ДОСЬЕ «КП»
Филипп Хайтович закончил биофак МГУ им. Ломоносова, учился и работал в Иллинойском университете в Чикаго (США), где получил степень PhD (аналог российского кандидата наук). Переехал в Германию и 7 лет отработал в Институте Макса Планка, одном из ведущих мировых центров фундаментальных научных исследований. Сегодня руководит Институтом вычислительной биологии в Шанхае (Китай) и возглавляет лабораторию в Сколковском институте науки и технологий (Сколтехе).
ДАЕШЬ СВОБОДНОЕ ПЛАВАНИЕ!
— Мы исследуем замороженные человеческие мозги, — сходу поражает воображение ученый при встрече и с гордостью добавляет: «Этим занимается всего 1% нейробиологов в мире». В 2005 г. одним из главных научных прорывов года было признано исследование Хайтовича и его коллег по сравнению геномов шимпанзе и человека — ученым удалось выявить гены, определяющие развитие мозга и поведение. А в 2014 году команда исследователей под руководством моего собеседника выяснила, что важную роль в эволюции и устройстве нашего мозга играют липиды (жиры).
— Филипп, есть такое обидное выражение «мозг жиром заплыл» — когда человек плохо соображает. А что говорят ваши исследования о роли жиров?
— Вообще-то мозг любого из нас на 60% состоит из жира – липиды являются материалом, из которого построены мембраны, оболочки клеток мозга. А состояние мембран важно для нормальной работы нервных клеток – нейронов: ведь именно через оболочки происходит проникновение ионов, которые отвечают за передачу нервных импульсов. Если мембраны слишком жесткие, то белки-рецепторы, осуществляющие передачу, будут «плавать» между нейронами медленнее, передача импульсов затруднится. Из-за этого в конечном счете ухудшаются и мысленная деятельность, и двигательные навыки.
— Обычно такие сложности начинаются у людей в пожилом возрасте.
— Да, и одной из причин этого может быть как раз изменение жирового состава мозга, связанного с состоянием оболочек нервных клеток. Наши исследования показали не только разницу в липидном составе мозга у человека и его ближайших родственников — приматов, но и то, что этот состав существенно изменяется у людей с возрастом. Дальнейшие задачи – выяснить причины таких изменений и возможности воздействовать на них, в том числе это может открыть перспективы замедлить старение человека, повысить интеллектуальные способности.
НЕ ЗЛОУПОТРЕБЛЯЙТЕ ОМЕГОЙ-6
— Если говорить о жирах в нашем питании – это на мозг как-то влияет?
— Безусловно. Исследования уже давно доказали пользу ненасыщенных жирных кислот – Омега-6 и Омега-3. Известно, что они хороши для развития человеческого мозга, и потому их обязательно нужно добавлять в питание ребенка. В то же время в современной жизни нас часто постигает дисбаланс: люди употребляют слишком много Омега-6 и слишком мало Омега-3 кислот. Такой перекос может привести к нарушению памяти, депрессии и даже суицидальному настрою.
БУДЬ В КУРСЕ
Полиненасыщенные жирные кислоты Омега-6 и Омега-3 были открыты в 30-е годы ХХ века, условно их называют витамином F (от английского fat, жир). В конце 70-х годов датские ученые начали многолетнее исследование здоровья и образа жизни эскимосов Гренландии, известных своим долголетием и низким уровнем сердечно-сосудистых заболеваний. Была выдвинута гипотеза о защитных свойствах Омега-3 кислот, которыми богат рацион эскимосов – они питаются в основном рыбой. Это предположение подтвердилось в ходе дальнейших исследований, проведенных в приморских районах других стран, включая Японию.
На сегодня доказано, что достаточное употребление кислот Омега-3 помогает уберечься от депрессии, справиться с синдромом хронической усталости, головными болями, а также заметно снижает риск болезни Альцгеймера. Главные источники Омега-3 – жирные сорта морских рыб: палтус, скумбрия, сельдь, тунец, форель, лосось. Но – обратите внимание! — речь идет только о диких рыбах, которые получают ценные кислоты, питаясь морскими водорослями и/или мелкой рыбешкой, поедающей такие водоросли. Лосось, форель и прочие породы, выращенные искусственно, на комбикормах, практически не содержат Омега-3. Кроме дикой морской рыбы этими кислотами богаты также печень трески, грецкие орехи, льняное масло, фасоль, цветная капуста, тыква, шпинат, кунжут, семена льна.
Второй вид кислот – Омега-6 – предотвращает развитие атеросклероза, сахарного диабета, рассеянного склероза, обеспечивает работу иммунитета. Ее источники – подсолнечное и кукурузное масло, яйца, сливочное масло, свинина. Для организма очень важно соотношение Омега-6 и Омега-3: рекомендуется норма 4:1. В то же время многие современные люди питаются в пропорции 20:1 и даже 30:1, не добирая морской рыбы и налегая на продукты с Омега-6. При таком дисбалансе в организме повышается выработка токсичных веществ, развиваются воспаления, которые повышают риск онкозаболеваний, происходят другие неблагоприятные изменения. Поэтому ученые и врачи советуют повышать содержание Омега-3 в своем рационе: стараться 2 – 3 раза в неделю есть морскую рыбу, ежедневно съедать горсть грецких орехов, добавлять в салаты льняное масло, кунжут или семена льна.
