Важнейшей составляющей эволюционного скачка, произошедшего 250 000 лет назад, стала способность мозга сворачиваться внутрь себя, в результате чего он стал таким, каким мы его видим сегодня. Теперь моя дочка может вам рассказать, что способность мозга сворачиваться внутрь себя является свойством адаптации, давшим первобытным людям жизненно важные преимущества над другими особями в их окружении.
Складчатый мозг с его стремительной эволюцией дал человечеству потенциал для умственного развития, который мы едва начали осваивать в наши дни. Современный человек все еще имеет те же пропорции относительно массы мозга, что и 250 000–300 000 лет назад. Став новым видом с новым увеличенным мозгом, мы вышли за пределы необходимости преодолевать долгий путь линейной эволюции, по которому следуют все остальные существа на нашей планете. Однако несомненно и то, что наш вид в целом не использует способности своего нового мозга в полной мере.
Мозг: эволюционная капсула времени
Если вы хотите проследить путь эволюции человека, лучше всего начинать с верхней точки. Мозг является своего рода капсулой времени, иллюстрирующей эволюционное развитие человечества, а эволюция имеет долгую память.
Весь пройденный нами путь развития содержится в нашей черепной коробке. Если бы сегодня наш мозг был другим, была бы другой и история нашего вида.
Согласно передовым исследованиям доктора медицины Пола МакЛина, человеческий мозг имеет три формации, различающиеся по форме, размеру, химии, структуре и рабочим паттернам, отражающим наше развитие в ту или иную эру. По сути, человеческий мозг состоит из трех отдельных подмозгов. МакЛин называет их тремя взаимосвязанными биологическими компьютерами. Каждый обладает собственным разумом, чувством времени и пространства и памятью, а также другими функциями
.
Этим подструктурам мозга даны следующие названия: архипаллиум (также рептильный мозг; R-комплекс, или рептильный комплекс; мозговой ствол с мозжечком), палеопаллиум (средний мозг, млекопитающий мозг или лимбический мозг) и неопаллиум (новый мозг, неокортекс, мозговая кора или передний мозг). Для простоты мы будем обозначать мозговой ствол и мозжечок как первый мозг, средний мозг как второй мозг, а неокортекс как третий мозг или новый мозг. Иногда по ходу книги я использую и другие названия для каждой из трех формаций. Взгляните на рис. 4.1, приведенный из книги МакЛина «Триединый мозг в развитии». Вы можете сравнить его с рис. 3.7, где представлен мозг современного человека. И хотя каждый подмозг работает независимо от остальных, в целом мозг функционирует как единое целое, делая сумму больше слагаемых.
Рис. 4.1. Триединый мозг
Иерархический порядок этих трех структур сообщает важную информацию о нашей эволюции и функциях мозга. Первым, более 500 миллионов лет назад, развился мозговой ствол – «перемычка», соединяющая спинной мозг с основанием головного. Самый примитивный отдел, он занимает наибольшую часть мозга у рептилий. Ученые прежних времен назвали этот отдел человеческого мозга рептильным, поскольку он напоминает собой цельный мозг рептилий.
Непосредственно за мозговым стволом крепится мозжечок, развившийся примерно 300–500 миллионов лет назад. Эта часть первого мозга отвечает за координацию, проприорецепцию (бессознательное ощущение движения и ориентации в пространстве) и движение тела, как с крупной, так и с мелкой моторикой. Недавние исследования позволяют предположить, что мозжечок выполняет и другие функции. Например, он тесно связан с лобной долей, областью неокортекса, отвечающей за намеренное планирование
. Кроме того, мозжечок, как оказалось, играет динамическую роль в комплексном эмоциональном поведении
. Нейроны мозжечка являются самыми плотно связанными нервными клетками во всем мозге. Эта повышенная взаимосвязанность позволяет мозжечку управлять многими функциями, не требуя от нас сознательного участия.
Средний мозг развился 150–300 миллионов лет назад. Этот второй мозг иногда называют млекопитающим мозгом, поскольку он наиболее развит у млекопитающих. Средний мозг, обхватывающий мозговой ствол, испытал наибольший прогресс в своем развитии в течение последних трех миллионов лет и достиг пика около 250 000 лет назад. Эта область мозга является вместилищем нашей непроизвольной автономной нервной системы.
