Текст книги "Умная книга для развития мозга. Плохая память не приговор! Простые упражнения для «прокачки» мозга. Эффективные способы улучшения мышления и интеллекта"

История изучения мозга

Итак, человеческий мозг – это самая сложная организация материи, которую мы знаем.

Айзек Азимов

Знаменательные открытия

Нейробиология – наука, которая изучает строение, физиологию и основные функции мозга. В течение истории человечества менялись представления о мозге и многие открытия повлияли на развитие нейронауки.

– 1700 г. до н. э.

Древние египтяне создали первые из дошедших до нас описаний мозга и черепно-мозговых травм и уловили связь между параличом и повреждением головного мозга. Эти заметки вместе с другими медицинскими наблюдениями вошли в сборник историй, известный как «Папирус Эдвина Смита».

– 460–370 гг. до н. э.

Древнегреческий медик Гиппократ предположил, что здоровье и поведение человека зависит от соотношения в теле четырёх жидкостей: крови, флегмы (слизи), жёлтой и чёрной желчи. Отсюда позже возникли названия темпераментов: сангвиник, флегматик, холерик и меланхолик. Гиппократ считал мозг железой, которая служит для удаления лишней жидкости из организма (например, при насморке). В то же время он настаивал, что именно мозг, а не сердце, отвечает за ощущения и интеллект и что в мозге стоит искать причину такой болезни, как эпилепсия.

– 335–280 гг. до н. э.

Древнегреческий врач и анатом Герофил (внук Аристотеля) считал мозг центром нервной системы. Он впервые дифференцировал и описал мозжечок и другие отделы головного мозга, а также выделил «чувствительные» и «двигательные» нервы. Эти идеи развил и дополнил его современник Эразистрат.

177 г.

Древнеримский медик и философ Гален выступил с речью о мозге. Он предположил, что мозжечок отвечает за мышцы, а мозг – за чувства. Гален показал, что мозг связан с остальным телом целой серией нервов: некоторые служат проводниками чувств и ощущений, а другие направляются к мышцам.

965—1039 гг.

Арабский учёный Альхазен (Ибн аль-Хайсам) провёл аналогию между глазом и камерой-обскурой: свет попадает в неё через единственное отверстие стенке, а затем проецирует на дальней стенке перевёрнутый образ объекта.

980—1037 гг.

Персидский учёный, философ и врач Авиценна (Ибн Сина) считал, что мозг собирает информацию от разных органов и осмысливает её, и связывал психические расстройства с работой головного мозга и нервной системы.

1316 г.

Итальянский врач, анатом и профессор хирургии Мондино де Луцци написал первый профессиональный анатомический текст – «Анатомия человеческого тела». Там он привёл теорию о том, что мозг разделён на три пузыря: передний отвечает за чувства, средний – за фантазии, задний – за память.

1452–1519 гг.

Итальянский художник и изобретатель Леонардо да Винчи глубоко интересовался анатомией. Он исследовал мозг в моргах Флоренции, делал зарисовки и даже восковые слепки желудочков мозга. Он также выдвинул гипотезу, что душа человека лежит в перекрёсте зрительных нервов, около третьего желудочка мозга.

1543 г.

Основоположник научной анатомии Везалий опубликовал богато иллюстрированную книгу «О строении человеческого тела». Он подробно описал и показал, как устроен мозг и нервная система. Он пришёл к выводу, что все основные нервы берут начало именно в головном мозге, а не в сердце, и исправил многие другие ошибки, которые допускали античные медики.

– 1590 г.

С появлением микроскопа открылись новые способы изучения мозга. Это позволило определить его структуру и характер функционирования его клеток.

1649 г.

Французский философ, математик и физиолог Рене Декарт в своей работе «Страсти души» описал то, что мы сегодня знаем как рефлекс. Учёный считал, что мозг и тело человека во многом функционирует как механическая система. Импульс от внешнего раздражителя приходит в мозг и автоматически отражается в мышцы, поэтому, когда мы обжигаемся, мы непроизвольно одёргиваем руку. В том же трактате Декарт заявил, что шишковидное тело (эпифиз) служит коннектором между душой и телом.

1658 г.

Швейцарский врач и патологоанатом Иоганн Якоб Вепфер в своей работе «Апоплексия» впервые описал симптомы и причины инсульта и сформулировал понятие о сосудистых заболеваниях мозга.