МЫ СТАЛИ СЛАБЕЕ, ЧТОБЫ ПОУМНЕТЬ?
— Сравнивая организмы приматов – шимпанзе, макак и человека, удалось выяснить еще один любопытный факт, — продолжает Филипп Хайтович. – Оказывается, кроме мозга, где особенно заметна разница в жировом составе, в ходе эволюции у людей произошли ощутимые изменения в мышцах по сравнению с обезьянами. Мы провели серию экспериментов: измеряли мускульную силу молодых шимпанзе и макак, давая им тянуть веревку, чтобы получить яблоко или виноградину. Потом за веревку тянули люди-добровольцы.
— С обезьянами соревновались ваши студенты?
— Нет, наши студенты-биоинформатики не слишком сильные ребята, — улыбается ученый. – Поэтому сразиться в силе мускулов с обезьянами мы попросили молодых людей, которые профессионально занимаются спортом. Эти добровольцы были более мотивированы, им хотелось отличиться в том числе друг перед другом. А шимпанзе и макаки тянулись за фруктами в одиночку, соревновательного мотива у них не было. Итог эксперимента поразил: у обеих пород обезьян мускульная сила, вычисленная с учетом их веса, оказалась примерно одинаковой, а вот люди, будучи весьма сильными для человеческого вида, уступают шимпанзе и макакам в два раза!
— Это как-то связано с эволюцией мозга?
— Мы полагаем, что да. Человеческий мозг потребляет 20% всей энергии, которую вырабатывает наше тело. Мышцы, когда не работают, почти ничего не потребляют. Но вот когда нужно бежать, чтобы спасти свою жизнь, или когда мы работаем в поте лица, мышцы потребляют кучу энергии. Чем сильнее мышцы, мощнее мускулатура, тем больше энергии на них уходит. По всей видимости, у предков человека произошла адаптация: чтобы больше энергии доставалось мозгу для его деятельности, мышцы стали слабее, и у них уменьшился энергетический аппетит.
ПЛОТНО ПОЕЛ — СЛЕГКА ПОГЛУПЕЛ
— Объясните: зачем так много энергии нашему мозгу? На что конкретно она расходуется?
— Нейроны, клетки мозга, постоянно передают друг другу электрические импульсы, чтобы поддерживать жизнедеятельность всего организма. На это и тратится громадное количество энергии.
— А если человек очень интенсивно думает, решает сложные задачи — потребление энергии растет?
— Незначительно, всего на несколько процентов.
— Многие из-за нехватки времени занимаются умственной работой во время еды – это вредно или ничего страшного?
— На самом деле, мозгу совсем несложно одновременно отдавать команды для обеспечения пищеварения, но при этом идет перераспределение энергетических потоков: само по себе переваривание пищи это очень энергозатратный процесс. А ресурсы не безграничны. Если растут затраты энергии на пищеварение, то мозгу остается меньше. Поэтому напряженная мыслительная деятельность будет затруднена.
— То есть после плотного обеда лучше какое-то время передохнуть?
— Думаю, буквально получаса хватит, пока идет самая активная фаза пищеварения.
ЧЕМ ДОЛЬШЕ РАЗВИТИЕ, ТЕМ ДАЛЬШЕ СТАРОСТЬ
— Филипп, еще одно ваше открытие связано со скоростью «созревания» мозга и продолжительностью жизни. Что это были за опыты?
— Мы исследовали структуру мозга приматов и человека на уровне активности генов: это программа, которая отвечает за соединение нейронов друг с другом, то есть синаптические контакты. У человеческого ребенка на формирование таких контактов уходит до 10 — 15 лет, при этом нейронные сети еще не полностью сформированы даже у 15-летних подростков. У нас этот процесс – по сути, развитие мозга — продолжается всю жизнь, но все медленнее и постепенно идет на убыль. А у детенышей обезьян нейронные сети полностью формируются в течение года и даже быстрее. То есть у них процесс заканчивается очень быстро. При этом макаки живут до 40 лет, а шимпанзе максимум 70 лет.
— То есть человеческий мозг «созревает» дольше, и благодаря этому у нас выше продолжительность жизни?
— Это одна из гипотез, но в природе есть подтверждения того, что долгое развитие организма сопровождается более длительным периодом жизни. Например, известно, что слепые рыбы в пещерах Хорватии живут до 100 лет, при этом достигают полового созревания в 15 — 16 лет.
КСТАТИ
В ряде научных экспериментов подопытным животным замедляли наступление полового созревания – с помощью ограничительных диет, снижения температуры тела, повышения концентрации углекислого газа. При этом продолжительность жизни заметно возрастала. «Когда организм достигает полового созревания и готов к размножению, его ресурсы направляются на обеспечение репродуктивной функции», — поясняют эксперты. При этом меньше внимания уделяется самообновлению, ремонту «поломок», которые неизбежно возникают в клетках в процессе жизнедеятельности. В итоге повышается риск накопления внутренних повреждений, которые являются одной из причин старения.
