Как работает мозг

В самой задней части каждого полушария располагается затылочная доля, внизу сбоку, в районе уха — височная, вверху — теменная, а спереди — лобная. Каждая из четырех долей обрабатывает свою информацию. Затылочная доля состоит почти исключительно из отделов, обрабатывающих зрительную информацию. Теменная занимается в основном функциями, связанными с движением, ориентацией, расчетами и определенными формами узнавания. Височная занимается звуком, восприятием речи (обычно только в левом полушарии) и некоторыми аспектами памяти. Лобная доля ведает самыми сложными из функций мозга: мышлением, формированием понятий и планированием. Кроме того, лобные доли играют важную роль в сознательном переживании эмоций.

Самая заметная структура на внутренней поверхности каждой половинки разрезанного мозга — это изогнутая полоска белой ткани, образующей объемистую границу между складчатой корой и расположенной под ней системой модулей. Это мозолистое тело, соединяющее полушария друг с другом и играющее роль моста, по которому в обе стороны постоянно передается информация, так что обычно полушария работают как единое целое. Совокупность модулей, расположенных под мозолистым телом, называют лимбической системой. Эта система в эволюционном плане древнее коры, и ее иногда называют также «мозгом млекопитающих», исходя из представлений о том, что она впервые возникла у древнейших млекопитающих. Работа этой части мозга, как и еще более древних его частей, расположенных под ней, совершается бессознательно, но оказывает сильнейшее воздействие на наши ощущения: лимбическая система тесно связана с расположенной над ней осознающей корой и постоянно посылает туда информацию.
В лимбической системе рождаются эмоции, а также большинство из многочисленных потребностей и побуждений, которые заставляют нас вести себя тем или иным образом, помогая нам, по крайней мере обычно, увеличивать свои шансы на выживание. Но у модулей лимбической системы есть немало других функций. Например, таламус представляет собой нечто вроде ретрансляционной станции, распределяющей поступающую в нее информацию по соответствующим частям мозга для дальнейшей обработки. Под ним располагается гипоталамус, который вместе с гипофизом постоянно поправляет настройки нашего организма, поддерживая его в состоянии наилучшей приспособленности к окружающей среде. Гиппокамп — «морской конек» (сходство с которым можно заметить, только если посмотреть на этот орган в разрезе и напрячь воображение) — необходим для формирования долговременной памяти. В расположенной перед ним миндалине возникает и поддерживается чувство страха.

Еще ниже располагается ствол головного мозга. Это самая древняя часть мозга, возникшая более полумиллиарда лет назад и довольно похожая на весь головной мозг современных рептилий. В связи с этим ее часто называют «рептильным мозгом». Ствол образован нервами, идущими от тела через позвоночник и передающими информацию о разных частях организма в головной мозг. Скопления клеток в стволе определяют общий уровень настороженности организма и регулируют вегетативные процессы: дыхание, сердцебиение, давление крови и так далее.

“Экстази” стимулирует клетки, вырабатывающие серотонин и возбуждающие области префронтальной коры, дающие человеку ощущения эйфории, а также осмысленности и приятности окружающего. Это действие похоже на эффект антидепрессантов, но “экстази” вызывает более сильный выброс нейромедиатора, и особенности механизма работы вещества таковы, что люди, регулярно его принимающие, рискуют “выжечь” соответствующие клетки мозга, что вызывает временный синдром отмены и создает предпосылки для развития хронической депрессии.

Галлюциногенные препараты (ЛСД, псилоцибиновые грибы и другие) также стимулируют выработку серотонина или содержат вещества, оказывающие действие, похожее на эффект этого нейромедиатора. Они не только стимулируют центры удовольствия в мозге, но и активируют участки височных долей, порождающие галлюцинации. Такие галлюцинации бывают не только приятными, но и страшными, что, по-видимому, происходит в результате стимуляции миндалины.

Кокаин увеличивает количество доступного клеткам дофамина, блокируя работу механизма, в норме позволяющего избавляться от излишков дофамина. Кроме того, он блокирует обратный захват норадреналина и серотонина. Повышение уровня этих трех нейромедиаторов, вызываемое приемом этого наркотика, порождает чувства эйфории (дофамин), уверенности в себе (серотонин) и бодрости (норадреналин).

Амфетамины стимулируют у человека выброс дофамина и норадреналина. Это дает нам заряд бодрости, но может также вызывать чувства тревоги и беспокойства.

Никотин активирует дофаминовые нейроны, связываясь вместо дофамина с рецепторами на их по верхности. Поэтому его первоначальный эффект похож на действие выброса дофамина. Однако дофамин быстро снижает чувствительность клеток, на которые действует, и этот эффект скоро пропадает. Кроме того, никотин действует на нейроны, вырабатывающие нейромедиатор ацетилхолин. Это одно из веществ, задействованных в реакции настороженности.

