Член-корреспондент РАН С. МЕДВЕДЕВ (г. Санкт-Петербург).
Несмотря на все достижения современной науки, человеческий мозг остается самым загадочным объектом. С помощью сложнейшей тонкой аппаратуры ученые Института мозга человека Российской АН смогли "проникнуть" в глубины мозга, не нарушая его работы, и выяснить, каким образом происходит запоминание информации, обработка речи, как формируются эмоции. Эти исследования помогают не только разобраться в том, как выполняет мозг свои важнейшие психические функции, но и разработать методы лечения тех людей, у которых они нарушены. Об этих и других работах Института мозга человека рассказывает его директор С. В. Медведев.
Интересные результаты дает такой эксперимент. Испытуемому рассказывают одновременно две разные истории: в левое ухо одну, в правое - другую.
Исследования, проведенные в последние годы в Институте мозга человека Российской академии наук, позволили определить, какие области мозга отвечают за осмысление различных особенностей воспринимаемой человеком речи.
Мозг против мозга - кто кого?
Проблема исследования мозга человека, соотношения мозга и психики - одна из самых захватывающих задач, которые когда-либо возникали в науке. Впервые поставлена цель познать нечто, равное по сложности самому инструменту познания. Ведь все, что до сих пор исследовалось - и атом, и галактика, и мозг животного - было проще, чем мозг человека. С философской точки зрения неизвестно, возможно ли в принципе решение этой задачи. Ведь, кроме приборов и методов, главным средством познания мозга остается опять-таки наш человеческий мозг. Обычно прибор, который изучает какое-то явление или объект, сложнее этого объекта, в этом же случае мы пытаемся действовать на равных - мозг против мозга.
Грандиозность задачи привлекала многие великие умы: о принципах работы мозга высказывались и Гиппократ, и Аристотель, и Декарт и многие другие.
В прошлом веке были обнаружены зоны мозга, отвечающие за речь, - по имени открывателей их называют области Брока и Вернике. Однако настоящее научное исследование мозга началось с работ нашего гениального соотечественника И. М. Сеченова. Далее - В. М. Бехтерев, И. П. Павлов... Здесь я остановлюсь в перечислении имен, так как выдающихся исследователей мозга в двадцатом веке много, и слишком велика опасность кого-нибудь пропустить (особенно из ныне здравствующих, не дай Бог). Были сделаны великие открытия, но возможности методик того времени для изучения человеческих функций весьма ограничены: психологические тесты, клинические наблюдения и начиная с тридцатых годов электроэнцефалограмма. Это все равно, что пытаться узнать, как работает телевизор, по гудению ламп и трансформаторов или по температуре футляра, либо попробовать понять роль составляющих его блоков, исходя из того, что произойдет с телевизором, если этот блок разбить.
Однако устройство мозга, его морфологию изучили уже довольно хорошо. А вот представления о функционировании отдельных нервных клеток были очень отрывочными. Таким образом, не хватало полноты знаний о кирпичиках, составляющих мозг, и необходимых инструментов для их исследования.
Два прорыва в исследованиях мозга человека
Реально первый прорыв в познании мозга человека был связан с применением метода долгосрочных и краткосрочных имплантированных электродов для диагностики и лечения больных. В то же время ученые начали понимать, как работает отдельный нейрон, как происходит передача информации от нейрона к нейрону и по нерву. В нашей стране первыми в условиях непосредственного контакта с мозгом человека стали работать академик Н. П. Бехтерева и ее сотрудники.
Так были получены данные о жизни отдельных зон мозга, о соотношении его важнейших разделов - коры и подкорки и многие другие. Однако мозг состоит из десятков миллиардов нейронов, а с помощью электродов можно наблюдать лишь за десятками, да и то в поле зрения исследователей часто попадают не те клетки, которые нужны для исследования, а те, что оказались рядом с лечебным электродом.
Тем временем в мире совершалась техническая революция. Новые вычислительные возможности позволили вывести на новый уровень исследование высших функций мозга с помощью электроэнцефалографии и вызванных потенциалов. Возникли и новые методы, позволяющие "заглянуть внутрь" мозга: магнитоэнцефалография, функциональная магниторезонансная томография и позитронно-эмиссионная томография. Все это создало фундамент для нового прорыва. Он действительно произошел в середине восьмидесятых годов.
В это время научный интерес и возможность его удовлетворения совпали. Видимо, поэтому Конгресс США объявил девяностые годы десятилетием изучения человеческого мозга. Эта инициатива быстро стала международной. Сейчас во всем мире над исследова нием человеческого мозга трудятся сотни лучших лабораторий.
Надо сказать, что у нас в то время в верхних эшелонах власти было много умных и болеющих за державу людей. Поэтому и в нашей стране поняли необходимость исследования мозга человека и предложили мне на базе коллектива, созданного и руководимого академиком Бехтеревой, организовать научный центр по исследованию мозга - Институт мозга человека РАН.
Главное направление деятельности института: фундаментальные исследования организации мозга человека и его сложных психических функций - речи, эмоций, внимания, памяти. Но не только. Одновременно ученые должны вести поиск методов лечения тех больных, у которых эти важные функции нарушены. Соединение фундаментальных исследований и практической работы с больными было одним из основных принципов деятельности института, разработанных его научным руководителем Натальей Петровной Бехтеревой.
Недопустимо ставить эксперименты на человеке. Поэтому большая часть исследований мозга проводится на животных. Однако есть явления, которые могут быть изучены только на человеке. Например, сейчас молодой сотрудник моей лаборатории защищает диссертацию об обработке речи, ее орфографии и синтаксиса в различных структурах мозга. Согласитесь, что это трудно исследовать на крысе. Институт специально ориентирован на исследование того, что нельзя изучать на животных. Мы проводим психофизиологические исследования на добровольцах с применением так называемой неинвазивной техники, не "залезая" внутрь мозга и не причиняя человеку особенных неудобств. Так осуществляются, например, томографические обследования или картирование мозга с помощью электроэнцефалографии.
Но бывает, что болезнь или несчастный случай "ставят эксперимент" на человеческом мозге - например, у больного нарушается речь или память. В этой ситуации можно и нужно исследовать те области мозга, работа которых нарушена. Или, наоборот, у пациента утерян или поврежден кусочек мозга, и ученым предоставляется возможность изучить, какие свои "обязанности" мозг не может выполнять с таким нарушением.
Но просто наблюдать за такими пациентами, мягко говоря, неэтично, и в нашем институте не только исследуют больных с различными повреждениями мозга, но и помогают им, в том числе и с помощью новейших, разработанных нашими сотрудниками методов лечения. Для этой цели при институте существует клиника на 160 коек. Две задачи - исследование и лечение - неразрывно связаны в работе наших сотрудников.
У нас прекрасные высококвалифицированниые доктора и медсестры. Без этого нельзя - ведь мы на переднем крае науки, и нужна высочайшая квалификация, чтобы реализовать новые методики. Практически каждая лаборатория института замкнута на отделения клиники, и это залог непрерывного появления новых подходов. Кроме стандартных методов лечения у нас проводят хирургическое лечение эпилепсии и паркинсонизма, психохирургические операции, лечение мозговой ткани магнитостимуляцией, лечение афазии с помощью электростимуляции, а также многое другое. В клинике лежат тяжелые больные, и бывает удается помочь им в случаях, считавшихся безнадежными. Конечно, это возможно не всегда. Вообще, когда слышишь какие-либо безграничные гарантии в лечении людей, это вызывает очень серьезные сомнения.
