Нашим семьям

* * *

«Это действительно блестяще… Одна из самых потрясающих книг, что я читала, занимаясь нейропсихиатрией и вопросами интуиции».

Мона Лиза Шульц, доктор медицины, доктор философии, автор книги «Пробуждение интуиции»

«Этот труд крайне важен для дальнейшего развития отношений между наукой и религией. Как ученые, исследовавшие нейробиологические основы религиозного опыта, давшие его богословский анализ и оценку, авторы данной книги – единственные в своем роде. Книга убедительно показывает нам, что ум неизбежно склонен к духовности и религиозным переживаниям».

Отец Рональд Мэрфи, Орден Иезуитов, профессор Университета Джорджтауна

«Эта важная книга знакомит обычного читателя, исследователя и клинициста с новыми открытиями в области нейробиологии, касающимися влияния духовных переживаний на мозг, здоровье и болезни. Превосходный учебник».

Дэвид Ларсон, доктор медицины, магистр здравоохранения, президент Национального института исследований в области здравоохранения

«Удивительная работа отдела медицинских исследований Пенсильванского университета в рождающейся на наших глазах новой области нейротеологии».

Издание Национальной ассоциации регулирования фармацевтического дела (Канада) NAPRA ReView

«Эта книга заставит вас серьезно задуматься о религии… поскольку она дает общие основы для размышлений и дискуссий о духовной жизни Ньюберг, д’Аквили и Рауз сделали великое дело, написав эту смелую книгу. Ее следовало бы читать не только в религиозных кругах, но и в группах, обсуждающих прочитанные книги, и школах».

Газета The Providence Journal

«Легко написанная и легко читающаяся… завораживающая книга о взаимоотношениях нашего ума и наивысшей реальности»

Журнал Catholic Digest

1. Фотография Бога. Введение в биологию веры

В маленькой темной лаборатории большого университетского госпиталя молодой человек по имени Роберт зажигает свечи, воскуряет палочку с жасминовым благовонием, а затем садится на пол и с легкостью принимает позу лотоса. Верный буддист, практикующий тибетскую медитацию, он собирается снова отправиться во внутреннее созерцательное путешествие. Как обычно, Роберт стремится к тому, чтобы утихло непрестанное пустословие ума и он мог погрузиться в более глубокую и более ясную внутреннюю реальность. Подобные путешествия он совершал уже тысячу раз, но сейчас происходит нечто особое: пока он входит во внутреннюю духовную реальность, так что материальный мир вокруг него становится бледной иллюзией, он почти в буквальном смысле остается связан с физическим здесь и теперь с помощью хлопчатобумажной бечевки.

Один свернутый конец бечевки лежит около Роберта, другой находится за закрытой дверью лаборатории в соседней комнате на моем пальце – я сижу вместе с моим другом и многолетним коллегой по исследовательской работе доктором Юджином д’Аквили.

Мы с Джином ждем, когда Роберт через веревочку подаст нам сигнал о том, что его медитативное состояние достигло своей трансцендентной вершины. Именно момент духовного подъема представляет для нас особый интерес.1
Поскольку суждение о том моменте, когда медитация достигает вершины, крайне субъективно, его очень трудно определить и еще труднее измерить. Тем не менее такое «пиковое» состояние крайне интересно, поскольку оно несет в себе самый глубокий духовный смысл и сильнее всего влияет на человека. Пиковое переживание можно выявить с помощью нескольких различных инструментов, которые позволяют одновременно следить за изменением разных параметров. Легче всего идентифицировать подобные моменты, следя за такими показателями, как ток крови в мозге, электрическая активность мозга и некоторые соматические реакции, в частности артериальное давление и частота сердечных сокращений. Начиная наши исследования, мы старались ориентироваться на субъективные ощущения человека, оценивающего свои переживания. Вот почему погруженные в медитацию испытуемые держали рядом с собой веревочку, которая позволяла им, не нарушая процесса медитации, подать нам сигнал в тот момент, когда они достигали самого глубокого состояния. Поскольку мы изучали самых опытных практиков медитации, бечевка им почти или совсем не мешала. Чтобы более детально изучить эти состояния, понадобятся и другие исследования. Пока же достаточно сказать, что мы можем исследовать пиковые состояния или строить гипотезы о них на основе изучения «менее глубоких» состояний, несмотря на то, что нам сложно понять, когда и каким образом возникают эти пиковые переживания. Стоит назвать имена и двух других наиболее важных участников наших исследований: это доктор Абасс Алави, глава отделения ядерной медицины в госпитале Университета Пенсильвании, который оказывал мне огромную поддержку, хотя иногда я занимался довольно странными вещами, и связанный с тем же Университетом Пенсильвании доктор Майкл Бэйм, специалист по внутренним болезням, практикующий тибетский буддизм.

Метод: как уловить духовную реальность

На протяжении многих лет мы с Джином изучали взаимосвязи между религиозным опытом и работой мозга, и мы надеялись, что, исследуя деятельность мозга Роберта в наиболее интенсивные и мистические моменты его медитации, мы сможем лучше понять таинственные связи между сознанием человека и его постоянным непреодолимым стремлением установить отношения с чем-то бульшим, чем он сам.

Ранее, беседуя с нами, Роберт пытался описать нам словами, как его медитация достигает духовной вершины. Сначала, говорил он, успокаивается ум, что дает возможность появиться более глубинной и определенной части Я. Роберт считает, что внутреннее Я есть самая подлинная часть его идентичности, причем эта часть никогда не меняется. Для Роберта такое внутреннее Я не метафора и не просто установка, оно имеет буквальный смысл, оно устойчиво и реально. Это то, что остается, когда сознание оставляет свои заботы, страхи, желания и другие занятия. Он считает, что это внутреннее Я составляет саму суть его бытия. Если на Роберта надавить в разговоре, он даже может назвать собственное Я своей «душой».2
Здесь слово «душа» используется в самом широком смысле, иначе оно могло бы породить путаницу между восточными и западными представлениями о религии и духовности. Представления буддистов очень трудно объяснить в рамках мышления Запада. Тем не менее здесь мы попытались представить эти представления как можно в более простой форме.

«Возникает чувство вечности и бесконечности…

В этот момент я как бы становлюсь частью всех и всего, приобщаюсь к существующему»

Роберт говорит, что когда это глубинное сознание (какова бы ни была его природа) возникает в моменты медитации, когда он целиком поглощен созерцанием внутреннего, то внезапно начинает понимать, что его внутреннее Я не есть нечто изолированное, но что оно неразрывно связано со всем творением. Однако когда он пытается описать этот крайне личный опыт словами, то неизбежно обращается к знакомым клише, которыми на протяжении веков пользовались люди, пытаясь рассказать о необъяснимых духовных переживаниях. «Возникает чувство вечности и бесконечности, – может сказать он. – В этот момент я как бы становлюсь частью всех и всего, приобщаюсь к существующему».3
Описывая свои переживания, наши испытуемые обычно говорят о чувстве единства с миром, об исчезновении Я и сильных эмоциях, как правило связанных с состоянием глубокого покоя.

Для традиционного ученого подобные слова не имеют никакой ценности. Наука занимается тем, что можно взвесить, сосчитать и измерить – а все то, что не поддается верификации на основе объективного наблюдения, просто нельзя назвать научным. Хотя если бы какого-то ученого заинтересовал опыт Роберта, он как профессионал должен был бы заявить, что слова практика медитации носят слишком личный и слишком спекулятивный характер, так что они вряд ли указывают на какой-либо конкретный феномен в материальном мире.4
В типичном случае научный метод позволяет называть «реальными» лишь те вещи, которые можно измерить.

Однако после многих лет исследовательской работы мы с Джином пришли к убеждению, что переживания, о которых сообщает Роберт, вполне реальны и их можно измерить и верифицировать с помощью настоящей науки5
Слово «реальный» здесь не обязательно предполагает существование некой внешней реальности, связанной с таким переживанием, оно говорит о том, что это переживание обладает по меньшей мере внутренней реальностью.

Вот что заставляет меня сидеть за спиной у Джина в тесном смотровом кабинете, держа между пальцами тонкую веревочку: я жду, когда у Роберта наступит момент мистического полета, потому что хочу «сфотографировать» это переживание.6
Мы понимаем, что это не просто «фотография», однако именно такова суть нашей работы. Точно запечатлеть момент интенсивного мистического переживания нелегко, кроме того, несмотря на то что наши испытуемые планируют свои упражнения по медитации, очень трудно предсказать, как долго продлится такое состояние и насколько сильным оно будет. Тем не менее, как мы полагаем, мы в состоянии изучать процессы в мозге, которые представляют основу процесса медитации, и создать ясную и удивительную картину работы мозга в моменты духовных переживаний.

Духовные переживания реальны, и их можно измерить и верифицировать с помощью настоящей науки

Роберт медитирует, а мы ждем около часа. Затем я чувствую, что он осторожно тянет за веревочку. Это означает, что мне пора ввести радиоактивный материал в капельницу, чтобы тот по длинной трубочке поступил в вену на левой руке Роберта. Мы даем ему еще немного времени на завершение медитации, а затем сразу доставляем его в один из кабинетов отделения ядерной медицины, где находится самое современное устройство для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). Роберт моментально оказывается на металлическом столе, и вокруг его головы с помощью четкого движения роботов начинают вращаться три гамма-камеры.

Камера для ОФЭКТ – это высокотехнологичное устройство для визуализации, которое выявляет радиоактивное излучение7
Существуют и некоторые другие технологии визуализации, подобные ОФЭКТ, которые можно использовать для исследования деятельности мозга. Это позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ). У любой из подобных техник есть свои преимущества и свои недостатки по сравнению с другими. Мы выбрали ОФЭКТ из практических соображений: эта техника позволяла испытуемому заниматься медитацией вне сканирующего устройства, что было бы сложнее сделать в случае ПЭТ и совсем невозможно с ФМРТ.

Камеры ОФЭКТ сканируют голову Роберта, выявляя место накопления радиоактивного материала, который мы ввели в тот момент, когда он потянул за бечевку. Этот материал распространяется по кровеносным сосудам и почти моментально поступает к мозговым клеткам, где и остается на протяжении нескольких часов. Таким образом метод ОФЭКТ дает нам точный стоп-кадр состояния кровеносного потока в мозгу Роберта сразу после введения вещества – то есть именно в пиковый момент медитации.

Усиление притока крови к какой-то части мозга указывает на усиление активности данной зоны8
В целом усиление притока крови связано с усилением активности по той причине, что мозг сам регулирует свой кровоток в зависимости от потребностей отдельных его участков. Хотя это не абсолютное правило. В случае инсульта или травмы головы такой связи не наблюдается. Кроме того, некоторые нервные клетки активизируют какие-то участки мозга, а другие клетки подавляют их активность. Таким образом, увеличение притока крови может говорить о подавлении активности, приводящем к снижению активности мозга в целом.

Поскольку на сегодняшний день мы достаточно хорошо понимаем, какие функции выполняют отдельные зоны мозга, мы можем предполагать, что ОФЭКТ представит нам картину работы мозга Роберта в кульминационный момент его медитации.

Данные, которые мы получаем

Полученные данные действительно интересны. На томограммах мы видим признаки необычной активности малого участка серого вещества на вершине задней части мозга (см. рис. 1). Это сплетение нейронов с узко-специальной функцией называется задней верхней теменной долей, но для данной книги мы придумали иное название этого участка: ориентационно-ассоциативная зона, или ОАЗ.9
Здесь следует заметить, что в этой книге мы часто используем термины, неизвестные науке; иногда мы употребляем собственные понятия, которые должны помочь читателю познать механизм работы мозга. Тем не менее мы постарались дать указания на научные термины для заинтересованных.

Первоочередная задача ОАЗ – ориентация человека в физическом пространстве. Она оценивает, что находится выше и что ниже, помогает нам судить об углах и расстояниях и позволяет нам безопасно перемещаться в опасном физическом окружении10
В данной книге мы будем говорить о функциях различных частей мозга. Хотя функции в какой-то степени привязаны к определенным участкам мозга, не следует забывать о том, что мозг всегда работает как единая система, где для работы каждой отдельной части нужна слаженная работа других частей.

Для выполнения такой функции эта зона прежде всего должна иметь ясный и устойчивый образ физических границ человека. Сказать проще, она должна четко отделять тебя от всего остального, от того, что есть не ты, от того, что составляет остальную вселенную.

Рис. 1: В верхнем ряду представлено образ мозга испытуемого, когда тот отдыхает; можно видеть, что уровень активности равномерно распространен по всему мозгу. (Верхняя часть образа – это передняя часть мозга, ассоциативная зона внимания, АЗВ, а нижняя часть соответствует ориентационно-ассоциативной зоне, ОАЗ.) В нижнем ряду – образы мозга испытуемого во время медитации, при этом активность левой зоны ориентации (справа от вас) заметно меньше соответствующей правой зоны. (Чем темнее зона, тем выше ее активность, а чем светлее, тем активность меньше.) Мы представляем здесь черно-белые образы, поскольку это делает изображение в нужной степени контрастным при печати, хотя на экране компьютера мы видим образы в цвете.

