Мозг всемогущий. Путеводитель по самому незаменимому органу нашего тела

Мозг всемогущий. Путеводитель по самому незаменимому органу нашего тела
Кайя Норденген

New Med
Что делает нас нами? Где начинается мысль? Разум и память, влюбленность и ненависть, логика и обучаемость, – элементы, из которых состоит наше «я», находятся в самом незаменимом органе нашего тела – мозге. Приготовьтесь отправиться в увлекательнейшее путешествие по мозгу и узнать, где находится личность, почему важно уметь забывать, в каком отделе мозга спрятан компас, откуда берутся ложные воспоминания, где хранятся эмоции и можно ли повлиять на свое настроение, и даже о том, почему мы едим мозгом. «Эта книга написана так, словно я беседую о мозге со своими близкими друзьями, и очень надеюсь, что вы, как и я, будете очарованы его многочисленными тайнами. Вы удивитесь тому, как много делает эта масса розоватого цвета, расположенная между ушами.» Кайя Норденген. «Прочитайте эту книгу! На нее стоит потратить время.» Мэй-Бритт Мозер, профессор, психолог, нейрофизиолог, нобелевский лауреат.

Кайя Норденген

Мозг всемогущий. Путеводитель по самому незаменимому органу нашего тела

Kaja Nordengen

Hjernen er Stjernen. Ditt Eneste Uerstattelige Organ

© Kaja Nordengen 2016 Published in agreement with Stilton Literary Agency

© Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2018

© Издание на русском языке, оформление ООО Издательство «Питер», 2018

© Серия «New Med», 2018

* * *

Предисловие лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине Мэй-Бритт Мозер

Мозг – это самый удивительный, сложный и загадочный орган человека. В 1980-х годах, когда я была студенткой факультета психологии, нас учили тому, что аутизм у детей развивается только и исключительно по одной причине – равнодушного отношения матери к ребенку. Но сегодня нам известно намного больше. Мы знаем, что аутизм связан с нарушением в развитии структур головного мозга, которое вызывается совокупностью множества факторов. Для меня это воспоминание студенческих лет служит, по меньшей мере, подтверждением того, как быстро развивается наука о головном мозге.

Мы должны радоваться научному прогрессу и развитию современных технологий, благодаря которым стало возможным получить новые знания. Тысячелетиями люди задавались одними и теми же глобальными вопросами и находили на них разные ответы. Благодаря новейшим методам исследования у нас есть возможность искать ответы в самом головном мозге и проникать в суть явлений. Мы стоим на пороге революции знаний о мозге и о взаимосвязи между организмом, генами и окружающей средой.

Однако собирать научные данные в лабораториях и делиться результатами в международной научной среде – такой путь не кажется мне правильным. Знания нужно передавать дальше: из области науки в общество, чтобы как можно больше людей смогли оценить и применить их. Понять, как устроен и как функционирует головной мозг человека, – значит понять, кто такие люди и на что они способны. Углубляя свои знания, мы открываем новые возможности и учимся лечить людей, страдающих от нарушений в работе головного мозга. Мы знаем, как отличить симптомы заболевания мозга от характера и личности человека. Мы знаем, что причина болезней – ошибка в системе. Поняв, как работает здоровый мозг, ученые смогут обнаружить эту ошибку и предложить варианты ее исправления.

Итак, у нас имеется корпус знаний о мозге, на который многие ученые потратили десятилетия своей жизни. Как же донести его до широкой аудитории? Весной 1980 года канал NRK выпустил серию познавательных передач под названием Din fantastiske hjerne («Твой удивительный мозг»). В тысячи гостиных приходил профессор Пер Андерсен, который беседовал с популярным ведущим Пером Эйвиндом Херадствейтом, и вместе они искали ответы на важные вопросы, например, о том, как устроена наша память, или о том, что такое мысль. Технологии тех времен не сравнимы с 3D-анимациями в научно-популярных программах, идущих по телевизору сегодня. Но демонстрация простой схемы нервной системы была ничуть не хуже. С помощью указки Андерсен вел взгляд телезрителей по линиям схемы от одной нервной клетки к другой, которые вместе участвовали в передаче сигнала. Гипотеза Пера Андерсена заключалась в том, что этот уникальный путь нервного импульса соответствует уникальности мысли. Это было просвещение народных масс в лучшем его виде. Просто, но невероятно действенно. Мы с Эдвардом сидели перед экраном телевизора как приклеенные. Мы просто обязаны были узнать об этом больше! Так впоследствии Пер Андерсен стал нашим научным руководителем.

