7 фактов о мозге, подтвержденных исследованиями

Каждый день ваш мозг генерирует напряжение, достаточное для образования молнии. Когда вы смотрите телевизор, мозг практически не работает, а когда решаете задачки начальной школы — трудится вовсю. А если вы пытаетесь делать несколько дел одновременно, то можете потерять часть серого вещества.

Рассказываем о результатах любопытных исследований в сфере нейробиологии, описанных в наших книгах.

Гендиректор мозга

Когда мы чему-нибудь учимся, в мозге задействуется целый ряд связанных между собой участков и отделов. Например, гиппокамп почти всегда работает под плотным «присмотром» со стороны префронтальной коры. Вообще префронтальная кора контролирует нашу активность — и физическую, и мыслительную, — получая сигналы извне и затем отдавая команды через нейронную сеть мозга. Префронтальную кору можно представить в виде своеобразного начальника. Она прежде всего отвечает за оценку окружающей ситуации, задействуя рабочую память, формируя импульсы и отдавая команды к действиям, суждениям, планированию, предвидению и так далее — то есть разнообразным исполнительным функциям.

Иллюстрация из книги «Как работает тело»

В качестве генерального директора мозга префронтальная кора всегда находится в тесном контакте с исполнительным директором — двигательной зоной коры головного мозга, а также с другими его отделами.

Гиппокамп представляет собой нечто вроде штурмана, который получает сведения из рабочей памяти, связывает их с уже имеющимися данными, сравнивает, создает новые ассоциации и направляет в префронтальную кору. Ученые полагают, что память — это набор фрагментов информации, рассредоточенных в мозге.

Гиппокамп, как некое депо, получает фрагменты информации из коры, связывает и направляет назад в виде новой карты нейронных связей.

Сканирование мозга человека показывает: когда он заучивает новое слово, префронтальная кора его головного мозга активизируется (как и гиппокамп, и некоторые другие прилегающие участки, например слуховая кора). После того как благодаря химическим сигналам глутамата создана новая нейронная цепочка и слово зафиксировано в памяти, активность префронтальной коры снижается. Она проконтролировала начальные этапы проекта, а теперь может переложить ответственность на других членов команды и заняться очередными проблемами.

У подростков мозг переформатируется

Постоянно работающий нейрон с течением времени покрывается оболочкой из особого вещества, которое называется миелин. Он значительно повышает эффективность нейрона как проводника электрических импульсов. Это можно сравнить с тем, что изолированные провода могут выдерживать значительно большую нагрузку, чем оголенные.

Покрытые миелиновой оболочкой нейроны работают без затраты излишних усилий, что свойственно медленным, «открытым» нейронам. В основном покрытие нейронов миелином завершается у ребенка к возрасту двух лет, по мере того как его тело научается двигаться, видеть и слышать.

К семи годам выработка миелина снижается, а в период полового созревания активизируется вновь.

Это происходит из-за того, что млекопитающему предстоит осуществить новую настройку своего мозга на поиск наилучшего брачного партнера. В это время наши предки нередко были вынуждены перемещаться в новые племена или кланы и постигать новые обычаи и культуру. Рост выработки миелина в период полового созревания как раз всему этому и способствует. Естественный отбор устроил мозг таким, что именно в этот период он меняет ментальную модель окружающего мира.

Мозг = движение

Мозг нужен только двигающемуся живому существу. Это доказывает исследование маленького, похожего на медузу морского животного под названием асцидия. Имеющее от рождения примитивный спинной мозг и три сотни нейронов, это мешкообразное существо плавает в неглубоких местах, пока не находит подходящий отросток коралла, к которому и прирастает. После появления асцидии на свет у нее всего 12 часов, чтобы сделать это, иначе она погибает. Прикрепившись к кораллу, асцидия медленно съедает свой мозг. Б?льшую часть жизни она выглядит скорее как растение, а не как животное. Поскольку асцидия не передвигается, мозг ей не нужен.

Когда асцидия перестает двигаться, она утрачивает мозг. 

По мере того как человеческий вид эволюционировал, чисто физические навыки его представителей превращались в абстрактные способности предвидеть, оценивать, проводить связь между явлениями, планировать, наблюдать за собой, выносить суждения, исправлять ошибки, менять тактику, а затем и запоминать все, что делалось в целях выживания. Те нейронные цепочки, которые наши далекие предки использовали, чтобы добывать огонь, мы сегодня применяем, например, для изучения французского языка.

Молнии и белые вороны

Хотя электрический потенциал покоя у клеток мозга меньше, чем у обычной пальчиковой батарейки, заряд, проходящий через их мембраны, имеет колоссальное напряжение — около 50 милливольт на одну клетку. Умножьте это на 100 миллиардов клеток — минимум в четыре раза больше, чем нужно для появления молнии во время грозы!