Может показаться странным, что мозгу понадобился специальный механизм, чтобы отличать тебя от всего остального в мире; для нормального сознания это отличие кажется чем-то до смешного очевидным. Но это объясняется именно тем, что ОАЗ исполняет свою работу добросовестно и незаметно. И при поражении этой зоны мозга человеку крайне трудно перемещаться в пространстве. Когда такой человек, например, подходит к постели, мозг тратит столько сил на постоянную оценку углов, глубины и расстояний, что без его помощи просто лечь для человека становится невозможно трудной задачей. Без помощи зоны ориентации, которая постоянно следит за меняющимся положением тела, человек не может найти свое место в пространстве ни психически, ни физически, так что при попытке лечь на кровать он может упасть на пол или, если ему удалось оказаться на матрасе, когда он пожелает улечься покомфортнее, он прижмется к стене в неудобной позе.

Но в нормальных обстоятельствах ОАЗ помогает создавать четкое ощущение физического положения в мире, так что нам об этом вовсе не приходится думать. Чтобы хорошо делать свое дело, зоне ориентации требуется постоянный приток нервных импульсов от сенсорных датчиков со всего тела. ОАЗ сортирует и обрабатывает эти импульсы со сверхъестественной скоростью в каждый момент нашей жизни. По своей невероятной трудоспособности и быстроте она превосходит самые современные компьютеры.

И потому неудивительно, что образы мозга Роберта при исследовании системой ОФЭКТ, выполненном до занятия медитацией в обычном состоянии его сознания (базовый уровень), показывают, что многие участки мозга, включая зону ориентации, находятся в состоянии высокой активности. При этом на экране мы видим пульсирующие вспышки ярко-красного или желтого цвета.

Когда медитация у Роберта достигает своей вершины, на образах мозга эта зона окрашивается холодными зелеными и голубыми тонами, что указывает на резкое снижение ее активности.

Это открытие нас заворожило. Мы знаем, что зона ориентации никогда не отдыхает: как же нам тогда объяснить такое необычное снижение активности этого небольшого участка мозга?

И здесь нам пришла в голову удивительная мысль: если зона ориентации продолжает работать с обычной интенсивностью, но что-то заблокировало приток сенсорной информации к ней11
Подобного рода блокировка притока информации наблюдается при некоторых процессах – как нормальных, так и патологических. Многие структуры мозга лишаются притока информации в силу действия разных тормозящих систем. Мы поговорим о подобных процессах подробнее далее.

Эта гипотеза позволила бы объяснить снижение мозговой активности в данной зоне. А еще любопытнее другое: это могло бы означать, что ОАЗ на время «слепнет», она лишается той информации, которая ей нужна для нормальной работы.

Что же должно произойти, спрашивали мы себя, когда ОАЗ лишится информации, необходимой для ее работы? Будет ли она продолжать следить за границами тела? Но если к ОАЗ перестанет поступать нужная информация, она не сможет определить эти границы.

Как же в этом случае будет действовать мозг? Может быть, зона ориентации, неспособная найти границы телесного Я, допустит, что таких границ не существует? Быть может, в этом случае мозг сможет наделить Я бесконечностью и воспринимать его как систему связей со всеми и всем, что находится в сфере ума. И такая картина воспринимается как окончательная и неоспоримая реальность.

Именно так Роберт и поколения мистиков Востока, жившие ранее, описывали свои пиковые мистические и духовные переживания и наивысшие моменты медитации. Вот как об этом говорят Упанишады индуистов:

Как река, текущая на восток и запад,
Впадает в море и становится едина с ним,
Начисто забыв о существовании отдельных рек,
Так и все творения теряют свою обособленность,
Когда, наконец, сливаются. 12
Цит. по: Easwaran, 1987.

Роберт входил в число восьми наших испытуемых, практиковавших тибетскую медитацию. В каждом случае это была одна и та же рутинная процедура, и буквально у всех испытуемых сканирование методом ОФЭКТ позволяло выявить снижение активности зоны ориентации в тот момент, когда их медитация достигала вершины.13
Хотя не у всех обследуемых наблюдалось специфическое снижение активности в зоне ориентации, можно было выявить сильную отрицательную корреляцию между усилением активности лобной доли (области мозга, участвующей в фокусировке внимания) и активностью зоны ориентации. Из этих данных следовал такой вывод: чем лучше испытуемый фиксирует внимание во время медитации, тем сильнее тормозится приток информации к зоне ориентации. Но почему не у всех испытуемых снижалась активность зоны ориентации? Здесь возможны два объяснения. Во-первых, быть может, испытуемый, у которого активность ОАЗ не снижалась, занимался медитацией не так успешно, как другие, и хотя мы все время пытались оценить процесс медитации, – это глубоко субъективное состояние, плохо поддающееся измерению. Во-вторых, данное исследование позволяло нам изучать лишь один определенный момент медитации. Возможно, что на ранних ее этапах происходит усиление активности зоны ориентации, когда испытуемый сосредоточивает внимание на визуальном образе. Возможно, мы могли бы наблюдать, что активность зоны ориентации повышается, остается на базовом уровне или снижается в зависимости от стадии медитации, в которой реально находится субъект, хотя он сам считает, что находится на более глубокой стадии. Мы подробнее обсудим следствия этих данных в главе, посвященной мистическому опыту.

Позже мы расширили рамки эксперимента и исследовали таким же образом нескольких францисканских монахинь на молитве14
Подробнее об этих экспериментах см.: Newberg et al. 1997, 2000.

И снова сканирование методом ОФЭКТ показало, что в пиковые моменты религиозных переживаний у сестер можно было наблюдать подобные изменения мозговой активности. Однако, в отличие от буддистов, сестры описывали свой опыт по-другому: они говорили о ясном чувстве близости Бога и слиянии с Ним15
Мы будем привычно пользоваться мужским родом, говоря о Боге, хотя Его можно представлять себе и по-другому.

Их описания походили на слова христианских мистиков прошлого, включая такие слова францисканской монахини XIII века Анджелы из Фолиньо: «Как велика милость Того, Кто осуществляет этот союз… Я обладала Богом в такой полноте, что уже не жила в обычном моем состоянии, но меня повели к миру, в котором я соединилась с Богом и могла радоваться всему».

В процессе наших исследований и накопления данных мы с Джином нашли, как мы полагаем, надежное свидетельство того, что мистический опыт наших испытуемых – измененное состояние сознания, в котором, по их словам, Я сливается с чем-то большим, – не было просто эмоциональным курьезом или просто плодом фантазии, но всегда соответствовало ряду наблюдаемых неврологических феноменов, довольно необычных, но не выходящих за рамки нормального режима работы мозга. Иными словами, мистический опыт реален с биологической точки зрения, доступен наблюдению и может быть предметом научного исследования.

В пиковые моменты религиозных переживаний можно наблюдать существенные изменения мозговой активности

Такой результат не был для нас неожиданным. На самом деле все наши предыдущие исследования позволяли его предсказать. На протяжении многих лет мы просматривали научные труды, посвященные взаимосвязям между религиозными практиками и мозгом, пытаясь понять, какова биологическая основа веры. Мы изучали большое количество самых разных материалов. В некоторых исследованиях рассматривались интересующие нас вопросы на уровне простой физиологии – скажем, речь в них шла об изменении артериального давления во время медитации. Другие касались куда более возвышенной материи – например, была попытка измерить целительную силу молитвы. Мы знакомились с исследованиями состояния людей, переживших клиническую смерть, изучали мистические эмоции, вызванные эпилепсией и шизофренией, собирали данные о галлюцинациях, спровоцированных химическими веществами или электростимуляцией участков мозга.

Кроме изучения научной литературы мы искали описания мистических переживаний в мировых религиях и мифах. В частности, Джин изучал ритуальные практики древних культур и пытался найти связь между появлением ритуалов и эволюцией человеческого мозга. Существует целое море данных, касающихся такой взаимосвязи религиозных ритуалов и мозга, но немногие из них были приведены в систему или включены в целостную картину. Но по мере того как мы с Джином исследовали горы сведений о религиозном опыте, ритуале и мозге, некоторые части пазла складывались в картинки, имеющие глубокий смысл. Постепенно мы создали гипотезу, что духовный опыт – самыми своими корнями – тесно связан с биологической сущностью человека. В каком-то смысле биология определяет собой духовные стремления.

Духовный опыт самыми своими корнями тесно связан с биологической сущностью человека

Сканирование методом ОФЭКТ позволило нам приступить к проверке нашей гипотезы, исследуя активность мозга людей, занимающихся духовными практиками. Нельзя сказать, что полученные результаты абсолютно доказывают нашу правоту, но они поддерживают нашу гипотезу, демонстрируя, что в момент духовного переживания мозг ведет себя так, как предсказывала наша теория16
Эти исследования были только нашей первой попыткой эмпирическим методом изучить нейрофизиологию духовного опыта. Тем не менее полученные результаты, как и результаты других исследований (см.: Herzog et al. 1990-1991, Lou et al. 1999), подтверждали важнейшие положения нашей гипотезы.

Эти обнадеживающие результаты углубили наш энтузиазм относительно работы и усилили интерес к тем вопросам, которые занимали нас на протяжении многих лет исследований. Вот на каких вопросах мы сосредоточили наше внимание. Коренится ли потребность людей создавать мифы в их биологической сущности? В чем заключается неврологическая тайна власти ритуала? Какова природа видений и откровений великих мистиков: связаны ли эти феномены с психическими или эмоциональными нарушениями или же они есть результат целостной системы обработки сенсорных данных при нормальной с неврологической точки зрения работе здоровой и устойчивой психики? Могли ли такие эволюционные факторы, как сексуальность и поиск пары, повлиять на биологический аспект религиозного экстаза?

Пытаясь лучше понять то, что следует из нашей теории, мы снова и снова наталкивались на один и тот же вопрос, который, похоже, был главным из всех прочих: нашли ли мы общие биологические корни для всех религиозных переживаний? И если нашли, что эта теория говорит нам о природе духовного поиска?

Скептик мог бы сказать, что если все духовные стремления и переживания, включая желание людей вступить в контакт с божественным, имеют биологическую природу, это объясняется бредовым состоянием, нарушением биохимических процессов в скоплении нервных клеток.

Однако данные исследований методом ОФЭКТ указывают на другую возможность. Зона ориентации здесь работала в необычном режиме, но нельзя сказать, что работала неправильно, и мы полагаем, что цветные образы томограммы на экране компьютера показывали нам, как мозг превращает духовный опыт в реальность. После многих лет изучения литературы и исследований мы с Джином продолжаем думать, что имели дело с реальными неврологическими процессами, которые в ходе эволюции дали возможность нам, людям, выходить за рамки материального существования и вступать в связь с более глубокой, духовной частью нас самих, которая воспринимается нами как абсолютная и универсальная реальность, связывающая нас со всем существующим.

В данной книге мы намерены представить контекст для этих удивительных гипотез. Мы рассмотрим биологическую сторону стремления человека создавать мифы и покажем неврологические механизмы, которые придают этим мифам форму и снабжают силой. Мы поговорим о взаимосвязи мифа и ритуала и объясним, как ритуальное поведение влияет на нервные клетки мозга, создавая такие состояния, которые связаны с рядом переживаний трансцендентного, начиная с легкого ощущения духовной общности с членами конгрегации и кончая более глубинным чувством единства, которое проявляется при участии в интенсивных и продолжительных религиозных обрядах. Мы покажем, что глубокий духовный опыт святых и мистиков любой религии и любой эпохи также можно связать с той деятельностью мозга, которая наделяет ритуал трансцендентной силой. Мы также покажем, как стремление мозга интерпретировать подобные переживания может стать биологической основой различных конкретных религиозных верований.

Мой коллега и друг Джин д’Аквили, к великому сожалению, умер незадолго до того, как была начата работа над данной книгой, и его здесь остро не хватает. Именно Джин вдохновил меня заняться изучением взаимосвязи ума и духа, именно он научил меня другими глазами смотреть на сложную структуру уникального органа, находящегося в нашем черепе. Наша совместная работа – научные исследования, положенные в основу данной книги, – снова и снова вынуждала меня пересматривать мои ключевые представления о религии и, в сущности, о жизни, реальности и даже ощущении собственного Я. Это было путешествие к открытию своего Я, в котором я менялся, и совершить которое, как я думаю, нас призывает наш мозг. Далее на этих страницах представлено путешествие к самым глубинным тайнам мозга, к самой сердцевине нашего Я. Оно начинается с самого простого вопроса: каким образом мозг определяет то, что реально?