Будни и звездные часы лабораторий
В каждой лаборатории есть свои достижения. Например, лаборатория, которой руководит профессор В. А. Илюхина, ведет разработки в области нейрофизиологии функциональных состояний головного мозга.
Что это такое? Попробую объяснить на простом примере. Каждый знает, что одна и та же фраза иногда воспринимается человеком диаметрально противоположно в зависимости от того, в каком состоянии он находится: болен или здоров, возбужден или спокоен. Это похоже на то, как одна и та же нота, извлекаемая, например, из органа, имеет разный тембр в зависимости от регистра. Наш мозг и организм - сложнейшая многорегистровая система, где роль регистра играет состояние человека. Можно сказать, что весь спектр взаимоотношений человека с окружающей средой определяется его функциональным состоянием. Оно определяет и возможность "срыва" оператора за пультом управления сложнейшей машиной, и реакцию больного на принимаемое лекарство.
В лаборатории профессора Илюхиной исследуют функциональные состояния, а также то, какими параметрами они определяются, как эти параметры и сами состояния зависят от регуляторных систем организма, как внешние и внутренние воздействия изменяют состояния, иногда вызывая болезнь, и как в свою очередь состояния мозга и организма влияют на течение заболевания и действие лекарственных средств. С помощью полученных результатов можно сделать правильный выбор между альтернативными путями лечения. Проводится и определение приспособительных возможностей человека: насколько он будет устойчив при каком-либо лечебном воздействии, стрессе.
Очень важной задачей занимается лаборатория нейроиммунологии. Нарушения иммунорегуля ции часто приводят к возникновению тяжелых заболеваний головного мозга. Это состояние надо диагносцировать и подобрать лечение - иммунокоррекцию. Типичный пример нейроиммун ного заболевания - рассеянный склероз, изучением которого в институте занимается лаборатория под руководством профессора И. Д. Столярова. Не так давно он вошел в совет Европейского комитета, занимающегося исследованием и лечением рассеянного склероза.
В двадцатом веке человек начал активно изменять окружающий его мир, празднуя победу над природой, но оказалось, что праздновать рано: при этом обостряются проблемы, созданные самим человеком, так называемые техногенные. Мы живем под воздействием магнитных полей, при свете мигающих газосветных ламп, часами смотрим на дисплей компьютера, говорим по мобильному телефону... Все это далеко не безразлично для организма человека: например, хорошо известно, что мигающий свет способен вызвать эпилептический припадок. Можно устранить вред, наносимый при этом мозгу, очень простыми мерами - закрыть один глаз. Чтобы резко снизить "поражающее действие" радиотелефона (кстати, оно еще точно не доказано), можно просто изменить его конструкцию так, чтобы антенна была направлена вниз и мозг не облучался. Этими исследованиями занимается лаборатория под руководством доктора медицинских наук Е. Б. Лыскова. Например, он и его сотрудники показали, что воздействие переменного магнитного поля отрицательно сказывается на процессе обучения.
На уровне клеток работа мозга связана с химическими превращениями различных веществ, поэтому для нас важны результаты, полученные в лаборатории молекулярной нейробиологии, руководимой профессором С. А. Дамбиновой. Сотрудники этой лаборатории разрабатывают новые методы диагностики заболеваний мозга, проводят поиск химических веществ белковой природы, которые способны нормализовать нарушения в ткани мозга при паркинсонизме, эпилепсии, наркотической и алкогольной зависимости. Оказалось, что употребление наркотиков и алкоголя приводит к разрушению нервных клеток. Их фрагменты, попадая в кровь, побуждают иммунную систему вырабатывать так называемые "аутоантитела". "Аутоантитела" остаются в крови еще долгое время, даже у людей, переставших употреблять наркотики. Это своеобразная память организма, хранящая информацию об употреблении наркотиков. Если измерить в крови человека количество аутоантител к специфическим фрагментам нервных клеток, можно поставить диагноз "наркомания" даже через несколько лет после того, как человек перестал употреблять наркотики.
Можно ли "перевоспитать" нервные клетки?
Одно из самых современных направлений в работе института - стереотаксис. Это медицинская технология, обеспечивающая возможность малотравматичного, щадящего, прицельного доступа к глубоким структурам головного мозга и дозированное воздействие на них. Это нейрохирургия будущего. Вместо "открытых" нейрохирургических вмешательств, когда, чтобы достичь мозга, делают большую трепанацию, предлагаются малотравматичные, щадящие воздействия на головной мозг.
В развитых странах, прежде всего в США, клинический стереотаксис занял достойное место в нейрохирургии. В США в этой сфере сегодня работают около 300 нейрохирургов - членов Американского стереотаксического общества. Основа стереотаксиса - математика и точные приборы, обеспечивающие прицельное погружение в мозг тонких инструментов. Они позволяют "заглянуть" в мозг живого человека. При этом используется позитронно-эмиссионная томография, магниторезонансная томография, компьютерная рентгеновская томография. "Стереотаксис - мерило методической зрелости нейрохирургии" - мнение ныне покойного нейрохирурга Л. В. Абракова. Для стереотаксического метода лечения очень важно знание роли отдельных "точек" в мозге человека, понимание их взаимодействия, знание того, где и что именно нужно изменить в мозге для лечения той или иной болезни.
В институте существует лаборатория стереотаксических методов, которой руководит доктор медицинских наук, лауреат Государственной премии СССР А. Д. Аничков. По существу, это ведущий стереотаксический центр России. Здесь родилось самое современное направление - компьютерный стереотакcис с программно-математическим обеспечением, которое осуществляется на электронной вычислительной машине. До наших разработок стереотаксические расчеты проводились нейрохирургами вручную во время операции, сейчас же у нас разработаны десятки стереотаксических приборов; некоторые прошли клиническую апробацию и способны решать самые сложные задачи. Совместно с коллегами из ЦНИИ "Электроприбор" создана и впервые в России серийно выпускается компьютеризированная стереотаксическая система, которая по ряду основных показателей превосходит аналогичные зарубежные образцы. Как выразился неизвестный автор, "наконец, робкие лучи цивилизации осветили наши темные пещеры".
В нашем институте стереотаксис применяется при лечении больных, страдающих двигательными нарушениями (паркинсонизмом, болезнью Паркинсона, хореей Гентингтона и другими), эпилепсией, неукротимыми болями (в частности, фантомно-болевым синдромом), некоторыми психическими нарушениями. Кроме того, стереотаксис используется для уточнения диагноза и лечения некоторых опухолей головного мозга, для лечения гематом, абсцессов, кист мозга. Стереотаксические вмешательства (как и все остальные нейрохирургические вмешательства) предлагаются больному только в том случае, если исчерпаны все возможности медикаментозного лечения и само заболевание угрожает здоровью пациента или лишает его трудоспособности, делает асоциальным. Все операции производятся только при согласии больного и его родственников, после консилиума специалистов разного профиля.
Существуют два вида стереотаксиса. Первый, нефункциональный, применяется тогда, когда в глубине мозга имеется какое-то органическое поражение, например опухоль. Если ее удалять с помощью обычной техники, придется затронуть здоровые, выполняющие важные функции структуры мозга и больному случайно может быть нанесен вред, иногда даже несовместимый с жизнью. Предположим, что опухоль хорошо видна с помощью магниторезонансного и позитронно-эмиссионного томографов. Тогда можно рассчитать ее координаты и ввести с помощью малотравматичного тонкого щупа радиоактивные вещества, которые выжгут опухоль и за короткое время распадутся. Повреждения при проходе сквозь мозговую ткань минимальны, а опухоль будет уничтожена. Мы провели уже несколько таких операций, бывшие пациенты живут до сих пор, хотя при традиционных методах лечения у них не было никакой надежды.