ПОЧЕМУ МЫ НЕ БОИМСЯ КОШЕК
— Еще одно уникальное свойство человеческого мозга – его пластичность, — продолжает ученый. – С одной стороны, это проявляется в том, что наш мозг восприимчив к усвоению новой информации. Благодаря этому поведение человека не предопределено. У насекомых, например, стереотипы поведения в той или иной ситуации изначально заложены в структуре мозга и не могут меняться. Поэтому на каждое раздражение насекомое будет реагировать только одним определенным образом. С человеком не так. Скажем, если вы впервые увидели кошку, то сначала вы можете испугаться, но быстро поймете, что бояться нечего. Это так называемая поведенческая пластичность.
С другой стороны, пластичность мозга проявляется в способности формирования новых нейронных сетей. Примером этого может быть восстановление после инсульта и даже после операций, при которых людям удаляют одно из полушарий мозга. Таким радикальным методом лечат тяжелые заболевания, когда в мозге у детей происходит аутоиммунная реакция, приводящая к частым эпилептическим припадкам. Примерно через год все способности восстанавливаются, и потеря одного полушария становится практически незаметна.
— Это удивительно. Выходит, наш мозг таит буквально фантастические резервы?
— Возможно. Перефразируя Сократа, чем больше я изучаю человеческий мозг, тем больше понимаю, как мало мы на самом деле знаем о состоянии, работе этого важнейшего органа, о том, почему мы отличаемся от животных. Кстати, одной из гипотез, объясняющих такое отличие, является неотеническая. Это явление, когда взрослый организм сохраняет черты детского развития. Было замечено, человеческий череп больше всего похож на череп детеныша шимпанзе, гориллы или другой человекообразной обезьяны. С возрастом у приматов развивается огромная челюсть, черепная коробка становится относительно маленькой по сравнению со всем телом. А у человека череп как бы замораживается, сохраняя детскую форму. И одновременно в течение всей жизни мы сохраняем присущую детям любознательность (хоть и в меньшей степени с возрастом), способность к обучению, приобретению новых навыков. В то время как у обезьян поведенческая пластичность проявляется лишь в юном возрасте, максимум до года после рождения и затем исчезает.
Так что, не исключено, что человек является человеком, потому что в определенной степени остается ребенком всю свою жизнь.
КАЗУСЫ ЭВОЛЮЦИИ
Природа убрала, а мы восстанавливаем
— Первой функцией мозга, которая возникла у живых организмов в ходе эволюции, стало управление движением, — рассказывает Филипп Хайтович. – Потом появились другие органы чувств: осязание, обоняние. Затем – зрение и слух. У многих простейших организмов этих органов чувств нет – они ориентировались в окружающей среде с помощью осязания.
При этом человек, которого зачастую считают «венцом эволюции», отнюдь не стал обладателем всех достижений природы. Так, у многих наших братьев меньших обоняние гораздо лучше, а насекомые и рептилии куда более «продвинуты» по части зрения – воспринимают и ультрафиолетовый свет, и инфракрасное излучение. «У человека и приматов около тысячи генов, отвечающих за рецепторы обоняния, но в реальной жизни нам достаточно трехсот, поэтому остальные гены потеряли свою активность, — поясняет профессор Хайтович. – У нас неплохой слух, потому что для человека важна речь, но полагаемся мы прежде всего на зрение, при этом воспринимать УФ и ИК-излучение человеку нет необходимости». В общем, в ходе эволюции мы потеряли или не приобрели некоторые способности, которые есть у других видов, поскольку для нас они не были жизненно необходимыми. Теперь же сам человек с помощью новых технологий, гаджетов фактически пытается восстановить некоторые из этих свойств, чтобы использовать их для дальнейшего улучшения своей жизни.
Гены разоблачат тех, кто склонен ходить налево
Где и как зарождается любовь, почему кто-то создает пару на всю жизнь, а другие часто меняют партнеров? Об этом мы поговорили с эволюционным биологом, профессором Шанхайского НИИ, руководителем лаборатории Сколковского института науки и технологий (Сколтеха) Филиппом Хайтовичем (подробности…)
Микробиолог Константин Северинов: Самый главный орган человека — это сообщество микробов внутри нас
Всемирно известный ученый рассказал, как бактерии влияют на наше здоровье и характер, откуда берутся новые инфекции и когда появятся революционные антибиотики
— Представьте себе огромное дерево, на котором каждая веточка – это генетический текст, определенный набор генов, соответствующий какому-нибудь организму, — рисует «пейзаж» Константин Северинов. — На этом очень разлапистом, ветвистом дереве люди, животные и растения займут совсем крохотное место в кроне, а все остальное разнообразие – бактерии, то есть микробы. Для нас они могут казаться однообразными, потому что очень мелкие и мы не видим различий. Но на самом деле бактерии составляют более 95% разнообразия жизни на планете (подробнее…).