Тайна Бога и наука о мозге [Нейробиология веры и религиозного опыта] Ньюберг Эндрю

Рождение мифа

Как мы уже упоминали, первые артефакты, указывающие на создание мифов, связаны с неандертальцами, мозг которых, хотя не такой совершенный, как мозг Homo sapiens , вероятно, содержал неврологические структуры, способные поддерживать каузальную и бинарную функции. Однако не исключено, что впервые мифы появились у гоминидов, живших еще раньше, но время уничтожило свидетельства, указывающие на это. Наши представления о мозге предшественников человека, хотя они весьма несовершенны, позволяют предположить, что потребность в восприятии и понимании метафизических аспектов существования возникла в истории происхождения Homo sapiens очень рано.

Височная доля – наиважнейшая часть мозгового центра мифотворчества

Кем бы ни были на самом деле первые творцы мифов, можно предположить, что они отличались от всех прочих живых существ хорошо развитой и функционирующей теменной долей мозга. У человека в области теменной доли находятся неврологические структуры, на которых основана работа каузального и бинарного операторов, и, кроме того, центр речи, также необходимый для создания мифа. Можно сказать, что височная доля – наиважнейшая часть мозгового центра мифотворчества. Мозг, в котором эта доля отсутствует, не может противопоставлять, а потому не способен создать важнейшие компоненты структуры мифа. Кроме того, такой мозг не понимает концепции причины, а потому в нем не возникает самой потребности создавать мифы. И наоборот, любой мозг, снабженный этими способностями, вынужден использовать их для анализа всех своих переживаний. Когда же он сталкивается с какой-либо необъяснимой тайной бытия, он неизбежно пытается ее разрешить с помощью мифа; об этом говорят все без исключения культуры человека или даже его предков, обладающих нужным мозговым аппаратом.

Рудиментарная версия теменной доли есть у нашего близкого эволюционного родственника – у шимпанзе. Хотя эти обезьяны достаточно разумны, чтобы усвоить простейшие концепции математики и научиться невербальному языку, их мозгу, вероятно, не хватает сложных неврологических структур, которые позволили бы ему сформулировать любую значимую абстрактную мысль – а именно такие мысли порождают культуру, искусство, математику, технику и мифы.

Более совершенная теменная доля, вероятно, была у австралопитека , древнего предка человека, похожего на прямоходящую обезьяну, который искал себе пищу в дикой местности несколько миллионов лет назад. Отпечаток внутренней поверхности черепа австралопитека показывает, что этот предок человека обладал теменной долей, которая, хотя и была невелика, позволяла ему создавать рудиментарные концепции, так что он мог находить противоположности и имел представление о причинно-следственных связях. Это позволяет думать, что австралопитеки были первыми существами из наших предков, которые обладали необходимым минимумом структур мозга для создания мифов. Разумеется, не исключено, что они никогда не обращались к мифам. Хотя мозг австралопитека и обладал теменной долей, ее не поддерживали неврологические структуры, отвечающие за речь и вербальную деятельность, которые также необходимы для полноценного процесса создания мифа. Лишенные возможности говорить или даже мыслить вербально, австралопитеки , вероятно, испытывали экзистенциальную тревогу и даже интуитивно искали, как от нее избавиться. Возможно, такой ум мог создавать свою личную мифологию, основанную на абстрактных невербальных символах, но об этом можно только строить догадки.

Другие варианты строения теменной доли мы видим у древних приматов, живших до возникновения эволюционной линии человека, но ни в одном случае мы не встречаем такого неврологического аппарата, который мог бы обеспечить создание мифа. Фактически ум, оснащенный таким полноценным аппаратом, впервые появился только лишь с возникновением рода Homo , то есть с появлением с точки зрения эволюции нашей родительской семьи. Таким умом обладал охотник-собиратель, умевший изготавливать инструменты, которого называют Homo erectus , он обитал на земле несколько сотен тысячелетий назад и мог ходить прямо. Под сводом достаточно объемного черепа Homo erectus находился сложный мозг, снабженный всеми важнейшими нервными структурами для речи и вербального поведения. Он также обладал хорошо развитой теменной долей и всеми необходимыми связями и изгибами, так что можно почти с полной уверенностью сказать, что ему было доступно каузальное и антиномичное мышление, необходимое для создания мифов.

Мы не знаем, пользовался ли когда-нибудь Homo erectus этой потенциальной способностью творить мифы – не сохранилось никаких материальных свидетельств о том, что он соблюдал какие-либо ритуалы. Первые подобные дошедшие до нас артефакты относятся к эпохе неандертальцев, которые жили на земле почти сто тысяч лет назад. Однако наличие каузальной и бинарной функций и способности пользоваться речью позволяют нам предположить, что Homo erectus, от которого идет наша семейная линия, то первое живое существо, которое можно назвать человеком, был также первым разумным существом, ощущавшим духовную реальность – сферу существ и сил за пределами материального мира – и искавшим объяснение для этой реальности в мифах. Чтобы лучше понять, как и почему когнитивные функции мозга в биологическом смысле заставляли его создавать мифы, нам сначала следует понять, как он решал более неотложные проблемы реального мира.

Homo erectus, первое живое существо, которое можно назвать человеком, был также первым разумным существом, ощущавшим духовную реальность

Вообразим себе, например, что доисторический охотник возвращается к себе домой по незнакомой чаще. Он о чем-то думает по пути и лишь смутно осознает, что в лесу раздаются какие-то звуки, но здесь он слышит хруст ветки у ближайшего куста, и здесь же весь его ум непроизвольно сосредоточивается на этом звуке. Эта психическая мобилизация объясняется немедленной активацией миндалевидного тела, древней сторожевой собаки лимбуса, которое обрабатывает всю поступающую сенсорную информацию, чтобы найти там знаки опасности или потенциальных возможностей. Когда миндалевидное тело выявляет звуковой сигнал, свидетельствующий о внезапном шуме, происхождение которого трудно объяснить, оно заставляет ум охотника сосредоточить на нем внимание. Одновременно автономная нервная система запускает реакцию возбуждения, так что тело приходит в состояние готовности к действию. В ту же долю секунды, когда охотник впервые слышит подозрительный звук, когнитивный императив вынуждает каузальный оператор заняться исследованием его значения.

Поиск причины есть наиважнейшая задача каузального оператора, но, допустим, охотник внимательно осматривает ближайшие кусты и ничего не находит. Неопределенность в такой острый момент невыносима для каузального оператора – он начинает иную работу, которую делает при отсутствии наблюдаемой причины явления: он предполагает наличие какой-то другой причины. Это предположение связано с активностью гиппокампа, лимбической структуры, сохраняющей опыт прошлого в виде воспоминаний. Ум мгновенно исследует запас воспоминаний, сортируя и группируя их в поисках нужного содержимого – образов, звуков или каких-то цельных переживаний, – которое могло бы пролить свет на данную проблему.

Такая задача категоризации очень трудная, но мозг мгновенно исследует все хранящиеся в нем воспоминания, отбрасывая ненужную информацию, и каузальный оператор выдает наилучшее решение: он сообщает уму охотника, что в кустах затаился леопард. Допустим, охотник уже видел в этот день отпечатки лап этой большой кошки, а однажды спасался от леопарда в таком же лесу, и потому ему уже некогда обдумывать смысл происходящего: невидимый хищник стал реальным, жизни охотника грозит непосредственная опасность, так что ему остается только спасаться бегством.

Позже, в момент, когда нет опасности, охотник может снова задуматься о своей реакции. В конце концов, он не мог знать наверняка, сидел ли в кустах леопард – хрустнуть веткой мог, скажем, кабан или даже не представляющий угрозы пасущийся олень. Но охотнику не обязательно было знать, что там действительно был леопард, было достаточно в это верить . Каузальный оператор был предназначен обеспечивать скорее выживание, чем выявление истины, и если в кустах действительно затаился леопард, именно способность охотника думать о потенциальной опасности – которой лишена антилопа, которая реагирует только на опасность, – спасла ему жизнь.

Но как он может так твердо верить в то, что, быть может, не соответствует истине? Вероятно, за реакцией охотника стоял не только здравый смысл, но и нечто большее. Как мы думаем, невидимый леопард стал для него реальностью по той причине, что нейробиологические силы не оставили ему иной возможности.

Охотнику не обязательно было знать, что в кустах действительно затаился леопард, было достаточно в это верить

Этот процесс начался в миндалевидном теле охотника, именно оно вынудило ум с его когнитивными операциями сделать центром всего таинственный звук в кустах. Каузальный оператор или, точнее, структуры мозга, на которых основывается работа каузального оператора, в ответ выдвинули предположение о наличии леопарда. В то же время бинарный оператор рассматривал эту проблему как конфликт противоположностей. Если говорить конкретно, это конфликт между леопардом и отсутствием леопарда, а на глубоком и более широком уровне – это фундаментальный конфликт между жизнью и смертью.

В любом случае подобные острые конфликты следует эффективно разрешать. Левое аналитическое и вербальное полушарие немедленно приступает к этому, устанавливая некоторые логические связи: охотник понимает, что находится в месте, где обитают леопарды, и вспоминает, что видел следы этого хищника неподалеку отсюда. Логично также предположить, что в кустах затаился леопард.

Одновременно охотник понимает, что он видел следы, оставленные несколько дней назад. Он знает, что обычно в это время дня леопарды не занимаются охотой. Логика заставляет думать, что не леопард, а кто-то или что-то еще – скажем, олень или кабан – было источником того необъяснимого звука. Тогда перед охотником встает логическая дилемма: обратившись в бегство, он может упустить легкую добычу, но промедление может стоить ему жизни.

Пока вербальное и аналитическое левое мозговое полушарие пытается решить эту проблему, интуитивное и холистическое правое полушарие применяет иной подход. Правая часть мозга анализирует ощущение данной ситуации, используя не столько язык и логику, сколько образы и эмоции. Правое полушарие вызывает образы легкой добычи, которые порождают весьма позитивную реакцию. Но эти позитивные чувства сходят на нет в ответ на яркие образы нападения леопарда на охотника. Правый мозг цепляется за эту возможность и обращается к воспоминанию о том, как некогда эта кошка-людоед преследовала охотника в лесу, похожем на этот. Правое полушарие помнит, какой это был ужас, и принимает решение: в кустах сидит леопард.

Такое эмоциональное суждение немедленно окрашивает собой процесс принятия решения левым полушарием. Логическое представление о леопарде обрело мощный эмоциональный заряд, и интуитивные способности правого мозга начинают взаимодействовать с логической силой левого, благодаря чему представления обретают глубину и уверенность. Охотник не просто думает о леопарде в кустах, он ощущает это всем своим существом.

Теперь противоречия между присутствием леопарда и его отсутствием и между жизнью и смертью были однозначно разрешены на неврологическом уровне. Причина была выявлена. Идеи стали твердыми убеждениями с сильным эмоциональным зарядом; логическая возможность превратилась в представление, подкрепляемое внутренним чувством.

В каком-то смысле наш охотник создал простейший миф – миф о леопарде в кустах. Как и все прочие мифы, этот был порожден неотложным вопросом, на который дать ответ было невозможно, – вопросом о шуме и его значении. Найти на него ответ было слишком важно, а потому когнитивный императив вынудил ум включить все его аналитические возможности. Каузальный оператор нашел правдоподобное объяснение шума. Бинарный оператор представил проблему в виде противоположностей. И наконец, холистическое согласие левого и правого полушарий мозга породило единое решение, в котором логические идеи соединились с эмоциональными убеждениями. Такие убеждения позволили преодолеть все сомнения и обеспечили охотника полной инструкцией для эффективных действий.

Подобно любым действенным мифам, представление о леопарде в кустах может быть истиной в буквальном смысле, а может и не быть. Однако этот простой сценарий позволяет объяснить необъяснимое так, что у охотника появляется возможность прибегнуть к необходимым и активным действиям по спасению жизни. Это представление дает ему больше шансов для выживания, в чем и заключалось предназначение этого когнитивного желания.

Это происходит автоматически: неуверенность порождает тревогу, а тревога требует своего разрешения. Иные решения здесь очевидны, и многие причины несложно увидеть сразу. Но когда это не так, когнитивный императив вынуждает нас найти вероятное решение в виде истории, вроде истории о леопарде в кустах. Эти истории особенно важны тогда, когда ум сталкивается с нашими экзистенциальными страхами. Мы страдаем. Мы обречены умереть. Мы малы и беззащитны в этом опасном и непонятном мире. У таких проблем нет простых решений. Здесь ум создает истории, которые обретают форму религиозных мифов.

Невозможно было бы проследить за взаимодействием бесконечных культурных и психологических факторов, которые привели к созданию какого-либо конкретного мифа, и было бы полным безумием думать, что кто-то сможет найти убедительное объяснение происхождения любого религиозного мифа. Но, если мы поставим этот вопрос в надлежащие рамки, мы несомненно можем исследовать биологическое происхождение стремления создавать мифы. И мы даже можем предполагать, как возникновение мифа связано с неврологическими структурами человека. Рассмотрим, например, такой сценарий:

В доисторическом племени, все участники которого тесно связаны между собой, кто-то умирает. Тело кладут на медвежью шкуру. Другие члены племени подходят и ласково прикасаются к усопшему. Они понимают, что этот человек недавно существовал, а теперь его нет. Он был теплым и энергичным, а теперь стал холодным и безжизненным.