С момента рождения мозг генерирует такие электрические импульсы во всей своей структуре. Каждая мысль, ощущение и действие сопровождаются различными их комбинациями в виде волн. Врач видит их на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), так же как сердечный ритм — на электрокардиограмме (ЭКГ). На графике генерируемые мозгом волны выглядят как непрерывные линии с повышенной или пониженной частотой, то есть быстрые и медленные.

Бета-волны — это волны внимания. Они появляются на ЭЭГ во время зрительной сосредоточенности при выполнении задачи. За бета-волнами в порядке замедления следуют альфа-, тета- и дельта-волны, которые отражают диапазон расфокусированного восприятия от полного расслабления до медитации и глубокого сна.

Гамма-волны — белые вороны. Они быстрее бета-волн, но появляются как в сфокусированном, так и в расфокусированном сознании, что позволяет предположить схожесть этих состояний.

Каждая «настройка» волн соответствует отдельной функции мозга.

Для максимальной продуктивности во всем — работе по дому, преподавании, руководстве компанией, игре в шахматы, научных исследованиях — необходимо знать, когда и как переключаться между настройками. А главное — понимать: с помощью этих волн мозг оптимизирует свое состояние для выполнения текущей задачи.

Многозадачность съедает мозг

Хотя некоторые гордятся своей многозадачностью, сами по себе краткосрочные достижения сомнительны. Если действительно доводить до конца все начатые дела, то выбьешься из сил — батарейки в фонаре внимания мозга сядут, и придется брести наугад в полной темноте. Шрини Пиллэй, автор книги «Варгань, кропай, марай и пробуй», называет это «синдром расшатанного мозга», при котором успокаивающее воздействие сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ) полностью нейтрализуется.

Аспирант Кеп Ки Ло и когнитивный нейробиолог Риота Канаи описали этот феномен, обнаруженный во время изучения медиамногозадачников — людей, которые ведут переписку за просмотром телевизора и одновременно листают интернет-страницы. У них в детекторе конфликтов мозга — передней поясной коре (ППК) — плотность серого вещества ниже, чем у тех, кто пользуется устройствами по очереди.

Создалось впечатление, что многозадачность поглотила ткани мозга в данной области.

Чем чаще выполнять несколько дел одновременно, тем хуже связь между СПРРМ и ППК. В результате большой объем задач создает непреодолимый конфликт. Выражаясь простым языком, это запутывает, вызывает дискомфорт, забывчивость и мешает сконцентрироваться.

Простые примеры и живое общение

Изучение мозга методом томографии позволило определить способы, помогающие активизировать передние части лобных долей. Именно эта часть мозга отвечает за наиболее сложные его функции. Способы просты.

• Читать вслух, писать и считать — недолго, но ежедневно и очень сосредоточенно. Это не только способствуют активной работе передних частей лобных долей, но и улучшают функции мозга в целом.

Решение сложных примеров менее эффективно, чем быстрое решение простых.

Ниже показаны изображения мозга, полученные при исследовании на томографе во время разных видов деятельности. Красным и желтым обозначены области активности мозга (в них быстрее циркулирует кровь). Желтый цвет говорит о наиболее интенсивной работе.

Иллюстрации из тетради «Тренируем мозг»

• Общаться. Передние части лобных долей активны и во время общения, особенно если беседовать глядя друг другу в глаза.

Во время телефонных разговоров лобные доли почти не действуют. Именно поэтому так важны личные встречи и живое общение.

• Развивать мелкую моторику. Отлично «включает» мозг, когда человек, например, готовит еду, играет на музыкальных инструментах, рисует, пишет, шьет или занимается другим рукоделием. Но если просто перебирать пальцами, то есть совершать движения, при которых не задействовано зрение, передние части лобных долей мозга вообще не работают, поэтому такие движения неэффективны.

Кишечник защищает мозг

На риск развития болезней головного мозга оказывают большое влияние бактерии кишечника. Их баланс и разнообразие регулируют степень воспалительного процесса в организме. А именно воспаление — основа дегенеративных состояний, в том числе диабета, рака, заболеваний сердечно-сосудистой системы и болезни Альцгеймера.

Здоровый уровень разнообразия полезных бактерий ограничивает продуцирование воспалительных химических веществ. Кишечные бактерии также производят важные для здоровья головного мозга химические вещества, в том числе BDNF, различные витамины, такие как В12, и даже нейромедиаторы, такие как глутамат и GABA. Кроме того, они ферментируют определенные вещества, получаемые организмом с пищей, например полифенолы, на более мелкие противовоспалительные компоненты, которые путем абсорбции попадают в ток крови и защищают головной мозг.

По материалам книг «Кишечник и мозг», «Тренируем мозг. Тетрадь № 6», «Варгань, кропай, марай и пробуй», «Гормоны счастья», «Зажги себя!»

Обложка поста — unsplash.com