Суть этого метода в том, что мы устраняем "дефект", который четко видим. Главная задача - решить, как до него добраться, какой путь выбрать, чтобы не задеть важные зоны, какой метод устранения "дефекта" выбрать.
Принципиально другая ситуация при "функциональном" стереотаксисе, который тоже применяется при лечении психических заболеваний. Причина болезни часто заключается в том, что одна маленькая группа нервных клеток или несколько таких групп работают неправильно. Они либо не выделяют необходимые вещества, либо выделяют их слишком много. Клетки могут быть патологически возбуждены, и тогда стимулируют "нехорошую" активность других, здоровых клеток. Эти "сбившиеся с пути" клетки надо найти и либо уничтожить, либо изолировать, либо "перевоспитать" с помощью электростимуляции. В такой ситуации нельзя "увидеть" пораженный участок. Мы должны его вычислить чисто теоретически, как астрономы вычислили орбиту Нептуна.
Именно здесь для нас особенно важны фундаментальные знания о принципах работы мозга, о взаимодействии его участков, о функциональной роли каждого участка мозга. Мы используем результаты стереотаксической неврологии - нового направления, разработанного в институте покойным профессором В. М. Смирновым. Стереотаксическая неврология - это "высший пилотаж", однако именно на этом пути нужно искать возможность лечения многих тяжелых заболеваний, в том числе и психических.
Результаты наших исследований и данные других лабораторий указывают на то, что практически любая, даже очень сложная психическая деятельность мозга обеспечивается распределенной в пространстве и изменчивой во времени системой, состоящей из звеньев различной степени жесткости. Понятно, что вмешиваться в работу такой системы очень трудно. Тем не менее сейчас мы это умеем: например, можем создать новый центр речи взамен разрушенного при травме.
При этом происходит своеобразное "перевоспитание" нервных клеток. Дело в том, что существуют нервные клетки, которые от рождения готовы к своей работе, но есть и другие, которые "воспитываются" в процессе развития человека. Научаясь выполнять одни задачи, они забывают другие, но не навсегда. Даже пройдя "специализацию", они в принципе способны взять на себя выполнение каких-то других задач, могут работать и по-другому. Поэтому можно попытаться заставить их взять на себя работу утраченных нервных клеток, заменить их.
Нейроны мозга работают как команда корабля: один хорошо умеет вести судно по курсу, другой - стрелять, третий - готовить пищу. Но ведь и стрелка можно научить готовить борщ, а кока - наводить орудие. Нужно только объяснить им, как это делается. В принципе это естественный механизм: если травма мозга произошла у ребенка, у него нервные клетки самопроизвольно "переучиваются". У взрослых же для "переучивания" клеток нужно применять специальные методы.
Этим и занимаются исследователи - пытаются стимулировать одни нервные клетки выполнять работу других, которые уже нельзя восстановить. В этом направлении уже получены хорошие результаты: например, некоторых пациентов с нарушением области Брока, отвечающей за формирование речи, удалось обучить говорить заново.
Другой пример - лечебное воздействие психохирургических операций, направленных на "выключение" структур области мозга, называемой лимбической системой. При разных болезнях в разных зонах мозга возникает поток патологических импульсов, которые циркулируют по нервным путям. Эти импульсы появляются в результате повышенной активности зон мозга, и такой механизм приводит к целому ряду хронических заболеваний нервной системы, таких, как паркинсонизм, эпилепсия, навязчивые состояния. Пути, по которым проходит циркуляция патологических импульсов, надо найти и максимально щадяще "выключить".
В последние годы проведены многие сотни (особенно в США) стереотаксических психохирургических вмешательств для лечения больных, страдающих некоторыми психическими нарушениями (прежде всего, навязчивыми состояниями), у которых оказались неэффективными нехирургические методы лечения. По мнению некоторых наркологов, наркоманию тоже можно рассматривать как разновидность такого рода расстройства, поэтому в случае неэффективности медикаментозного лечения может быть рекомендовано стереотаксическое вмешательство.
Детектор ошибок
Очень важное направление работы института - исследование высших функций мозга: внимания, памяти, мышления, речи, эмоций. Этими проблемами занимаются несколько лабораторий, в том числе та, которой руковожу я, лаборатория академика Н. П. Бехтеревой, лаборатория доктора биологических наук Ю. Д. Кропотова.
Присущие только человеку функции мозга исследуются с помощью различных подходов: используется "обычная" электроэнцефалограмма, но на новом уровне картирования мозга, изучение вызванных потенциалов, регистрация этих процессов совместно с импульсной активностью нейронов при непосредственном контакте с мозговой тканью - для этого применяются имплантированные электроды и техника позитронно-эмиссионной томографии.
Работы академика Н. П. Бехтеревой в этой области достаточно широко освещались в научной и научно-популярной печати. Она начала планомерное исследование психических процессов в мозге еще тогда, когда большинство ученых считали это практически непознаваемым, делом далекого будущего. Как хорошо, что хотя бы в науке истина не зависит от позиции большинства. Многие из тех, кто отрицал возможность таких исследований, теперь считают их приоритетными.
В рамках этой статьи можно упомянуть только о самых интересных результатах, например о детекторе ошибок. Каждый из нас сталкивался с его работой. Представьте, что вы вышли из дому и уже на улице вас начинает терзать странное чувство - что-то не так. Вы возвращаетесь - так и есть, забыли выключить свет в ванной. То есть, вы забыли выполнить обычное, стереотипное действие - щелкнуть выключателем, и этот пропуск автоматически включил контрольный механизм в мозге. Этот механизм в середине шестидесятых был открыт Н. П. Бехтеревой и ее сотрудниками. Несмотря на то, что результаты были опубликованы в научных журналах, в том числе и зарубежных, сейчас они "переоткрыты" на Западе людьми, знающими работы наших ученых, но не гнушающимися прямым заимствованием у них. Исчезновение великой державы привело и к тому, что в науке стало больше случаев прямого плагиата.
Детекция ошибок может стать и болезнью, когда этот механизм работает больше, чем нужно, и человеку все время кажется, что он что-то забыл.
В общих чертах нам сегодня ясен и процесс запуска эмоций на уровне мозга. Почему один человек с ними справляется, а другой - "западает", не может вырваться из замкнутого круга однотипных переживаний? Оказалось, что у "стабильного" человека изменения обмена веществ в мозге, связанные, например, с горем, обязательно компенсируются направленными в другую сторону изменениями обмена веществ в других структурах. У "нестабильного" же человека эта компенсация нарушена.
Кто отвечает за грамматику?
Очень важное направление работы - так называемое микрокартирование мозга. В наших совместных исследованиях обнаружены даже такие механизмы, как детектор грамматической правильности осмысленной фразы. Например, "голубая лента" и "голубой лента". Смысл понятен в обоих случаях. Но есть одна "маленькая, но гордая" группа нейронов, которая "взвивается", когда грамматика нарушена, и сигнализирует об этом мозгу. Зачем это нужно? Вероятно, затем, что понимание речи часто идет в первую очередь за счет анализа грамматики (вспомним "глокую куздру" академика Щербы). Если с грамматикой что-то не так, поступает сигнал - надо проводить добавочный анализ.