Вождь племени, который порой погружается в раздумья, садится у костра и смотрит на мертвое тело, которое недавно было его товарищем. «Чего здесь не хватает? – думает он. – Как это что-то потерялось и куда оно делось?» Под потрескивание огня вождь смотрит на умершего, и его охватывает печаль и тревога. Ум требует объяснения и не успокоится, пока его не найдет, но чем глубже вождь погружается в загадку жизни и смерти, тем сильнее становится его экзистенциальный ужас.

С нейробиологической точки зрения скорбящий вождь переживает ту же самую реакцию возбуждения, что и озадаченный охотник. Сначала миндалевидное тело в мозге вождя обратило внимание на тупик процесса мышления левого логического полушария – к этому привело то, что вождь долго и внимательно разглядывал тело усопшего. Миндалевидное тело интерпретирует это состояние тупика как страдание и запускает лимбическую реакцию страха, а также посылает нервные сигналы, чтобы активизировать систему возбуждения. Теперь, пока вождь продолжает размышлять о своей тоске и страхе, это возбуждение усиливается. Его сердце бьется чаще, дыхание становится поверхностным и учащенным, а лоб покрывается потом.

Вождь бездумно глядит на огонь, снова и снова прокручивая в голове свои мучительные мысли. Вскоре от костра остаются только тлеющие угли, и когда последний язычок пламени над ними вспыхивает и исчезает, вождя поражает внезапное озарение: «Огонь был ярким и живым, а теперь он потух и вскоре здесь останется только безжизненная серая зола». Когда последняя струйка дыма поднимается к небу, вождь поворачивается к телу своего покойного товарища. Ему кажется, что жизнь и дух покинули товарища таким же образом, как пламя покинуло потухший костер. И прежде чем он в состоянии сформулировать свою мысль, его поражает один образ: самая существенная часть его друга поднялась на небеса, подобно дыму – летящему вверх духу огня.

Сначала это просто мимолетная мысль, одна из возможностей, предложенная левым мозговым полушарием, занимавшимся интеллектуальным исследованием проблемы. Но в то же время правая сторона мозга предлагает холистические, интуитивные и невербальные решения проблемы. Как только интеллектуальное представление о вознесении духа попадает в сознание вождя, оно находит соответствие среди эмоциональных решений правого полушария. Внезапно два полушария мозга достигают согласия, что вызывает неврологический резонанс, который посылает позитивные нейронные импульсы лимбической системе и стимулирует центры удовольствия в гипоталамусе. Поскольку гипоталамус управляет автономной нервной системой, эти сильные импульсы удовольствия запускают реакцию системы умиротворения, так что вождь начинает испытывать великое спокойствие и чувство умиротворения.

Все это происходит мгновенно, то есть слишком быстро для того, чтобы сошла на нет реакция возбуждения, породившая тревогу у вождя. В какой-то важный момент здесь наблюдается активность как умиротворяющей, так и возбуждающей систем одновременно, так что вождь может чувствовать смесь страха и восторга, то есть то интенсивное состояние радостного возбуждения, которое некоторые нейробиологи называют «эврика-реакцией», когда человек переживает экстаз.

Эта вспышка озарения все меняет, вождь внезапно освобождается от тоски и отчаяния; в более глубоком смысле он чувствует, что освободился от оков смерти.

Это озарение для него обладает силой откровения свыше, это яркое и совершенно реальное переживание. В такой момент такие противоположности, как жизнь и смерть, уже не конфликтуют между собой; их конфликт был разрешен с помощью мифа. Вождь ясно видит абсолютную истину: духи умерших продолжают жить.

Он чувствует, что открыл великую истину. Это больше чем идея, это представление, которое он пережил в самых сокровенных глубинах своего ума.

Подобно истории о леопарде в кустах, интуитивная догадка вождя о посмертном существовании души может быть истиной, а может и не быть. Но важно, что эта идея основывается не только на игре воображения или мечте, но на чем-то более глубоком. Мы думаем, что все устойчивые мифы черпают свою силу из озарений, основанных на нейробиологических принципах, подобных тому озарению, что пережил вождь. Эти озарения могут иметь самые разные формы, и их могут порождать самые разные идеи. Скажем, тот же вождь мог бы увидеть туман, ползущий вверх по склону холма, и заключить, что, подобно этим таинственным облакам, умершие восходят вверх на священные холмы. Любая идея может привести к рождению мифа, если только в ней можно соединить логику с интуицией, что необходимо для достижения согласия между левым и правым мозговыми полушариями. Когда мозг достигает такой гармонии, неврологическая неопределенность преодолевается, экзистенциальные противоположности примиряются, и решается проблема причины. Тревожный ум видит в согласии всего мозга проблеск наивысшей истины. Кажется, что ум не просто понял эту истину, но живет ею, и данное качество висцерального переживания превращает идеи в мифы.

Такой индивидуальный миф может стать общим, когда, услышав о нем, другие люди найдут осмысленное и убедительное решение соответствующей проблемы. Это происходит не всегда. Члены племени вождя, например, не примут его представлений, если, когда он будет рассказывать им об этом, они не почувствуют в себе те же самые неврологические сигналы истинности, которые чувствовал вождь, когда получил свое озарение. Возможно, они не почувствуют тех интенсивных ощущений, что пережил вождь, но если хоть в малой степени переживут те же эмоции на неврологическом уровне, страстный рассказ вождя завоюет их доверие. Они поверят ему не потому, что он, как им кажется, прав, но потому, что они это прочувствовали. Они могут счесть, что вождь способен видеть невидимое, и создать на основе его представлений мифологическую систему.

Такой сценарий позволяет предположить, что процесс создания мифа включает два этапа. Во-первых, вспышка озарения, подкрепленная действием нейробиологических принципов, придает определенной истории авторитет мифа; во-вторых, пересказ этой истории вызывает у слушателей подобный, обычно более мягкий, отклик в виде чувства озарения.

Любая идея может привести к рождению мифа, если только в ней можно соединить логику с интуицией, что необходимо для достижения согласия между левым и правым мозговыми полушариями

Это ставит перед нами пару неизбежных, но захватывающих вопросов. Почему из всех возможных идей именно представление о душе, отправляющейся на небо, вызвало столь сильный холистический резонанс в уме вождя и почему эта же идея вызывает подобный резонанс в уме других людей? Или, если поставить вопрос шире: почему все мифы самых разных культур земного шара обладают таким потрясающим сходством? Прославившийся труд Джозефа Кэмпбелла и исследования других ученых о создании мифов очень ясно показывают, что в каждой культуре любой эпохи присутствует один и тот же набор мифологических мотивов: рождение от девы, очищение мира с помощью потопа, страна мертвых, изгнание из рая, человек, проглоченный китом или змеей, умирающие и воскресающие герои, первобытный похититель огня у богов…

Мифы разных народов обладают удивительным сходством в темах, деталях и целях. Так, Евангелия рассказывают нам о том, что Иисус провел сорок дней в пустыне, пребывая в посте и молитве и претерпевая искушения от сатаны, который хотел сделать так, чтобы Иисус отступил от своей веры и отказался от своего предназначения стать искупителем. Иисус выдержал все эти испытания и вернулся в мир преображенным человеком, готовым начать выполнение миссии, которая повлечет за собой его смерть на кресте с последующим воскресением, что откроет людям двери небес и вернет им дар вечной жизни.

В буддийских священных текстах говорится о том, как принц Сиддхартха просидел сорок дней в пустынном месте, предаваясь посту и медитации и претерпевая искушения демона Мары, который стремился отвлечь его от медитации и от исполнения его предназначения, призванного изменить судьбу мира. Принц выдержал все эти испытания в пустынном месте и, закончив медитации, стал преображенным существом, «умершим» для мира плоти и возрожденным в качестве чистого просвещенного духа, после чего научил мир тому, что можно понять истинный смысл смерти и страдания через освобождение от привязанности к материальному миру.

Возможно, часть подобных совпадений можно объяснить взаимным влиянием – один народ иногда мог заимствовать мифы у другого, а затем менять их в соответствии со своими потребностями. Но даже если бы все темы и символы мифов народов мира были чем-то заимствованным, что дало им такую универсальную власть? Почему по сути одни и те же истории настолько притягательны, скажем, для эскимосов, евреев, инков и кельтов, – то есть для народов, живущих в совершенно различных условиях?

Карл Густав Юнг считал, что мифы есть символическое выражение архетипов – врожденных форм мышления, которые, в их универсальной форме, существуют в глубине ума каждого человека. Джозеф Кэмпбелл так же, как и Юнг, считал, что мифы есть выражение базовых структурных компонентов ума.

Он думал, например, что именно влиянием этих глубинных структур, этих ментальных архетипов объясняется то сходство форм и пропорций творений древних архитекторов всего мира, будь то шумерские зиккураты, пирамиды майя или ступенчатые буддийские храмы.

Как полагал Кэмпбелл, на интерпретацию архетипов накладывало отпечаток множество разных факторов, таких как географическое положение, культурные потребности или даже характерные черты местных растений и животных. Однако по своей сути архетипические формы и идеи сохраняют значительное сходство. И иначе быть просто не может, поскольку они отражают неизменные аспекты ума.

«[Мифы], – говорит Кэмпбелл, – с помощью образов говорят нам о силах души, которые необходимо познать и включить в нашу жизнь, о тех силах, которыми всегда обладал дух человека и которые демонстрируют мудрость биологического вида, ту мудрость, которая позволяла человечеству выживать на протяжении многих тысячелетий».

Мифы были созданы фундаментальными неврологическими процессами, с помощью которых мозг постигает смысл окружающего мира

Существуют ли на самом деле описанные Юнгом архетипы или нет, мы согласны с тем, что мифы были созданы базовыми и универсальными аспектами ума, а в частности, фундаментальными неврологическими процессами, с помощью которых мозг постигает смысл окружающего мира. Хотя культура и психология могут оказать на них существенное влияние, именно неврологическая основа дает мифам устойчивую силу и авторитет, который позволяет им указывать нам выход из наших экзистенциальных страхов.

Из книги Разведение собак автора Хармар Хиллери

Из книги Собаки и их разведение [Разведение собак] автора Хармар Хиллери

Рождение щенка Щенок обычно рожается головой вперед, спиной кверху. Постепенно щенок продвигается по родовым путям и его голова доходит до петли. В этот момент у суки бывает короткий отдых перед следующей схваткой, которая должна протолкнуть через отверстие таза плечи

Из книги Первопоселенцы суши автора Акимушкин Игорь Иванович

Опровержение „научного мифа“ Старое название паука у англосаксов - эттеркоп, у датчан - эддеркоп; оба означают „ядовитая голова“.„По старому английскому поверью, - читаем мы в примечании к „Зимней сказке“ Шекспира, - пауки считались ядовитыми. В деле сэра Томаса

Из книги Странности эволюции 2 [Ошибки и неудачи в природе] автора Циттлау Йорг

Тяжелое рождение: почему рождение детей не детская игра То и дело мы слышим, что женщины раньше рожали своих детей во время работы в поле, между прополкой морковки и сбором картошки. Существует устоявшееся мнение, что у малоразвитых народов нет даже сегодня проблем с

Из книги Запрещенная археология автора Кремо Мишель А

Из книги Земля в цвету автора Сафонов Вадим Андреевич

РОЖДЕНИЕ МОГУЩЕСТВА Все эти годы со всех концов страны шло настоящее паломничество в чудесный сад Мичурина. Ехали тысячи ученых, агрономов, садоводов. Приезжали экскурсии студентов. Опытники, работники хат-лабораторий, рядовые колхозники.У ворот им приходилось

Из книги Путешествие в страну микробов автора Бетина Владимир

Рождение новой науки Однако споры о самозарождении не прекращались. Парижская Академия наук в 60-е годы XIX столетия предложила награду тому, кто точными и достоверными опытами окончательно разрешит этот спор.Выдающийся французский ученый Луи Пастер на основании

Из книги ДМТ - Молекула духа автора Страссман Рик

Из книги Вселенная внутри нас [Что общего у камней, планет и людей] автора Шубин Нил

Рождение звезд Поскольку история зарождения нашего вида связана с океанами, реками и саваннами, наши органы чувств настроены на восприятие химического и физического мира воды и суши - мы должны были уметь видеть и слышать хищников, добычу, полового партнера. Никогда в

Из книги Происшествия под водой автора Меркульева Ксения Алексеевна

РОЖДЕНИЕ

Из книги Тайна Бога и наука о мозге [Нейробиология веры и религиозного опыта] автора Ньюберг Эндрю

5. Ритуал. Материальное проявление мифа В полночь на полутемных хорах освещенного свечами собора Епископальной церкви Голгофы в Питтсбурге сидит, сжатый соседями по скамье, сорокачетырехлетний бизнесмен по имени Билл, который слушает концерт новаторского джазового

Из книги Рассказы о биоэнергетике автора Скулачев Владимир Петрович

Рождение биоэнергетики... 1968 год. Маленький, ослепительно белый итальянский городок Полиньяно на берегу Адриатического моря изнывает от майого зноя. А во дворце графа Мьяни полумрак и прохлада. За овальным столом, покрытым толстым зеленым сукном, течет неспешная беседа.

