Там, где рождается индивидуальность. Как мозг создает уникальность каждого человека

Глава 2

Коктейль

Химический язык мозга

В этой главе мы сосредоточимся на самых маленьких особенностях устройства вашего мозга – на нейромедиаторах. Говоря простыми словами, нейромедиаторы – это химические вещества, при помощи которых нейроны общаются друг с другом. Нейромедиаторы есть у всех живых существ, у которых имеется мозг[152], однако у человеческого мозга в распоряжении целые сотни разных нейромедиаторов[153][154]. И в каждый момент времени ваш мозг плавает в коктейле, созданном из неповторимой смеси этих ингредиентов.

Если вам случалось на каком-нибудь празднике побаловать себя бокалом или тремя спиртного (или вы знаете, что такое марихуана), вы, вероятно, уже знаете о некоторых важнейших особенностях коктейля вашего мозга. Первая – вещества, которые меняют биохимию мозга, способны влиять на то, что вы думаете, чувствуете и делаете, причем иногда очень зрелищно. Вторая – они оказывают на всех разное воздействие. Оба явления связаны с тем, как мозг применяет те или иные химические соединения в своей системе коммуникаций. Из этой главы вы узнаете, почему эти мельчайшие фрагменты вашего организма так сильно влияют на то, как этот организм работает.

Возьмем, к примеру, кофеин – самый популярный наркотик в мире[155]. Когда вы выпиваете чашку кофе, чая или другого кофеиносодержащего напитка, это влияет на химический коктейль в вашем мозге сразу несколькими способами[156]. Самое чудесное, на мой взгляд, – что кофеин повышает в мозге доступность нейромедиатора под названием дофамин[157]. Дофамин – один из важнейших ингредиентов мозгового коктейля, поскольку это химическое вещество используют для коммуникации сети удовольствия. А поскольку всякий мозг мотивирован чувствовать себя хорошо, дофаминовые взаимодействия принимают самое деятельное участие в процессах обучения и принятия решений. Их цель – влиять на решения, большие и малые, и вести вас по миру так, чтобы получать как можно больше очков удовольствия. Так что не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять, почему напитки с кофеином так популярны.

Теперь представьте, что разница в базовом уровне дофамина между двумя разными мозгами может превышать разницу, которую вы ощущаете до и после утренней чашки кофеина. Кто-то в своем базовом состоянии сознания чувствует себя так, как вы после дозы эспрессо, а для кого-то личный рекорд – это ваш утренний мозг до кофе или чая.

Чтобы лучше понять, как влияют на ваши мысли, чувства и поступки разные ингредиенты вашего мозгового коктейля, рассмотрим подробнее связь между структурой, операциями и функциями, о которой мы начали говорить в главе «Однобокость». Для начала вспомним о том, что операционные различия, которые мы обсуждали в главе «Однобокость», возникают из-за того, что в решении той или иной задачи участвует сеть из миллионов и даже сотен миллионов нейронов. Однако, как мы знаем из введения, когда речь идет об отдельных нейронах, они все, в сущности, делают одно и то же. Их операции состоят в том, чтобы послушать «сплетни» окружающих нейронов и решить, достаточно ли они правдивы, чтобы передать этот сигнал дальше по линии.

Какой именно вклад отдельный нейрон вносит в ту или иную функцию (например, языковую функцию), в большой степени зависит от того, где именно в мозге он расположен. Местоположение – один из главных факторов, определяющих, какие сплетни слушает нейрон. Иначе говоря, функция нейрона практически полностью зависит от тех входных данных, на основании которых он производит вычисления.

В 1988 году группа нейрофизиологов продемонстрировала это весьма наглядно, изменив хирургическим путем мозг новорожденного хорька так, чтобы нейроны, переносящие сигналы от глаз, соединялись с нейронами, перерабатывающими информацию от ушей[158]. В результате они создали хорька, который научился видеть при помощи слуховой коры – участка мозга, которому обычно поручается задача распознавать звуковые сигналы. В дальнейшем слуховая кора этого хорька смогла взять на себя функцию зрения[159], получая соответствующие вводные данные[160].