В своей книге «Мозг всемогущий» Кайя Норденген предлагает увлекательное путешествие по новейшим исследованиям о строении мозга, его структурах и функциях. Автор удачно сочетает научные открытия с забавными историями из собственной жизни. Такой авторский стиль позволяет понятно объяснить теорию на конкретных примерах: автор не просто излагает факты, он пробуждает любопытство и желание узнать больше. Авторская форма подачи материала вызовет интерес как у детей, только начинающих познавать мир, так и у ученых.

Прочитав книгу, я прежде всего почувствовала то тепло, которое идет от Кайи как от великолепного рассказчика. Все прекрасные иллюстрации в книге выполнила ее младшая сестра. В отличие от продвинутой 3D-графики, эти рисунки вы будете помнить и после того, как закроете книжку. Они просты и понятны, и вы всегда сможете воссоздать их по памяти. Эти рисунки помогают думать. Таким образом иллюстративный материал дает общее понимание, не в ущерб книге пренебрегая детальным изображением.

Я хочу поблагодарить Кайю Норденген за то, что она написала эту книгу. Это очень решительный и смелый поступок. Ее храбрость и отсутствие страха перед популяризацией делают научные материалы доступными для широкой аудитории, как взрослой, так и детской.

Мэй-Бритт Мозер – психолог, исследователь мозга и профессор неврологии в Норвежском университете естественных и технических наук (NTNU). В 2014 году она получила Нобелевскую премию по медицине вместе с Эдвардом Мозером и Джоном О’Кифом.

Предисловие к русскому изданию

Подумать только! Моя книга – и на русском языке! Это действительно большая честь для меня. Я всегда была очарована этой огромной страной, граничащей с моей маленькой родиной. Страна со столь захватывающей историей, что я порой сомневалась, где правда, а где вымысел. В детстве меня особенно занимало падение дома Романовых. Могла ли Анастасия выжить? Мне было десять лет, когда после выхода на экраны диснеевского мультфильма на эту тему граница между правдой и вымыслом для меня еще больше размылась.

В первый раз я побывала в России летом, когда мне исполнилось 17 лет. Это был подарок на мой день рождения от человека, который сейчас является моим мужем. Больше всего, не считая картин и люстр на станциях метро, меня поразил незнакомый алфавит. В какую бы ситуацию мы ни попадали, мы постоянно искали какие-нибудь подсказки или аналогии. Пусть мы даже не знали языка, но названия новых мест и выражения могли напомнить нам другие, уже знакомые, слова и тем самым облегчить нам запоминание. Когда мы приехали в Москву, оказалось, что мы никак не можем вспомнить название того места, куда нам нужно добраться на метро, потому что само название было написано на кириллице. И это несмотря на то, что нам удалось вспомнить, как оно произносится (мы видели, как оно пишется латинскими буквами). В результате нам пришлось считать остановки, чтобы узнать, когда выходить. Вот такой опыт в изучении русского языка.

Меня очень заинтересовала способность нашего мозга интерпретировать новую информацию и находить сходства с тем, что мы уже знаем. Об этом и о многих других вещах, которыми так пленил меня человеческий мозг, я и написала в этой книге. Написана она так, словно я беседую о мозге со своими близкими друзьями, и очень надеюсь, что вы, как и я, будете очарованы его многочисленными тайнами. Надеюсь, прочитав следующие страницы, вы удивитесь тому, как много делает эта масса розоватого цвета, расположенная между ушами. Помните, что именно благодаря мозгу мы можем выращивать овощи и ягоды на даче, наслаждаться драматическим искусством или просто приятно проводить время с друзьями у костра.

