, покидает он нас, узнав многое. Все знаем мы – и что претерпели по воле богов под Троей греки, и что делается на земле.

Очарованный их пением, я дал знак товарищам, чтобы отвязали они меня. Но, помня мои наставления, они еще крепче связали меня. Только тогда вынули воск из ушей мои спутники и отвязали меня от мачты, когда уже скрылся из наших глаз остров сирен». (Кун Н.А. Легенды и мифы Древней Греции. Мн., 1985).

Как явствует из этого отрывка, о влиянии мелодичных звуков на психику человека было известно уже давно. Поэтому исследователи изучают не только то, как мозг «перерабатывает» музыку, но и ее эмоциональное воздействие на людей. Так, было установлено, что у 80 % взрослых людей появляются физические реакции на музыкальные мелодии в виде мурашек, слез, смеха и т. д.

А когда исследователи провели сканирование головного мозга музыкантов, которые прослушивали любимые мелодии, то обнаружили, что звуки вызывали активизацию ряда тех же мозговых структур, которые активизируются под влиянием вкусной еды или занятий сексом.

ЗАГАДКИ ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ

Иногда у человека, который со стороны наблюдает за чьими-то не совсем удачными манипуляциями предметами, появляется желание совершить те же самые действия самому. Причем это стремление носит не просто виртуальный характер. У стороннего наблюдателя и в самом деле напрягаются те самые мышцы, которые должны быть задействованы в той операции, которую он видит.

Впрочем, не только физическим действиям другого лица сопереживают те, кто наблюдает за ним со стороны. Они и впрямь нередко проникаются чужими эмоциями и настроением, страстями, чувствами и состояниями. И действительно, каждый может вспомнить, как при виде легко одетого человека в дождливую осеннюю погоду самого пробирала дрожь и тут же возникало желание побыстрее оказаться в теплой уютной квартире.

Собака может иногда проявить агрессию по отношению к человеку, который лишь только задумал сделать ей что-то плохое

И это стремление человека мысленно продублировать чью-то работу или ощущения давно интересует нейробиологов.

Оказалось, что за все эти явления отвечают особые структурные элементы коры головного мозга – так называемые «зеркальные нейроны», получившие свое название как раз за их способность дублировать внешние и внутренние состояния субъекта, находящегося в зрительном поле наблюдателя.

Впервые же эти нейроны еще в начале 1990-х годов обнаружили итальянские ученые, занимавшиеся исследованием одной из зон головного мозга макак, который отвечает за моторику. Нейробиологи ее знают как область «Ф5». В человеческом мозге ей соответствует зона Брока в левом полушарии, которая, как сегодня считают специалисты, связана с функционирование речевого аппарата и самой речью.

Так вот, эти нейроны проявляли активность не только тогда, когда мартышка сама выполняла то или иное действие, но и тогда, когда эти же действия проделывал экспериментатор, а обезьяна за ним наблюдала.

Если же предметы, с которыми требовалось совершить какую-то манипуляцию, просто лежали на земле и никто к ним не прикасался, нейроны в области «Ф5» ничем себя не проявляли. То есть зеркальные нейроны реагировали только тогда, когда с объектами производили определенные действия. И все эти действия они мысленно проецировали в своих структурах, словно в зеркале. Поэтому их и назвали «зеркальными нейронами».

Причем эти нейроны именно «повторяли» наблюдаемое действие, а не просто активизировались при его наблюдении. И это со всей очевидностью подтвердилось тогда, когда те же действия обезьяны проделали сами. В этой ситуации нейроны, проявившие активность, были теми же самыми, и характер выдаваемых ими сигналов.

Но в то же время зеркальные нейроны проявляли отчетливую избирательность. Заключалась она в том, что каждая их группа реагировала на некие конкретные действия, но оставалась «безмолвной» в отношении тех, которые чем-то отличались, причем даже совсем незначительно.

При таких «параллелях» в поведении «зеркальных» нейронов создавалось впечатление, что при их посредстве мозг обезьян проецировал на себя внешние проявления мозга экспериментатора, например, в физических действиях.

Скорее всего, подобные явления происходят и в мозгу собаки, когда она проявляет агрессивную реакцию по отношению к человеку, который лишь только задумал сделать ей нечто плохое, например, ударить палкой.

Объясняют этот феномен обычно тем, что собака видит те действия, которые у человека сначала были смоделированы в мозге, а затем едва заметно и абсолютно неосознанно проявились в изменившемся положении всех частей тела – ног, рук, корпуса.

И опять же: как собака осознает, что эти едва уловимые и практически незаметные изменения в общей структуре тела человека предвещают ей угрозу? Ученые считают, что, скорее всего, собачьи нейроны, увидев едва приметные угрожающие движения со стороны человека, мысленно моделируют свои действия, когда она сама нападает на жертву или на своего врага. То есть получается, что мозг собаки в каком-то смысле «читает» мысли человека.