Нейробиолог Джакомо Ризолатти: «Если вы видите счастливого человека, то мозг командует: поднять настроение!»
Ученый, открывший человечеству тайну зеркальных нейронов, в эксклюзивном интервью рассказал, как улучшить взаимопонимание между людьми, а также о новых подходах к лечению инсульта и аутизма (подробности…).
Всемирно известный нейробиолог Дик Свааб: Политические взгляды, выбор в любви и вера в Бога записаны в наших генах
Ведущий ученый в эксклюзивном интервью раскрыл главные тайны человеческого мозга
— Доктор Свааб, в своей книге вы уверяете, что от мозга зависит все: и наша индивидуальность, и здоровье, и политические взгляды. Причем, основы всего этого закладываются еще в самом начале развития мозга — в утробе матери. Как так происходит?
— Давайте начнем с политических взглядов. Вы можете удивиться, но исследования показывают, что на 78 — 82% они определяются генетикой, то есть набором генов, который мы получаем от родителей по наследству (подробности…).
Исследователь онкологии Антон Бернс: Рак вызывают переедание и курение
Эксперт, который более 30 лет изучает одного из главных врагов человечества, развеял многие мифы и рассказал «Комсомолке», как на самом деле снизить риск болезни (подробности…)
Ученый Дмитрий Тетерюков: «Благодаря роботу мы сможем чувствовать объятия человека, которого нет рядом»
Один из ведущих экспертов по искусственному интеллекту и дополненной реальности рассказал эксклюзивно «Комсомолке» об уникальных разработках и новом этапе эволюции человека
— Дмитрий, вы участвовали в международной конференции «Дополненный человек», страшно любопытно: как и чем ученые собираются нас дополнять?
— Речь идет о расширении границ возможностей. Человек ведь всегда к этому стремится: кто-то быстрее бегает, у кого-то лучше память, а технологии могли бы увеличить полезные способности для всех. С другой стороны, гаджеты могут взять на себя часть нагрузки, освобождая человека для более важных, интересных дел. Это уже происходит, можно сказать, что мы находимся на новом этапе эволюции человека, когда какие-то функции ослабляются, переходя к технике, а другие, наоборот, усиливаются (подробности…)
Нобелевский лауреат Синья Яманака — «КП»: «Мы научились перепрограммировать клетки, чтобы ставить на ноги парализованных людей»
Знаменитый ученый рассказал в эксклюзивном интервью о новейших технологиях, которые помогут справиться с болезнями века
ВОЛШЕБНЫЕ КЛЕТКИ
— Я начал свою карьеру хирургом-ортопедом, — вспоминает нобелевский лауреат Синья Яманака. – А потом стал ученым. Почему? Из-за пациентов. Ко мне попадали люди, которым было невозможно помочь: с травмами позвоночника и другими неизлечимыми заболеваниями. Я понимал: таких больных смогут спасти и вернуть к полноценной жизни только новейшие биомедицинские технологии. И решил заняться этим (подробности…).
Найденный участок расположен внутри нижнего мозжечкового стебля, в месте, где головной мозг у своего основания соединяется со спинным. Открытие принадлежит Джорджу Паксиносу — известному на весь мир нейроморфологу, автору атласов строения мозга, которыми пользуются специалисты по всему миру. «Известия» пообщались с российскими экспертами в области нейробиологии и выяснили, за какие функции может отвечать ранее не известная науке структура и действительно ли она есть только у человека.
Не больше рисового зернышка
Специалисты научно-исследовательского института неврологии Австралии (Neuroscience Research Australia) под руководством знаменитого на весь мир нейроморфолога Джорджа Паксиноса обнаружили новую структуру в человеческом мозге. Ее назвали «эндорестиформным ядром» (endorestiform nucleus). Эта структура находится внутри нижней ножки мозга (веревчатого тела, мозжечкового стебля) — пучка нервных волокон, по которому импульсы проходят от спинного мозга в мозжечок. Само по себе веревчатое тело участвует в обработке сенсорной информации и данных о двигательной активности, регулируя осанку, равновесие и движение тела. Как полагают авторы открытия, эндорестиформное ядро представляет собой группу обособленных нейронов, которая может играть ключевую роль в функциях ножки мозга.
Нейроморфолог Джордж Паксинос
Фото: neura.edu.au
Анатомическую структуру обнаружили при использовании нового метода окрашивания определенных тканей мозга. Суть метода в том, что окрашиваются только биологически активные химические вещества, выделяемые клетками, например, нейромедиаторы. Такой подход позволяет идентифицировать группы нейронов по их функциям.
Найденное эндорестиформное ядро, похожее на рисовое зернышко величиной 2 мм, стало видным благодаря окрашиванию ферментом под названием ацетилхолинэстераза.
Расположение новой структуры натолкнуло специалистов на мысль, что эта область задействована в мелкой моторике. Как уверяют австралийские ученые, у других животных, и в частности приматов, этот участок пока найден не был. Возможно, наличие эндорестиформного ядра свойственно только человеку.