1664 г.

Британский анатом, психиатр и физиолог Томас Уиллис опубликовал труд «Анатомия головного мозга», где впервые ввёл термин «неврология». Уиллис пронумеровал и описал все 12 пар черепных нервов и обнаружил структуру, которая отвечает за кровоснабжение мозга. Этот комплекс артерий – Виллизиев круг – назван в его часть.

1719 г.

Итальянский врач и анатом Джованни Баттиста Морганьи доказал, что зрительные нервы перекрещиваются, так как пациент с нарушениями мозга может наполовину лишиться зрения сразу на обоих глазах.

1791 г.

Итальянский врач и физик Луиджи Гальвани совершил случайное открытие, которое сделало его «отцом» электрофизиологии. Гальвани обнаружил, что лапы мёртвых лягушек можно искусственно заставить дёргаться с помощью электричества.

1796 г.

Австрийский врач и анатом Франц Йозеф Галль разработал френологию – лженауку, которая связывает особенности психики со строением черепа. Галль считал, что мозг состоит из 27 сегментов, каждый из которых отвечают за определённую характеристику личности. Если эта черта у человека явно выражена, над сегментом мозга вырастает бугор, если недоразвита – в черепе образуется впадина.

1803 г.

Итальянский анатом Джованни Альдини (племянник Гальвани) продемонстрировал лондонской публике «животное электричество»: он пускал ток по нервам казнённого убийцы, и мёртвое лицо начинало корчиться в гримасах. Скорее всего, именно этот «фокус» вдохновил Мэри Шелли на создание книги о Франкенштейне и монстре, ожившем от удара током.

1811 г.

Французский физиолог Сезар Жюльен Жан Легаллуа сделал первое открытие, связанное с локализацией функций в мозге. Он обнаружил, что дыхательный центр расположен в продолговатом мозге, который раньше считался частью спинного мозга.

1817 г.

Английский врач Джеймс Паркинсон подробно описал «дрожательный паралич» – неврологическое заболевание, которое мы сегодня знаем как болезнь Паркинсона.

1822 г.

Французский физиолог Франсуа Мажанди установил закономерность в распределении нервов спинного мозга: чувствительные нервы передают сигналы к его задней части, а двигательные – отправляют ответные команды из передней. Чуть раньше к похожим выводам пришёл шотландский анатом Чарльз Белл. Сейчас открытая ими закономерность известна как закон Белла-Мажанди.

1823 г.

Французский физиолог Мари-Жан-Пьер Флуранс опытным путём доказал, что мозжечок отвечает за двигательные функции, а повреждения разных его отделов ведут к различным нарушениям движений.

1836–1837 гг.

Микроскопы стали достаточно мощными, чтобы учёные могли рассмотреть клетки мозга. Немецко-швейцарский физиолог Габриэль Густав Валентин создал первое изображение нейрона, а год спустя чешский учёный Ян Эвангелист Пуркине сделал более точный и подробный рисунок.

1845 г.

Немецкие учёные братья Вебер открыли тормозящее влияние блуждающего нерва на деятельность сердца. Это положило начало представлению о торможении как особом физиологическом явлении.

1846 г.

Немецкий учёный, один из основоположников клеточной теории Рудольф Вирхов обнаружил глиальные клетки – вспомогательные клетки нервной ткани, которые поддерживают жизнеспособность нейронов.

1848 г.

В США произошёл один из самых необычных случаев в истории медицины. В результате взрыва при прокладке железной дороги голову рабочего Финеаса Гейджа пробило металлическим ломом. Несмотря на потерю большей части лобной доли левого полушария, мужчина выжил и смог вернуться к активному образу жизни, однако его личность, характер и поведение изменились до неузнаваемости. Случай Гейджа дал толчок к дальнейшему изучению функций разных отделов мозга.

1856 г.

Немецкие учёные Макс Шульце и Конрад Экхард описали сеть нейронов и сенсорных клеток, которые притягивают химические вещества из вдыхаемого воздуха. Их исследования показали, что информация от клеток носовой полости поступает в головной мозг.

1860-е гг.