Однако мы можем наблюдать поразительные последствия такой же путаницы нейронных сигналов и в естественных условиях – у людей с так называемой синестезией[161]. Это явление наблюдается у 2–4 % людей и заключается в том, что в мозге и в сознании сливаются два несвязанных потока сенсорной информации[162]. Последствия бывают разными: у кого-то возникает ощущение геометрической формы (круга или квадрата) в связи с теми или иными вкусовыми ощущениями, а чаще всего люди видят цвета, когда слышат или читают те или иные слова или буквы. Мораль такова: когда у тебя в мозге сплетничают между собой 86 миллиардов нейронов – а это чудовищно много, – нужна строгая система, которая регулирует, кто с кем разговаривает и кто кого слушает.

В контексте темы книги эта инженерная проблема – необходимость отслеживать перекрывающиеся сигналы между нейронами, чтобы упорядочивать их функции, – допускает несколько разных решений. Как ни парадоксально, эта относительно масштабная проблема относится к крошечному участку физического пространства – к синапсам между нейронами. Синапс – это промежуток в 0,02 микрона, в 2000 раз меньше диаметра волоска, отделяющий нейроны друг от друга. Именно здесь играет важнейшую роль ваш мозговой коктейль, который определяет функции нейронов и регулирует, как они общаются друг с другом.

Чтобы представить себе, какой механизм за этим стоит, воспользуемся моделью нейронной коммуникации под названием «испорченный телефон» – это такая игра, в которую я играла в детстве. Все садятся в кружок, и водящий шепчет на ухо ближайшему соседу секретное послание. Затем сосед шепотом передает, что услышал, следующему в цепочке, и так пока сообщение не совершает полный круг и не возвращается к отправителю. Самое смешное в игре в том и состоит, что к этому времени послание обычно изменяется до неузнаваемости. При каждой передаче от человека к человеку сочетание слабого сигнала (шепота) и внешнего шума (обычно все происходит в комнате, набитой хихикающими детьми) требует, чтобы слушатель так или иначе интерпретировал услышанное и импровизировал. В результате фраза «Сколько будет трижды два?» запросто превращается в «Велика ли борода».

Как ни трудно в это поверить, но мозг работает приблизительно так: нейроны играют в испорченный телефон и перешептываются при помощи нейромедиаторов. Послание, передаваемое от человека к человеку, временно приобретает физическую форму звуковой волны, которая идет ото рта к уху, а послания, которыми нейроны обмениваются в разделяющем их пространстве синапсов, временно принимают физическую форму наборов химических соединений. И тут-то мельчайшие детали устройства вашего мозга – его химические составляющие – и начинают определять, как работает ваш организм.

Для начала отмечу, что способность каждого нейрона шептаться, то есть отправлять послания другим нейронам вашего мозга, не бесконечна. Чтобы достичь своей цели, им нужен доступ к предпочитаемым химическим ингредиентам. В сущности, если нейрон выслушал особенно интересные сплетни, он может выбросить в ваш коктейль все свои химические послания сразу и на время онеметь. Это словно листать Tinder и исчерпать весь свой лимит на свайпы[163]. Пример того же самого из реальной жизни – слепое пятно[164], которое появляется, если посмотреть на солнце или на фотовспышку[165]. Очень яркий свет возбуждает нейроны позади глаза так, что они просто бесятся и выплескивают все свои химические послания, лишь бы рассказать в своих соцсетях об этом из ряда вон выходящем событии. Поскольку смотреть на солнце вредно для глаз, пронаблюдаем этот эффект в ходе безопасного эксперимента, который каждый может проделать дома.

Сосредоточьте взгляд на 10 секунд на центре этой картинки, похожей на виниловую пластинку. Теперь переведите глаза на пустое место рядом на странице, оглядитесь вокруг или зажмурьтесь. Экспериментируйте с этой безопасной временной галлюцинацией как хотите.

