Текст книги "Запутанный мозг. Путеводитель по нейропсихологии"

Большинство людей очень даже предрасположены к музыке и часто, услышав мелодию любимой песни, подпевают ей или присоединяются к хору болельщиков, распевающих гимн любимой команды. Пение – это своеобразный синтез нашего умения обрабатывать речь и нашего знания музыки, поэтому даже на самом примитивном уровне пение требует интенсивной работы мозга, который должен контролировать синхронизацию и тональность речи. Даже люди, страдающие тональной глухотой, быстро откликаются на ритм, синхронно подстраивая свой шаг под ритмическую пульсацию или хлопая в ладоши в такт музыкальному исполнению. Данные действия как раз отражают прочную связь между слуховым и двигательным процессами. Тот факт, что мы не реагируем тем же образом на ритмические визуальные данные (например, на отскоки мяча в теннисном матче), свидетельствует о прочности этой связи.

Связь между слуховыми и двигательными процессами служит причиной того, почему танец является столь важным и неотъемлемым элементом общечеловеческой культуры. Именно эта связь между двигательными центрами и слуховыми зонами мозга наделяет нас природной способностью подстраивать свое движение под звуковые ритмы. Эта способность универсальна и присуща нам с рождения: все человеческие культуры, сколь бы изолированны они ни были, наследуют традицию музыки и танца. В танце наше слуховое восприятие музыки соединяется как с мышечными действиями, так и с информацией, получаемой от механизмов внутреннего уха, наделяя нас чувством равновесия (см. главу 5). Движение под музыку – абсолютно естественное для нас состояние, хотя некоторые виды танца довольно сложны для спонтанного исполнения. С этим умением дело обстоит абсолютно точно так же, как и с другими физическими навыками: чем больше мы его практикуем, тем лучше у нас получается, не говоря уже о том, что эта практика формирует и укрепляет нейронные связи мозга. Исследования показали, что комбинация умственных и физических упражнений, из которых складывается танец, оттачивает наше умение решать проблемы, улучшает работу памяти, помогает поддерживать мышечный тонус и укреплять здоровье.

Что бы мы ни делали, будь то танец или игра на музыкальном инструменте, все действия будут сопряжены с движением. Связи между двигательной активностью и музыкальным действием мы более подробно рассмотрим в главе 6, посвященной движению. Когда речь идет о музыкальном действии, мы имеем в виду нечто гораздо более сложное, чем притопывание или перебор ногами в такт мелодии. Игра на музыкальном инструменте (на том же фортепиано, например) требует от мозга связи пространственной деятельности (умение выбрать нужный ключ или нужную клавишу) со слуховым стимулом, с нотой, причем связи точной, быстрой и бессознательной. Это значит, что пианист должен наработать более или менее автоматическую связь между моторной корой, большим мозгом, слуховой корой и лобной корой, которые участвуют в планировании действий и принятии решений. Сканирование мозга профессиональных музыкантов показало, что он меняется под воздействием многолетних тренировок. В результате долгой физической практики зоны моторной коры их мозга становятся больше, и точно так же расширяются и становятся более симметричными зоны их слуховой коры.

Мозг профессионального музыканта даже обрабатывает музыку иначе. Если у обычного человека, слушающего музыку, в этот процесс вовлечено (да и то не полностью) только правое полушарие мозга, то у профессионального музыканта задействованы оба полушария, причем левое часто проявляет бóльшую активность, чем правое. Да и мозолистое тело у профессиональных музыкантов тоже более развито: оба полушария тесно связаны между собой пучком волокон, по которым передается информация. Известно, что вычислительные способности в большей мере связаны с левым полушарием, нежели с правым, поэтому такая активность левого полушария у музыкантов может объясняться тем, что они подходят к прослушиванию музыки более формально, более профессионально и вносят в него больше знаний, чем это свойственно обычному человеку, поскольку музыкальный синтаксис для них давно стал родным. Поэтому профессиональный музыкант, слушая музыку, бессознательно анализирует ее, в отличие от обычного человека, который ею просто наслаждается.