Английский невролог Джон Хьюлингс Джексон впервые описал апраксию – нарушение, при котором человек не может выполнять целенаправленные действия (например, одеться или заправить кровать), хотя его двигательные навыки сохраняются. Джексон предположил, что мозг работает как некая пирамида, в которой интеллектуальные способности контролируют базовые функции.

1863 г.

Русский учёный Иван Сеченов выдвинул теорию о рефлексах, которые берут начало в головном мозге, и дал физиологическое объяснение психической деятельности человека. Он дополнил учение Декарта и заявил, что рефлексы могут быть связаны не только с актуальными внешними воздействиями, но и с прошлым опытом.

1865 г.

Французский хирург и антрополог Поль Брока обнаружил участок головного мозга, который контролирует моторную организацию речи. При поражении этой области – зоны Брока – речь человека замедляется, он с трудом подбирает слова и может путаться во временах и падежах, но при этом легко понимает других людей.

1867 г.

Немецкий анатом Густав Швальбе и шведский хирург Отто Лован при исследовании языка обнаружили вкусовые луковицы – комплексы клеток, которые реагируют на вкусовые раздражители.

1870 г.

Немецкие учёные Эдуард Гитциг и Густав Фритч установили зависимость между определёнными зонами головного мозга и моторными реакциями. Они использовали электричество для стимуляции отдельных участков мозга собаки и наблюдали за тем, какие мышцы сокращаются в ответ.

1870 г.

Британский психиатр Генри Модсли в своей работе «Тело и разум» предложил классификацию расстройств настроения в соответствии с эмоциональными симптомами пациентов. Он выделил три типа таких расстройств: одни ведут к мании, другие – к депрессии, третьи – к тревожности. Сегодня эти расстройства связывают с химической активностью мозга.

1872 г.

Вышла работа английского натуралиста Чарльза Дарвина «Выражение эмоций у человека и животных», в которой учёный поднял вопрос о происхождении и развитии мимической активности. Дарвин выделил три принципа эволюции выражения эмоций, один из которых связан со строением нервной системы.

1873 г.

Итальянский учёный и врач Камилло Гольджи благодаря случайному инциденту разработал метод окрашивания нервной ткани для её изучения под микроскопом. Нервные клетки расположены очень плотно друг к другу, из-за чего было сложно определять их структуру. «Метод Гольджи» позволил окрашивать не всю ткань, а лишь небольшое число клеток и делать их хорошо видимыми.

1876 г.

Итальянский физиолог Франц Болл при исследовании сетчатки глаз лягушки выделил светочувствительный пигмент – родопсин. Сегодня мы знаем, что это основной зрительный пигмент, который отвечает за адаптацию нашего зрения к темноте.

1879–1885 гг.

Французский невролог Жан-Мартен Шарко исследовал связь между гипнозом и истерией, которая раньше считалась женской болезнью, связанной с нарушением работы матки. Шарко сделал выводы о психогенной природе этого недуга и связал его с нарушением работы периферической нервной системы. Эксперименты Шарко оказали большое влияние на Зигмунда Фрейда – будущего основателя психоанализа.

1881 г.

Немецкий физиолог Герман Мунк провёл эксперимент на собаках и сделал выводы о том, как мозг обрабатывает зрительную информацию. Учёный обнаружил, что после повреждения затылочной коры у собак восстанавливалась способность к зрению, но они переставали узнавать хорошо знакомые предметы. Так Мунк заключил, что зрительная кора накапливает представления о визуальных образах.

1884 г.

Французский невролог Жорж Жиль де ла Туретт описал расстройство, которое характеризуется непроизвольным подёргиванием мышц и голосовыми тиками, такими как цоканье языком. Синдром был назван в честь своего открывателя.

1884–1885 гг.

Американский психолог Уильям Джеймс и датский медик Карл Ланге независимо друг от друга пришли к новому пониманию природы эмоций. Они предположили, что эмоции возникают тогда, когда мозг реагирует на физиологические изменения (то есть мы грустим, потому что плачем, а не наоборот).

1886 г.

Английский физиолог Дэвид Ферриер с помощью экспериментов над обезьянами доказал наличие моторной коры – области мозга, которая отвечает за планирование, контроль и выполнение произвольных движений.

1892 г.