В связи с открытием этой группы нейронов у исследователей появилось и объяснение одного довольно любопытного явления в этологии бабуинов. Дело в том, что самки этих обезьян нередко остаются безразличными к крикам своих заблудившихся в чаще леса, детенышей. В свете теории «зеркальных» нейронов объяснить это можно тем, что бабуины, не видя детенышей, не могут экстраполировать свое поведение в данной ситуации на поведение своих малышей. То есть они не понимают, что значат их крики…

Но если «читать» мозг могут обезьяны и собаки, то люди уж точно обладают такой способностью. По крайней мере, так считают специалисты.

Однако как этот процесс происходит, ученые пока ответить не могут. На эту проблему существует несколько точек зрения. Одни исследователи считают, что человеческий мозг, запоминая различные жизненные ситуации, обобщает их и впоследствии из этого накопленного ситуативного материала создает своего рода «модели» того, как будет действовать человек в тех или иных обстоятельствах. Иначе говоря, чего можно ждать от другого человека в соответствующей обстановке.

Согласно другой гипотезе, в этом «чтении» чужого мозга лежит довольно простой механизм: один человек ставит себя на место другого и мысленно моделирует то, что в данной ситуации должен делать или чувствовать этот другой.

Но предполагать можно многое, в частности, с «зеркальными» нейронами у человека. Вопрос только в том, есть ли они у людей? Оказалось, да, есть. И обнаружены они были с помощью методов прямой визуализации мозга в области Брока, которая, как известно, связана с речью. Она же соответствует зоне «Ф5» у обезьян.

Эти открытия позволили итальянским ученым предположить, что зеркальные нейроны и были тем главным фактором, который способствовал появлению речи у человека.

Возможно, на первом этапе коммуникационых отношений главная роль принадлежала жестам, как, например, у глухонемых. Наблюдая их у соплеменников, первобытный человек мысленно воспроизводил эти жесты с помощью зеркальных нейронов. Но иногда мысленные действия становились реальными: рука поднималась или опускалась, голова наклонялась вправо или влево. То есть происходило примитивное непроизвольное общение, которое давало возможность древнему человеку увидеть, что его поняли соседи по племени. А еще спустя какое-то время из таких жестов родилась речь.

Эти гипотетические предположения позволили итальянским ученым в своих теоретических рассуждениях пойти еще дальше. Они выдвинули версию, что зеркальные нейроны могут объяснить не только такие явления, как сочувствие или сострадание к другому человеку, но и «чтение» его чувств.

Изучение зеркальных нейронов может привести и к серьезным практическим результатам. Например, понять природу аутизма, когда человек лишен возможности идентифицировать себя с другими людьми, и ориентируется только на собственные переживания.

Специалисты считают, что у страдающих аутизмом недостает зеркальных нейронов, и поэтому они не могут моделировать умственные процессы других. Поэтому та модель поведения, которая превалирует в окружающем мире, для них недоступна.

Эту гипотезу подтвердили электроэнцефалограммы, взятые в ходе исследования десяти мужчин, страдающих разной степенью аутизма. Оказалось, что их зеркальные нейроны либо совсем «молчали», либо проявляли активность тогда, когда больные сами совершали какие-то действия.

ХРОНОМЕТР ОРГАНИЗМА

Людей не удивить теми периодическими явлениями, к которым они привыкли с самого детства. Год за годом одно и то же: вслед за утром наступает день, а за сумерками – ночь. Весна тянет за собой увеличение продолжительности дня, а осенью – его убывание. Да и в течение дня, хоть и незначительно, но все же меняются и температура воздуха, и атмосферное давление, и еще десятки параметров, которые даже при современных средствах контроля очень сложно проследить.

А чтобы выжить в такой неустойчивой среде, любой организм должен был каким-то образом подстроиться под эти внешние перемены. Вот практически у всех живых существ в процессе эволюции и появились соответствующие реакции на этот неустойчивый внешний фон. Одной из таких адаптаций и стали собственные биологические часы, или биологические ритмы.

В настоящее время у человека известно более 300 различных функций и процессов, которые находятся под контролем биологических часов. Так, в течение суток частота пульса подчиняется определенной периодике: к 9–10 часам она увеличивается, достигая к этому времени обычной для человека нормы, а затем к 13–14 часам уменьшается. С 16 до 18 часов пульс опять учащается, а в 22–23 часа – снова замедляется.

То же можно сказать и об артериальном давлении, максимальное значение которого приходится на 12–13 и 18 часов, а самые его низкие показатели бывают в утренние часы и в полночь, точнее, в 23–24 часа.

Оказалось, что и биохимические параметры крови также строго «ориентируются» на ход своих «внутренних часов». Например, максимальное содержание лейкоцитов наблюдается в 2, в 9, в 14, в 18 и 22 часа.

В соответствии с внутренними часами меняется и температура нашего тела: так, минимальна она рано утром и максимальна – во второй половине дня, точнее, в 18 часов. Причем разница между минимальными и максимальными показателями достигает одного градуса.

Кстати, при вирусных инфекциях температура тела чаще всего повышается в вечерние часы, а при бактериальных – в утренние.

