Причуды вашего мозга. Узнайте истинные причины своих поступков

Книга состоит из 10 глав, в каждой из которых описаны различные задачи головного мозга. Прочитав об этих задачах, вы сможете получить общее представление о том, как работает головной мозг, и познакомиться с огромным списком его областей, механизмов и т. д. К концу книги у вас накопится достаточно знаний о нейробиологии, чтобы здраво оценивать новые достижения в этой области, обсуждать ее с друзьями и, возможно, лучше понимать причины своих поступков.

Как бы то ни было, нейробиология – тема обширная. Хотя ученым уже многое известно о человеческом мозге, впереди их ждет еще больше открытий. Поэтому данная книга – лишь введение в науку о мозге, а не подробный путеводитель по всем ее закоулкам. Надеюсь, когда вы прочтете обо всех любопытных, своеобразных и поистине невероятных особенностях работы мозга, в вашей голове будет еще больше вопросов, чем сейчас. И тогда вы перейдете к серьезному изучению нейробиологии. Даже если в дальнейшем вы ответите на возникшие вопросы, это породит лишь новые, число которых неизменно будет превышать количество полученных ответов. Истина в том, что никакой жизни не хватит, чтобы досконально изучить человеческий мозг. Даже самые великие нейробиологи могут ответить лишь на часть вопросов, решением которых занимается нейробиология.

Нейробиология вошла в моду, когда люди осознали: лучший способ понять себя – заняться изучением мозга.

Все же я надеюсь, что благодаря этой книге у вас сложится представление об особенностях и причудах работы морщинистого органа массой около 2 кг, который расположен в нашей черепной коробке. Головной мозг человека далек от совершенства, однако в количестве выполняемых задач с ним не сравнится ни один орган. И это – лишь одна из миллиона причин, по которым такой человек, как я, посвятил свою жизнь преподаванию нейробиологии. Я просто не могу представить иной темы, о которой мне было бы так же интересно говорить и писать.

1. Страх

Когда исследователи из Университета Айовы в начале 1990-х впервые встретились с С.М. (имя сокращено из соображений конфиденциальности), она была 30-летней женщиной со средним уровнем интеллекта и веселым нравом. И хотя подобным описанием никого не удивить, ученых заинтересовало, что С.М. испытывала трудности в восприятии – с трудом распознавала эмоции на лицах людей. Особенно тяжело ей давался страх – казалось, С.М. в принципе не способна считать испуг с лица

.

Для большинства из нас естественно угадывать чужие эмоции по лицу – мы полагаемся на этот навык едва ли не при каждом взаимодействии. Поэтому исследователи заинтересовались случаем С.М. и даже убедили ее пройти несколько тестов. Вскоре выяснилось, что испытуемая не просто не видит страха на чужих лицах. Она никогда не испытывала его сама.

Например, случай, который произошел с С.М. задолго до знакомства с исследователями из Айовского университета. Как-то раз она возвращалась домой в одиночестве; было около 10 часов вечера, а путь лежал через неблагополучный район, в котором обитали наркоманы и преступники (в такое место ночью и в одиночестве даже на автомобиле не каждый поедет). Когда С.М. пересекала парк, со скамейки ее окликнул, как она выразилась, «укуренный» мужчина.

Обычный человек, услышав его, наверняка вжал бы голову в плечи и продолжил шагать – возможно, чуть быстрее прежнего. Однако С.М., наоборот, уверенно подошла к мужчине. Когда она была в двух шагах, он внезапно вскочил, схватил ее за блузку и опрокинул на скамью. А затем, приставив нож к горлу, прошипел: «Сейчас я прирежу тебя, дрянь!»

Представьте себя на месте С.М. – о чем бы вы думали в такой ситуации? Что бы ощущали? Если вы обычный человек, то ваше сердце ускорилось бы, дыхание бы участилось, а мозг заполнили бы отчаяние и страх.

С.М. не ощущала ничего подобного. На угрозу мужчины она ответила: «Если хотите убить меня, для начала расправьтесь с моими ангелами-хранителями». И мужчина отпустил С.М. – не то испугался ее спокойного (и, признаться, немного неожиданного) отклика, не то изначально не собирался совершать убийство. С.М. неторопливо продолжила свой путь, как будто ничего страшного не случилось. Женщина испытывала злость, но отнюдь не страх

.

С.М. не обладала мощным телом, не занималась боевыми искусствами; ей неоткуда было взять ту уверенность, которую она проявила перед лицом смертельной опасности. Страх, кажется, не входил в список доступных ей эмоций. С.М. помнит, как боялась чего-то в детстве, но не во взрослой жизни.

Ученые пробовали пробудить в ней страх самыми разными способами – как научными, так и не очень

. Узнав, что С.М. не любит змей и пауков, исследователи привели ее в зоомагазин, где продавали экзотических животных. Там можно было найти скользких и ползучих тварей всех сортов. Но вместо страха С.М. испытала приступ любопытства и постоянно просила дать ей подержать какую-нибудь змею – несмотря на все предупреждения об их опасности. С.М. даже попыталась прикоснуться к тарантулу – на что вряд ли решился бы даже тот, кто совсем не боится пауков.