Уникальные способности
Как сообщил «Известиям» научный руководитель Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Павел Балабан, ученые и ранее догадывались, что в месте соединения нервных волокон головного и спинного мозга может находиться некая интересная с точки зрения выполняемых функций структура. Однако обнаружить ее удалось впервые именно австралийским исследователям.
— Дело в том, что провести такого рода исследование не на мозге животных, а на человеческом материале очень сложно. Проблема в том, что этот мозг должен быть подвергнут исследованию практически сразу же после смерти, так как нейрохимический распад происходит всего за несколько часов. Это создает очень большие сложности для исследователей, — отметил Павел Балабан.
По словам ученого, проведенный австралийцами морфологический анализ человеческого мозга — очень трудоемкая и дорогая процедура. Сам анализ выполняется так: ученые делают тончайшие срезы диаметром порядка 20 микрон (1 микрон равен 0,001 миллиметра) с фрагментов тканей. Затем каждый срез окрашивается с помощью определенных дорогостоящих ферментов. По тысячам таких тончайших срезов делается 3D-реконструкция интересующего участка мозга. Получившееся изображение дает возможность понять, присутствует в этом участке некая новая структура или нет.
Научно-исследовательский институт неврологии Австралии
Фото: en.wikipedia.org
— Задачу полностью изучить строение мозга таким методом поставил перед собой Алленовский институт головного мозга (научное учреждение, организованное миллиардером-филантропом, соучредителем компании Microsoft Полом Алленом. — «Известия»), — отметил Павел Балабан. — На это потребуются огромные деньги. То, что сделали австралийские ученые, уже сейчас представляет огромный научный интерес. Может подтвердиться, что мелкая моторика, которая позволяет нам, например, писать цифры и буквы, присуща только человеку.
Руководитель научно-исследовательской лаборатории нейробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета Рустем Хазипов уверен, что открытие новой области мозга, которая потенциально может быть ответственна за мелкую моторику, интересно в первую очередь для практикующих врачей, а именно нейрохирургов.
— Знания об этой области важны при планировании операций на мозге. Если есть информация, что эта зона отвечает за определенную двигательную функцию, значит, хирург ни в коем случае не должен ее повредить. Этот механизм может работать и в обратную сторону, что можно использовать при диагностике. Если у пациента нарушена мелкая моторика, значит, врачу следует узнать, всё ли в порядке в ответственной за нее зоне, — пояснил Рустем Хазипов «Известиям».
Ядро тяги к курению
Причастность эндорестиформного ядра к мелкой моторике еще нужно доказать, как и тот факт, что подобная структура есть только у людей, считает профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Вячеслав Дубынин. Однако открытие новой структуры может быть связано с другой областью жизнедеятельности человека — тягой к курению. В этом ядре была обнаружена ацетилхолинэстераза, это означает, что оно содержит нейроны, которые используют в качестве медиатора ацетилхолин.
— Это такой медиатор, который занимается оптимизацией в мозге тонуса нейросети. Именно на эти ядра действует никотин, — рассказал Вячеслав Дубынин. — Возможно, благодаря новым знаниям об эндорестиформном ядре откроются какие-то новые аспекты действия никотина. Важно также и то, что именно ацетилхолиновая система быстрее всего страдает при болезни Альцгеймера, поэтому тут тоже возможны некоторые прорывы.
Ученые из Австралии планируют продолжить работу, чтобы исследовать функции нового участка мозга. В дальнейшем им потребуются данные МРТ с высоким разрешением, которые позволят изучить эндорестиформное ядро у живого человека.
Мы не будем присоединяться к многочисленному лагерю ученых, работающих над тайной — нет, просто давайте вспомним интересные факты, о которых знает не очень большое количество людей.
1. Мозг является лидером по энергопотреблению в нашем организме. Действительно, хотя процентное соотношение массы мозга к общей массе тела составляет всего 2%, на него «работает» 15% сердца, а сам мозг потребляет более 20% кислорода, захватываемого легкими. Вот уж действительно — «любишь кататься, люби и саночки возить». Для доставки кислорода в мозг работают три крупные артерии, которые предназначены исключительно для его постоянной подпитки.
2. Мозг практически полностью развивается к семи годам. Ученые подтверждают — около 95% тканей мозга окончательно организовываются к семи годам, составляя целиком законченный орган. Кстати, именно из-за быстрого развития мозга энергопотребление нервной системы двухлетнего ребенка в два раза превышает энергопотребление нервной системы взрослого человека. Кстати, у мужчин моз больше, чем у женщин — но это не означает, что мужчины умнее (отдадим дань феминизму, это действительно правда). Кстати, интересным фактом является также различие в размере различных областей у мозга мужчин и женщин.
3. Несмотря на огромное количество нервных окончаний (собственно, весь мозг — одно большое нервное окончание), наш головной мозг не способен чувствовать боль. Все дело в том, что в мозге совсем нет болевых рецепторов: а зачем они, если разрушение мозга приводит к смерти организма? Тут боль совсем не нужна, природа решила верно. Правда, боль чувствует оболочка, в которую заключен наш мозг. Именно поэтому мы так часто чувствуем различные типы головной боли — все это зависит от природы оболочки и от физиологических особенностей нашего организма.
