Текст книги "Мозг: чердак, лабиринт или опора для шляпы?"

Отвечает Роберт Пломин, заместитель директора Центра социальной и генетической психиатрии и психиатрии развития Медицинского исследовательского совета в Королевском колледже Лондона:

Более века ученые изучали данный вопрос, и ответ на него очевиден: различия в уровне умственных способностей людей в целом – результат генетических различий.

Но давайте подробнее разберем данное утверждение. Мы имеем в виду обычные различия между людьми, а не различия между отдельными индивидуумами. Реальные умственные способности любого человека могут разойтись с заложенным генетически потенциалом, например в результате болезни в детстве. Под генетическими мы подразумеваем признаки, передаваемые последующим поколениям посредством ДНК. Но 99,5 % из 3 млрд нуклеотидных пар ДНК у всех людей общие, и только 15 млн нуклеотидов ДНК генетически разделяют каждого из нас. Мы должны также помнить, что тесты на интеллект основаны на множестве различных заданий на когнитивные способности и навыки, полученные в школе. Умственные способности, или, более точно, общие когнитивные способности, отражают успешность выполнения большого набора различных задач.

Гены определяют основные различия, но не все. От них зависит примерно половина различий в умственных способностях людей, другая их половина вызвана не генетикой, что указывает на чрезвычайную важность внешних факторов. Число 50 % получено в результате исследований близнецов, усыновленных детей и ДНК. Из этих работ мы узнали, что, например, во взрослой жизни дети, усыновленные в младенчестве, будут похожи на своих биологических родителей, так же как дети, выращенные биологическими родителями. Кроме того, мы знаем, что приемные родители и их приемные дети, как правило, различаются по интеллектуальным способностям.

На сегодняшний день ученые ищут гены, которые определяют уровень умственных способностей. За последние несколько лет мы выяснили, что в это вовлечено большое количество, может быть даже тысячи, генов с минимальным эффектом. Недавние исследования сотен тысяч людей позволили выделить гены, ответственные за 5 % всех различий между людьми в уровне умственных способностей. Это хорошее начало, однако предстоит еще долгий путь до обнаружения всех 50 %.

Другое очень интересное открытие заключается в том, что влияние генетики на уровень интеллектуальных способностей возрастает со временем: 20 % – в младенчестве, 40 % – в детстве и 60 % – во взрослом возрасте. Одним из объяснений данного феномена может быть то, что дети стремятся получить такой опыт, который коррелирует, а значит, полностью воспроизводит, их генетические особенности.

Возможность предсказать когнитивный потенциал по ДНК может оказаться полезной. Ученые могут использовать код ДНК, чтобы выявить пути развития, которые связали бы гены, интеллект, мозг и разум. С точки зрения практического применения, мы давно знаем сотни редких моногенных и хромосомных расстройств, таких как синдром Дауна, которые приводят к умственной отсталости. Поиск отдельных генов, способствующих развитию умственной отсталости, поможет нам, возможно, предотвратить или, по крайней мере, сгладить эти когнитивные проблемы.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

27 (3); 73 (май/июнь 2016)

Отвечает Крис МакМанус, профессор психологии, университетский колледж Лондона:

Если под интеллектом вы понимаете только успешность выполнения тестов на IQ, то ответ однозначный: нет. Многочисленные исследования в Великобритании, США и Австралии показали, что левши отличаются от правшей при выполнении IQ-тестов только на 1 балл, что не является значимым отличием.

Леворукость, однако, более часто встречается среди тех людей, которые испытывают серьезные трудности в обучении, например при умственной отсталости. Немного чаще встречается леворукость при наличии дислексии или заикания. Другие проблемы, например более высокий процент несчастных случаев у левшей, в большей степени связаны с устройством мира для удобства праворуких людей, когда большинство инструментов не приспособлены для леворуких. И несмотря на то что некоторые люди утверждают: среди леворуких более высокий процент индивидуумов с уникальными умственными способностями, многочисленные научные исследования не подтверждают эту идею.

Если под термином «умнее» вы подразумеваете, что человек более талантлив в какой-либо области, то да, у леворуких есть определенные преимущества. Мозг левши устроен иначе, чем у правши, что позволяет им обрабатывать речевую информацию, пространственные отношения и эмоции разнообразными и потенциально более креативными способами. Среди леворуких людей немного чаще, чем среди правшей, встречаются индивиды, одаренные в музыке и математике. Исследование, проведенное в среде музыкантов из профессиональных оркестров, выявило больший процент одаренных леворуких музыкантов, даже среди тех людей, которые играли на инструментах, созданных под праворукого человека, таких как скрипка. Аналогичное наблюдение подростков, выполнивших тестирование на математическую одаренность, показало гораздо большее число леворуких среди этой популяции. И тот факт, что среди математиков много музыкальных людей, не может быть совпадением.