Исследователи возили С.М. в заброшенную психлечебницу Уэйверли-Хиллз, расположенную в Луисвилле (штат Кентукки). Любители паранормальных явлений уверены, что ни один американский дом с привидениями не способен напугать так сильно, как этот. Пусть многие из нас способны пройти по заброшенному дому, не испытав при этом особенного страха, в Уэйверли-Хиллз все немного иначе: из темных углов то и дело выскакивают люди в костюмах, из-за чего посетители обычно подпрыгивают на месте, а порой – и вскрикивают. Но С.М. шагала по зданию с улыбкой; переодетые люди, несмотря на все старания, вызывали у нее разве что смех. Она сама чуть не напугала одно из «привидений», коснувшись пальцем его головы: ей стало интересно, из чего сделан костюм актера.

Наконец, ученые усадили С.М. смотреть фильмы ужасов: «Звонок», «Ведьму из Блэр», «Сияние». Фильмы вызвали у нее интерес, волнение, но никак не страх. За 6 фильмов страх на ее лице отразился пугающее количество раз – ни одного.

Из-за неспособности испытывать страх С.М. является самой известной на сегодняшний день живой медицинской диковинкой. Сейчас ей уже больше 50, и последние 25 лет исследователи активно изучают ее случай в надежде выяснить, что же вызывает страх у обычных людей.

Но для полного понимания ситуации важно знать об С.М. еще кое-что: на ее долю выпало редкое наследственное расстройство – болезнь Урбаха – Вите. Обычно она приводит к летальному исходу, но порой лишь повреждает мозг – особенно тот участок, который расположен у висков, то есть височную долю. Глубоко в височной доле расположена область, называемая миндалиной, которая, возможно, играет решающую роль в формировании страха – и в том, что С.М. страха не испытывает.

«Миндаль» в мозге

Миндалина названа так из-за миндаля, поскольку – неудивительно – имеет миндалевидную форму. Если смотреть на мозг снаружи, миндалины не увидеть; чтобы добраться до нее, понадобится скальпель и опыт в препарировании. И хотя слово «миндалина» часто используется в единственном числе, на самом деле их две – по одной на каждую височную долю. Как и многие другие участки головного мозга (состоящего из двух половин – полушарий, в некоторой мере симметричных друг другу), миндалина стала жертвой странной нейробиологической традиции – отсылаться к парным структурам мозга в единственном числе.

Считается, что в каждой миндалине содержится около 12 млн нейронов (клеток, составляющих основу мозга) из общего числа где-то 86 млрд

. Тем не менее миндалину не так просто обнаружить. До начала XIX в. ее даже не считали отдельной областью головного мозга. А признав миндалину таковой, исследователи все равно отказывались приписывать ей какие-либо задачи вплоть до середины XX в. Зато затем интерес к ней взлетел до небес.

Обезьяны, мескалин и миндалина

В 1930-е гг. немецкий психолог американского происхождения Генрих Клювер увлекся психоделиком под названием мескалин. Мескалин содержится в небольших кактусах пейот, растущих на юго-западе Соединенных Штатов и в Мексике. Своим воздействием он напоминает психоактивный ЛСД. Клювер интересовался мескалином во многом из-за того, что хотел изучить работу человеческого воображения, которое стимулируется мескалином. Казалось даже, будто мескалин любопытен Клюверу не только с профессиональной точки зрения: так уж совпадало, что во время экспериментов он нередко принимал психоделик сам

.

Изучая мескалин, Клювер наконец задался вопросом: на какой участок мозга он влияет? И предположил, что целью мескалина является височная доля. Предположение основывалось на собственных наблюдениях Клювера: когда он вводил большие дозы мескалина обезьянам, те нередко страдали от побочных эффектов, напоминающих симптомы височной эпилепсии – то есть эпилепсии, которая поражает височную долю.

Желая проверить свою гипотезу, Клювер обратился к молодому нейрохирургу Полу Бьюси и попросил его удалить височную долю у подопытных обезьян. Клювер размышлял так: если мескалин в первую очередь влияет на височную долю, то без нее мозг потеряет чувствительность к психоделику. Вряд ли Клювер тогда понимал, что благодаря этому эксперименту его имя впоследствии будет чуть ли не в каждом учебнике по введению в нейробиологию.

Первым объектом исследования Клювера и Бьюси стала агрессивная обезьяна по имени Аврора. Бьюси удалил у Авроры значительную часть каждой височной доли. Изменения в поведении Авроры потрясли ученых. Непослушная и злая обезьяна внезапно стала мирной и покладистой. Ее поведение изменилось во многих аспектах, но важнее всего то, что она больше не испытывала явную злость или страх. Опубликовав свои изыскания

, Клювер и Бьюси стали первыми, кто связал сильные эмоциональные переживания с височными долями мозга

. Изменения, которые произошли с Авророй после удаления височной доли, назвали синдромом Клювера – Бьюси.