4. Человек использует практически все ресурсы своего мозга. Существует один миф непонятного происхождения, согласно которого мозг работает всего на 10% — однако этот миф появился еще в начале 20-го века в результате пары неточных лабораторных опытов. Как вообще ученые начала 20-го века могли посчитать количество задействованных в работе нейронов? Конечно же, никак. Зато современные ученые множество раз проводили соответствующие опыты, которые показали, что мы практически полностью используем ресурсы мозга.
5. Клетки головного мозга восстанавливаются. Противоположное утверждение — результат еще одного мифа, которому также более 100 лет. Нервные клетки мозга действительно регенерируют, хоть и не так быстро, как клетки нашего тела. Действительно, если бы клетки не регенерировали, как бы люди восстанавливались после черепно-мозговых травм? Синапсы, служащие «мостами» между клетками мозга, действительно восстанавливаются — и сами нейроны тоже. Интересно, что алкоголизм, вопреки многолетним утверждениям, не убивает нейроны головного мозга — однако синапсы действительно отмирают. Понятное дело, что с разрушением связей мозга мыслительный процесс начинает «тормозить», а затем и вообще еле тлеет.
В коре больших полушарий головного мозга человека насчитывается до 17 миллиардов нервных клеток— невронов, образующих сеть переплетающихся волокон, лабиринтов, запутанных ходов.
Наши чувства и действия, сопровождаясь электрическими импульсами, передаются от клетки к клетке. Таким образом, между всеми клетками поддерживается взаимная связь. У человека отношение веса головного мозга к весу тела является наибольшим по сравнению с любым из представителей животного мира. Если у лошади отношение веса мозга к весу тела равно 1:400, у собаки — 1 : 100, то у человека оно составляет — 1 :50
Если весь организм человека в состоянии покоя потребляет около 300 кубических сантиметров кислорода в минуту, то мозг поглощает шестую часть этого количества, то есть 50 кубических сантиметров, независимо от того, спит человек или бодрствует.
Из 500 граммов углеводов, потребляемых человеком за сутки, около 90 потребляет мозг.
Размер мозга не влияет на интеллектуальные способности человека. Тем не менее, по мнению исследователей, ум зависит от синапсов — контактов между нейронами. Количество синапсов растет в детский и юношеский период жизни человека и влияет на интеллект. Самый тяжелый мозг — 2900 г — был обнаружен у индивида, который прожил всего 3 года. Мозг его в функциональном отношении был неполноценным
Скорость нервного импульса, который поступает в мозг или из него, составляет 274 километра в час.
Вес мозга нормальных людей колеблется от 1020 до 1970 граммов. Мозг мужчин весит на 100—150 граммов больше, чем мозг женщин[
Масса мозга составляет всего 2% от общей массы тела, однако он потребляет 20% кислорода, который циркулирует в крови – больше, чем любой другой орган.
Сам по себе мозг не чувствует боли. Но это не спасает от головной боли – мозг окружен множеством тканей, нервов и сосудов, которые и явоябтся источником боли.
У трехлетнего ребенка нервных клеток в 3 раза больше, чем у взрослого человека. Если не использовать в полной мере потенциал малыша, то с возрастом невостребованные клетки погибают. Поэтому с самого младенчества нужно активно обучать детей.
У трупов людей, казнённых через повешение или выбравших этот способ для самоубийства, может наблюдаться эрекция. Это вызвано давлением, создаваемым верёвочной петлёй на мозжечок. У мужчин при этом может выделяться моча или слизь, у женщин — кровь из вагины.
Левое полушарие мозга отвечает за правую часть тела, а правое за левую.
Одним из старейших методов исследования мозга является методика абляций, которая состоит в том, что один из отделов мозга удаляется, и ученые наблюдают за изменениями, к которым приводит такая операция.
Обычный смех требует работы пяти различных областей мозга. Человек не может засмеяться, пощекотав самого себя. Препятствует этому мозжечок, который отвечает за ощущения, вызываемые собственными движениями, и посылает в другие участки мозга команды игнорировать эти ощущения. Исключением из этого правила может являться щекотание нёба языком.
Экспериментально подтверждено, что тараканы могут жить без головы несколько недель. Процесс кровообращения тараканов не управляется мозгом, дышат они через маленькие отверстия по всему телу, а на предварительно съеденных запасах пищи могут существовать долго.
Дельфинам требуется постоянно дышать атмосферным кислородом, для этого они регулярно всплывают. Чтобы обеспечить такое дыхание во время сна, полушария мозга дельфина спят по очереди.
Если говорить о самом маленьком мозге в процентах от массы тела, то у современных хрящевых рыб он 0,06—0,44 % , а размер мозга крупных динозавров был еще меньше.
Без кислорода мозг человека живет не более 6 минут, а затем начинают происходить необратимые процессы гибели нервных клеток.
Ирина Балманжи
Человеческий мозг поразителен! Он позволяет нам воспринимать сигналы из внешнего мира, запоминать и анализировать информацию, испытывать эмоции, сотрудничать друг с другом, а главное — осознавать самих себя.