Найдены микроучастки мозга, которые отвечают за счет, за различение конкретных и абстрактных слов. Показаны различия в работе нейронов при восприятии слова родного языка (чашка), квазислова родного языка (чохна) и слова иностранного (вахт - время по-азербайджански).
В этой деятельности по-разному участвуют нейроны коры и глубоких структур мозга. В глубоких структурах в основном наблюдается увеличение частоты электрических разрядов, не очень "привязанное" к какой-то определенной зоне. Эти нейроны как бы любую задачу решают всем миром. Совершенно другая картина в коре головного мозга. Один нейрон словно говорит: "А ну-ка, ребята, помолчите, это мое дело, и я буду выполнять его сам". И действительно, у всех нейронов, кроме некоторых, понижается частота импульсации, а у "избранников" повышается.
Благодаря технике позитронно-эмиссионной томографии (или сокращенно ПЭТ) стало возможно детальное изучение одновременно всех областей мозга, отвечающих за сложные "человеческие" функции. Суть метода состоит в том, что малое количество изотопа вводят в вещество, участвующее в химических превращениях внутри клеток мозга, а затем наблюдают, как меняется распределение этого вещества в интересующей нас области мозга. Если к этой области усиливается приток глюкозы с радиоактивной меткой - значит, увеличился обмен веществ, что говорит об усиленной работе нервных клеток на этом участке мозга.
А теперь представьте, что человек выполняет какое-то сложное задание, требующее от него знания правил орфографии или логического мышления. При этом у него наиболее активно работают нервные клетки в области мозга, "ответственной" именно за эти навыки. Усиление работы нервных клеток можно зарегистрировать с помощью ПЭТ по увеличению кровотока в активизированной зоне. Таким образом удалось определить, какие области мозга "отвечают" за синтаксис, орфографию, смысл речи и за решение других задач. Например, известны зоны, которые активизируются при предъявлении слов, неважно, надо их читать или нет. Есть и зоны, которые активизируются, чтобы "ничего не делать", когда, например, человек слушает рассказ, но не слышит его, следя за чем-то другим.
Что такое внимание?
Не менее важно понять, как "работает" внимание у человека. Этой проблемой в нашем институте занимается и моя лаборатория, и лаборатория Ю. Д. Кропотова. Исследования ведутся совместно с коллективом ученых под руководством финского профессора Р. Наатанена, который открыл так называемый механизм непроизвольного внимания. Чтобы понять, о чем идет речь, представьте ситуацию: охотник крадется по лесу, выслеживая добычу. Но он и сам является добычей для хищного зверя, которого не замечает, потому что настроен только на поиск оленя или зайца. И вдруг случайный треск в кустах, может быть, и не очень заметный на фоне птичьего щебета и шума ручья, мгновенно переключает его внимание, подает сигнал: "Рядом опасность". Механизм непроизвольного внимания сформировался у человека в глубокой древности, как охранный механизм, но работает и сейчас: например, водитель ведет машину, слушает радио, слышит крики детей, играющих на улице, воспринимает все звуки окружающего мира, внимание его рассеянно, и вдруг тихий стук мотора мгновенно переключает его внимание на машину - он осознает, что с двигателем что-то не в порядке (кстати, это явление похоже на детектор ошибок).
Такой переключатель внимания работает у каждого человека. Мы обнаружили зоны, которые активизируются на ПЭТ при работе этого механизма, а Ю. Д. Кропотов исследовал его с помощью метода имплантированных электродов. Иногда в самой сложной научной работе бывают смешные эпизоды. Так было, когда мы в спешке закончили эту работу перед очень важным и престижным симпозиумом. Ю. Д. Кропотов и я поехали на симпозиум делать доклады, и только там с удивлением и "чувством глубокого удовлетворения" неожиданно выяснили, что активизация нейронов происходит в одних и тех же зонах. Да, иногда двоим сидящим рядом надо поехать в другую страну, чтобы поговорить.
Если механизмы непроизвольного внимания нарушаются, то можно говорить о болезни. В лаборатории Кропотова изучают детей с так называемым дефицитом внимания и гиперактивностью. Это трудные дети, чаще мальчики, которые не могут сосредоточиться на уроке, их часто ругают дома и в школе, а на самом деле их нужно лечить, потому что у них нарушены некоторые определенные механизмы работы мозга. Еще недавно это явление не рассматривалось как болезнь и лучшим методом борьбы с ним считались "силовые" методы. Мы сейчас можем не только определить это заболевание, но и предложить методы лечения детей с дефицитом внимания.
Однако хочется огорчить некоторых молодых читателей. Далеко не каждая шалость связана с этим заболеванием, и тогда... "силовые" методы оправданы.
Кроме непроизвольного внимания есть еще и селективное. Это так называемое "внимание на приеме", когда все вокруг говорят разом, а вы следите только за собеседником, не обращая внимания на неинтересную вам болтовню соседа справа. Во время эксперимента испытуемому рассказывают истории: в одно ухо - одну, в другое - другую. Мы следим за реакцией на историю то в правом ухе, то в левом и видим на экране, как радикально меняется активизация областей мозга. При этом активизация нервных клеток на историю в правом ухе значительно меньше - потому, что большинство людей берут телефонную трубку в правую руку и прикладывают ее к правому уху. Им следить за историей в правом ухе проще, нужно меньше напрягаться, мозг возбуждается меньше.
Тайны мозга еще ждут своего часа
Мы часто забываем очевидное: человек - это не только мозг, но еще и тело. Нельзя понять работу мозга, не рассматривая все богатство взаимодействия мозговых систем с различными системами организма. Иногда это очевидно - например, выброс в кровь адреналина заставляет мозг перейти на новый режим работы. В здоровом теле - здоровый дух - это именно о взаимодействии тела и мозга. Однако далеко не все здесь понятно. Изучение этого взаимодействия еще ждет своих исследователей.
Сегодня можно сказать, что мы хорошо представляем, как работает одна нервная клетка. Многие белые пятна исчезли и на карте мозга, определены области, отвечающие за психические функции. Но между клеткой и областью мозга находится еще один, очень важный уровень - совокупность нервных клеток, ансамбль нейронов. Здесь пока еще много неясного. С помощью ПЭТ мы можем проследить, какие области мозга "включаются" при выполнении тех или иных задач, а вот что происходит внутри этих областей, какие сигналы посылают друг другу нервные клетки, в какой последовательности, как они взаимодействуют между собой - об этом мы пока знаем мало. Хотя определенный прогресс есть и в этом направлении.
Раньше считали, что мозг поделен на четко разграниченные участки, каждый из которых "отвечает" за свою функцию: это зона сгибания мизинца, а это зона любви к родителям. Эти выводы основывались на простых наблюдениях: если данный участок поврежден, то и функция его нарушена. Со временем стало ясно, что все более сложно: нейроны внутри разных зон взаимодействуют между собой весьма сложным путем и нельзя осуществлять везде четкую "привязку" функции к области мозга в том, что касается обеспечения высших функций. Можно только сказать, что эта область имеет отношение к речи, к памяти, к эмоциям. А сказать, что этот нейронный ансамбль мозга (не кусочек, а широко раскинутая сеть) и только он отвечает за восприятие букв, а этот - слов и предложений, пока нельзя. Это задача будущего.