Из книги Мир животных. Том 5 [Рассказы о насекомых] автора Акимушкин Игорь Иванович

Опровержение «научного мифа» Старое название паука у англосаксов – эттеркоп, у датчан – эддеркоп; оба означают «ядовитая голова». «По старому английскому поверью, – читаем мы в примечании к „Зимней сказке“ Шекспира, – пауки считались ядовитыми. В деле сэра

Из книги Мир животных. Том 3 [Рассказы о птицах] автора Акимушкин Игорь Иванович

Рождение корморана Это могло и в шхерах случиться, над ревущим прибоем в скалах Аляски и Новой Зеландии, в мантрах где-нибудь в Индии или Гвиане, у великих озер в центре Африки, даже в пустыне у временно образовавшегося озера… На дереве, утесе, на голой земле… Но только у

Из книги Рождение сложности [Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы] автора Марков Александр Владимирович

Глава 4. Рождение сложности

Из книги Психопаты. Достоверный рассказ о людях без жалости, без совести, без раскаяния автора Кил Кент А.

Рождение мобильной фМРТ Инженеры «Медикал коучес» учли десятки моих замечаний при создании трейлера, чтобы он смог уместить всю МРТ-совместимую аппаратуру, необходимую для функциональных исследований. В числе прочего это были пять настенных компьютеров

Ответ на вопрос, что изучает нейробиология, довольно краток. Нейробиология – это отрасль биологии и наука, изучающая строение, функции и физиологию мозга. Само название данной науки говорит, что главными объектами изучения служат нервные клетки – нейроны, из которых состоит вся нервная система.

Из чего состоит мозг помимо нейронов?
История развития нейробиологии
Нейробиологические методы исследования

Из чего состоит мозг помимо нейронов?

В строении нервной системы помимо собственно нейронов принимают ещё участие разнообразные клеточные глии, на долю которых приходится большая часть объёма мозга и других участков нервной системы. Глии предназначены для обслуживания и тесного взаимодействия с нейронами, обеспечивая их нормальное функционирование и жизнедеятельность. Поэтому современная нейробиология мозга изучает также нейроглии, и их разнообразные функции по обеспечению нейронов.

История развития нейробиологии

Современная история развития нейробиологии как науки началась с цепочки открытий на рубеже 19-20 веков:

Представители и сторонники основанной в первой половине XIX века Й.-П. Мюллером немецкой школы физиологии (Г. фон Гельмгольц, К. Людвиг, Л. Герман, Э. Дюбуа-Реймон, Ю. Бернштейн, К. Бернар и пр.) смогли доказать электрический характер передаваемых нервными волокнами сигналов.
Ю. Бернштейн в 1902 году предложил мембранную теорию, описывающую возбуждение нервной ткани, где определяющая роль отводилась ионам калия.
Его современник Е. Овертон в том же году открыл, что натрий необходим для генерации возбуждения в нерве. Но современники не оценили по достоинству работ Овертона.
К. Бернар и Э.Дюбуа-Реймон предположили, что мозговые сигналы передаются через химические вещества.
Российский учёный В.Ю.Чаговец чуть раньше опубликования мембранной теории Бернштейна выдвинул в 1896 году собственную ионную теорию возникновения биоэлектрических явлений. Он также экспериментально подтвердил, что электрический ток оказывает раздражающее физико-химическое действие.
У истоков электроэнцефалографии стоял В.В. Правдич-Неминский, который в 1913 году смог впервые зафиксировать с поверхности черепа собаки электрическую активность её мозга. А первую запись человеческой электроэнцефалограммы удалось сделать в 1928 году австрийскому психиатру Г. Бергеру.
В исследованиях Э.Хаксли, А.Ходжкина и К.Коула были раскрыты механизмы возбудимости нейронов на клеточном и молекулярном уровне. Первый в 1939 году смог измерить, как при возбуждении мембраны гигантских аксонов кальмара меняется её ионная проводимость.
В 60-е годы в институте физиологии АН УССР под руководством ак. П.Костюка были впервые зарегистрированы ионные токи в момент возбуждения мембран нейронов позвоночных и беспозвоночных животных.

Затем история развития нейробиологии пополнилась открытием многих компонентов, принимающих участие в процессе внутриклеточной сигнализации:

фосфатазы;
киназы;
ферменты, участвующие в синтезе вторичных посредников;
многочисленные G-белки и другие.

В работе Э.Нэера и Б.Сакмана были описаны исследования одиночных ионных каналов в мышечных волокнах лягушки, которые активировались ацетилхолином. Дальнейшее развитие методов исследования позволило изучить активность всевозможных одиночных ионных каналов, имеющихся в клеточных мембранах. В последние 20 лет в основы нейробиологии стали широко внедряться методы молекулярной биологии, что позволило понять химическое строение различных белков, участвующих в процессах внутриклеточной и межклеточной сигнализации. С помощью электронной и усовершенствованной оптической микроскопии, а также лазерных технологий стало возможным изучение основ физиологии нервных клеток и органелл на макро- и микроуровнях.

Видео о нейробиологии – науке о мозге:

Нейробиологические методы исследования

Теоретические методы исследования в нейробиологии головного мозга человека во многом опираются на изучение ЦНС животных. Человеческий мозг является продуктом длительной общей эволюции жизни на планете, которая началась в архейский период и продолжается до сих пор. Природа перебрала бесчисленные варианты устройства ЦНС и составляющих её элементов. Так, подмечено, что нейроны с отростками и протекающие в них процессы у человека остались точно такими же, как у намного более примитивных животных (рыб, членистоногих, рептилий, амфибий и т. д.).

В развитии нейробиологии последних лет всё чаще используются прижизненные срезы головного мозга морских свинок и новорожденных крысят. Часто употребляется нервная ткань, культивированная искусственно.

Что же могут показать современные методы нейробиологии? Прежде всего, это механизмы работы отдельных нейронов и их отростков. Чтобы зарегистрировать биоэлектрическую активность отростков или самих нейронов, используются особые приёмы микроэлектродной техники. Она, в зависимости от задач и предметов исследования, может выглядеть по-разному.

Чаще всего используется два вида микроэлектродов: стеклянные и металлические. Для последних часто берётся вольфрамовая проволока толщиной от 0,3 до 1 мм. Чтобы зафиксировать активность одиночного нейрона, микроэлектрод вставляется в манипулятор, способный очень точно продвигать его в мозге животного. Манипулятор может работать отдельно или будучи прикреплённым к черепу объекта в зависимости от решаемых задач. В последнем случае устройство должно быть миниатюрным, поэтому получило название микроманипулятора.

Регистрируемая биоэлектрическая активность зависит от величины радиуса кончика микроэлектрода. Если этот диаметр не превышает 5 микронов, то становится возможным регистрировать потенциал единичного нейрона, если при этом кончик электрода приблизится к исследуемой нервной клетке примерно на 100 микрон. Если у кончика микроэлектрода вдвое больший диаметр, то фиксируется одновременная активность десятков или даже сотен нейронов. Также широко распространены микроэлектроды, изготовленные из стеклянных капилляров, диаметры которых колеблются в пределах от 1 до 3 мм.

Что интересного Вы знаете о нейробиологии? Что Вы думаете об этой науке? Расскажите об этом в комментариях .

Наука о мозге едина. Она включает не только физиологию, но практически все биологические и ряд медицинских дисциплин, физику с ее техническими достижениями, химию с ее возможностями синтеза новых препаратов, математику и информатику, ибо настало время попытаться систематизировать огромный массив накопленных данных и построить, хотя бы в первом приближении, информационную теорию мозга. И, несомненно, эта наука включает психологию и философию.

Одними из первых, кто начал перекидывать мост от физиологии к психологии, были наши великие ученые Иван Сеченов и Иван Павлов, давшие мощный толчок развитию российской физиологической школы. К счастью, она сохранилась. Достижения современной науки о мозге поразительны. Они вызывают сейчас к жизни грандиозные национальные проекты, нацеленные на здоровье человека и создание новых информационных технологий (США и Китай уже начинают их реализовывать). Этот вызов времени должна принять и Россия. Научный потенциал у нас для этого имеется. Нужна только мощная поддержка. Какие же области нейробиологических исследований наиболее важны для нас? Как мне представляется, можно выделить, по крайней мере, шесть актуальных направлений в изучении мозга.

Ионный канал - мембранный белок, "вставленный" в биологическую мембрану, - ключевой молекулярный "чип" живой клетки.

ЭВОЛЮЦИЯ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ

Понять природу мозга человека с его высшими психическими способностями невозможно без понимания природы эволюционного процесса. Кстати, термин "эволюционная физиология" был предложен в 1914 г. зоологом Алексеем Северцовым (академик с 1920 г.). А формирование этого фундаментального научного направления связано с отечественной наукой, с именами физиологов академика Леона Орбели и члена-корреспондента АН СССРХачатура Коштоянца. В 1956 г. Орбели создал в Ленинграде Институт эволюционной физиологии и биохимии, добившись присвоения ему имени Ивана Сеченова. Более полувека ведут здесь активные исследования в области эволюционной физиологии. При этом рассмотрению подвергаются различные уровни сложности живых систем. Так, согласно представлению, развиваемому академиком Юрием Наточиным и членом-корреспондентом РАН Николаем Веселкиным, система химической регуляции и сигнализации, возникшая на самых ранних этапах эволюционного процесса у примитивных одноклеточных организмов, оказалась востребованной и при появлении многоклеточных, вплоть до приматов и человека. При этом она эволюционировала в гормональную и специализированную нейроэндокринную системы. Последняя поддерживает гомеостаз, регулирует важнейшие функции мозга и висцеральных (относящихся к внутренним органам) систем.

Изучение механизма онтогенеза - актуальнейшее направление в современной науке о мозге. Этой проблемой успешно занимается академик Михаил Угрюмов в Институте биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН (Москва), активно сотрудничая при этом с французскими нейробиологами.

Эволюция сознания - еще одно актуальное и увлекательное направление современной нейробиологии. Если животные обладают "первичным сознанием", то люди - во многом из-за наличия языка - его высшей формой. Вот почему природу человеческого сознания нельзя понять без познания генетических основ и эволюционного развития языка. Вопрос о том, как и когда возник язык, остается открытым. Обсуждаются две возможности: или он продукт генетического "взрыва", или результат постепенного, естественного отбора мелких мутаций. Независимо от ответа, специалисты наносят на эволюционном древе отряда приматов, семейства гоминид, рода Homo sapiens следующую датировку: нейроанатомический субстрат языка возник у Homo erectus около 2 млн. лет назад; протоязык появился у Homo habilis около 1 млн. лет назад; наконец, полностью сформированный язык у Homo sapiens датируется примерно 75 тыс. лет назад. Интереснейшие нейролингвистические исследования на стыке физиологии и лингвистики активно ведет в Санкт-Петербургском университете доктор биологических и доктор филологических наук Татьяна Черниговская.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

Мозг взрослого человека содержит около 100 млрд. нервных клеток и порядка 100 трлн контактов между ними, называемых синапсами. Когда говорят об обработке информации в мозге, о "нервных сетях", необходимо иметь в виду, что "сети" - сугубо информационное понятие. На самом деле нервная система - вовсе не сеть, как думали раньше, а 100 млрд. отдельных клеток, контактирующих друг с другом.

Передача информации между ними осуществляется с помощью электрических и химических сигналов. Одна из ключевых задач молекулярной физиологии - понять, как именно электрический сигнал (речь идет не об электрическом токе, конечно, а об ионных токах - положительно заряженных ионах калия, натрия, кальция и отрицательно заряженных ионах, например, хлора) распространяется по длинному (аксону) и короткому (дендриту) отросткам нервной клетки и как он передается химическим путем в месте контакта (в синапсе).

Носителями химической передачи (нейропередатчиками или нейромедиаторами) служат низкомолекулярные соединения - ацетилхолин, глутамат, дофамин и целый ряд других.

К "элементной базе" нервной клетки можно отнести так называемые "мембранные белки", как бы "вставленные" в биологическую мембрану. Из этих встроенных в мембрану белков остановимся на ионных каналах (через них селективно переносятся положительно либо отрицательно заряженные ионы - катионы или анионы) и на рецепторах - мембранных белках, на которые "садятся" и взаимодействуют с ними молекулы нейропередатчика. В состав белковых рецепторов входят как, собственно, рецепторная часть, "узнающая" молекулу нейропередатчика, так и канальная - через нее ионы переносятся. "Классические" ионные каналы управляются, т.е. открываются и закрываются, путем изменения электрического напряжения на мембране. Именно ионные каналы обеспечивают распространение электрического сигнала (нервного импульса) по отросткам нервных клеток. Информация, передающаяся от нейронов к нейронам, закодирована последовательностью таких импульсов. По существу последовательность импульсов - это информационный "язык" мозга.