Вы должны увидеть «негатив» – яркий диск с темным кружком в середине, немного похожий на Око Саурона. Это происходит потому, что те нейроны, чья задача – обеспечивать вам впечатление, что вы видите яркий свет в центре поля зрения, и те, чья задача – распознавать темное кольцо вокруг, истощают свои запасы нейромедиаторов[166] и уходят из эфира, а связанные с ними нейроны, чья задача – слушать их и передавать дальше свое мнение о положении вещей, трактуют это молчание как свидетельство, что в окружающем мире наблюдается противоположное явление.

Эта галлюцинация позволит вам на собственном опыте ощутить, что бывает, когда ваш мозг интерпретирует неполную информацию, полученную из окружающего мира в зашумленных условиях, – а ведь именно так у него обычно происходит переработка информации. Кроме того, это наглядный (и без помощи расширителей сознания) способ напомнить себе, что ваше восприятие реальности – творение вашего мозга.

А еще у каждого мозга свой изначальный уровень химических ингредиентов, при помощи которых общаются между собой его нейроны. Скажем, если бы мы проделывали эксперимент с «негативом» в лаборатории, то наверняка обнаружили бы, что разным испытуемым нужно смотреть на картинку разное время, чтобы увидеть «негатив», и держится он у всех по-разному долго. Более того, Ричард Аткинсон, бывший директор колледжей Калифорнийского университета и директор Национального научного фонда, обнаружил, что индивидуальные различия в продолжительности восприятия таких образов зависит от гипнабельности[167], которую, в свою очередь, тоже связывают с индивидуальными различиями в биохимии мозга[168].

Чтобы получить более четкое представление о том, как химические ингредиенты вашего коктейля влияют на характерный для вас образ мыслей, чувств и действий, нам нужно подробнее рассмотреть, как это все устроено. В следующем разделе я объясню, какие механизмы регулируют нашу систему химической коммуникации, чтобы показать, в чем преимущества и недостатки разных инженерных решений.

Нетрудно представить себе, чем чреват недостаток тех или иных нейромедиаторов. Как видно по эксперименту с «негативом», когда у нейронов «кончается топливо», они перестают передавать сигналы и играть в испорченный телефон у вас в мозге. А когда некоторые нейроны умолкают, фундаментально меняется мировосприятие. Более того, если вы, как и 7,8 % взрослых американцев[169], страдаете депрессией, то не понаслышке знаете, как сильно падает качество жизни, когда в мозге кончается дофамин – «нейромедиатор удовольствия» – и родственные ему соединения.

Тогда, наверное, мозгу надо просто взять и сделать так, чтобы у каждого нейрона был неисчерпаемый запас коммуникационных веществ, которые он предпочитает. Почему же этого не происходит? Самый очевидный ответ – даже мельчайшей молекуле необходимо свое место. А уж мы-то знаем, как его мало. Но на самом деле баланс преимуществ и недостатков коктейля, в котором плавает ваш мозг, гораздо тоньше.

Чтобы понять, почему избыток того или иного ингредиента в коктейле – это тоже плохо, необходимо несколько подробнее обсудить, как ваши нейроны применяют эти вещества для общения друг с другом. Сперва отметим: когда нейрон «шепчет» свое химическое послание соседним нейронам, у него нет способа проконтролировать, кто из соседей получит это послание. В сущности, он просто выливает свои химические сигналы в коктейль, особенно не разбираясь, что к чему. Такое положение дел радикально отличается от детской игры в испорченный телефон, где сообщения передаются по цепочке, от конкретного отправителя конкретному получателю. Любой нейрон в вашем мозге, стоит ему прислушаться, может ознакомиться с посланиями, исходящими от 10 000 одновременно шепчущих нейронов!

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

1

Kieran O’Driscoll and John Paul Leach, «No Longer Gage: An Iron Bar Through the Head: Early Observations of Personality Change After Injury to the Prefrontal Cortex», British Medical Journal (1998): 1673–1674.

2

John M. Harlow, «Recovery from the Passage of an Iron Bar Through the Head», History of Psychiatry 4, № 14 (1993): 274–281.

3

David M. Lyons et al., «Stress-Level Cortisol Treatment Impairs Inhibitory Control of Behavior in Monkeys», Journal of Neuroscience 20, № 20 (2000): 7816–7821.