Преимущество леворуких людей, талантливых в других областях и навыках, менее выражено. В спорте, в индивидуальных соревнованиях, принадлежность к меньшинству может иметь тактическое преимущество. Так, большинство праворуких игроков в теннис имеют незначительный опыт игры с леворукими игроками, тогда как леворукие игроки постоянно играют с праворукими. Спортивные арены тоже нередко имеют асимметричное строение, что дает леворуким спортсменам преимущество. В бейсболе леворукие подающие мяч игроки находятся ближе к первой базе после удара по мячу, чем праворукие отбивающие мяч спортсмены.

Независимо от возможных преимуществ, ведущая рука, похоже, определяется генетически. Наличие среди популяции 10 % людей, которые предпочитают использовать левую руку, должно быть обусловлено некими преимуществами, иначе эти гены бы не сохранились в эволюции.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

23 (2); 70 (май/июнь 2012)

Раздел 4
Память

Объясняет Майкл Рагг, директор центра нейробиологии обучения и памяти, университет Калифорнии, Ирвин:

Понимание того, как конкретно мозг запоминает и хранит в памяти воспоминания – одна из центральных, неразгаданных тайн в нейронауке. На сегодняшний день наиболее широко распространена теория о долговременной потенциации (ДВП) – длительная взаимосвязь, установившаяся между двумя нейронами после их одновременной стимуляции.

По мере того как человек воспринимает какое-либо событие, два нейрона передают информацию через узкое пространство между ними, называемое синапсом. Это химическое взаимодействие запускает разветвленный каскад реакций, побуждая тем самым соседние нейроны тоже разряжаться, и в итоге формируется сеть связей различной силы. Впоследствии этот паттерн связей, или памятный след, остается в цепи нейронов, которые участвовали в обработке информации о событии.

Несмотря на то что синапсы, способные формировать сильные взаимосвязи, можно найти во многих областях мозга, именно гиппокамп является основным местом, участвующим в запоминании. Эта область мозга играет ключевую роль в освоении новой информации, формировании пространственной памяти, а также кратковременной и долговременной памяти.

Воспоминания, формируемые с участием гиппокампа, особенно яркие, так как происходит интеграция информации, поступающей из разных областей мозга, а гиппокамп содержит плотно упакованные слои нейронов. В дополнение к сказанному, повреждение данной области и соседних областей вызывает выраженную и постоянную амнезию (неспособность сохранять новую информацию или невозможность вспомнить старую), что можно наблюдать у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

20 (7); 74 (январь/февраль 2010)

Отвечает Пол Ребер, профессор психологии, Северо-Западный университет:

«Мистер Осборн, можно мне выйти? У меня мозг переполнен», – спрашивает своего учителя ученик с очень маленькой головой в одном из классических сюжетов из комиксов «Дальняя сторона», созданных Гэри Ларсоном. Самым невозмутимым ответом на этот вопрос было бы следующее: «Нет, твой мозг определенно не полон». И хотя должен существовать некий физический лимит у памяти, он невероятно большой. Нам не надо беспокоиться, что в течение жизни мы израсходуем его полностью.

В мозге человека около 1 млрд нейронов. Каждый нейрон образует примерно 1000 связей с другими нейронами, что приводит приблизительно к триллиону связей. Если бы один нейрон мог участвовать в хранении только одного воспоминания, тогда да, нехватка объема памяти была бы актуальна. Вы могли бы иметь объем памяти, равный только паре гигабайт, как в iPod или на USB-флешке. Однако нейроны взаимодействуют друг с другом, и каждый нейрон участвует в формировании множества воспоминаний в одно и то же время, что экспоненциально увеличивает объем памяти приблизительно до 2,5 петабайтов (или 1 млн гигабайтов). Для сравнения, если бы ваш мозг работал как цифровой видеопроигрыватель, то 2,5 петабайта вылились бы в 3 млн часов телевизионных передач. Чтобы полностью проиграть этот объем информации, нужно оставить телевизор включенным более чем на 300 лет.

Точный объем памяти в мозге невозможно вычислить. Во-первых, мы не знаем, как измерять размер одного воспоминания. Во-вторых, некоторые воспоминания очень четкие и содержат много деталей, а значит, для их хранения нужно больше места; другие же воспоминания забываются со временем и высвобождают место. Кроме того, часть информации вовсе не запоминается.

Хорошие новости заключаются в том, что наш мозг может поддерживать нас на протяжении всей нашей жизни, в то время как мы осваиваем новую информацию. Если продолжительность человеческой жизни значительно увеличится, будет ли нам достаточно того объема памяти, что у нас есть сейчас? Я не уверен. Спросите меня опять через 100 лет.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

21 (2); 70 (май/июнь 2010)

Отвечает Дженнин Стаматакис, преподаватель колледжа Олон, Сан-Франциско:

Я познакомилась с Кимом Пиком, когда он выступал в колледже Олон в октябре 2009 г. незадолго до его кончины. Во время своего выступления Пик поразил моих студентов своими уникальными способностями календарных вычислений. Только зная дату рождения любого из моих студентов, Пик мог назвать день недели, когда они родились, и вспомнить главные новостные события того дня.