Работа мозга по обеспечению высших видов психической деятельности похожа на вспышку салюта: мы видим сначала множество огней, а потом они начинают гаснуть и снова загораться, перемигиваясь между собою, какие-то кусочки остаются темными, другие вспыхивают. Также и сигнал возбуждения посылается в определенную область мозга, но деятельность нервных клеток внутри нее подчиняется своим особым ритмам, своей иерархии. В связи с этими особенностями разрушение одних нервных клеток может оказаться невосполнимой потерей для мозга, а другие вполне могут заменить соседние "переучившиеся" нейроны. Каждый нейрон может рассматриваться только внутри всего скопления нервных клеток. По-моему, сейчас основная задача - расшифровка нервного кода, то есть понимание того, как конкретно обеспечиваются высшие функции мозга. Скорее всего, это можно будет сделать через исследование взаимодействия элементов мозга, через понимание того, как отдельные нейроны объединяются в структуру, а структура - в систему и в целостный мозг. Это главная задача следующего века. Хотя кое-что еще осталось и на долю двадцатого.
Словарик
Афазия - расстройство речи в результате повреждения речевых зон мозга или нервных путей, ведущих к ним.
Магнитоэнцефалография - регистрация магнитного поля, возбуждаемого электрическими источниками в мозге.
Магниторезонансная томография - томографическое исследование мозга, основанное на явлении ядерного магнитного резонанса.
Позитрон-эмиссионная томография - высокоэффективный способ слежения за чрезвычайно малыми концентрациями ультракороткоживущих радионуклидов, которыми помечены физиологически значимые соединения в мозге. Используется для изучения обмена веществ, участвующих в реализации функций мозга.
О работе головного мозга ходит множество мифов и псевдонаучных утверждений, однако наиболее распространена информация о том, что человек пользуется лишь 3 – 10 % потенциала своего мозга. Подробнее об этом и других ошибочных суждениях о мозге можно прочитать в статье « ».
Точное происхождение данного мифа неизвестно. Некоторые приписывают его появление известному ученому Альберту Эйнштейну. По другим источникам прародителями теории считаются ученые Джеймс и Сидис, которые проводили эксперименты, связанные с уровнем интеллекта. Также данную идею приписали нейрохирургу Пенфилду.
Опровержение теории
Современные ученые, в частности, нейробиолог Б. Гордон предоставил несколько аргументов, полностью опровергающих миф о 10% использовании мозга. К ним относятся:
- Во время естественного отбора и прохождения этапов эволюции отбирались лишь значимые для того или иного вида признаки. Если бы 90 % мозга не выполняло никаких функций, то, соответственно, в процессе эволюции эти части ЦНС исчезли бы.
- Современные методы исследования, то есть различные сканирования, позволяют определить отсутствие слепых зон активности мозга. Появление неактивных участков отмечается только у лиц, имеющих какие-либо повреждения мозга.
- Экспериментально доказано, что каждый отдел головного мозга отвечает за определенную функцию. При повреждении участка мозга, в любом случае, произойдет какое-то нарушение центральной нервной деятельности.
- Доказано, что каждая отдельная клетка мозга функционально активна.
- В ходе исследований выяснилось, что неиспользование какого-либо участка тела человека (части органа или даже конечности) приводит к его атрофии, а в некоторых случаях к замещению соединительной тканью. Если бы в мозге были неактивные участки они бы атрофировались или же вырождались.
Одним из интересных фактов о работе мозга является его повышенная активность во время сна. У некоторых ученых даже бытует мнение, что человеку для того и требуется сон, чтобы мозг успел обработать полученную информацию и разложить ее по полочкам.
Все эти доказательства свидетельствуют лишь о том, что ни та, ни другая сторона не понимают друг друга. Потому что потенциал мозга и использование определенных участков органа – это разные понятия.
Насколько же развит мозг у человека?
Точных данных о том, насколько активно человек использует свой мозг нету до сих пор. Остается только предполагать и строить теории. Для того, чтобы было понятно, насколько индивидуальна активность мозга каждого человека в определенной ситуации следует привести пример. Если ученику второго класса и школьнику старшей школы предложить сложить двузначное и однозначное число, то, естественно, старшеклассник справится быстрее. Однако потенциал мозга более активно будет задействовать именно ученик младшей школы, так как ему для решения задачи требуется больше усилий. Исходя из данного примера, можно сделать вывод, что развитие мозга у человека заключается не в увеличении количества клеток или их размеров, а в увеличении количества связей между ними.
Еще одним примером является поведение и восприятие человека в экстренной ситуации, когда мозг человека активируется гораздо сильнее, чем в повседневной жизни. Очевидцы, пережившие катастрофы утверждают, что мир вокруг них будто замирал или замедлялся настолько, что они успевали спастись. Если бы мозг был настолько активен каждый день, то ему требовалось бы в несколько раз больше энергии, а соответственно и питательных веществ.
Для нормальной работы мозгу ежедневно требуется около 100 – 120 грамм глюкозы. Для людей, чья профессия связана с умственным трудом, может требоваться большее количество.
Единственное, что можно сказать точно о работе нашего головного мозга – еще ни один человек не достиг предела его развития. Изначально, при рождении (при отсутствии отклонений) все имеют примерно одинаково развитый мозг. В процессе жизнедеятельности его дальнейшее развитие будет зависеть от индивидуальных особенностей:
- Социальной сферы, в которой находится человек;
- Возможностей, которые ему предоставлены;
- Стимула для развития и прочее.
Из этого следует, что чем умнее человек, тем более высок потенциал его головного мозга и тем меньшую активность он проявляет для решения элементарных задач.
Ученые еще с очень давних пор пытались узнать, на сколько процентов работает мозг человека. Эти поиски не раз приводили к всевозможным заблуждениям и ложным теориям. Одни исследователи утверждают, что человек использует мозг на один лишь процент от имеющегося потенциала, другие дают 15-20 процентов. Обычные же люди начинают возражать и отмечают, что мозг у них работает всюду и всегда, обеспечивая дыхание, сердечный ритм и много чего еще. Безусловно, это так. Но, говоря о том, на сколько процентов работает ученые подразумевают скрытые возможности и
Немного анатомии
ЦНС включает в себя головной и которые, в свою очередь, представлены двумя видами клеток: нейронами и глиоцитами. Нейроны выступают главными носителями информации, принимают входные сигналы через дендриты, напоминающие ветки деревьев, и отсылают выходные сигналы по аксонам, похожим на кабели. Каждый нейрон включает до десяти тысяч дендритов и всего лишь один аксон. Зато аксоны могут быть в тысячу раз длиннее самих нейронов: до четырех с половиной метров. Области, где соприкасаются дендриты и аксоны, именуются синапсами. Это нечто вроде тумблеров, соединяющих между собой нейроны и превращающих мозг в единую сеть. Именно в импульсы трансформируются в химические сигналы.
Глиоциты - клетки мозга человека, служащие каркасной конструкцией, они играют роль чистильщиков, устраняют отмершие нейроны. Всего же глиоцитов в пятьдесят раз больше, нежели нейронов. Особенности мозга человека таковы, что в нем одновременно присутствуют до двухсот миллиардов нейронов, пять миллионов километров аксонов, один квадриллион синапсов. Число вариантов совершения обмена информацией превышает содержание атомов во Вселенной. Действительно, потенциал безграничен. Почему тогда мы лишь в такой малой степени задействуем мозг? Попробуем разобраться.