Как именно функционирует этот удивительный орган? Даже сегодня остаются загадки. Но благодаря ученым мы уже знаем довольно много. Рассказываем о самых интересных открытиях последних десятилетий.
1. Поступая в мозг, информация «нарезается» на отдельные фрагменты и распределяется по его различным участкам.
Сигналы, поступающие из внешнего мира, регистрируются в различных областях мозга. Информация фрагментируется, мгновенно перераспределяется и взаимодействует.
Даже те элементы, которые мы воспринимаем как части единого целого, закодированы в нашем мозге отдельно!
Если человек смотрит на сложную картину, его мозг мгновенно отделяет вертикальные линии от горизонтальных и сохраняет их в разных областях. То же самое происходит с цветом.
Запоминание — очень сложный процесс, напоминающий работу блендера без крышки. Источник
Мы не замечаем «эффект блендера», так как мозг создает иллюзию прочности сцепления. Но что произойдет, если повредить «соединительную проводку»? Ваша память может преподнести довольно неприятный (однако очень интересный с точки зрения исследователя) сюрприз.
Известен случай, когда женщина перенесла инсульт в определенной зоне мозга и утратила способность использовать гласные буквы (при этом область, отвечающая за согласные, осталась неповрежденной). Если бы вы попросили ее написать предложение «Ваша собака погналась за котом», то оно выглядело бы следующим образом: В ш с б к п гн л сь з к т м.
2. У одного из двух тысяч человек встречается любопытный феномен восприятия — синестезия.
Мир полон звуков, картин, форм, текстур, вкусов и запахов. Для процесса восприятия необходима слаженная работа большого количества рецепторов. В зависимости от задействованных чувств информация разделяется на фрагменты и распределяется по мозгу.
Для того чтобы сохранить богатство и разнообразие восприятия, центральная нервная система должна свести воедино все сенсорные стимулы, что и происходит путем передачи электрических сигналов по запутанным ветвистым скоплениям нейронов. В результате чего мы, наконец, видим более-менее полную картину.
Но «провода» в мозге могут запутаться. И тогда возникает необычный эффект: раздражение в одной сенсорной системе мгновенно вызывает отклик в другой. Именно поэтому некоторые люди видят оттенки букв и цифр. У кого-то возникает ощущение цвета при восприятии звуков. А кто-то чувствует вкус слов или образов.
Примерно так могут выглядеть буквы и цифры в восприятии синестета. Источник
По данным одной научной работы, всего существует более пятидесяти видов синестезии.
3. «Провóдка» человеческого мозга меняется под влиянием индивидуального опыта.
Даже простая информация вызывает изменение структуры мозга. Когда нейроны учатся, они вздуваются, покачиваются и разделяются. Разрывая связь в одной точке, некоторые из них перемещаются в другую область и создают соединения с новыми соседями. Но многие остаются на месте, простирая свои электрические конечности навстречу друг другу и тем самым увеличивая эффективность передачи данных.
Гибкость и адаптивность — ключевые принципы функционирования нейронов. Источник
На протяжении всей жизни вы обучаетесь новым вещам. И приобретаемый опыт физически меняет строение мозга. Процесс реорганизации происходит безостановочно. Звучит жутковато, но в эту самую секунду в вашей голове большое количество нейронов двигается, подобно рептилиям.
4. Нейронные связи каждого мозга отличаются.
Из предыдущего пункта следует любопытный вывод: в мире не существует двух людей с идентичной «проводкой» мозга. И исключений из этого правила нет. Представьте, к примеру, что взрослые братья-близнецы вместе смотрят кино. В их головах будут создаваться разные нейронные связи! Хотя бы потому, что они не могут видеть фильм из одной и той же точки пространства.
Теперь вообразите, что один из близнецов накануне прочитал негативный отзыв о кинокартине. С первых же секунд просмотра он волей-неволей начнет анализировать комментарии из критической статьи. А значит, в его мозге появятся связи, которых не будет у другого брата.
Эти отличия кажутся несущественными. Но суть в том, что даже одно и то же событие оставляет в двух головах разные отпечатки. У людей просто не может быть абсолютно идентичных воспоминаний. Ни при каких условиях.
5. Мозг по умолчанию настроен так, чтобы мы испытывали чувство неудовлетворенности.
«Гормоны счастья» (дофамин, серотонин, окситоцин и эндорфин) вырабатываются в головном мозге с одной-единственной целью: мотивировать человека стремиться к ситуациям, в которых происходит синтез этих веществ.
Мы унаследовали механизм выживания от наших доисторических предков. Он основан на постоянном поиске того, что позволит нам чувствовать себя лучше.
Химические соединения, вызывающие чувство радости, продуцируются в тот момент, когда мы получаем желаемое (пищу, награду, одобрение общества, возможность поднять свой статус и так далее). Затем их уровень падает, и мы, ощущая неудовлетворение, вынуждены предпринимать что-то еще, чтобы вновь испытать положительные эмоции.
6. Наш ум тесно связан с телом.