Известный как мегасавант или «Ким-пьютер», Пик был обладателем феноменальной памяти, какой никто еще не знал. Врачи, осматривавшие Пика, обнаружили, что у него был поврежден мозжечок.

Но самое главное, медики обнаружили полное отсутствие у Пика мозолистого тела, пучка волокон, соединяющих правое и левое полушария мозга. Они считали, что отсутствие этой важной структуры позволило нейронам Пика образовать новые и неожиданные связи между его правым и левым полушариями. Именно эти новые связи, вероятно, являются причиной его аномальной памяти.

По словам отца Кима, он запоминал каждое слово из книг, которые они читали, еще до того, как ему исполнилось два года. Пик научился читать две страницы одновременно. И несмотря на то что никто не знает, как ему это удавалось, некоторые ученые считают, что он читал левую страницу книги левым глазом, а правую страницу правым глазом.

Пик мог впитать информацию по любому предмету и стал экспертом в области истории, спортивных викторин, географии и музыки. Он запоминал почтовые индексы, междугородние телефонные коды и целые записные телефонные книги. Он мог заметить, если музыкант в оркестре брал не те ноты, и даже мог назвать их.

Уникальные способности Кима Пика нашли отражение в характере Реймонда Беббита, которого сыграл в 1988 г. в фильме «Человек дождя» Дастин Хофман. Для того чтобы наиболее правдоподобно сыграть роль, Хофман встречался с ним и другими савантами, хотя, в отличие от Пика, в фильме Беббит страдал аутизмом.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

22 (3); 70 (июль/август 2011)

Отвечает Пол Ребер, профессор психологии, Северо-Западный университет:

Неспособность вспомнить большинство событий раннего детства – феномен, известный как детская (инфантильная) амнезия. Почему мы забываем их, до сих пор остается загадкой, несмотря на существование двух гипотез, которые предлагают возможные объяснения.

Структуры мозга, отвечающие за хранение нашего опыта, – гиппокамп и медиальная височная область – начинают нормально функционировать к концу первого года жизни. Младенцы и дети до трех лет могут помнить такие события, как подарок от любимого дяди или поломку любимой игрушки. Впоследствии, однако, данные воспоминания меркнут или исчезают.

Одной из причин может быть то, что префронтальная кора мозга в раннем возрасте не участвует полноценно в процессе формирования памятного следа. Воспоминание о событии состоит из множества отдельных кусочков информации, которые вместе образуют целостную картину. В любом возрасте мы пытаемся вызвать воспоминание при помощи одного исходного фрагмента сведений («сигнал для извлечения из памяти»), который стимулирует процесс вспоминания.

Некоторая информация из воспоминания не важна для конкретного события, например где мы стояли, когда сделали первый шаг, но является ключевой для процесса воспроизведения памятного следа. Префронтальная кора, которая продолжает развиваться в течение всего периода детства и даже во взрослом возрасте, участвует в хранении такой контекстной информации. Таким образом, если эта область мозга не задействована в формировании памяти в раннем возрасте, значит, дети не могут сохранять живые, долговременные воспоминания до того времени, как немного повзрослеют.

Другая возможная причина заключается в нашем ментальном представлении мира (элементы, из которых мы формируем наши мысли и воспоминания), которое меняется в первые годы жизни. Например, очень вероятно, что становление речи в детском возрасте значительно меняет видение ребенком мира вокруг. Самые ранние воспоминания нашего доречевого ментального представления о мире все труднее и труднее вспомнить по мере того, как мы взрослеем.

Пластичность мозга и способность к освоению новой информации и приспособлению к новому опыту являются чрезвычайно ценными свойствами для нашего выживания. И похоже, что случайное последствие этих свойств – амнезия на события в раннем детстве. Наши детские воспоминания – цена взросления, отбрасывания всех детских черт.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

23 (4); 74 (сентябрь/октябрь 2012)

Отвечает Дима Амсо, доцент подразделения когнитивных, лингвистических и психологических наук, университет Брауна:

Первые годы отцовства и материнства несут с собой много приятных моментов: когда младенец расплывается в беззубой улыбке, когда он впервые ползет или начинает ходить и, конечно, когда произносит первое отчетливое слово. Как-то раз моя мама сказала, что ей очень грустно от мысли, что, если мать неожиданное умирает, ее ребенок в возрасте до трех лет потом не помнит ее или те чудесные годы. Это правда: большинство из нас не помнят практически ничего или совсем ничего о нашем младенческом периоде. Так в каком возрасте у детей начинает формироваться долговременная память?