Синхронизация и тактовое чутье, как мы видим, являются неотъемлемой частью музыки, и это одно из знаний, обязательных к усвоению, на котором фокусируется музыкант в процессе обучения. Люди, прошедшие музыкальную подготовку, особенно чувствительны к тактовой синхронизации и потому, как показывают исследования, способны гораздо быстрее обрабатывать все виды слуховой информации, чем люди без музыкального образования. Очень быстрая речь, например, требует, соответственно, быстрой нейронной реакции на ее расшифровку, и точно так же обстоит дело и со слуховой информацией. У пожилых людей нейронная обработка такого рода информации часто затруднена, так как реакция клеток их мозга на нее замедленна; у профессиональных же музыкантов подобная проблема вообще отсутствует. Отсутствует она и у людей, обучавшихся музыке в детстве. Американский нейрохирург Трэвис Уайт-Своч с коллегами из Северо-Западного университета, штат Иллинойс, в 2013 году провел исследование, в ходе которого сравнил способности пожилых людей, в детстве обучавшихся игре на каком-нибудь инструменте, с их ровесниками без музыкального образования. Оказалось, что даже у тех, кто, став старше, бросил занятия музыкой, нейронная реакция на речь более быстрая, чем у тех, кто музыке вообще не обучался. Стало быть, польза от занятий музыкой не теряется даже по прошествии 40 лет.

Таким образом, слух – очень сложный орган чувств и неотъемлемый аспект нашего человеческого восприятия, без которого мы не чувствовали бы себя полноценными людьми. Вместе со зрением слух дает нам возможность определять, идентифицировать явления и реагировать на окружающий мир.

Фокусные точки

1. Человеческое ухо устроено таким образом, чтобы собирать, усиливать и преобразовывать (трансдуцировать) звуковую информацию в электрические импульсы. Затем в виде электрических импульсов эта информация передается в таламус и слуховую кору.

2. В слуховой коре информация кодируется, в то время как поясная зона определяет, что она собой представляет и откуда исходит, а парапоясная связывает ее с воспоминаниями и другими чувствами.

3. Распознавание речи – способность, развитая у нас в наибольшей мере: мы легко узнаем звуки голоса и можем отличить их от всех прочих звуков.

4. В такой же мере развита у нас и реакция на музыку. У каждой культуры имеются свои музыкальные традиции, и наша слуховая система легко их усваивает. Обработкой музыки заняты обе стороны мозга, каждая по-своему.

5. Слух и движение тесно связаны между собой, поэтому мы откликаемся на музыку самым естественным образом – в виде движения и танца. Вот почему танец присутствует во всех человеческих культурах.

Следующий этап

Итак, мы убедились, что зрение и слух – два наиболее важных органа чувств человека, хотя у нас, помимо них, есть и другие; о них мы и расскажем в следующей главе.

Глава 5. Как работают другие органы чувств

Из этой главы вы узнаете:

♦ все об обонянии и его функциях;

♦ как вкус наделяет нас широким спектром вкусовых ощущений и делает нас чувствительными к особенностям пищи;

♦ как с помощью осязания мы определяем давление и температуру;

♦ почему мы испытываем боль и как учимся контролировать ее;

♦ как психические образы влияют на деятельность мозга;

♦ о существовании множества видов чувственного обмана, включая фантомную боль и синестезию.

Наверняка вы сталкивались с ситуацией, когда вам случалось ощущать какой-нибудь запах, вызывающий у вас те или иные воспоминания. Или же, может быть, вы дотрагивались до чего-то, что на ощупь оказывалось совсем не таким, как на вид?

Древние греки, помимо слуха и зрения, выделяли еще три вида чувств: осязание, вкус и обоняние, поэтому принято считать, что у нас в общей сложности пять отвечающих за чувства органов. На самом же деле их гораздо больше: например, мы обладаем множеством различных сенсорных рецепторов, благодаря которым у нас есть возможность ощущать тепло, а также двигаться, сохранять равновесие и распознавать боль, и нам очень многое (хотя далеко не все) известно о том, как мозг осуществляет все эти процессы (рисунок 5.1).

В данной главе мы рассмотрим такие свойственные нам чувства, как обоняние, вкус, осязание и боль. Затем поговорим о процессах мышления и памяти с ее чувственными образами, а также расскажем о том, как мы ими пользуемся. В заключение мы поговорим о синестезии – состоянии, при котором наши чувства налагаются друг на друга, как бы подменяя одно другим.

Рисунок 5.1. Чувственные области мозга

Обоняние

Мы буквально тонем в море информации. Наше зрение различает необходимый (хотя и сравнительно узкий) диапазон окружающего нас электромагнитного излучения; наш слух различает волны определенной длины в море окружающих нас колебаний; а наша хемосенсорная система (т. е. обоняние и вкус, чувствительные к химическому раздражению) различает химические вещества в воздухе, который нас окружает, и пище, которую мы употребляем.