Опиаты, такие как морфий и героин, действуют на рецепторы, в норме реагирующие на эндорфины и энкефалины. В результате запускается нейронная сеть удовольствия, вызывая выброс дофамина. Обезболивающий эффект этих наркотиков, по-видимому, связан с деактивацией одной из областей коры — передней части поясной извилины, обеспечивающей концентрацию внимания на негативных внутренних стимулах. Характерный для зависимости от опиатов синдром отмены связан с резким по вышением уровня гормонов стресса, активирующих отделы мозга, ответственные за формирование побуждений.

Алкоголь и транквилизаторы (бензодиазепины и другие) снижают нейронную активность, действуя на клетки, использующие в качестве нейромедиатора ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту). Препараты, блокирующие рецепторы этих клеток, уменьшают удовольствие, получаемое от алкоголя, и успешно используются для лечения алкогольной зависимости. Алкоголизм (как, вероятно, и наркомания) тесно связан с наследственностью. В частности, для детей алкоголиков вероятность выработать алкогольную зависимость в четыре раза выше, чем для других людей, причем даже в том случае, если эти дети вырастают не в семьях своих биологических родителей.

Типичным женским половым поведением управ­ляет вентромедиальное ядро гипоталамуса, кото­рое играет ключевую роль в механизме возникнове­ния чувства голода. Здесь располагается много ней­ронов, чувствительных к эстрогену, и, по-видимому, именно этот гормон возбуждает вентромедиальное ядро, вызывая лордоз — демонстрацию половых ор­ганов, характерную для готовых к спариванию жен­ских особей многих видов. У крыс лордоз происхо­дит рефлекторно, при захвате кожи на заднем конце туловища (характерном для инициирующего спари­вание самца). Но, в отличие от коленного рефлекса, лордоз, по-видимому, отчасти контролируется созна­нием: он гораздо ярче выражен, когда захват произво­дят лапки самца крысы, а не пальцы экспериментато­ра. У людей лордоз обычно находится под надежным контролем сознания.

Женские половые гормоны, по-видимому, опре­деляют характер полового поведения, но не оказы­вают большого влияния на силу полового влечения. Ею у обоих полов управляет тестостерон. Структуры, на которые действует это вещество, широко представ­лены у нас в мозге, и уровень полового влечения, судя по всему, определяется взаимодействием целого ряда таких структур, а не какой-то одной из них. Области, связанные с сексом, пронизывают весь головной мозг, особенно человеческий. Связи, соеди­няющие центры управления половой функцией обо­няния, поиском половых партнеров и половыми ре­акциями лимбической системы, проникают едва ли не во все уголки всех долей коры больших полушарий, передавая нашему сознанию сексуальные побуждения. Половые пути головного мозга работают в обо­их направлениях: сладострастные побуждения поднимаются из глубин к сознанию, а сознательные части мозга передают в лимбическую систему собранную в окружающей среде информацию о половых стиму­лах.

Взаимодействуя друг с другом, эти два уровня поддерживают людей в состоянии постоянной готов­ности к сексу. Почти у всех других видов животных подобный интерес к половому партнеру наблюдается только тогда, когда самка физически готова к зачатию. У нас же секс из периодической забавы превратился в постоянную работу, из-за чего сделался явлением исключительно сложным.
С сексом связаны почти все разновидности активности мозга, от высших когни­тивных функций, позволяющих (отбирая визуальные и иные стимулы, имеющие отношение к сексу) во­ображать свое счастливое будущее с предполагаемым партнером, до эмоций и физиологических реакций, участвующих в половом акте. Поэтому любые нару­шения, происходящие в любой области мозга, могут приводить, помимо прочих неприятностей, к сексу­альным расстройствам. Задействовав в половой жиз­ни лобные доли (с помощью которых мы оперируем самыми сложными из абстрактных идей), люди нераз­рывно связали ее с фундаментальными моральными нормами. Именно поэтому для пациентов, получив­ших повреждения лобных долей, вызвавшие разру­шение “высших” функций мозга, характерны непри­стойное поведение и отсутствие нормальных сексуальных ограничений.

Средняя часть преоптической области гипотала­муса также получает сигналы от двух ядер миндалины (кортикомедиального и базолатерального), так или иначе связанных с проявлением агрессивности или напористости. Возможно, именно поэтому ) муж­чин секс может быть связан с агрессией: возбуждение средней части преоптической области способно ока­зывать возбуждающее действие на отделы миндалины, вызывающие агрессию, и, наоборот, активность этих отделов может возбуждать среднюю часть преоптиче­ской области гипоталамуса. Возбудившись под действием соответствующих половых стимулов, средняя часть преоптической об­ласти гипоталамуса передает сигналы в кору больших полушарий, которая делает (или пытается делать) все, чтобы привести тело, с которым она связана, в под ходящее для совокупления положение. Одновремен­ но она посылает сигналы в ствол головного мозга, вызывающий эрекцию пениса. Когда начинается со­вокупление, в дело вступает моторная кора, обеспечи­ вающая совершение движений, участвующих в пене- трации и фрикциях. Наконец, еще один отдел гипо­таламуса, дорсомедиальное ядро, запускает эякуляцию.