Управляя своим телом, мы можем влиять на мозг! Вот несколько примеров, о которых рассказывают ученые:
- Осязательное ощущение тепла наводит нас на мысль о социальной близости и помогает избавиться от чувства одиночества.
- Даже чисто механическая улыбка поднимает настроение.
- «Поза силы» или сжатая в кулак рука заставляют чувствовать себя более напористыми.
- Двигаясь, мы активизируем творческое мышление и генерируем гораздо больше новых идей, чем сидя на месте.
- Занятия музыкой влияют на математические способности, потому что пальцы и цифры делят одни и те же «просторы» в головном мозге.
- Ботокс-терапия, после которой люди теряют способность хмуриться, меняет мировосприятие на более оптимистичное.
Мозг развивается, выстраивает концепцию реальности и формирует наше самоощущение, опираясь на конкретный физический опыт. И мы можем воспользоваться этим в своих интересах!
7. Длительный стресс снижает наши когнитивные способности.
В стрессовой ситуации наши надпочечники выбрасывают в кровь адреналин и кортизон. Изначальное предназначение такого гормонального всплеска — помочь телу быстро среагировать на угрозу и убежать от источника опасности. Этот механизм необходим, когда решение нужно принять за считанные секунды.
К сожалению, в современном мире стресс измеряется днями, месяцами и годами психоэмоционального напряжения. В этом случае гормоны отравляют наш организм, в том числе и мозг.
Хронический стресс действует на мозг разрушительно. Источник
Все проведенные испытания говорят о том, что продолжительное и интенсивное нервное напряжение снижает наши когнитивные возможности. В частности, стресс вредит вербальной памяти, умению концентрироваться и способности к целенаправленной деятельности.
Дело в том, что при длительном воздействии гормоны стресса могут разрушать нейронные связи, обеспечивающие хранение ценной информации, мешать производству новых нейронов и даже повреждать ткани головного мозга.
8. Запах обладает свойством воскрешать воспоминания.
Этот феномен называется эффектом Пруста. Французский писатель Марсель Пруст в своей наполовину автобиографической эпопее «В поисках утраченного времени» косвенно доказал связь между запахами и памятью.
Интересный нюанс: исследователи выяснили, что лишь некоторые виды памяти восприимчивы к запахам. Как правило, ароматы выполняют свою тонкую работу, когда воспоминания связаны с эмоционально окрашенными событиями.
Очевидно, обонятельные сигналы анализируются в той же зоне головного мозга, которая участвует в формировании эмоций и сохранении воспоминаний о них.
9. Мы улавливаем эмоции окружающих благодаря зеркальным нейронам.
Нейробиологи обнаружили, что мозгу присущ эффект зеркального отображения. Иными словами, вы понимаете другого человека посредством выполнения акта внутреннего подражания.
Зеркальная система позволяет практически мгновенно улавливать эмоции окружающих. Когда вы наблюдаете за тем, как кто-то волнуется, злится, радуется или страдает, в вашей голове активируются нейроны, заставляющие вас испытывать те же чувства.
Мы созданы эволюцией таким образом, чтобы быть глубоко связанными между собой. Источник
По словам нейрофизиолога Витторио Галлезе, «механизм работы нейронной сети носит непроизвольный характер, позволяя нам не думать о том, что делают или чувствуют другие люди, а просто знать это».
10. Во сне наш мозг совершает важную работу.
Как показывают исследования, процесс обучения наступает, когда мы отплываем в страну снов. Во время ночного отдыха изменяется уровень химических веществ, циркулирующих в мозге, и происходят физиологические изменения, создающие идеальные условия для реорганизации и укрепления памяти.
Когда мы засыпаем, мозг отфильтровывает дневной опыт, оценивает его значимость, а затем отправляет нужную информацию из кратковременной памяти в долговременную.
Пока вы спите, мозг активно трудится. Источник
Кроме того, сновидения выполняют психотерапевтическую функцию: они помогают регулировать настроение и перерабатывать плохие эмоции. Во сне мозг создает необходимые связи между неприятным событием и предыдущим опытом, позволяя травме постепенно раствориться в жизни человека. Когда это происходит, негативные чувства (гнев, печаль, страх, беспокойство и так далее) становятся не такими острыми.
11. Мозг все время вводит нас в заблуждение.
Мы просто-напросто не умеем объективно воспринимать окружающий мир и самих себя. Мозг обманывает нас постоянно: он пытается соединить маленькие кусочки доступной нам информации в цельную картинку и самовольно заполняет пробелы; меняет воспоминания и внедряет в них то, чего не было в помине; заставляет делать преждевременные выводы и верить первому впечатлению; загоняет в рамки испытанных моделей поведения, лишая шанса найти другое решение. И это еще далеко не все!
Совсем избежать ловушек мышления невозможно. Но знать о них полезно, чтобы хоть иногда подвергать сомнению свое восприятие реальности.
По материалам книг «Правила мозга», «Управляй гормонами счастья», «Мозг и тело», «На одной волне», «Мозг во сне», «Почему мы ошибаемся»
Обложка поста отсюда