Пару десятков лет спустя, в 1950-е гг., британский нейропсихолог Ларри Вайскрантц обнаружил, что описанное Клювером и Бьюси явление можно воспроизвести, удаляя у обезьян одни лишь миндалины

. Именно тогда эта слабоизученная область мозга начала привлекать внимание исследователей.

Вайскрантц заключил, что миндалина позволяет обезьянам распознавать «хорошее» и «плохое» – именно такую задачу современные нейробиологи и приписывают миндалине. Однако многие ученые, которые занимались исследованием миндалины после Вайскрантца, не учитывали ее связь с положительными эмоциями, сосредоточиваясь в основном на отрицательных. И особенно часто с миндалиной связывали страх.

О страхе

Первые подтверждения, что чувство страха связано с миндалиной мозга, по большей части встречались в работах о формировании условного рефлекса страха. В своих экспериментах исследователи выбирали нечто, к чему подопытный (скажем, крыса) относится нейтрально (например, звуковой сигнал), и пытались связать это с очевидно отрицательными ощущениями (легким ударом током, к примеру). То есть крыс приучали, что после звукового сигнала неизменно следует удар током.

Если повторить эту последовательность достаточное количество раз, крысы начнут бояться самого звукового сигнала – вне зависимости, ударит ли их током. Процесс, в течение которого меняется отклик на некогда нейтральный раздражитель, и будет называться формированием условного рефлекса. Формирование условного рефлекса заключается в том, что возникает связь между двумя условиями, которые прежде казались не связанными друг с другом. Выше описан частный случай обучения крыс, который основан на чувстве страха, поэтому называется формированием условного рефлекса страха.

Изучая роль миндалины в формировании условного рефлекса страха, ученые независимо друг от друга делали один и тот же вывод: повреждение миндалины или нейронного пути между ней и другими участками мозга мешает формированию страха

. Если повредить миндалину у крысы, а после этого попробовать приучить ее бояться звукового сигнала, условный рефлекс не сформируется. Крысу с поврежденной миндалиной бесполезно бить током – она не начнет бояться звукового сигнала даже после тысячного удара.

Формирование условного рефлекса страха заключается в создании связи между двумя условиями – например, звуковым сигналом и ударом током при опытах на животных.

Другие исследования (на крысах с неповрежденной миндалиной) показали: когда подопытное животное слышит звуковой сигнал, нейроны в его миндалине активируются

. Дальнейшие исследования, уже на людях, привели к тем же заключениям: в формировании страха важную роль играет миндалина

. Итак, все указывало на то, что за страх ответственна миндалина головного мозга. Получается, именно она способствует формированию воспоминаний о том, что представляет для нас угрозу.

Миндалина – датчик угрозы

Мы убедились, что миндалина играет решающую роль в понимании, чего нам стоит бояться. А как же формируется само ощущение страха? Оно также зависит от миндалины? Согласно исследованиям, так и есть. Миндалина реагирует на любую угрозу со стороны. Она не только закрепляет воспоминания о пугающем опыте, но и помогает распознать опасность в будущем, вызывая соответствующий отклик

.

Естественное поведение при возникновении угрозы нередко называют реакцией «бей или беги». Причина проста: когда на пути человека возникает опасность, он тут же напрягается и испытывает прилив сил, что позволяет ему справиться с угрозой посредством борьбы или побега. Такой отклик играл определяющую роль в доисторические времена, когда люди намного чаще оказывались в смертельно опасном положении (например, убегая от голодного льва). Реакция «бей или беги», основанная на инстинкте самосохранения, помогла нашему виду пережить те дни, когда опасность поджидала на каждом шагу.

Судя по всему, эту реакцию запускает именно миндалина. Все начинается с того, что миндалина через органы чувств (возьмем глаза) получает сведения об окружающей действительности. Если поблизости находится что-то, представляющее угрозу или опасность, нейроны миндалины отправляют сообщение другим участкам мозга, которые вызывают у человека прилив сил, бодрости, а также волнение. Скажем, нервные клетки из вашей миндалины направятся в структуру, называемую гипоталамусом – небольшой, но сложный участок мозга, способный менять физическое состояние человека с помощью гормонов, то есть управлять организмом (учащать сердцебиение и дыхание, к примеру). Тогда ваши зрачки расширятся, печень будет вырабатывать больше глюкозы, а неважные в настоящую минуту функции (слюноотделение, уместное во время обеда) отойдут на второй план.

Все описанные изменения можно обосновать здравым смыслом. Они нацелены на то, чтобы вы начали борьбу или побег: уровень кислорода в организме повышается, мышцы готовы вот-вот сократиться, в теле достаточно сил (в виде глюкозы), зрачки улавливают столько света, чтобы не упустить никаких мелочей в окружающей действительности.