В норме все это происходит в четко определен­ном порядке, но иногда (в результате повреждений или функциональных нарушений мозга) один или несколько элементов данной последовательности могут запускаться не вовремя, не запускаться вооб­ще или запускаться отдельно от остальных элементов. Например, если дорсомедиальное ядро возбуждает­ся в ходе эпилептического припадка, эякуляция мо­жет происходить и безо всяких признаков полово­го возбуждения, а если искусственно стимулировать септум (отдел лимбической системы, расположен­ный рядом с гипоталамусом) в мозге мужчины, это может вызывать оргазм, не доставляющий удоволь­ствия. Эти данные свидетельствуют о том, что оргазм, по сути, представляет собой что-то вроде рефлектор­ного эпилептического припадка. Повреждения септума могут вызывать у мужчин приапизм — непрекращающуюся эрекцию. И, напротив, ослабление стимуляции одного или нескольких отделов систе­мы обеспечения полового поведения может приво­дить к импотенции: например, если половые сигна­лы из гипоталамуса не достигают ствола, это делает эрекцию невозможной.

Эйдетизм (фотографическая память) вполне обычен среди маленьких детей, однако он обычно исчезает за годы прунинга нейронов.(Каждая клетка должна найти свое место в общей схеме, а если это у нее не получается, она подвергается безжалостному удалению (прунингу))

Возможно, неполным апоптозом (программируемая клеточная смерть) объясняется и синестезия — «перекрестные» связи, соединяющие ощущения одного типа (например, восприятие голубого цвета) с ощущениями другого (например, восприятие звука определенной высоты), в результате чего одно ощущение автоматически вызывает другое. Апоптоз, который, напротив, выходит из-под контроля и разрушает слишком много связей, считают одной из причин умственной неполноценности, сопровождающей синдром Дауна и аутизм. Возможно, именно поэтому у людей с синдромом Дауна повышена вероятность развития болезни Альцгеймера.

Головной мозг младенца содержит кое-что, чего нет в мозге взрослого человека. Например, в нем имеются связи между слуховой и зрительной зонами коры, а также между сетчаткой и той частью таламуса, в которую поступает информация о звуках. Эти связи, вероятно, и позволяют младенцам «видеть» звуки и «слышать» цвета. Иногда такие способности сохраняются у взрослых (синестезия). Младенцам свойственны бурные проявления эмоций, но те участки мозга, которые связаны у взрослых с сознательным переживанием эмоций, у новорожденных младенцев неактивны. Поэтому проявляемые ими эмоции могут быть бессознательными.

Мы не помним ничего, что происходило с нами примерно до трех лет, потому что до этого времени гиппокамп (область мозга, связанная с формированием долговременной памяти) остается незрелым. Однако эмоциональные воспоминания могут храниться в миндалине — крошечной структуре в глубине мозга, по-видимому функционирующей уже у новорожденных

Лобные доли по-настоящему «запускаются» примерно в шестимесячном возрасте, благодаря чему у младенцев наблюдаются первые проблески когнитивных способностей. К году лобные доли получают управление над устремлениями лимбической системы. Если предложить годовалому ребенку две игрушки, он выберет одну из них, а не будет пытаться схватить обе. Примерно до года младенцы представляют собой, по выражению одного специалиста по возрастной психологии, «устройства, подобные роботам»: их внимание можно привлечь едва ли не любым зрительным стимулом. После этого возраста у них формируются собственные жизненные планы (отнюдь не всегда согласующиеся с планами окружающих).

Речевые зоны становятся активными на втором году жизни. Зона, ответственная за восприятие речи (зона Вернике), «выходит в сеть» примерно после двенадцати месяцев жизни, а еще примерно через восемнадцать месяцев к ней присоединяется зона, ответственная за способность говорить (зона Брока). Так что в жизни маленьких детей есть непродолжительный период, в течение которого они понимают больше, чем могут сказать. Связанные с этим затруднения, возможно, играют немалую роль в приступах «вредности», характерных для двухлетних детей.

Примерно в то же время, когда активизируются речевые зоны, начинается интенсивная миелинизация префронтальной коры лобных долей. В этот период у детей развивается самосознание: ребенок больше не тычет пальцем в свое отражение в зеркале. А если мазнуть ребенка цветной пудрой, когда он смотрит на себя в зеркало, он просто сотрет этот мазок с лица, а не станет пытаться стереть его с зеркала, как бывает в более раннем возрасте. Самосознание предполагает возникновение внутреннего исполнителя — то самое «я», которое, по словам многих, ощущается как нечто существующее в голове.