Уровень нагрузки
Приведем пример. Допустим, выпускнику математического факультета и тридцатилетнему алкоголику дали одинаковое задание: умножить 63 на 58. Действие совсем несложное, но кому из них для его осуществления придется задействовать больший процент мозга? Немудрено догадаться, что второму. А почему? Потому что математик умнее? Вовсе нет. Просто он более натренирован в этом деле, и для решения примера ему требуется гораздо меньшая нагрузка. Однако изначально и у одного, и у второго приблизительно равные. И число нейронов у них также примерно одинаково. Различие состоит только в количестве взаимосвязей между ними, но, как известно, разорванные связи можно восстановить и даже обзавестись новыми. Поэтому у алкоголика возможности для интеллектуального роста, безусловно, есть.
Опыты на обезьянах
Майкл Мезернич, преподаватель университета из Сан-Франциско, интересующийся тем, на сколько процентов работает мозг человека, провел несколько опытов на обезьянах. Он посадил животных в клетки, а за их пределами поместил контейнеры с бананами. Пока приматы пытались достать фрукты, Мезернич делал компьютерные снимки их мозга. Он установил, что по мере развития умений обезьян увеличивалась и площадь той части мозга, которая обеспечивала выполнение задачи. Как только животные смогли полностью овладеть техникой и с легкостью извлекать бананы, рассматриваемый участок мозга приобрел прежние размеры. Таким образом, связи нейронов укрепились, и реакции стали протекать уже без приложения усилий, автоматически. А это сразу же открыло потенциал для еще большего роста.
Экстремальные ситуации
Сколько процентов мозга использует человек, находясь в экстремальной ситуации? Точной цифры никто не скажет, однако известно, что в этом случае скорость восприятия растет просто фантастическими темпами. Некоторые пережившие катастрофы люди отмечали, что чувствовали в момент опасности, что время будто остановилось, и это давало им возможность для маневров. Неплохо было бы, чтобы такая способность была нам присуща и в повседневной жизни, а не только в период сильного потрясения. Но возможно ли это? Если и возможно, то крайне опасно. Только представьте, сколько энергии требуется мозгу в таком состоянии!
Мистические способности
Есть люди, которые силой мысли двигают предметы, вращают стрелки на часах, рассеивают лучи лазера и тому подобное. Наверняка многие слышали о таких магах и чародеях. Кто они - сверхлюди или мистификаторы? А может, такие способности есть у каждого из нас, просто они дремлют? Возможно, природа намеренно ограничивает нас, сохраняя запас на какой-либо непредвиденный случай. Важно не то, на сколько процентов работает мозг человека, а то, каким образом мы расходуем интеллект. Чем люди умнее, тем больше они стремятся удовлетворять свои эгоистичные потребности. Так, Гитлер был очень одаренным человеком, но что из этого вышло? Море слез, океаны крови. Приведем в пример других гениев: Никола Тесла, Альберт Эйнштейн, Леонардо да Винчи. В своей жизни они многого достигли, однако известно, что были алчными, эгоистичными и властолюбивыми. Дали бы кому-то из них в руки власть, возможно, последствия были бы такими же.
Сколько процентов мозга использует человек
Если люди не меняются внутренне, не растут духовно, то и свои скрытые способности применять не могут. Так все-таки, какой процент мозга использует человек? Чтобы удовлетворить животные инстинкты, нам хватит и трех процентов. Чтобы суметь обеспечить себя едой - еще два. Для формирования достаточно пяти процентов, столько же требуется для процесса обучения. Вот, в общем-то, и все! Темные кладовые мозга могут раскрыться перед нами только в том случае, если мы будем стремиться к большему, заниматься развитием решать логические задачи и головоломки, познавать мир и совершенствовать себя как личность.
Как работает мозг
Количество нейронов в мозге новорожденного ребенка больше, нежели у взрослого. Однако между клетками еще почти нет связей, поэтому малыш не может грамотно использовать свой мозг. Изначально новорожденный почти не слышит и не видит. Если даже нейроны сетчатки чувствуют свет, они не могут передать информацию в кору больших полушарий, потому как еще не образовали связей с другими нейронами. То есть глаза свет видят, но мозг это не воспринимает. Постепенно нужные связи образуются, взаимодействующая со зрением часть мозга активизирует работу, в результате ребенок начинает видеть свет, затем - силуэты предметов, цвета, оттенки и так далее. Но наиболее удивительно, что такие связи способны образовываться лишь в детстве.
Развитие навыков и умений
Скажем, когда ребенок не мог ничего видеть в раннем возрасте из-за врожденной катаракты, то даже если ему в уже взрослом состоянии сделают операцию, он все равно будет слепым. Это подтверждают жестокие опыты, проводимые на котятах. Им зашивали глаза, когда они только появлялись на свет, а снимали швы уже во взрослом возрасте. Несмотря на то, что глаза у животных были здоровыми и видели свет, они так и оставались слепыми. Это же относится к слуху и в определенной степени к иным способностям: осязанию, вкусу, обонянию, речи, чтению, ориентации в пространстве и так далее. Отличный пример - дети-маугли, воспитанные животными в лесу. Поскольку в детстве они не тренировали умение говорить, во взрослом возрасте им будет не под силу освоить человеческую речь. Зато они могут ориентироваться в пространстве так, как не сможет никто из людей, выросших в цивилизации.
Как повысить эффективность работы мозга
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что то, на сколько процентов работает мозг человека, зависит от степени его натренированности. Чем больше загружен мозг, тем эффективнее он функционирует. Причем у детей он более восприимчивый и гибкий, поэтому им легче приспособиться к новой ситуации, например, освоить компьютерную программу, выучить иностранный язык. Кстати, никогда не знаешь, как именно проявится приобретенное в детском возрасте умение. К примеру, человек, который, будучи ребенком, занимался лепкой, рисованием, вязанием, каким-либо видом рукоделия и тем самым тренировал мелкую моторику рук, имеет все шансы стать отличным хирургом и с легкостью осуществлять точные, филигранные операции, при которых любое неверное движение может привести к неудаче. Вот почему тренировать мозг следует с самого детства. И тогда любые великие открытия будут по силам!
Человечество начало исследовать мозг и задумываться о его назначении задолго до появления науки в современном виде. Археологические находки говорят, что в 3000-2000 годах до нашей эры люди уже активно практиковали трепанации черепа — по всей видимости, как способ профилактики головных болей, эпилепсии и расстройств психики. Древнегреческие врачи и анатомы Герофил и Эрасистрат не только называли мозг центром нервной системы, но и считали, что интеллект «зарождается» в мозжечке. В Средние века итальянский хирург Мондино де Луцци предположил, что мозг состоит из трех отделов — или «пузырьков»: передний отвечает за чувства, средний — за воображение, а в заднем хранятся воспоминания.
Вклад в этот процесс вносили не только ученые. В 1848 году американский строитель Финеас Гейдж, работая на прокладке железной дороги, получил страшную травму: металлический штырь вошел в его череп под глазницей, а вышел — на границе лобной и теменной костей. Однако мужчина относительно благополучно прожил потом больше десяти лет. Правда, знакомые утверждали, что в результате инцидента он изменился — например, стал как будто более вспыльчивым. И хотя в этой истории есть немало белых пятен, она в свое время вызвала бурную дискуссию о функциях различных зон мозга.