Наконец, около трех миллионов лет назад вокруг первых двух мозгов образуется новый мозг – со своим важнейшим элементом, неокортексом («нео» означает новый, или модифицированный), или корой. Таким образом, эта внешняя оболочка (выглядящая как апельсиновая кожура) является самым поздним слоем и самой продвинутой областью мозга, развившейся у приматов и людей. Центр сознательного восприятия, этот новый мозг вмещает нашу свободную волю, мышление и способность к обучению и рассудочной деятельности. На рис. 4.2 представлен мозг в поперечном сечении (от уха до уха), демонстрирующем плотность и размер неокортекса. Серое вещество (нейроны) и белое вещество (глиальные клетки) третьего мозга также видны.
Рис. 4.2. Поперечное сечение мозга от уха до уха
Развитие первого мозга: мозговой ствол и мозжечок
Мозговой ствол в основном поддерживает базовые жизненные функции, включая обеспечение и контроль сердечного ритма и дыхания. Эти жизненные функции едины для всех животных особей. Мозговой ствол также занимается регулировкой различных уровней бодрствования и сна. Это в большей степени его задача, чем высших центров неокортекса.
Мозжечок, или малый мозг, также представляет собой часть нашего первого, рептильного мозга. Морщинки и складки придают ему характерный вид. Относительно крупный по сравнению с другими структурами мозга, мозжечок имеет трехдольное строение и крепится к мозговому стволу, располагаясь под самой задней областью неокортекса.
Недавняя функциональная сцинтиграфия показала, что мозжечок является самой активной частью мозга
. Ученые полагают, что мозжечок отвечает за баланс и координацию произвольных и непроизвольных движений и проприорецепцию. Координируя движения, мозжечок выполняет как моторную (возбудительную), так и тормозящую (ингибиторную) функцию.
Некоторые типы простых действий и реакций усваиваются, координируются, запоминаются и хранятся в мозжечке. Например, как только человек выучил, как играть в крокет или даже ездить на велосипеде, ему требуется очень мало сознательных усилий для выполнения этих действий. После того как навык освоен и запомнен – вмонтирован в мозжечок, – наше тело может выполнять это действие автоматически, с самым малым привлечением сознательного мышления. Выработанные установки, эмоциональные реакции, повторяющиеся действия, привычки, внушенное поведение, бессознательные рефлексы и навыки, которые мы освоили, – все они связываются и хранятся в мозжечке.
Как мы теперь знаем, в неокортексе среднее число соединений на нейрон равняется примерно 40 000. Впечатляющее число, однако в мозжечке так называемые клетки Пуркинье имеют от 100 000 до 1 миллиона соединений на нейрон. Мозжечок является наиболее плотно упакованной областью серого вещества во всем мозге.
Более половины всех нейронов, составляющих человеческий мозг, содержится в мозжечке.
Фактически, мозжечок – это одна из немногих областей мозга, в которой клетки продолжают воспроизводиться еще долгое время после рождения. Интересно отметить: когда младенца качают или баюкают, в его мозжечок поступают импульсы, что, по сути, стимулирует его развитие. Такая польза от качания сохраняется примерно до двухлетнего возраста.
Развитие второго мозга: средний мозг
Вторая развившаяся область называется средним мозгом, поскольку составляющие ее структуры расположены непосредственно в середине мозга. Один из многих терминов для обозначения этой области – «лимбическая система»; лимб означает формирование границы по краю кольца и относится к чему-то окраинному или находящемуся на перемычке между отдельными структурами. Также применяется термин «млекопитающий мозг», поскольку эта область наиболее развита у млекопитающих. Находящийся непосредственного над мозговым стволом, средний мозг у взрослого человека имеет размер абрикоса. Для лучшего запоминания взгляните на рис. 3.7, на котором показано расположение и размер среднего мозга. Также взгляните на рис. 4.3, иллюстрирующий большинство областей мозга, которые мы обсуждаем в этой главе.
Регуляторные функции среднего мозга
Хотя средний мозг занимает только одну пятую объема всего мозга, его влияние на наше поведение велико, поэтому его также называют эмоциональным мозгом. Также средний мозг иногда называют химическим мозгом, потому что он отвечает за регулирование многих внутренних состояний.
Именно наш средний мозг выполняет все эти чудеса, которые обычно мы принимаем как должное: контроль и подержание температуры тела, уровня сахара в крови, кровяного давления, пищеварения, гормонального баланса, а также другие бесчисленные процессы. Средний мозг также настраивает и поддерживает наше внутреннее состояние, компенсирующее изменения во внешнем мире. Если бы не средний мозг, наш обмен веществ был бы как у хладнокровных рептилий, поскольку мы не могли бы поддерживать устойчивое внутреннее состояние, невзирая на температурные изменения внешней среды.