Обоняние у нас развито не так сильно, как вкус, поэтому стоит на втором месте по значимости. Вкус, разумеется, первичен, поскольку это непосредственная реакция на то, с чем мы соприкасаемся и что принимаем внутрь. Обоняние дает нам возможность локализовать предметы на расстоянии. У древних организмов, зародившихся в первичном океане, обоняние и вкус, видимо, ничем не отличались друг от друга: организм, обитавший в таком океане, брал на пробу различные вещества, растворенные в воде, и использовал эту информацию для определения состояния окружающей водной среды. Даже одноклеточные организмы вроде амебы вносят небольшие химические изменения в воду, в которой плавают, поэтому наличие органа чувств, способного обнаруживать и отслеживать подобные химические «следы», было очень важным с точки зрения выживания свойством как для обнаружения пищи, так и для того, чтобы самому не стать таковой.

Для многих животных обоняние – наиважнейшее чувство, что подтверждается самим расположением в их мозге обонятельных луковиц (т. е. зон мозга, используемых для определения и распознавания запахов) и их размерами. Обонятельные луковицы являются частью скорее лимбической системы, нежели большого мозга, а это наводит на мысль о том, что у них более древнее эволюционное прошлое. У некоторых представителей животного мира, например рыб, обонятельные луковицы настолько увеличены по сравнению с другими частями мозга, что выделены в качестве отдельных органов (рисунок 5.2). У людей они расположены в нижней плоскости большого мозга и являются просто частью общей лимбической системы, отвечая за частичную обработку информации и за связь с другими частями мозга, такими как миндалевидное тело и обонятельная кора.

Рисунок 5.2. Мозг рыбы

Обоняние начинается с эпителия (он так и называется – обонятельный эпителий) – слоя покрытых слизью клеток в полости носа. Слизь растворяет молекулы химических веществ, попадающих в полость носа вместе с воздухом, а природу этих веществ определяют нейроны, которыми насыщен эпителий. Сами же нейроны состоят из маленьких волосковых клеток, называемых реснитчатыми клетками, особенность которых заключается в том, что они очень чувствительны к химическим веществам. Эту свою чувствительность они выражают в виде электрических импульсов, которые они передают обонятельным луковицам мозга.

У людей обонятельные луковицы – это первая стадия процесса обоняния. К сожалению, мы недостаточно глубоко понимаем, как именно мозг кодирует запахи, в отличие от механизма работы зрения. Однако согласно имеющимся у нас знаниям принято считать, что обонятельные луковицы осуществляют четыре основные функции. Одна из них – повышение чувствительности, необходимой для распознавания запахов, что они и делают, активируясь почти мгновенно, особенно когда им приходится распознавать сильные запахи. Вторая функция – умение находить отличия между разными запахами, идентифицируя их различные компоненты и соответствующим образом классифицируя их. Третья – исполнение роли фильтра, усиливающего более новые и более резкие запахи и одновременно отсеивающего фоновые. И четвертая функция – установление связей с такими механизмами мозга, как бдительность и возбуждение, которые помогают выделять запахи, сигнализирующие о присутствии потенциальной опасности.

Именно по этой причине запахи столь тесно связаны с эмоциями и способны мгновенно пробуждать их. Обонятельные луковицы напрямую связаны с миндалевидным телом, которое является центром мозга, отвечающим за эмоциональные реакции. Также луковицы связаны с гиппокампом, отвечающим за память, с обонятельной корой и другими областями мозга. Прямая связь с гиппокампом свидетельствует о том, что запахи нередко ассоциируются с особыми воспоминаниями, а связь со стеблем мозга и миндалевидным телом – о том, что запахи оказывают мощное влияние на наши эмоциональные реакции. Именно на этом строится ароматерапия, где используются запахи, выделяемые воздействующими на организм ароматическими маслами, которые понуждают его успокоиться или, наоборот, проявить бдительность. Данный эффект достигается именно за счет влияния ароматов на всю обширную сеть прямых связей обонятельной системы. Важно помнить, что эти связи действительно прямые: они идут в обход обонятельной коры, поэтому мы нередко даже не осознаем, воздействию чего именно мы подвергаемся. Но запахи способны оказывать на нас и куда более тонкое воздействие.