В наши дни изучение мозга — вотчина не одной, а множества отраслей наук. Нейробиология занимается вопросами, связанными с работой рецепторов. Нейрофизиология — особенностями протекания физиологических процессов в мозге. Психофизиология — соотношением мозга и психики. Нейрофармакология — влиянием лекарственных средств на нервную систему, в том числе на мозг. Существует даже относительно молодое направление — нейроэкономика: она изучает процессы выбора и принятия решений. Более фундаментальные когнитивные нейронауки сосредоточены на исследовании разных типов восприятия, сложных мыслительных процессов и связанных с ними феноменов, которые касаются речи, слушания музыки, просмотра фильмов и т.д.
Зачем это делается?
Логично предположить, что любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности. Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.
akindo / gettyimages.com
Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих» . Что делать с этим знанием дальше, как его применить на практике — хороший вопрос.
С другой стороны, опыты со «стандартным» человеческим мозгом и натуралистическими (естественными) стимулами дают ученым шанс разобраться, почему у кого-то мозг работает иначе. В финском Университете Аалто ставят эксперименты с участием людей с синдромом Аспергера. Как правило, эта особенность развития сильно затрагивает эмоциональные функции, способность к социальному взаимодействию. Опыты показывают, что у «обычного» человека, когда он смотрит, как общаются другие люди, наблюдается высокий уровень синхронизации в сенсорных зонах мозга, в зонах, участвующих в обработке социальной информации и процессах формирования эмоций. А у человека с синдромом Аспергера такая синхронизация выражена значительно меньше. Ученые надеются со временем разобраться, как помочь адаптироваться в социуме тем, кому изначально это сделать сложнее.
Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы. Таким образом человек, лишенный зрения, мог распознать находящиеся поблизости бытовые предметы, других людей и даже крупные буквы. При этом разработчики устройства обнаружили, что в мозге того, кто учится «видеть» с помощью слуха, активируются те же потоки, что и у того, кто видит традиционным способом — глазами. Таким образом научный мир столкнулся с принципиально важной, основополагающей проблемой: действительно ли зрительная кора головного мозга отвечает именно за зрение в привычном понимании? И что такое вообще — зрение?
Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание. Пока воз и ныне там, а многие представители научного мира настроены достаточно скептично — хотя бы потому, что мы не знаем точно, что такое сознание. К тому же существует и технические ограничения: для того, чтобы имитировать мозг кошки на самом базовом уровне, понадобился один из самых больших суперкомпьютеров в мире. Человеческий мозг, разумеется, устроен намного сложнее.
Методы и эксперименты
Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия. Первый — частота снятия информации: она варьируется от миллисекунды до нескольких секунд. Второй — пространственное разрешение: насколько детально мы можем рассмотреть сам мозг. Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.
akindo / gettyimages.com
Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.
Разобраться, как ученые это делают, можно на примере самого базового эксперимента. Допустим, мы хотим узнать, различается ли мозговая активность человека, когда он смотрит на лица других людей и на дома. Отбирается множество картинок с изображением самых разных домов и самых разных лиц. Они перемешиваются, а их порядок — рандомизируется. Необходимо, чтобы в последовательности не было никаких закономерностей: если, к примеру, после трех домов всегда будет появляться лицо, встанет вопрос о достоверности результатов эксперимента.
Прежде чем поместить испытуемого в сканер фМРТ, с него нужно снять все металлические украшения и предупредить, что лучше не складывать руки в кольцо. Во время сканирования происходит быстрое изменение магнитного поля, что, согласно законам физики, индуцирует электрический ток в замкнутой петле. Ощущения — не смертельно неприятные, но те, кто пробовал, повторять обычно не хотят. В течение тридцати-сорока минут человек лежит в сканере и смотрит на появляющиеся на экране изображения домов и лиц. Важно, чтобы в процессе он не заснул: проходить через такие эксперименты часто довольно скучно. Зато они предполагают награду — допустим, пару бесплатных билетов в кино.
На этом более или менее интересная часть заканчивается и начинается сложная и неблагодарная: ученому предстоит обработать полученную информацию разными статистическими методами, чтобы результат можно было оформить в статью и опубликовать ее в научном журнале. Главный подвох здесь заключается в том, что существует несколько десятков тысяч способов скомбинировать разные ступени преобразования данных, поэтому добиться ложноположительного результата не так уж и сложно.
akindo / gettyimages.com
В 2009 году в Сан-Франциско провели опыт, ставший впоследствии легендарным. Ученые положили в сканер фМРТ мертвого атлантического лосося и показали ему фотографии людей в различных социальных ситуациях. При подсчете данных выяснилось, что мозг лосося не просто реагирует на стимулы: рыба испытывала эмоции. Разумеется, на самом деле мертвый лосось не способен на эмпатию, но за счет погрешности — или так называемого статистического шума, возникающего при анализе собранных с помощью фМРТ данных, мы можем получить значимый эффект. Кто ищет — тот всегда найдет.
До недавнего времени проблема усугублялась еще и тем, что в западные журналы брали статьи, описывающие в основном только положительные результаты экспериментов. Если гипотеза лаборатории не подтверждалась, полученные данные фактически летели в мусорное ведро. Теперь представим: сто лабораторий поставили одинаковый эксперимент. Чисто статистически у пяти из них вполне могут получиться позитивные результаты. Статья, написанная представителями такой лаборатории, будет опубликована, даже если в 95 оставшихся опыты показали отрицательный результат. Для борьбы с такими искажениями в наши дни появилась важная опция: теперь исследование можно перерегистрировать с гарантией публикации вне зависимости от результата — главное, чтобы все было выполнено четко по плану.
Специфика работы ученого заключается в том, что он должен знать очень много — пусть даже только в рамках своей области. Однако чем больше ты знаешь, тем больше сомневаешься. И тем выше вероятность, что рано или поздно ты столкнешься с чем-то, что в корне противоречит твоим убеждениям. Поэтому, общаясь со СМИ, ученые почти никогда не используют слово «однозначно». Вместо этого они говорят: «скорее всего», «вероятно», «мы можем предположить».
Для журналистов и читателей такие формулировки звучат, мягко говоря, не очень заманчиво. Психика человека устроена так, что ему хочется точно знать, из чего сделано его тело — в том числе мозг. Вероятности его либо не интересуют, либо вызывают тревогу. Более того, многие люди в принципе не читают новости дальше заголовка. В результате информация о последних научных исследованиях часто доходит до нас в искаженном виде — в том числе потому, что СМИ стремятся собрать больше просмотров, но опасаются отпугнуть аудиторию слишком расплывчатыми формулировками.
В 2007 году по российским СМИ прокатилась волна заметок об ученых лондонского University College, установивших, что алкоголь улучшает работу мозга. При ближайшем рассмотрении оказывалось, что, поскольку алкоголь улучшает приток крови к мозгу, что, в свою очередь, действительно коррелирует с улучшением умственных способностей, положительный эффект, может, и будет, но негативные последствия от чрезмерного употребления алкоголя его явно перевесят.
Еще несколько лет назад в западной прессе широко освещался проект No More Woof, создатели которого предлагали использовать инструмент на основе электроэнцефалографии, чтобы считывать мысли собак и «переводить» их на человеческий язык. Но, во-первых, ЭЭГ — далеко не самый точный метод сбора данных. Во-вторых, откуда мы можем знать, каким образом мысли собак должны передаваться с помощью английской речи? В-третьих, нет исследований, которые бы доказывали, что все животные, включая человека и собаку, говорят на разных диалектах одного глобального языка. Но СМИ скандировали: ура, мы наконец-то научимся понимать наших Шариков и Бобиков!
akindo / gettyimages.com
Во-первых , не ленитесь прочитать не только заголовок, но и весь текст.Во-вторых , опасайтесь категоричных утверждений. Допустим, если в материале говорится, будто ученые нашли в мозге «зону любви», учитывайте, что один из современных трендов — исследовать мозг не как конструктор, составленный из полностью автономных элементов, а как сложную сеть (complex network). Да и «любовь» — понятие слишком неоднозначное, чтобы вывести для него какое-то универсальное определение.