Суточные вариации ярко проявляются в токсичности лекарственных препаратов и эффектах облучения, применяемого для поражения делящихся опухолевых клеток. В экспериментах с животными было установлено, что доза, при которой в одно время суток выживает до 80 процентов особей, в другое время практически для всех животных становится смертельной.

Французский спелеолог Мишель Сифр с целью изучения биоритмов человека провел более 200 суток в пещере, в полном одиночестве и темноте

Биоритмы человека исследуют в так называемых условиях «изоляции от времени», в которых испытуемый лишен какой-либо информации о времени извне. За последние несколько десятилетий проведено немало таких экспериментов. И сделан ряд любопытных выводов.

Французский спелеолог М. Сифр провел более 200 суток в пещере – в полном одиночестве и темноте. Несмотря на экстремальные условия и сильное эмоциональное напряжение, все это время у него сохранялся четкий ритм температуры тела, правда, его период был длиннее 24 часов. Аналогичные эксперименты были проведены в Германии. Испытуемые находились в бункере в условиях максимального комфорта. Но и в этом случае период ритма был больше 24 часов.

Следует отметить, что результаты 147 экспериментов показали, что независимо от степени физической нагрузки и особенностей питания температурный ритм даже в условиях изоляции в среднем равняется 25 часам.

Кстати, одна из характеристик внутреннего хронометра человека – его гибкость. Человек может сам запускать или же останавливать его, может даже вообще не обращать на него внимания. То есть биологические часы могут работать как вне сознания, так и под его контролем. Но точность его невысока: от 5 до 60 %.

Что же касается места пребывания циркадных часов, то ученым уже давно известно, что они находятся в двух кластерах по 10 000 нервных клеток, расположенных в гипоталамусе.

Опыты на животных показали, что именно эти центры, называемые супрахиазматическим ядром (СХЯ), управляют суточными изменениями кровяного давления, температуры тела, уровнем активности и внимания.

Ученые установили также, что специальные клетки в сетчатке глаза передают в СХЯ информацию об уровне освещенности. Но они, тем не менее, работают совершенно независимо от палочек и колбочек…

Оказывается, несколько десятилетий назад неврологи предположили, что в головном мозге существуют особые нейроны, которые контролируют течение времени и принимают участие в распределении воспоминаний в соответствии с их хронологической последовательностью.

Кроме того, согласно выдвинутой версии, эти нейроны должны были определять порядок выполнения действий человеком в будущем. Сама по себе эта гипотеза была достаточно привлекательна, так как достаточно хорошо вписывалась в существовавшее тогда представление о строении головного мозга. Но это была всего лишь гипотеза, которой, чтобы стать теорией, не хватало доказательств.

Их-то и получили ученые из Массачусетского технологического института, обнаружившие в мозгу приматов группу нейронов, которые контролируют временной поток.

Фактически любое действие или событие, которое человек совершил или о котором ему известно, получает особую «метку», фиксирующую тот момент, когда действие или событие было осуществлено.

В дальнейшем, когда возникает необходимость вспомнить ту или иную жизненную ситуацию, человек ориентируется на конкретную метку, которая как раз этот момент и воссоздает в памяти.

Для доказательства своей правоты ученые воспользовались двумя обезьянами, которые были обучены сидеть неподвижно и смотреть в одну точку до тех пор, пока не прозвучит особый сигнал, разрешающий им направлять взгляд в любую сторону.

Исследуя реакции головного мозга животных, ученые обнаружили в его коре такие зоны, в которых нейроны начинали отвечать на сигнал через определенное время: через 100 миллисекунд, 110 миллисекунд и так далее.

Эти «нейроны времени» находятся в префронтальной доле коры головного мозга – в так называемом полосатом теле (стриатуме), в котором сосредоточены структуры, отвечающие за способность к обучению, движению и умственному контролю.

Но так как почти все специализированные группы нейронов в человеческом мозгу многократно продублированы, ученые уверены, что участков, в которых сконцентрированы «нейроны времени», может оказаться гораздо больше.

А нейробиолог Питер Стрик из Питтсбургского университета даже посчитал, что обнаружен новый орган чувств – «орган времени».

«Мы имеем сенсорные рецепторы света, запаха, звука, прикосновения и вкуса. Однако рецептора времени у человека нет. Способность ощущать течение времени и ориентироваться в нем оказалась заложена непосредственно в наш мозг», – заявил ученый.

В ходе дальнейших исследований нейронов, контролирующих время, был установлен любопытный факт. Оказалось, что если на абсолютно здоровые «нейроны времени» воздействовать дофамином и серотонином, то это практически не оказывает влияния на их деятельность, но существенно улучшает работу нейронов, пораженных болезнью Паркинсона.

Ведь для того, чтобы человеческий организм нормально функционировал, необходимо, чтобы врожденные и приобретенные навыки совершались в строго определенной последовательности. Появление же в этой закономерности различных сбоев выливается в возникновение ряда нервных и психических заболеваний. Знание структур, которые отвечают за контроль времени, а также механизмов их функционирования, может помочь в лечении и других психических заболеваний. По крайней мере, такого мнения придерживаются многие неврологи.