Обонятельные луковицы связаны со многими другими частями мозга, в частности с обонятельной корой. Эта зона большого мозга расположена вдоль основания височной доли и связана с другими зонами коры больших полушарий. В нее же входит еще одна, меньшая зона, называемая обонятельным бугорком и отличающаяся тем, что она буквально пронизана проводящими и связующими путями, в силу чего она способна принимать информацию более чем от 20 источников. Обонятельный бугорок получает информацию от обонятельных луковиц, таламуса, миндалины, гипоталамуса, гиппокампа, мозгового ствола, сетчатки глаза, слуховой коры и многих других зон мозга. Проводящих путей, по которым информация передается по всему мозгу, тоже ничуть не меньше (рисунок 5.3). Впечатляющая картина, не правда ли? Вот почему обоняние доставляет нам обширнейший диапазон впечатлений и переживаний. Обонятельный бугорок напрямую связан с различными чувствами и контролирует такие аспекты нашей жизнедеятельности, как вознаграждение, удовольствие, возбуждение (причем как сексуальное, так и соотносящееся с тревогой), внимание и многие другие.

Рисунок 5.3. Проводящие пути обоняния в головном мозге

Некоторые люди обладают невероятно острым обонянием. Специалистами подмечено, что некоторые из таких людей могут, например, определять состояние здоровья другого человека по изменившемуся запаху его тела. В случае с другими людьми мы можем наблюдать прямо противоположную ситуацию: у них обоняние отсутствует вообще или оно настолько слабо выражено, что о нем даже не приходится говорить. Эта аномалия известна как аносмия, но о ней нам известно гораздо меньше, чем о слепоте или глухоте. Врожденная аносмия, когда ребенок рождается с отсутствием обоняния, встречается очень редко. В большинстве случаев аносмия возникает в результате тех или иных травм или повреждений, полученных или соответствующими частями мозга, или носовым эпителием. Временная аносмия может возникать вследствие перенесенного катара (воспаления слизистой) или простуды. Но в мозге чувство обоняния может находиться в состоянии активности, даже если сами мы об этом не подозреваем: так, человек с аносмией вполне может чувствовать неладное, хотя он и не в состоянии идентифицировать сам запах; это что-то вроде слепозрения или способности глухих реагировать на внезапный резкий звук. Всесторонние связи, пронизывающие обонятельную систему, будь то связи с обонятельными луковицами или с обонятельной корой, свидетельствуют о том, что без обоняния наша жизнь была бы неполноценной, как и о том, какое важное место это чувство занимает в нашем эволюционном наследии.

Ключевая идея

Люди, с рождения живущие среди природы и находящиеся в постоянном контакте с ней, обычно обладают очень острым обонянием. Аборигены Австралии, например, традиционно воспитывают у своих детей навыки определения и распознавания явлений окружающего мира по запаху – вроде того, как дети, живущие в индустриальном мире, с рождения развивают слух и зрение с помощью ритмов, красок и картин. Английский язык – это продукт индустриального мира, поэтому многие слова в нем описывают этот мир. Однако слов в языке недостаточно для описания того, что собой представляет и что в себя включает принятая у аборигенов тренировка обоняния. Зная, каких возможностей можно достичь через пластичность мозга и как совершенствуется мозг с помощью тренировки, можно со всей определенностью сказать, что распознающая запахи обонятельная кора у придерживающихся традиционного воспитания австралийских аборигенов развита гораздо лучше, чем у типичного европейца. По крайней мере, в ней значительно больше нейронных связей.

Вкус

Часто мы слышим, якобы вкус и обоняние неотделимы: мол, если нос заложен, то и вкуса нет, и любая еда кажется на вкус одинаковой. Однако вкус (а точнее, вкусовое ощущение) все же не тождественен обонянию: мало того, что вкусовые рецепторы отличаются от обонятельных, но и управляют обеими этими функциями различные части мозга. Однако они действительно тесно связаны между собой, поскольку в горле находятся клетки, распознающие запах, и эту информацию они объединяют с той, которая была получена вкусовыми рецепторами, расположенными на языке. Некоторые люди действительно чувствуют, что, утратив обоняние, они утратили и вкус, но на самом деле вкус просто стал гораздо более слабым, поскольку они в основном полагаются на свое вкусовое ощущение там, где привыкли дополнять его запахом. Те, кто в меньшей степени полагается на чувство обоняния (а это, как правило, люди, страдавшие в детстве хроническим катаром или перенесшие инфекцию носоглотки), даже схватив простуду, не испытывают особых проблем с вкусовыми ощущениями, поскольку давно уже привыкли концентрироваться только на них.

Вкус начинается с вкусовых рецепторов, часто называемых вкусовыми сосочками. У нас во рту тысячи таких рецепторов: большинство из них расположены на бугорках в передней части языка, а другие – в задней его части и по сторонам, а также на нёбе и в полости горла. Исследователи расходятся во мнениях относительно того, сколько всего типов рецепторов существует. Одни считают, что основных рецепторов пять: на соленое, сладкое, кислое, горькое и умами (вкус высокобелковых веществ, мяса или бульона); другие же полагают, что таких рецепторов шесть, добавляя к вышеперечисленным пяти еще один – на жирное. Различные сочетания рецепторов позволяют нам определять широчайший спектр вкусовых ощущений, причем как приятных, так и неприятных.