Функции среднего мозга
Помимо регулирующих функций, средний мозг также отвечает за четыре процесса: борьба, бегство, питание и совокупление.
Борьба или бегство. Мы уже говорили об этих двух реакциях на опасность: бей или беги. Как вы помните из главы 3, АНС восходит к среднему мозгу и включает симпатический отдел (борьба или бегство), когда мы испытываем угрозу или страх. Представьте, что вы выносите мусор и видите в кустах медведя. В тот момент, как ваш неокортекс (сознательный мозг) получает сигнал угрозы, этот пробуждающий страх внешний стимул активирует автономную нервную систему. (На самом деле нам сейчас известно, что отдельные структуры среднего мозга чувствуют внешнюю угрозу даже до того, как мы успеваем осознать это.) В свою очередь, наша автономная нервная система автоматически активирует реакцию борьбы или бегства, подготавливая нас к активным действиям. Это запускает последовательность автоматических внутренних процессов. Моментальный выброс адреналина подготавливает наше тело к бегству. Кровоток отводится от внутренних органов к рукам и ногам, максимально повышая способность к передвижению, тем самым улучшая шансы на успешное бегство.
В ситуациях угрозы средний мозг контролирует важнейшие функции для сохранения жизни. Эти рефлекторные реакции кажутся универсальными у всех млекопитающих, ведь все мы имеем эту структуру, называемую млекопитающим мозгом. Другими словами, когда мы оказываемся в ситуациях, вызывающих страх, мы реагируем физиологически и биохимически почти так же, как кролики или собаки.
Рис. 4.3. Обзор мозга
Спинной мозг действует как «оптоволоконный кабель», проводящий импульсы из головного мозга в другие части тела и передающий сообщения от тела обратно в мозг.
Мозговой ствол регулирует примитивные функции организма, такие как дыхание, глотание, кровяное давление, сердечные сокращения.
Мозжечок отвечает за равновесие и положение тела в пространстве. Он также координирует движения и поддерживает автоматически вмонтированные в ЦНС воспоминания и поведение.
Средний мозг отвечает за автоматическую регулировку и поддержание химического баланса организма. Он также помогает согласовывать сигналы из внешнего мира с нашей внутренней средой.
Таламус действует как коробка передач, распределяющая всю входящую сенсорную информацию (кроме запахов) в различные области нашего сознательного рассудочного мозга.
Гиппокамп отвечает за формулирование переживаний с соответствующими эмоциональными воспоминаниями, за обработку важной информации в процессе обучения и за кодировку долговременных воспоминаний.
Миндалевидное тело, или миндалина, работает вместе с гиппокампом, генерируя низшие эмоции из восприятий внешнего мира и внутренних мыслей. Она помогает эмоционально заряжать наш жизненный опыт и предупреждает о жизненно важной информации.
Гиппокамп химически регулирует внутреннюю среду тела для поддержания равновесия. Температура тела, уровень сахара в крови, баланс гормонов и эмоциональные реакции регулируются здесь.
Слизистая железа, или гипофиз, получает приказы от гипоталамуса на выделение гормонов в форме пептидов, циркулирующих по кровотоку, и активацию различных желез, тканей и органов тела.
Шишковидная железа, или эпифиз, химически регулирует уровни сна, а также циклические ритмы репродуктивной системы.
Мозолистое тело – это скопление волокон, соединяющих два полушария мозга, чтобы они могли обмениваться информацией.
Кора головного мозга является вместилищем нашего сознательного разума и отвечает за осуществление таких изощренных функций, как обучение, запоминание, творчество и произвольное поведение.
Средний мозг также вовлечен в эмоциональные реакции, связанные с физическим выживанием.
Питание. Когда вы садитесь есть, ваша парасимпатическая нервная система вызывает у вас чувство расслабленности, сохраняет вашу энергию и подготавливает тело для пищеварения и обмена веществ.
Совокупление. Если хотите знать, когда вы заняты этим волнительным процессом, в нем принимают участие как парасимпатические, так и симпатические составляющие вашей автономной нервной системы. Первая помогает вам войти в настроение (вы, вероятно, не ощутили бы особого сексуального возбуждения, если бы за вами гнался хищник), а последняя включается, когда вы испытываете оргазм.