В состав огромного семейства белковых рецепторов входят так называемые G-белки, или сигнальные, ибо они служат универсальными посредниками при внутриклеточной передаче световых, химических (вкус, обоняние), нервных, гормональных сигналов к другим белкам, ответственным за ту или иную специфическую функцию живой клетки. Из "суперсемейства" G-белоксвязывающих рецепторов наиболее изучен светочувствительный зрительный белок родопсин. Его первичная структура (аминокислотная последовательность) была установлена в начале 1980-х годов академиком Юрием Овчинниковым и его сотрудниками в московском Институте биоорганической химии РАН, который носит теперь имя М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова.

Актуальной задачей молекулярной физиологии сегодня является детальное описание трехмерной структуры каналов и рецепторов, понимание тонкостей их взаимодействия с другими белками. Очевидно, что только фундаментальное знание "элементной базы" клетки позволит понять природу ее нарушений. Другого пути для выяснения глубинных причин заболеваний и успешного их лечения, а также для создания новых лекарств, в том числе нейро- и психотропных, просто не существует.

За выдающиеся успехи в изучении структуры и функции ионных каналов и белков-рецепторов за последние десятилетия получена не одна Нобелевская премия. У нас в этой области успешно работают довольно много научных школ, лабораторий и групп. Так, огромный вклад в изучение ионных каналов внес академик Платон Костюк. Его учеников можно встретить сейчас в России, Украине, во многих других странах. Один из ярких представителей этой школы - член-корреспондент РАН и академик Национальной академии наук Украины Олег Крышталь. Его работы, в том числе по обнаруженным им протончувствительным ионным каналам, публикуют самые престижные научные журналы. Широко известна научная школа доктора медицинских наук Бориса Ходорова (Институт общей патологии и патофизиологии РАМН), чьи труды по ионным каналам и возбудимости нервных клеток стали классическими. Исследования самого высокого класса в этой области молекулярной физиологии ведет член-корреспондент РАН Галина Можаева и ее коллеги в Институте цитологии РАН (Санкт-Петербург).

Исключительно важное направление - изучение модельных систем, т.е. искусственных мембран и "вставленных" в них ионных каналов. В этой сфере на мировом уровне работает член-корреспондент РАН Юрий Чизмаджев и его ученики в Институте физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН (Москва).

Теперь чуть подробнее о синаптических рецепторах, "узнающих" и взаимодействующих с молекулами-нейропередатчиками. Синаптических контактов в мозге, как говорилось, около 100 трлн. Но синапс - не просто контакт, а сложнейшая молекулярная "машинерия". В нем протекают все процессы, приводящие к основным видам мозговой деятельности: восприятию, движению, обучению, поведению и памяти. Синапс - настолько важная структура, что его изучение вылилось в отдельную область нейронауки - синаптологию, в которой российские ученые занимают достойное место.

Еще в 1946 г. упомянутый Хачатур Коштоянц и Тигран Турпаев (академик с 1992 г.) опубликовали в журнале "Nature" пионерскую статью, где впервые представили результаты, свидетельствовавшие о белковой природе синаптического рецептора к нейропередатчику - ацетилхолину. В 60-х - начале 80-х годов XX в. работы мирового класса, касающиеся синапсов спинного мозга и эволюции синаптической передачи, выполнил член-корреспондент АН СССР Александр Шаповалов из Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова.

А недавно сотрудники того же Института - член-корреспондент РАН Лев Магазаник и его ученик доктор биологических наук Денис Тихонов - опубликовали работу об эволюции глутаматных рецепторов - важнейшего класса белковых рецепторов центральной нервной системы и мозга.

Глутамат - ключевой возбуждающий нейропередатчик, а рецептор к нему, как оказалось, - один из самых древних: его предшественники найдены даже у растений и прокариот (примитивных одноклеточных безъядерных организмов). Знание пространственной организации и молекулярной физиологии этих рецепторов позволяет лаборатории Магазаника вести осмысленный, целенаправленный поиск новых нейро- и психотропных препаратов. Некоторые из них уже проходят испытания на животных.

Еще один пример успехов в понимании эволюции, структуры и функции белкового рецептора - изучение рецептора к ацетилхолину. Как и глутамат, ацетилхолин также ключевой нейропередатчик. Приоритетные исследования в этой "горячей" области синаптологии ведут члены-корреспонденты РАН Виктор Цетлин и Евгений Гришин в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова.

Оригинальное и вместе с тем традиционное направление синаптологии - изучение синапса между нервной и мышечной клетками. Его успешно развивают член-корреспондент РАН Евгений Никольский и член-корреспондент РАМН Андрей Зефиров (Казанский институт биохимии и биофизики РАН и Казанский государственный медицинский университет).

Повторю: синапс - это сложнейшая молекулярная "машинерия". В ее нарушениях лежат причины нервных и психических расстройств; с синапсом связана нейро- и психофармакология настоящего и будущего.

ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

В нашей стране это традиционно одно из сильных направлений. У его истоков стояли академики физиолог Леон Орбели и физик Сергей Вавилов. Именно они в 1930-х годах дали мощный толчок исследованиям сначала в области физиологии зрения, которыми сами занимались, а затем слуха и других сенсорных модальностей. В работе любой сенсорной системы можно выделить три основных этапа. Первый - рецепция, т.е. восприятие и преобразование энергии внешнего воздействия - светового (зрение), механического (осязание, слух) или химического (вкус, обоняние) в физиологический сигнал. Второй - передача и информационная обработка сигнала на всех уровнях сенсорной системы: от рецепторного до специализированных подкорковых и корковых отделов головного мозга. Третий - формирование в коре головного мозга субъективного образа объективного внешнего мира. Каждый этап - предмет исследований специалистов различных областей знания.

Сенсорную фоторецепцию успешно изучают в нескольких лабораториях, в том числе докторов биологических наук Виктора Говардовского в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН, Олега Синещекова и Павла Филиппова в МГУ им. М. В. Ломоносова, автора данной статьи в Институте биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН. Работы по вкусовой рецепции успешно ведутся в лаборатории Станислава Колесникова в Институте биофизики клетки РАН в Пущине Понимание "молекулярной машинерии" сенсорной рецепции открывает новые возможности как для медицины, так и для техники. Например, результаты исследования первичных фотохимических реакций в молекуле светочувствительного зрительного белка родопсина могут оказаться перспективными для создания устройств высокого быстродействия для обработки информации. Дело в том, что эта фотохимическая реакция совершается в родопсине за ультракороткое время - 100 - 200 фс (1 фемтосекунда - 10 - 15 с). Недавно в совместной работе лабораторий доктора физико-математических наук Олега Саркисова в Институте химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, академика Михаила Кирпичникова в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и автора данной статьи было показано, что реакция эта является не только сверхбыстрой, но и фотообратимой. Это означает, что по образу и подобию родопсина может быть создан молекулярный "фотопереключатель" или "фоточип", работающий в фемто- и пикосекундной шкалах времени.

Передача и обработка сенсорной информации, опознание и формирование субъективного образа внешнего мира, оценка его биологической и смысловой значимости - стремительно развивающаяся область сенсорной физиологии. В этой области у нас плодотворно работает лаборатория в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, которую до начала 2010 г. возглавлял академик Игорь Шевелев, а также лаборатории доктора медицинских наук Юрия Шелепина, члена-корреспондента РАН Якова Альтмана в Институте физиологии им. И. П. Павлова РАН (Санкт-Петербург), доктора биологических наук Александра Супина в Институте проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН (Москва).

ФИЗИОЛОГИЯ ДВИЖЕНИЯ

Слова Сеченова о том, что "все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное движение", справедливы и сегодня. Современная физиология движения - это область интереса физиологов, математиков и специалистов в области теории управления.

Ключевую роль в организации двигательного поведения играет обратная связь, позволяющая оценить ход выполнения и результат движения и при необходимости скорректировать их. Первыми это осознали еще в 1930 - 1940-х годах наши выдающиеся физиологи член-корреспондент АМН СССР Николай Бернштейн и академик Петр Анохин. Последующие исследования, выполненные в 1960-е годы академиками физиологом Виктором Гурфинкелем и математиком Израилем Гельфандом совместно с их учениками, стали классическими. Полученные тогда результаты легли в основу создания шагающего робота, новых методов реабилитации больных с повреждениями спинного мозга. Классической стала и работа сотрудников Института проблем передачи информации АН СССР Григория Орловского, Федора Северина и Марка Шика, опубликованная в 1967 г., в которой впервые был описан спинальный генератор шагательных движений.

Совсем недавно доктор биологических наук Юрий Герасименко из лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И. П. Павлова РАН совместно с американскими физиологами показали, что электрическая стимуляция спинного мозга в сочетании с фармакологическим воздействием вызывала у крыс хорошо координированные шагательные движения, т.е. ходьбу, с полной поддержкой веса тела (эти результаты опубликованы в нейробиологическом научном журнале "Nature Neuroscience" в 2009 г.)

Успех проведенных на животных экспериментов дает надежду тысячам парализованных спинальных больных на хотя бы частичную реабилитацию.

Физиология движения продолжает оставаться у нас предметом активного изучения.

Физиология двигательной системы - важнейшая составная часть гравитационной физиологии, в которую наши ученые внесли исключительно большой вклад. Исследования в условиях невесомости позволили определить роль систем мозга, в первую очередь сенсорных, в обеспечении нормального двигательного поведения. В этом направлении активно работает лаборатория члена-корреспондента РАН Инесы Козловской в Институте медико-биологических проблем РАН.

Понимание физиологических механизмов движения составляет основу неврологии, и в этой важной медико-физиологической области у нас давно и успешно работает лаборатория доктора медицинских наук Марата Иоффе в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПСИХИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Это направление одно из самых увлекательных, бурно развивающихся и, можно сказать, революционных. За последние годы в этой области достигнуты поразительные успехи и, что, пожалуй, еще важнее, сформулированы новые вопросы, на которые еще предстоит ответить. Мостик, перекинутый Иваном Сеченовым и Иваном Павловым от физиологии к психологии, превращается в генеральный путь современной нейронауки. Что здесь главное с точки зрения физиологических механизмов? То, что в них задействованы как синапсы, так и гены, как межклеточные взаимодействия, так и внутриклеточная "машинерия". В этой связи нельзя не вспомнить великого испанского гистолога Рамон-и-Кахаля. Еще в 1894 г. он высказал идею: в основе обучения лежит повышение эффективности работы синапса (ныне это установлено с помощью тонких современных методов). Причем повторная активация приводит к еще большей эффективности.

Исключительно важным является электрофизиологическое изучение механизмов обучения и памяти. У нас оно успешно развивается, например, в лаборатории члена-корреспондента РАН и РАМН Владимира Скребицкого (Научный центр неврологии РАМН): здесь разрабатывают лекарственные препараты, улучшающие память, нарушенную при заболеваниях головного мозга или слабеющую вследствие старения.

Начиная с 1970-х годов успехи в исследовании клеточных и молекулярных механизмов памяти в значительной мере связаны с изучением простых нервных систем беспозвоночных животных. Во-первых, они - удобный объект для различного рода экспериментов, во-вторых, крайне интересны с точки зрения эволюции и сравнительной физиологии. Одним из первых, кто подробно исследовал еще в 1960 - 1970-е годы синаптическую передачу и разнообразие нейропередатчиков на моллюсках, стал доктор биологических наук Дмитрий Сахаров в Институте биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН. Среди ведущих научных коллективов, изучающих механизмы обучения, памяти и поведения у беспозвоночных, - лаборатория доктора биологических наук Павла Балабана в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН. Используя современные электрофизиологические и оптические методы регистрации активности нейронов улитки, ему с сотрудниками удалось описать организацию нервных сетей в простых нервных системах. Для построения будущей информационной теории мозга накопление экспериментальных данных такого рода представляет исключительную ценность.

В механизмах обучения и памяти задействованы, как говорилось, и синапсы, и внутриклеточная "машинерия". Кратковременная память (минуты - десятки минут) зависит от конформационных изменений белковых молекул синаптических структур, тогда как долговременная (дни и годы) обусловлена экспрессией генов, синтезом новых белков, молекул РНК и появлением новых синапсов. Вопрос в том, какие именно гены активируются при обучении и что именно они делают в нервных клетках? У нас в этом направлении успешно работает лаборатория члена-корреспондента РАН и РАМН Константина Анохина в Институте нормальной физиологии им. П. К. Анохина РАМН (Москва).