В-третьих , обращайте внимание на источник. Журналисты часто ссылаются не на исходную статью в научном журнале, а на публикацию на другом новостном интернет-портале или даже в блоге. Пытливому уму такая ссылка должна показаться неубедительной.
В-четвертых , задайте интернету вопрос: «Кто все эти люди?». Под лейблом «ученые» в СМИ могут появляться как подлинные сотрудники известных лабораторий, так и энтузиасты-любители, собирающие деньги на свое «революционное» открытие с помощью краудфандинговых платформ.
В-пятых , найдите оригинал. Из абстракта (краткого изложения сути статьи) часто бывает понятно, что именно ученые доказали и какими методами. Да, подписка на очень многие журналы — платная. Но есть сайты PubMed и Google Scholar, позволяющие выполнять поиск по текстам научных публикаций.
Вопреки стереотипам наука не может дать нам стопроцентной гарантии чего бы то ни было. Не может жирной, нестираемой линией отделить истину от всего остального. Но она может максимально приблизиться к истине за счет множества повторяющихся, проведенных в разных частях земного шара экспериментов, результаты которых постепенно будут сходиться в одной точке. Примерно. С определенной вероятностью.
На сколько процентов вы используете свой мозг? Ученые рассказали как работает главный инструмент мышления и можно ли увеличить его КПД.
Возможно, вы слышали, что люди используют только десять процентов своего мозга, и если вы сможете разблокировать остальную часть - то сможете стать супер гением или приобрести сверх силы, такие как чтение мыслей и телекинез. Этот «десятипроцентный миф» вдохновил воображение в массовой культуре. Например, в фильме «Люси», 2014 года, женщина развивает сверхъестественные силы благодаря лекарствам, которые раскрывают, ранее недоступные, 90 процентов ее мозга.
Какая доля человеческого мозга используется?
В этот миф верят многие - 65% американцев, согласно опросу 2013 года, проведенному Фондом Майкла Дж. Фокса по исследованию болезни Паркинсона. В другом исследовании, в котором опрашивались студенты, около трети респондентов ответили положительно про веру в «10%».
Однако, в противовес этому мифу, ученые доказали, что люди используют весь свой мозг на протяжении всего дня.
Существует несколько доказательств, развенчивающих десятипроцентный миф.
Нейропсихология
Нейропсихология изучает, как анатомия мозга влияет на поведение, эмоции и познание.
На протяжении многих лет ученые показали, что разные части мозга ответственны за определенные функции, независимо от того, распознают ли они цвета или отвечают за вычисления. В отличие от мифа, ученые доказали, что каждая часть мозга является неотъемлемой частью нашего повседневного функционирования, это удалось благодаря методам визуализации мозга, таким как позитронно-эмиссионная томография и магнитно-резонансная томография.
Исследователи не нашли область мозга, которая полностью была бы неактивна. Даже исследования, которые измеряют активность на уровне одиночных нейронов, не выявили каких-либо неактивных областей мозга.
Многие исследования мозга, которые измеряют его активность, когда человек делает конкретную задачу, показывают, как разные части мозга работают вместе.
Например, пока вы читаете этот текст на своем смартфоне, некоторые части вашего мозга, в том числе ответственные за зрение, понимание прочитанного и использование вашего телефона, будут более активными.
Однако некоторые снимки непреднамеренно поддерживают десятипроцентный миф, потому что они часто показывают небольшие яркие пятна на сером веществе. Это может означать, что только яркие пятна обладают мозговой активностью, но это не так.
Скорее, эти пятна представляют области мозга, которые более активны, когда кто-то выполняет задачу, по сравнению с тем, когда человек находится в состоянии покоя, причем в состоянии покоя - серые пятна все еще активны, но в меньшей степени.
Противоречие десятипроцентному мифу заключается в людях, которые пострадали от повреждения головного мозга - например, при инсульте, травме головы или отравлении угарным газом. Если десятиминутный миф истинен, то повреждение многих частей нашего мозга не должно влиять на повседневное функционирование.
Исследования показали, что повреждение очень небольшой части мозга может иметь разрушительные последствия. Например, если наносится ущерб области Броки, то человек может понимать язык, но не может правильно составлять слова или свободно говорить.
В одном известном случае женщина из Флориды навсегда потеряла «способность мыслить, воспринимать информацию, потеряла память и возможность демонстрировать эмоции, которые являются самой сущностью бытия человеком», из-за недостатка кислорода, разрушившего половину ее головного мозга.
Эволюционные аргументы
Другим доказательством является эволюция. Взрослый мозг составляет всего два процента массы тела, но он потребляет более 20 процентов энергии тела. Для сравнения, взрослые мозги многих видов позвоночных, включая некоторых рыб, рептилий, птиц и млекопитающих, потребляют от двух до восьми процентов энергии своего тела.
Мозг формировался миллионами лет естественного отбора, который передает благоприятные черты, чтобы повысить вероятность выживания. Маловероятно, что организм будет выделять столько своей энергии, чтобы поддерживать весь мозг, если он использует только 10 процентов мозга.
Происхождение мифа
Даже с этими доказательствами многие люди все еще верят, что используют только десять процентов своего мозга. Неясно, как появился этот миф, но он популяризировался книгами самопомощи и даже может основываться на более старых, ошибочных исследованиях в области нейробиологии.
Главным очарованием десятипроцентного мифа является идея того, что вы могли бы увеличить свой КПД, если бы только смогли разблокировать остальную часть своего мозга. Эта идея соответствует, написанному книгами самопомощи, которые показывают, как вы можете улучшить себя.
Например, предисловие Лоуэлла Томаса к популярной книге Дейла Карнеги «Как завоевать друзей и влиять на людей» говорит, что средний человек «развивает только 10 процентов своих скрытых умственных способностей». Это утверждение, которое восходит к психологу Уильяму Джеймсу, относится к потенциалу человека, стремящегося достичь большего, а не к тому, сколько процентов мозга используется. Существует история в которой говорится, что Эйнштейн объяснял свой интеллект десятипроцентным мифом.
Другой возможный источник мифа заключается в «тихих» областях мозга от более ранних исследований нейробиологии. Например, в 1930-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд подключал электроды к открытому мозгу пациентов с эпилепсией. Он заметил, что некоторые области мозга заставляли его пациентов испытывать различные ощущения, но другие, похоже, ничего не испытывали.
По мере того как технологии развивались, исследователи обнаружили, что эти «тихие» области мозга, которые включали префронтальные доли, действительно имели функции.
Все вместе
Независимо от того, как и где возник миф, он продолжает жить в массовой культуре, несмотря на обилие доказательств того, что люди используют весь свой мозг. Однако мысль о том, что вы можете стать гением или телекинетическим сверхчеловеком, разблокируя остальную часть вашего мозга, - является очень заманчивой. опубликовано
Возникли вопросы - задайте их
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание - мы вместе изменяем мир! © econet