4

На случай, если это явление каким-то образом прошло мимо вас, в «Википедии» есть симпатичная статья «Феномен синего или белого платья», и там можно посмотреть на ту самую фотографию.

5

Ну, то есть в данном случае двулично… Простите, туповатая вышла шутка. Это меня мозг заставил! Если вы решите больше не читать сноски, я не обижусь. Поделом мне.

6

См., например, Marcus E. Raichle and Debra A. Gusnard, «Appraising the Brain’s Energy Budget», Proceedings of the National Academy of Sciences 99, № 16 (2002): 10237-10239.

7

Este Armstrong et al., «The Ontogeny of Human Gyrification», Cerebral Cortex 5, № 1 (1995): 56–63.

8

В коре головного мозга человека принято выделять шесть слоев, так что речь идет не об одном слое. – Прим. науч. ред.

9

David C. Van Essen et al., «Development and Evolution of Cerebral and Cerebellar Cortex», Brain, Behavior and Evolution 91 (2018): 158–169.

10

Точнее, приблизительно 0,23 м2.

11

С точки зрения статистики, если у вас крупные руки, вы, вероятно, сильнее среднестатистического человека, но речь у нас о другом.

12

Michael A. McDaniel, «Big-Brained People Are Smarter: A Meta-Analysis of the Relationship Between In Vivo Brain Volume and Intelligence», Intelligence 33, № 4 (2005): 337–346.

13

Я сознательно избегаю слов вроде «умнее» или «интеллектуальнее», когда говорю о тех, кто получает высокие результаты в тестах на уровень интеллекта. В научных кругах и сегодня ведется много споров о том, что такое интеллект и как его измерять. Я, пожалуй, соглашусь с Эдвином Борингом, который в 1923 году писал, что «интеллект – это то, что измеряют тесты на уровень интеллекта».

14

Edwin G. Boring, «Intelligence as the Tests Test It», New Republic 35, № 6 (1923): 35–37.

15

Иначе миром правили бы кашалоты с их огромными 10-килограммовыми мозгами.

16

Яркий пример – осьминог, у которого восемь больших мозгов (каждый контролирует свое щупальце) и небольшая центральная нервная система, координирующая их деятельность. Подозреваю, если бы вы попросили мозг осьминога управлять человеческим телом, на надевание штанов уходила бы прорва времени.

17

«Соединить точки» (англ. сonnect the dots) – головоломка, состоящая из последовательности пронумерованных точек, которые необходимо соединить между собой, чтобы получить рисунок. – Прим. ред.

18

Если вдруг вам захочется узнать о своем мозге больше, чем я могу уместить на этих страницах, откройте вкладку Research на моем сайте chantelprat.com, где есть ссылки на другие методы оценки мозга.

19

Eleanor A. Maguire et al., «Navigation-Related Structural Change in the Hippocampi of Taxi Drivers», Proceedings of the National Academy of Sciences 97, № 8 (2000): 4398–4403.

20

Katherine Woollett and Eleanor A. Maguire, «Acquiring ‘the Knowledge’ of London’s Layout Drives Structural Brain Changes», Current Biology 21, № 24 (2011): 2109–2114.

21

Голова» и «хвост» – передняя и задняя части гиппокампа соответственно. – Прим. науч. ред.

22

Если вам интересно, как так вышло, пристегните ремни. Мы обсудим это в следующем разделе.

23

Eleanor A. Maguire, Katherine Woollett, and Hugo J. Spiers, «London Taxi Drivers and Bus Drivers: A Structural MRI and Neuropsychological Analysis», Hippocampus 16, № 12 (2006): 1091–1101.

24

Если вам интересно, симптомы гиперактивности таковы: неусидчивость, склонность барабанить пальцами или притопывать на месте, ерзание, невозможность подолгу сидеть, желание бегать и лазить, ощущение беспокойства в ситуациях, когда нужно оставаться на месте, говорливость, склонность выпаливать ответы, не дослушав вопроса, трудности с соблюдением очередности, склонность часто перебивать собеседника.