Поразительные успехи достигнуты в понимании локализации различных видов памяти благодаря новым методам визуализации мозга. Речь прежде всего идет о функциональной магнитно-резонансной томографии, хотя у нас ее пока применяют, в основном, в клинике. Что касается позитронно-эмиссионной томографии, то для фундаментальных исследований ее успешно используют член-корреспондент РАН Святослав Медведев и его сотрудники в Институте мозга человека им. Н. П. Бехтеревой РАН (Санкт-Петербург).

С помощью этих методов показано, что память не диффузно распределена по мозгу, как думали раньше, а локализована в определенных его отделах. Это принципиально важный вывод для физиологии (нейро- и психофизиологии) и медицины (неврологии, нейрохирургии, психиатрии).

Теперь о сознании - проблеме на стыке, по крайней мере, трех наук - физиологии, психологии и философии. Что здесь главное? Осознание того важнейшего положения, согласно которому СОЗНАНИЕ - это процесс, действие, а не "нечто" такое, что пассивно лежит в мозге. Никто не может сейчас дать краткого и ясного определения сознания. По поводу его механизмов выдвинуто довольно много гипотез. Одну из них в 1980 - 1990-е годы предложил член-корреспондент РАН Алексей Иваницкий (Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН). Суть ее в том, что важнейший элемент сознания - субъективный образ внешнего мира - возникает в проекционной коре мозга в результате синтеза поступающей извне сенсорной информации с информацией, содержащейся в памяти. Сопоставление потока новой, поступающей и хранящейся информации - ключевой момент в "потоке сознания". Синтез же происходит в результате кругового движения нервных импульсов. Подобные идеи несколько позднее стали развивать и другие ученые, в том числе нобелевский лауреат 1972 г. Джералд Эдельман (США).

Заключая этот раздел, следует подчеркнуть: проблема "сознание и мозг" требует соединения естественно-научного и гуманитарного знания.

НЕЙРОИНФОРМАТИКА

Становится очевидным, что научная политика развитых стран в первой половине XXI в. будет ориентирована на исследования мозга и его высших функций. Важнейшая роль в решении этих задач принадлежит нейроинформатике. Математика и вычисления в нейроинформатике немыслимы в отрыве от нейробиологии.

Материальным субстратом передачи, обработки и анализа информации в мозге являются электрические нервные импульсы в синапсах - от нейрона к нейрону. Поэтому, когда говорят об обработке информации в "нервных сетях", речь идет о понимании кодов импульсов, несущих информацию, и об устройстве самих этих "сетей", т.е. систем связей между нейронами. Кроме того, необходимо понять "молекулярную машинерию" отдельных нейронов. Необходимо это потому, что многие физико-химические процессы, происходящие внутри клетки, не только обеспечивают ее жизнедеятельность, но, по всей видимости, одновременно выполняют и роль вычислительных операций.

Несмотря на огромный фронт работ в области нейроинформатики, следует признать, что удовлетворительного математического языка для описания неформализуемых живых систем - живой клетки или "нервных сетей" - пока не создано. Это - одна из самых "горячих точек" современной науки о мозге. Вычислительные нейроисследования во всем мире ведутся очень активно. У нас в этом направлении успешно работают группы и лаборатории в Москве, Ростове-на-Дону, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде. Но, в отличие от США, многих стран Европы и Азии, они, к сожалению, крайне немногочисленны.

Что же касается практических приложений, в частности медицинских, то они имеются, и довольно впечатляющие. Одно из них - технология прямого сопряжения мозга с внешним техническим устройством. Сейчас созданы системы, способные передавать информацию в одном направлении - от мозга к компьютеру. Скажем, регистрируя вызванные потенциалы от определенных областей коры головного мозга и передавая их во внешнее устройство, пациент, не способный говорить и двигаться, может на расстоянии сообщить медицинскому персоналу нужную информацию. В обозримом будущем стандартной операционной процедурой станет вживление в мозг электронной системы, позволяющей управлять инвалидной коляской, протезом руки или ноги.

Во всех этих случаях речь идет о регистрации и передаче надежно детектируемых электрических сигналов (потенциалов), генерируемых определенными областями мозга. Работы в этой прикладной области у нас ведут несколько коллективов. Например, в лаборатории доктора биологических наук Александра Фролова в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН предложены оригинальные методы ранней диагностики двигательных заболеваний.

Еще одно медицинское приложение - нейропротезирование. Миллионам пациентов уже установлены слуховые чипы, воспринимающие звук и передающие информацию непосредственно нейронам соответствующих центров мозга. Благодаря этому глухие люди слышат и понимают речь. В будущем возможно появление зрительных и обонятельных электронных протезов. Предпринимаются попытки передачи информации извне, помимо органов чувств, непосредственно в мозг.

Другое бурно развивающееся направление практического приложения нейроинформатики - робототехника. В 1970 - 1990-х годах именно в этой области были выполнены пионерские работы в рамках отечественной лунной программы. Речь идет о создании робота, способного передвигаться по сильно пересеченной местности. Вначале задача казалась почти невыполнимой. Решить ее позволило понимание механизмов организации двигательной активности животных. Коллективом физиологов под руководством академика Виктора Гурфинкеля (Институт проблем передачи информации АН СССР) и механиков, возглавляемых академиком Дмитрием Охоцимским и доктором физико-математических наук Евгением Девяниным (Институт прикладной математики АН СССР и Институт механики МГУ им. М. В. Ломоносова) была создана знаменитая "Шестиножка" - механическое "насекомое". Она стала прообразом множества современных, изощренных антропоморфных роботов, способных, например, играть в настольный теннис (Япония). Работы в этом направлении (управление движениями) у нас продолжаются в лаборатории доктора биологических наук Юрия Левика в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН.

Что касается создания искусственного интеллекта и компьютеров нового поколения, то в этой бурно развивающейся области заняты специалисты различного профиля. Конечно, современные суперкомпьютеры во многих отношениях превосходят возможности человеческого мозга. Но в отличие от Homo sapiens даже самые совершенные из них разумом не обладают. Однако, по мнению ряда исследователей в области информатики, проблема эта техническая, и в относительно недалеком будущем будет решена.

Прекрасное или ужасное будущее ждет человечество? К этой ключевой этической проблеме приводит стремительный прогресс в области нейронаук. Удивительные возможности, открывающиеся для воздействия на человеческую личность и социальную жизнь общества, перспектива создания антропоморфных "когнитивных компьютеров" и многое другое с неизбежностью ставят этот "проклятый" вопрос. Ответ на него, как это неоднократно случалось в истории, зависит не только и не столько от ученых, сколько от самого общества.

Академик Михаил ОСТРОВСКИЙ, президент Физиологического общества им. И. П. Павлова, заведующий лабораторией Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Экология сознания: Жизнь. Совершенно точно доказано, что наш мозг - дико пластичная штука, и индивидуальное обучение серьезно на него влияет - в значительно большей степени, чем врожденные предрасположенности.

Если сравнивать с детенышами других животных, можно сказать, что человек рождается с недоразвитым мозгом: его масса у новорожденного составляет всего 30% массы мозга взрослого. Эволюционные биологи предполагают, что мы должны рождаться недоношенными, чтобы наш мозг развивался, взаимодействуя с внешней средой. Научный журналист Ася Казанцева в лекции «Зачем мозгу учиться?» в рамках программы «Арт-образование 17/18» рассказала

О процессе обучения с точки зрения нейробиологии

и объяснила, как мозг меняется под влиянием опыта, а также чем во время учебы полезны сон и лень.

Кто изучает феномен обучения

Вопросом, зачем мозгу учиться, занимаются как минимум две важные науки - нейробиология и экспериментальная психология. Нейробиология, изучающая нервную систему и происходящее в мозге на уровне нейронов в момент обучения, работает чаще всего не с людьми, а с крысами, улиточками и червячками. Специалисты по экспериментальной психологии пытаются понять, какие вещи влияют на обучаемость человека: например, дают ему важное задание, проверяющее его память или обучаемость, и смотрят, как он с ним справляется. Эти науки интенсивно развивались в последние годы.

Если смотреть на обучение с точки зрения экспериментальной психологии, то полезно вспомнить, что эта наука - наследница бихевиоризма, а бихевиористы считали, что мозг - черный ящик, и их принципиально не интересовало, что в нем происходит. Они воспринимали мозг как систему, на которую можно воздействовать стимулами, после чего в ней случается какая-то магия, и она определенным образом на эти стимулы реагирует. Бихевиористов интересовало, как может выглядеть эта реакция и что на нее способно влиять. Они считали, что обучение - это изменение поведения в результате освоения новой информации

Это определение до сих пор широко применяется в когнитивных науках. Скажем, если студенту дали почитать Канта и он запомнил, что есть «звездное небо над головой и моральный закон во мне», озвучил это на экзамене и ему поставили пятерку, значит, произошло обучение.

С другой стороны, такое же определение применимо и к поведению морского зайца (аплизии). Нейробиологи часто ставят опыты с этим моллюском. Если бить аплизию током в хвостик, она начинает бояться окружающей реальности и втягивать жабры в ответ на слабые стимулы, которых она раньше не боялась. Таким образом, у нее тоже происходит изменение поведения, обучение. Это определение можно применять и к еще более простым биологическим системам. Представим себе систему из двух нейронов, соединенных одним контактом. Если мы подадим на нее два слабых импульса тока, то в ней временно изменится проводимость и одному нейрону станет легче подавать сигналы другому. Это тоже обучение на уровне этой маленькой биологической системы. Таким образом, от обучения, которое мы наблюдаем во внешней реальности, можно построить мостик к тому, что происходит в мозге. В нем есть нейроны, изменения в которых влияют на нашу реакцию на среду, т. е. на произошедшее обучение.

Как работает мозг

Но чтобы говорить о мозге, нужно иметь базовое представление о его работе. В конце концов, у каждого из нас в голове есть эти полтора килограмма нервной ткани. Мозг состоит из 86 миллиардов нервных клеток, или нейронов. У типичного нейрона есть тело клетки со множеством отростков. Часть отростков - дендриты, которые собирают информацию и передают ее на нейрон. А один длинный отросток, аксон, передает ее следующим клеткам. Под передачей информации в рамках одной нервной клетки подразумевается электрический импульс, который идет по отростку, как по проводу. Один нейрон взаимодействует с другим через место контакта, которое называется «синапс», сигнал идет с помощью химических веществ. Электрический импульс приводит к высвобождению молекул - нейромедиаторов: серотонина, дофамина, эндорфинов. Они просачиваются через синаптическую щель, воздействуют на рецепторы следующего нейрона, и он изменяет свое функциональное состояние - например, у него на мембране открываются каналы, через которые начинают проходить ионы натрия, хлора, кальция, калия и т. д. Это приводит к тому, что на нем, в свою очередь, тоже формируется разность потенциалов, и электрический сигнал идет дальше, на следующую клетку.

Но когда клетка передает сигнал другой клетке, этого чаще всего недостаточно для каких-то заметных изменений в поведении, ведь один сигнал может получиться и случайно из-за каких-то возмущений в системе. Для обмена информацией клетки передают друг другу много сигналов. Главный кодирующий параметр в мозге - это частота импульсов: когда одна клетка хочет что-то передать другой клетке, она начинает посылать сотни сигналов в секунду. Кстати, ранние исследовательские механизмы 1960–70-х годов формировали звуковой сигнал. В мозг экспериментальному животному вживляли электрод, и по скорости треска пулемета, который слышался в лаборатории, можно было понять, насколько активен нейрон.

Система кодирования с помощью частоты импульсов работает на разных уровнях передачи информации - даже на уровне простых зрительных сигналов. У нас на сетчатке есть колбочки, которые реагируют на разные длины волн: короткие (в школьном учебнике они называются синие), средние (зеленые) и длинные (красные). Когда на сетчатку поступает волна света определенной длины, разные колбочки возбуждаются в разной степени. И если волна длинная, то красная колбочка начинает интенсивно подавать сигнал в мозг, чтобы вы поняли, что цвет красный. Впрочем, тут все не так просто: у колбочек перекрывается спектр чувствительности, и зеленая тоже делает вид, что она что-то такое увидела. Дальше мозг самостоятельно это анализирует.

Как мозг принимает решения

Принципы, аналогичные тем, что используются в современных механических исследованиях и опытах на животных с вживленными электродами, можно применять и к гораздо более сложным поведенческим актам. Например, в мозге есть так называемый центр удовольствия - прилежащее ядро. Чем более активна эта область, тем сильнее испытуемому нравится то, что он видит, и выше вероятность, что он захочет это купить или, например, съесть. Эксперименты с томографом показывают, что по определенной активности прилежащего ядра можно еще до того, как человек озвучит свое решение, допустим, относительно покупки кофточки, сказать, будет он ее покупать или нет. Как говорит прекрасный нейробиолог Василий Ключарев, мы делаем все, чтобы понравиться нашим нейронам в прилежащем ядре.