Русские люди славятся своим развитым интеллектом и начитанностью, но нельзя быть интеллектуально развитым и начитанным без мозгов. Да что там, без них нельзя быть даже просто человеком!

В этой книге я надеюсь дать вам представление о том, как наш мозг делает нас такими, какие мы есть.

Желаю вам прекрасно провести время с этой книгой, где бы вы ни оказались – в кресле, трамвае, на даче или возле костра. Надеюсь, вы получите удовольствие!

Кайя Норденген, 2017

Вы и ваш мозг

Когда древние египтяне бальзамировали своих умерших фараонов и жрецов, чтобы подготовить их к загробной жизни, они тщательно обрабатывали сердце и клали его обратно в тело, а мозг выкидывали. В нос вставляли полую трубочку, взбалтывали мозги, а затем высасывали их через эту трубочку. Мозг рассматривался как отходы производства. Прошло много времени прежде чем люди, наконец, поняли, что мозг – главное, что у них есть.

В некоторых трудах, написанных еще до нашей эры, говорится о связи мозга с такими функциями, как движения и мышление. Тем не менее только через несколько тысяч лет понимание того, что наше «я» находится в мозге, стало общепринятым. Например, Аристотель и другие великие философы считали, что мозг – орган малого значения, а душа располагается в сердце. И только в середине XVII века – со времен, когда древние египтяне мумифицировали фараонов, превращая их в зомби, минули тысячелетия – французский философ Рене Декарт установил, что место нахождения души – в головном мозге. Почти все структуры мозга расположены симметрично относительно центральной линии, например у нас есть левое и правое полушария мозга с левой и правой лобными долями. Декарт отметил, что существует одна непарная структура, а именно шишковидная железа (эпифиз), расположенная прямо на центральной линии, и именно она является вместилищем души. Но все оказалось не так просто. В 1887 году великий полярный исследователь и первый норвежский исследователь мозга Фритьоф Нансен постулировал в своей диссертации, что разум находится во многих нейронных синапсах.

А сегодня мы знаем, что не только разум, но и радость, влюбленность, презрение, память, обучаемость, музыкальный вкус и предпочтения находятся в синапсах нейронов.

Так как все качества, из которых состоит наше «я», находятся в мозге, постепенно стало ясно, что человек не был бы тем, кто он есть, без мозга. Тот факт, что без мозга жизнь невозможна, нашел отражение и в законодательствах по всему миру. Если ваш мозг мертв, то и вы мертвы. Если вы дали свое согласие, вас могут использовать в качестве донора органов и спасти чью-то жизнь. Органов, без которых человек жить не может, – немного, и почти все они могут быть пересажены, например сердце, печень, легкие, почки и поджелудочная железа. Но вот попыток пересадить человеческий мозг еще не было[1 - Итальянский нейрохирург Серджио Канаверо планирует провести трансплантацию головы в декабре 2017 г. и, в случае успеха, продолжит работать в направлении пересадки головного мозга. – Примеч. науч. ред.].

Когда однажды в будущем мы технически будем готовы к трансплантации мозга, перед нами встанут этические проблемы. Если человек с умершим мозгом получит новый мозг, то этот человек, оставшийся в своем теле, уже не будет «собой». Девочка, стоящая перед вами, будет выглядеть как ваша дочь, но если у нее мозг другого человека – остается ли она вашей дочерью? У нее совершенно изменится сознание, будут другие мысли и мечты. Мозг нельзя заменить, не заменив человеческую личность. Это делает мозг нашим единственным незаменимым органом.

В этой книге мы будем исследовать тайны мозга – начиная с того, что происходит с нами во время влюбленности и заканчивая тем, где расположено наше «я». Когда мы говорим о мозге, возникает множество интересных вопросов.

Кто мы? Что делает нас нами? Что такое личность? Что такое свобода воли? Где начинается мысль?

На некоторые из них у нас уже есть точные ответы – или по крайней мере показания из историй пациентов, но есть и новые открытия в исследовании мозга. Тем не менее, не все тайны раскрыты, и некоторые вопросы мы можем только подвесить в воздухе в надежде, что молодое поколение ученых подхватит их и найдет ответы в последующие годы. Как бы то ни было, мозг – это единственный орган, способный познавать сам себя.