25

American Psychiatric Association, «Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-5®)» (American Psychiatric Publishing, 2013).

26

Учитывая количество сносок в этой книге, решайте сами, но, если серьезно, я настоятельно рекомендую обратиться за дальнейшей информацией к книге Эдварда Хэлловэлла и Джона Рэйти «Почему я отвлекаюсь. Как распознать синдром дефицита внимания у взрослых и детей и что с ним делать» (МИФ, 2017. – Прим. пер.). Эдвард Хэлловэлл и Джон Рэйти – два специалиста в этой области, причем у обоих есть и диагностированный СДВГ, и клинический опыт, позволяющий о нем говорить.

27

Joseph Henrich, Steven J. Heine, and Ara Norenzayan, «The Weirdest People in the World?" Behavioral and Brain Sciences 33, № 2–3 (2010): 61–83, а также Joseph Henrich, «The Weirdest People in the World: How the West Became Psychologically Peculiar and Particularly Prosperous» (New York: Farrar, Straus and Giroux, 2020).

28

В научной литературе принято написание Western, Educated, Industrialized, Rich, and Democratic (WEIRD) countries. – Прим. науч. ред.

29

Поймите меня правильно. Я люблю и уважаю большинство студентов, с которыми мне приходится работать. Но существует так много аспектов, в которых их мозг тонко настроен на изолированный общественный слой университетской молодежи, что мне и в самом деле сложно заставить себя поверить, будто по ним можно судить об устройстве мозга у всего человечества!

30

Я немного участвовала в коллективных исследованиях расстройства аутистического спектра (обратите внимание, что и в этой категории наблюдается очень большое разнообразие).

31

Fred Rogers, «You Are Special: Neighborly Words of Wisdom from Mister Rogers» (New York: Penguin, 1995).

32

Пинкер С. Как работает мозг / С. Пинкер; пер. с англ. М.: Кучково поле, 2017. С. 60.

33

Хотя мое высшее и более объективное Я понимает, что оба мы заблуждаемся, просто каждый по-своему.

34

Пинкер пишет: …how the mind works, то есть речь, скорее, о том, как работает наш ментальный мир. – Прим. науч. ред.

35

Пинкер С. Как работает мозг / С. Пинкер; пер. с англ. М.: Кучково поле, 2017. С. 60.

36

В конце концов, для чего я изучаю мозг, если не для этого? Исследования позволяют мне перейти из области философии в более осязаемую реальность, а это успокаивает.

37

Строго говоря, нематода – это просто более забавное название для круглого червя.

38

302 нейрона у гермафродитной формы, у самцов – 385 нейронов. – Прим. науч. ред.

39

John G. White et al., «The Structure of the Nervous System of the Nematode Caenorhabditis Elegans», Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B, Biological Sciences 314, № 1165 (1986): 1-340. См. также Steven J. Cook et al., «Whole-Animal Connectomes of Both Caenorhabditis Elegans Sexes», Nature 571, № 7763 (2019): 63–71.

40

Да, круглые черви тоже принимают решения!

41

Ответвления человеческих нейронов устроены сложнее, чем у C. elegans. Каждый человеческий нейрон способен принимать сигналы от десятков тысяч других нейронов, что для C. elegans было бы возможно, только если бы она смогла наладить связь со всеми нейронами 33 своих ближайших подружек-нематод.

42

Строго говоря, это напряжение между двумя «точками»: внешней средой нейрона и внутренней. – Прим. науч. ред.

43

Результатов будет много, но мой любимый ролик – Action Potentials in Neurons, Animation, Alila Medical Media, https://www.youtube.com/watch?v=iBDXOt_uHTQ.

44

Cornelia I. Bargmann, «Neurobiology of the Caenorhabditis Elegans Genome», Science 282, № 5396 (1998): 2028–2033; Anders Olsen and Matthew S. Gill, eds., «Ageing: Lessons from C. Elegans» (Springer International Publishing, 2017); Lisa R. Girard et al., «Worm Book: The Online Review of Caenorhabditis Elegans Biology», Nucleic ACIDS RESEARCH 35, № suppl_1 (2007): D472-D475.