Для начала я должен объяснить, какие типы памяти у нас есть. В то время как я пишу этот текст, я использую процедурную память – вид моторной памяти, благодаря которой мои пальцы умеют набирать текст на клавиатуре. Напротив, декларативная память представлена двумя видами долговременной памяти – семантической и эпизодической. Семантическая память позволяет нам запоминать общие факты: Альфред Хичкок был режиссером фильма «Головокружение» и многих других. Эпизодическая память позволяет сохранять информацию о собственном опыте, например, что «Головокружение» является моим самым любимым фильмом. Эпизодическая память наиболее точно описывает наши детские воспоминания.

Для формирования эпизодической памяти необходимо скомпоновать воедино разные детали события (когда оно произошло, где и что мы чувствовали в тот момент, кто еще был там) и извлечь всю эту информацию позднее. В этот процесс вовлечены медиальные височные области, преимущественно гиппокамп, и части теменной и префронтальной коры головного мозга, которые очень важны для процесса извлечения воспоминания из памяти. В исследованиях с применением методов визуализации работы мозга было показано, что те же области, которые были задействованы в сохранении информации о событии (например, зрительная кора для ярких зрительных образов), так же активны в том момент, когда мы вспоминаем это событие. Это почти сродни «мысленному путешествию во времени» или повторному проигрыванию события.

Некоторые данные свидетельствуют о том, что у маленьких детей есть эпизодическая память о событиях из их младенчества, но они забывают их потом. Шестилетка, например, может вспомнить события, предшествующие его первому дню рождения, но к подростковому возрасту он, вероятно, забудет, как прошел этот праздник. Другими словами, у маленьких детей есть долговременная память, но воспоминания обычно исчезают после определенного возраста или определенной стадии развития мозга. Воспоминания, сформированные в старшем детском возрасте и далее в течение жизни, с большей вероятностью сохранятся, так как молодой мозг, а особенно гиппокамп и префронтальная область коры больших полушарий, проходит важный этап развития для совершенствования наших возможностей группировать, сохранять и воспроизводить воспоминания о событиях.

У меня есть и хорошая новость для родителей, которые обеспокоены тем, что их ребенок не будет помнить ничего о таком важном и особенном периоде жизни. Воспоминание является фактически частью нашего опыта, а весь наш опыт целенаправленно формирует наш мозг. Воспоминания об отдельных событиях могут быть забыты, но они создают основу для нашей личности, наших знаний и опыта. Таким образом, эти воспоминания никогда полностью не исчезают.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

28 (1); 72–73 (январь/февраль 2017)

Отвечает Роберт О. Дункан, специалист по проблемам поведения, университет Нью-Йорка:

Многие из вас, наверное, считают, что люди лучше идентифицируют цвета, чем звуки, однако наша способность определять точную частоту световой волны, соответствующую цвету, не намного лучше, чем наша способность различать высоту звукового тона.

Наше восприятие видимого спектра света зависит от окружения. К примеру, если вы ходили в магазин за краской, то вы можете быть шокированы, когда увидите, что выбранный вами тон белой краски для кухни на деле оказывается розовым! Вы можете выбрать неправильный оттенок белой краски из-за того, что общее освещение в магазине отличается от такового у вас дома. Если бы мы могли точно определять цвета, мы бы никогда не совершили такой ошибки. Люди думают, что они более приспособлены к определению цветов, однако причина в том, что мы имеем склонность связывать оттенки с конкретными неизменными объектами. Так, обычно мы воспринимаем цвет яблока как красный, потому что свет, отражающийся от его поверхности, остается практически неизменным во времени.

В то же время мы можем на слух определять объекты, людей и речь по изменениям частоты звуковой волны. Например, можем понять смысл предложения, произнесенного как девочкой с высоким голосом, так и мужчиной с низким голосом, потому что относительные изменения в частоте звука, возникающие при произношении одного и того же слова девочкой и мужчиной, практически совпадают. Более того, речь и другие звуки окружающей среды постоянно меняются, из-за чего, вероятно, у нас и развилась способность распознавать изменения по частоте, а не конкретную высоту звукового тона.

Несмотря на то что некоторые люди обладают абсолютным слухом (способностью точно называть частоту звука), у всех нас есть удивительная способность различать звуки. Мы можем отличить домашнюю кошку от тигра, велосипед от мотоцикла, удар баскетбольного мяча от удара мяча для пинг-понга. Мы используем мелодичные свойства речи для распознавания пола, личности и настроения говорящего. Мы обладаем обширной музыкальной памятью, которая позволяет легко вспомнить десятки тысяч мелодий. И при должной тренировке у большинства музыкантов развивается относительный слух, т. е. способность идентифицировать незнакомый тон относительно известного.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

22 (2); 70 (май/июнь 2011)