Вы увидите, как язык, культура и образ жизни связаны с памятью, узнаете о способностях мозга интерпретировать и распознавать модели. Мозг делает нас нами. Благодаря нему в мире существуют спорт, искусство и музыка. Мозг всемогущ.

Глава 1. Ре(э)волюция мышления

Изборожденная извилинами поверхность головного мозга, напоминающего грецкий орех, называется корой больших полушарий. Она состоит преимущественно из тел нейронов, и ее появление стало революцией в истории эволюции. Чем больше у животного объем коры головного мозга, тем оно умнее.

Пятьсот миллионов лет назад существовал только ретикулярный (рептильный) мозг, сегодня известный как задний мозг. Прошло еще 250 миллионов лет, прежде чем развился мозг древнейших млекопитающих, который мы называем лимбической системой. Большой мозг и кора больших полушарий у млекопитающих сформировались 200 миллионов лет назад, а человеческий мозг – всего 200 тысяч лет назад. С точки зрения эволюции это все равно что вчера.

Рисунок 1. Правое полушарие человеческого мозга в разрезе, ступени его развития в истории эволюции показаны различными оттенками серого. Рептильный мозг отмечен темно-серым, а мозг древнейшего млекопитающего – светло-серым. Мозг самого развитого млекопитающего, то есть человека, отмечен белым. Отдельные структуры мозга, имеющие центральное и определяющее значение, подписаны

Рептильный мозг

Кора больших полушарий у человека, вероятно, развилась вследствие ледникового периода: живые организмы с корой головного мозга лучше адаптировались к воздействию окружающей среды, чем те, у кого ее не было. Поэтому динозавры со своим рептильным мозгом без коры были не готовы к падению метеорита, приведшему к серьезным климатическим изменениям. Стегозавр весил пять тонн, а его мозг – всего 80 граммов (и был размером с лимон). Учитывая еще и то, что его крошечный мозг не имел коры, неудивительно, что сегодня его можно увидеть только в музеях и фильмах.

Несмотря на то что кора больших полушарий делает нас самым разумным видом на планете, мы не смогли бы обойтись и без более глубоко расположенных отделов мозга и той его части, которая находится в самой глубине и является основополагающей для нашего существования – а именно рептильного мозга. Он состоит из мозгового ствола и мозжечка. Ствол головного мозга – идеальный сторож. Он обеспечивает функционирование всего организма, освобождая нас от необходимости думать об этом. Нейроны в мозговом стволе отвечают за дыхание, сердцебиение и сон. Они никогда не отдыхают, независимо от того, спим мы или бодрствуем. Кзади от мозгового ствола находится мозжечок. Он отвечает за координацию движений и равновесие. Когда мы пьем алкогольные напитки, алкоголь действует и на мозжечок, поэтому мы начинаем шататься.

Рисунок 2. Кора мозга состоит из серого вещества. Там же мы найдем тела нейронов и точки соприкосновения нервных клеток, то есть синапсы. Внутри серого вещества мы обнаружим белое, состоящее из пучков изолированных волокон нервных клеток

Мозг состоит из серого и белого вещества. В сером веществе (на самом деле оно не серое, а розовое) находятся тела нейронов и синапсы. Там происходит передача импульсов между нейронами. Белое вещество – это проводящие пути, длинные волокна, по которым идут нервные импульсы, напоминая ток электричества в проводах. Как и электрическим проводам, нейронным волокнам требуется изоляция. Благодаря изоляционному материалу импульсы в мозге передаются быстрее. Этот материал называется миелином и содержит много жиров, поэтому и выглядит белым. Серое вещество находится в коре больших полушарий, коре мозжечка, а также в глубинных структурах головного мозга – так называемых ядрах.

Мозг млекопитающего

В человеческом мозге сохранились некоторые структуры, которые были уже у древнейших млекопитающих. Эти структуры сформировались примерно 250 миллионов лет назад, и их совокупность именуется лимбической системой. Древнейшие части коры головного мозга и островки серого вещества с нервными клетками внутри называются ядрами, и многие из них играют важную роль в основополагающих функциях организма.