С точки зрения человеческого опыта на вкус, разумеется, влияют и многие другие факторы. Выше мы уже рассказали о том, как запах способен воздействовать на вкус, но он с таким же успехом может воздействовать и на температуру пищи, на ее плотность, остроту («жгучесть» перца чили или горчицы) и «прохладность» (вроде той, которую создает во рту мята). Не забудьте добавить к этому и чисто социальные факторы: едите вы с друзьями или в одиночестве, находитесь в шикарном ресторане или устраиваете торжественный обед дома и прочее и прочее, – из чего с очевидностью следует, что вкусовые ощущения могут быть мощным мотиватором нашей жизни.

Вкусовые рецепторы состоят из специализированных клеток, откликающихся на различные комбинации веществ посылкой электрического импульса, который они передают по афферентному (центростремительному) нерву в костный мозг. Эта прямая связь с костным мозгом указывает на древнее происхождение вкуса: как говорилось выше, вкус, вероятно, был одним из первых «внешних» чувств; а костный мозг, о котором говорилось в главе 1, был одной из самых древних частей мозга, подвергшихся эволюции. Из костного мозга вкусовая информация передается в зону на задней стороне таламуса, которая, в свою очередь, соединена с первичной вкусовой корой.

Исследования вкусовой коры показали, что она состоит из двух частей: лобной покрышки в основании лобных долей и передней островковой доли, расположенной в подвернутой вниз части лобной доли. Однако обе части переходят одна в другую и работают, судя по всему, сообща, а не раздельно. Нейроны в этой зоне, судя по результатам экспериментов, реагируют на соленые, сладкие, кислые и горькие вещества, что видно по степени активности, с которой они реагируют на ярковыраженный вкус этих веществ. Исследования реакции вкусовых нейронов на различные стимулы показали, что вкусовые нейроны связаны с другими нейронами, вызывающими чувство удовольствия, причем связанного как со вкусовыми ощущениями, так и с похвалой, вознаграждением и прочими отличиями. Отсюда следует, что наша реакция на вкус (на то, находим мы его приятным или неприятным) является изначальным аспектом этого чувства, а не поздней эволюционной добавкой.

Все это, безусловно, связано с эволюционным предназначением вкуса, суть которого в том, чтобы мы были настороже относительно той пищи, которую принимаем внутрь, и умели определять, вредна она для нас или полезна. Сладость обычно указывает на пищу, придающую нам энергии и сил, тогда как горечь указывает на потенциально ядовитые или токсичные субстанции, которых лучше избегать. В природе одновременно жирные и сладкие продукты встречаются крайне редко, хотя как источники питания они очень полезны. Вот почему, считают ученые, пищу, сочетающую в себе сахар и жиры (пирожные, пудинги, сладкие закуски и прочее), мы находим крайне привлекательной. Но в современном мире наблюдается избыток всевозможной пищи и разных продуктов питания, поэтому нам не следовало бы упиваться этими источниками энергии. Но мы, однако, ими упиваемся и делаем это потому, как считают некоторые исследователи, что вкус к ним мы унаследовали из эволюционного прошлого.

Вкус, как известно, воспитывается традициями и культурой. Великое разнообразие вкусовых ощущений, поставляемое различными культурными сообществами, только добавляет радостей жизни в том многокультурном мире, в котором мы живем. Одни культуры отдают предпочтение крайне острой еде, тогда как другие предпочитают более сладкую пищу или пищу, отличающуюся вкусовым разнообразием. Но во всех культурах избегают вкусовых ощущений, создаваемых вредными для организма соединениями. Вот еще одна ценность пробы на вкус в борьбе за выживание: она заставляет нас избегать продуктов питания, которые для нас вредны или ядовиты. Хотя в различных культурах у людей различные вкусовые предпочтения, и к одной и той же пище они могут относиться по-разному, однако горькую на вкус пищу все они находят равно неприятной. Частично это объясняется тем, что горечь обычно указывает на присутствие в пище азотистых соединений, которые могут причинить немалый вред организму при употреблении в большом количестве. Неспелые ягоды или фрукты и некоторые растения тоже могут быть ядовитыми, поэтому и на вкус они обычно неприятны. Таким образом, стремление избегать неприятного вкуса является первостепенным фактором, необходимым для выживания нас как вида.