Русский учёный В.М. Бехтерев в своей фундаментальной работе «Проводящие пути головного и спинного мозга», обобщившей результаты многолетних исследований, выдвинул важнейший структурно-функциональный принцип исследования мозга. Данный принцип лёг в основу разработки учения о локализации психических функций в определённых центрах мозга, последовательно изложенного в многотомном сочинении «Основы учения о функциях мозга» (1903–1907). Предприняв комплексное анатомо-физиологическое исследование, Бехтерев установил роль коры головного мозга как материального субстрата психической деятельности человека и животных.

– 1894 г.

Был составлен каталог кожных рецепторов, которые отвечают за распознавание широкого спектра стимулов (вибрации, холода и т. д.). В тот же период было доказано, что каждый из чувствительных нервов, соединяющихся со спинным мозгом, собирает информацию от специфического участка кожи.

1896 г.

Британский терапевт Прингл Морган в своей статье «Врождённая словесная слепота» подробно описал дислексию – расстройство, при котором человек с трудом распознаёт слова и не может научиться читать, хотя в остальном хорошо обучается и имеет нормальный уровень интеллекта.

1897 г.

Британский нейробиолог Чарльз Скотт Шеррингтон ввёл понятие синапса – контакта между нервными клетками. Учёный пришёл к выводу, что между нейронами есть просвет, через который возбуждение может передаваться от одной клетки к другой посредством химической реакции.

1901 г.

Немецкий психиатр и невролог Алоис Альцгеймер обследовал 51-летнюю Августу Детер, которая страдала спутанностью сознания и говорила, что «потеряла себя». После смерти пациентки он обнаружил в её мозге странные отложения и в 1907 году впервые описал расстройство, которое мы знаем как болезнь Альцгеймера.

1903 г.

Русский физиолог Иван Павлов благодаря опытам на собаках изучил формирование условных рефлексов и сформулировал принципы физиологии высшей нервной деятельности. Понимание механизмов условных рефлексов помогает в изменении негативных поведенческих шаблонов и формировании новых полезных привычек.

1904 г.

Французские психологи Альфред Бине и Теодор Симон разработали метод оценки умственного развития детей – прообраз современных тестов для измерения коэффициента интеллекта (IQ).

1908 г.

Швейцарский психиатр Эйген Блейлер ввёл термин «шизофрения» (буквально – «расщепление сознания»). Одной из особенностей этого заболевания он назвал амбивалентность, то есть двойственное отношение к чему-либо, одновременное существование взаимоисключающих чувств или идей.

1909 г.

Немецкий нейроанатом Корбиниан Бродман составил карты коры головного мозга. Он разделил кору на 11 областей, включающих 52 поля, которые отличаются по клеточному строению и отвечают за определённые функции в организме.

1912 г.

Появились первые средства против приступов эпилепсии, которая раньше считалась неизлечимым заболеванием.

1921 г.

Австрийско-немецкий и американский фармаколог Отто Лёви изучал влияние блуждающего нерва на сердце и обнаружил, что при возбуждении нерва высвобождается некое вещество, которое сохраняет своё действие даже в растворе. Так был открыт первый нейромедиатор – ацетилхолин.

1924 г.

Немецкий психиатр Ханс Бергер с помощью электродов, размещённых на голове пациента, получил первую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) мозга человека. Сегодня ЭЭГ – один из главных методов исследования функционального состояния мозга.

1927 г.

Португальский нейрохирург Эгаш Мониш разработал церебральную ангиографию – метод исследования сосудов головного мозга с помощью контрастной жидкости. Раствор вводится в артерию и делает кровеносные сосуды хорошо видимыми на рентгеновских снимках. Это позволяет выявить тромбы, опухоли и другие патологии.

1929 г.

Американский физиолог и нейропсихолог Карл Спенсер Лешли в своей книге «Механизмы мозга и интеллект» выдвинул идею эквипотенциальности – способности здоровых части коры головного мозга брать на себя функции её повреждённых отделов. При этом чем больше размер и степень повреждений, тем сложнее здоровым частям восстановить утраченные функции.

1932 г.

Американские исследователи, в частности физиолог Хэллоуэлл Дэвис, открыли нейрофизиологический механизм слуха. Они доказали, что ухо представляет собой серию датчиков, а ушная улитка преобразует акустическую волну в электрические сигналы, которые передаются в мозг.

1949–1952 г.