Сложность в том, что у нас в мозге нет единства суждений, каждый отдел может иметь свое мнение о происходящем. История, похожая на спор колбочек в сетчатке, повторяется и с более сложными вещами. Допустим, вы увидели кофточку, она вам понравилась, и ваше прилежащее ядро издает сигналы. С другой стороны, эта кофточка стоит 9 тысяч рублей, а зарплата еще через неделю - и тогда ваша амигдала, или миндалевидное тело (центр, связанный в первую очередь с негативными эмоциями), начинает издавать свои электрические импульсы: «Слушай, остается мало денег. Если мы сейчас купим эту кофточку, у нас будут проблемы». Лобная кора принимает решение в зависимости от того, кто громче орет - прилежащее ядро или амигдала. И тут еще важно, что каждый раз впоследствии мы способны проанализировать последствия, к которым это решение привело. Дело в том, что лобная кора общается и с амигдалой, и с прилежащим ядром, и с отделами мозга, связанными с памятью: они ей рассказывают, что произошло после того, как в прошлый раз мы принимали такое решение. В зависимости от этого лобная кора может более внимательно отнестись к тому, что говорят ей амигдала и прилежащее ядро. Так мозг способен меняться под влиянием опыта.

Почему мы рождаемся с маленьким мозгом

Все человеческие дети рождаются недоразвитыми, буквально недоношенными в сравнении с детенышами любого другого вида. Ни у одного животного нет настолько длинного детства, как у человека, и у них не бывает потомства, которое рождалось бы с настолько маленьким мозгом относительно массы мозга взрослого: у человеческого новорожденного она составляет лишь 30%.

Все исследователи сходятся во мнении, что мы вынуждены рождать человека незрелым из-за внушительного размера его мозга. Классическое объяснение - это акушерская дилемма, то есть история конфликта между прямохождением и большой головой. Чтобы родить детеныша с такой головой и крупным мозгом, нужно иметь широкие бедра, но невозможно их бесконечно расширять, потому что это будет мешать ходить. По подсчетам антрополога Холли Дансуорт, чтобы рожать более зрелых детей, достаточно было бы увеличить ширину родового канала всего на три сантиметра, но эволюция все равно в какой-то момент остановила расширение бедер. Эволюционные биологи предположили: вероятно, мы и должны рождаться недоношенными, чтобы наш мозг развивался во взаимодействии с внешней средой, ведь в матке в целом довольно мало стимулов.

Есть знаменитое исследование Блэкмора и Купера. Они в 70-е годы проводили опыты с котятами: большую часть времени держали их в темноте и на пять часов в день сажали в освещенный цилиндр, где они получали не совсем обычную картину мира. Одна группа котят в течение нескольких месяцев видела только горизонтальные полосы, а другая - только вертикальные. В итоге у котят возникли большие проблемы с восприятием реальности. Одни врезались в ножки стульев, потому что не видели вертикальных линий, другие таким же образом игнорировали горизонтальные - например, не понимали, что у стола есть край. С ними проводили тесты, играли с помощью палочки. Если котенок рос среди горизонтальных линий, то горизонтальную палочку он видит и ловит, а вертикальную просто не замечает. Затем вживляли электроды в кору головного мозга котят и смотрели, каким должен быть наклон палочки, чтобы нейроны начали издавать сигналы. Важно, что со взрослым котом во время такого эксперимента ничего бы не случилось, а вот мир маленького котенка, чей мозг только учится воспринимать информацию, вследствие подобного опыта может быть навсегда искажен. Нейроны, которые никогда не подвергались воздействию, перестают функционировать.

Мы привыкли считать, что чем больше связей между разными нейронами, отделами человеческого мозга, тем лучше. Это так, но с определенными оговорками. Нужно не просто чтобы связей было много, а чтобы они имели какое-то отношение к реальной жизни. У полуторагодовалого ребенка синапсов, то есть контактов между нейронами в мозге, гораздо больше, чем у профессора Гарварда или Оксфорда. Проблема в том, что эти нейроны связаны хаотично. В раннем возрасте мозг быстро созревает, и его клетки формируют десятки тысяч синапсов между всем и всем. Каждый нейрон раскидывает отростки во все стороны, и они цепляются за все, до чего смогли дотянуться. Но дальше начинает работать принцип «Используй, или потеряешь». Мозг живет в окружающей среде и пытается справляться с разными задачами: ребенка учат координировать движения, хватать погремушку и т. д. Когда ему показывают, как есть ложкой, у него в коре остаются связи, полезные, чтобы есть ложкой, так как именно через них он гонял нервные импульсы. А связи, которые отвечают за то, чтобы расшвыривать кашу по всей комнате, становятся менее выраженными, потому что родители такие действия не поощряют.

Процессы роста синапсов довольно хорошо изучены на молекулярном уровне. Эрику Канделу дали Нобелевскую премию за то, что он догадался изучать память не на людях. У человека 86 миллиардов нейронов, и, пока ученый разобрался бы в этих нейронах, ему пришлось бы извести сотни испытуемых. А поскольку никто не позволяет вскрывать мозги стольким людям ради того, чтобы посмотреть, как они научились держать ложку, Кандел придумал работать с улиточками. Аплизия - суперудобная система: с ней можно работать, изучив всего четыре нейрона. На самом деле у этого моллюска больше нейронов, но на его примере гораздо проще выявить системы, связанные с обучением и памятью. В ходе экспериментов Кандел понял, что кратковременная память - это временное усиление проводимости уже существующих синапсов, а долговременная заключается в росте новых синаптических связей.

Это оказалось применимо и к человеку - похоже на то, как мы ходим по траве . Сначала нам все равно, куда идти на поле, но постепенно мы протаптываем тропинку, которая потом превращается в грунтовую дорогу, а затем в асфальтированную улицу и трехполосное шоссе с фонарями. Похожим образом нервные импульсы протаптывают себе дорожки в мозге.

Как формируются ассоциации

Наш мозг так устроен: он формирует связи между событиями, происходящими одновременно. Обычно при передаче нервного импульса выделяются нейромедиаторы, которые воздействуют на рецептор, и электрический импульс идет на следующий нейрон. Но есть один рецептор, который работает не так, он называется NMDA. Это один из ключевых рецепторов для формирования памяти на молекулярном уровне. Его особенность в том, что он работает в том случае, если сигнал пришел с обеих сторон одновременно.

Все нейроны куда-то ведут. Один может привести в большую нейронную сеть, которая связана со звучанием модной песенки в кафе. А другие - в другую сеть, связанную с тем, что вы пошли на свидание. Мозг заточен на то, чтобы связывать причину и следствие, он на анатомическом уровне способен запомнить, что между песней и свиданием есть связь. Рецептор активируется и пропускает через себя кальций. Он начинает вступать в огромное количество молекулярных каскадов, которые приводят к работе некоторых до этого не работавших генов. Эти гены проводят синтез новых белков, и вырастает еще один синапс. Так связь между нейронной сетью, отвечающей за песенку, и сетью, отвечающей за свидание, становится более прочной. Теперь даже слабого сигнала достаточно, чтобы пошел нервный импульс и у вас сформировалась ассоциация.

Как обучение влияет на мозг

Есть знаменитая история о лондонских таксистах. Не знаю, как сейчас, но буквально несколько лет назад для того, чтобы стать настоящим таксистом в Лондоне, нужно было сдать экзамен по ориентации в городе без навигатора - то есть знать как минимум две с половиной тысячи улиц, одностороннее движение, дорожные знаки, запреты на остановку, а также уметь выстроить оптимальный маршрут. Поэтому, чтобы стать лондонским таксистом, люди несколько месяцев ходили на курсы. Исследователи набрали три группы людей. Одна группа - поступившие на курсы, чтобы стать таксистами. Вторая группа - те, кто тоже ходил на курсы, но бросил обучение. А люди из третьей группы вообще не думали становиться таксистами. Всем трем группам ученые сделали томограмму, чтобы посмотреть плотность серого вещества в гиппокампе. Это важная зона мозга, связанная с формированием памяти и пространственным мышлением. Обнаружилось, что если человек не хотел становиться таксистом или хотел, но не стал, то плотность серого вещества в его гиппокампе оставалась прежней. А вот если он хотел стать таксистом, прошел тренинг и действительно овладел новой профессией, то плотность серого вещества увеличилась на треть - это очень много.

И хотя до конца не ясно, где причина, а где следствие (то ли люди действительно овладели новым навыком, то ли у них изначально была хорошо развита эта область мозга и поэтому им было легко научиться), совершенно точно наш мозг - дико пластичная штука, и индивидуальное обучение серьезно на него влияет - в значительно большей степени, чем врожденные предрасположенности. Важно, что и в 60 лет обучение оказывает воздействие на мозг. Конечно, не так эффективно и быстро, как в 20, но целом мозг в течение всей жизни сохраняет некоторую способность к пластичности.

Зачем мозгу лениться и спать

Когда мозг чему-то учится, он выращивает новые связи между нейронами. А это процесс медленный и дорогостоящий, на него нужно тратить много калорий, сахара, кислорода, энергии. Вообще, человеческий мозг, притом что его вес составляет всего 2% от веса всего тела, потребляет около 20% всей энергии, которую мы получаем. Поэтому при любой возможности он старается ничему не учиться, не тратить энергию. На самом деле это очень мило с его стороны, ведь если бы мы запоминали все, что видим каждый день, то мы довольно быстро сошли бы с ума.

В обучении, с точки зрения мозга, есть два принципиально важных момента. Первый заключается в том, что, когда мы осваиваем любой навык, нам становится легче действовать правильно, чем неправильно. Например, вы учитесь водить машину с механической коробкой передач, и вам сначала все равно, переключать передачу с первой на вторую или с первой на четвертую. Для вашей руки и мозга все эти движения равновероятны; вам неважно, в какую сторону гнать нервные импульсы. А когда вы уже более опытный водитель, то вам физически проще переключать передачи правильно. Если вы попадете в машину с принципиально другой конструкцией, вам снова придется задумываться и контролировать усилием воли, чтобы импульс не пошел по проторенной дорожке.

Второй важный момент:

главное в обучении - это сон

У него много функций: поддержание здоровья, иммунитета, обмена веществ и разных сторон работы мозга. Но все нейробиологи сходятся в том, что самая главная функция сна - это работа с информацией и обучением. Когда мы освоили какой-то навык, то хотим сформировать долговременную память. Новые синапсы растут несколько часов, это долгий процесс, и мозгу удобнее всего это делать именно тогда, когда вы ничем не заняты. Во время сна мозг обрабатывает информацию, полученную за день, и стирает то, что из этого надо забыть.

Есть эксперимент с крысами, где их учили ходить по лабиринту с вживленными в мозг электродами и обнаружили, что во сне они повторяли свой путь по лабиринту, а на следующий день ходили по нему лучше. Во многих тестах на людях показано, что то, что мы выучили перед сном, вспомнится лучше, чем выученное с утра. Выходит, что студенты, которые принимаются за подготовку к экзамену где-то ближе к полуночи, все делают правильно. По той же причине важно думать о проблемах перед сном. Конечно, заснуть будет сложнее, но мы загрузим вопрос в мозг, и, может быть, наутро придет какое-то решение. Кстати, сновидения - это, скорее всего, просто побочный эффект обработки информации.

Как обучение зависит от эмоций

Обучение в большой степени зависит от внимания , потому что оно направлено на то, чтобы снова и снова прогонять импульсы по конкретным путям нейронной сети. Из огромного количества информации мы на чем-то фокусируемся, берем это в рабочую память. Дальше то, на чем мы удерживаем внимание, попадает уже в память долговременную. Вы могли понять всю мою лекцию, но это не означает, что вам будет легко ее пересказать. А если вы прямо сейчас на листке бумаги нарисуете велосипед, то это не значит, что он будет хорошо ездить. Люди склонны забывать важные детали, особенно если они не специалисты по велосипедам.

У детей всегда были проблемы с вниманием. Но сейчас в этом смысле все становится проще. В современном обществе уже не так нужны конкретные фактические знания - просто их стало невероятно много. Гораздо важнее оказывается способность быстро ориентироваться в информации, отличать достоверные источники от недостоверных. Нам уже почти и не нужно долго концентрироваться на одном и том же и запоминать большие объемы информации - важнее быстро переключаться. Кроме того, сейчас появляется все больше профессий как раз для людей, которым сложнее концентрироваться.

Есть еще один важный фактор, влияющий на обучение, - эмоции. На самом деле это вообще главное, что у нас было на протяжении многих миллионов лет эволюции, еще до того, как мы нарастили всю эту огромную лобную кору. Ценность овладения тем или иным навыком мы оцениваем с точки зрения того, радует он нас или нет. Поэтому здорово, если удается наши базовые биологические эмоциональные механизмы вовлекать в обучение. Например, выстраивать такую систему мотивации, в которой лобная кора не думает о том, что мы должны выучить что-то с помощью усидчивости и целенаправленности, а в которой прилежащее ядро говорит, что ему просто чертовски нравится это занятие.