Американский исследователь Пол Маклин сформулировал концепцию лимбической системы – части мозга, которая отвечает за формирование эмоций.

1953 г.

Американский нейрофизиолог Натаниэл Клейтман вместе со своим аспирантом Юджином Асеринским описал фазу быстрого сна и связал её со сновидениями. Это открытие во многом опиралось на труды советских физиологов М. Денисовой и Н. Фигурина, которые ещё в 1926 году зафиксировали движения глазных яблок у детей каждые 50 минут во время сна.

1956 г.

В Дартмутском колледже в США прошёл двухмесячный семинар по вопросам искусственного интеллекта, который фактически положил начало новому направлению в науке. Учёные их разных областей задались вопросом: можно ли моделировать интеллектуальные и творческие процессы с помощью вычислительных машин? Сегодня искусственные нейронные сети могут обучаться и выполнять такие задачи, как распознавание и классификация образов.

1966 г.

Американский психиатр и нейробиолог Эрик Кандел обнаружил, что в момент запоминания информации в мозге происходят биохимические изменения. Это стало первым доказательством теории обучения, которую выдвинул Дональд Хебб.

1974 г. Двое профессоров нейрохирургии из Университета Глазго разработали Шкалу комы Глазго. Она позволяет измерить степень нарушения сознания с помощью трёх тестов: необходимо оценить открывание глаз, а затем речевую и двигательную реакции.

1976 г.

Появился такой вид исследований, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Современные ПЭТ-сканеры способны моделировать 3D-изображения мозга.

Метод ПЭТ даёт возможность проследить, какие области функционируют при выполнении тех или иных психических функций, но все же недостаточно известным остаётся то, что происходит внутри этих областей, в какой последовательности и какие сигналы посылают друг другу нервные клетки и как они взаимодействуют между собой. На карте мозга, определены области, отвечающие за те или иные психические функции. Но между клеткой и областью мозга находится ещё один, очень важный уровень – совокупность нервных клеток, так называемый ансамбль нейронов, функции которых представляют большой научный интерес.

1992 г.

Начала использоваться функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Она позволяет оценить активность мозга в режиме реального времени, в том числе при выполнении определённых заданий.

XXI век

Исследования мозга и нервной системы не прекращаются и всё активнее переходят в прикладную плоскость. Например, разрабатываются всё более совершенные бионические протезы конечностей, которые управляются с помощью сигналов из мозга.

Современные взгляды на резервы мозга

С развитием новых методов в нейрофизиологии скрытые возможности мозга человека становятся объектом научных исследований. В.М. Бехтерев, Н.П. Бехтерева, Н.И. Кобозев и многие другие в своих исследованиях доказали, что физиологический мозг не способен полностью обеспечивать сознательные и тем более бессознательные функции из-за низкой скорости передачи электрических импульсов в межнейрональных синапсах. Известно, что в синапсах импульсы задерживаются на 0,2–0,5 миллисекунд, тогда как человеческая мысль возникает гораздо быстрее.

И.М. Сеченов в своей работе «Рефлексы головного мозга» впервые утверждал, что в основе психических процессов лежит рефлекторный принцип деятельности: все переживания, мысли, чувства, возникают в результате воздействия на организм какого-либо физиологического раздражителя.

И.П. Павлов создал свою теорию условных рефлексов. Учение Павлова о высшей нервной деятельности описывает, как функционирует головной мозг человека и животного и как он реагирует на изменения в окружающей среде. Новая наука впервые доказала связь эмоциональных переживаний с деятельностью головного мозга. Учение о высшей нервной деятельности дало старт развитию научной психологии и бихевиоризма.

В.М. Бехтерев занимался строением мозга. Им предложен метод, позволяющий досконально изучить пути нервных волокон и клеток, по которым создан «атлас головного мозга». Он обнаружил в коре головного мозга центры движения и секреции внутренних органов. Глубоко изучив анатомические основы мозговой деятельности, Бехтерев в рамках собственного структурно-функционального подхода (когда строение мозга и его функции изучаются безотрывно друг от друга) занялся поиском функциональных механизмов, определяющих работу мозга в норме и патологии. Используя метод развития, раздражения и разрушения нервной системы, Бехтерев «установил корковые центры зрительных, слуховых, обонятельных, вкусовых ощущений; изучил анатомо-физиологические основы болевой чувствительности, корковые регуляторы мимических движений»; попытался рассмотреть проблемы пространственных ощущений, увязать «связи мозговых процессов с деятельностью нервной вегетативной системы, желёз внутренней секреции и т. д.».

Бехтерев – мировое светило, глыба в науке. Именем Бехтерева в медицине названо 47 симптомов, синдромов, болезней. Этот рекорд до сих пор никому из учёных в мире не удалось превзойти.

До 1920-х годов в результате данных исследований предполагалось, что мозг поделён на чётко разграниченные участки, каждый из которых «отвечает» за свою определённую функцию. Например, это зона, отвечающая за сгибание мизинца, а это зона, ответственная за любовь. Эти выводы основывались на простых наблюдениях: если данный участок повреждался, то и соответственно функция его нарушалась.

Однако все не так просто: нейроны внутри разных зон взаимодействуют между собой весьма сложным путём, и нельзя осуществлять везде чёткую «привязку» функции к области мозга. Нейронный ансамбль не кусочек мозга, а широко раскинутая сеть и только он отвечает за восприятие букв, а другой ансамбль – за восприятие слов и предложений. Сложная работа мозга по обеспечению высших видов психической деятельности похожа на вспышку салюта: мы видим сначала множество огней, а потом они начинают гаснуть и снова загораются, перемигиваясь между собою, какие-то кусочки остаются темными, другие вспыхивают. К выполнению своей работы ряд нейронов готов с самого рождения, а есть нейроны, которые можно «воспитать» в процессе развития, поэтому можно попытаться заставить их взять на себя работу утраченных клеток.

Современная нейрофизиологическая наука уделяет особое внимание изучению психоэнергетических процессов в головном мозге.

Сложные нестандартные проблемы могут быть эффективно решены только при активации программ развития, в пробуждении скрытых резервов психики. Данный подход даёт возможность проявить весь потенциал личности и предоставить эффективные способы его реализации.

В возрасте 40–70 лет мозг имеет свои особенности. Интеллектуальная «мощь» при здоровом образе жизни не падает с возрастом, а только возрастает. Максимальное проявление когнитивных функций находится в интервале 40–60 лет.

С 50 лет человек при решении проблем использует одновременно не одно полушарие, как у молодых, а оба (мозговая амбидекстрия). Считается, что в среднем возрасте человек становится более устойчив к стрессам и может более эффективно работать в условиях сильной эмоциональной нагрузки. Нейроны головного мозга не отмирают как полагали до 30 %, а могут пропадать связи между ними в том случае, если человек не занимается серьёзным умственным трудом. Количество миелина (белое вещество мозга) с возрастом в головном мозге возрастает, и достигает максимума после 60 лет, при этом значительно возрастает интуиция.

Мозг в 40–70 лет принято рассматривать не как зрелый, целостный и готовый к работе, а как находящийся на спаде и не вполне справляющийся со своими функциями.

Ряд российских учёных-психологов пришёл к такому же выводу: с возрастом мозг человека начинает работать эффективнее, чем в молодости.

В 2005 году был введён термин «коннектом». Он подразумевает все нейроны и все связи между ними. Примерно тогда же возникла и целая область нейронауки – коннектомика. Цель её очевидна: изучение нейрональных связей.

У исследователей ещё недостаточно ресурсов для полноценного изучения коннектома человека, не хватает ни знаний, ни мощности аппаратуры, однако определённые шаги в этом направлении уже сделаны. Изучены отдельные участки мозга человека, выделены некоторые нейронные сети, которые оказываются очень важными в работе головного мозга и всего организма человека.

Мы рождаемся с фиксированным числом нейронов, все последующее обучение, освоение навыков и адаптация к окружающему миру происходят за счёт непрерывного образования новых нейрональных связей.

У каждого человека они уникальны и формируются по мере переживания им нового опыта.

Безусловно, многие вещи обусловлены генетически. Например, способность нейронов ветвиться, скорость, с которой нейроны могут образовывать новые связи, количество миелина, окутывающего нервные волокна. Но толчком для построения новых межнейронных контактов служит именно внешний стимул, оживлённая беседа с товарищем, поход на выставку, попытка разгадать секрет простых чисел или вышивание крестиком.