10 стыдных вопросов о мозге: отвечает нейрофизиолог Елена Белова

Собрали всё, о чём вы так хотели узнать, но стеснялись спросить.

В этой серии статей известные эксперты отвечают на вопросы, которые обычно неловко задавать: кажется, что все об этом и так знают, а спрашивающий будет выглядеть глупо.

В этот раз поговорили с учёным-нейрофизиологом Еленой Беловой.

Елена Белова

Учёный-нейрофизиолог.

1. Из чего вообще состоит мозг? Правда ли он серый и что на нём за извилины?

Если говорить о живом мозге, каким его чаще всего видят нейрохирурги, то он скорее розоватый. Такой оттенок связан с кровеносными сосудами на поверхности и внутри органа. Однако если мозг изучать после вскрытия, он действительно приобретает сероватый оттенок с обширными вкраплениями белого вещества на срезах.

Мозг — одна из самых богатых липидами тканей организма после жировой (жир — одна из разновидностей липидов).

В сухом веществе мозга более половины веса приходится на различные липиды. Они необходимы для изоляции нервных волокон, подобно тому, как электрические провода изолируют оболочкой или изолентой. Кроме того, мембраны всех клеток, включая нервные, состоят из липидов, что делает их важным компонентом структуры мозга.

Извилины — это важнейшая анатомическая особенность мозга. Они помогают увеличивать его поверхность без увеличения объёма. Нервные клетки предпочитают находиться на поверхности, ближе к жидкости, которая их питает, поэтому складчатая структура позволяет разместить больше клеток на ограниченной площади. У более интеллектуальных существ извилин больше. А вот, например, у крыс поверхность мозга почти гладкая, поскольку нейроны коры умещаются на небольшой поверхности.

То, как образуются извилины, можно сравнить с измятым пакетом: если большой пакет нужно убрать в небольшой ящик, его сминают, и на поверхности образуются складки, а площадь поверхности остаётся прежней. Поверхность коры больших полушарий обычно составляет чуть меньше четверти квадратного метра, а черепная коробка очень небольшая по объёму, но складки на поверхности мозга позволяют гораздо эффективнее использовать пространство внутри черепной коробки.

Интересно, что люди часто переоценивают размер головного мозга. Каждое из полушарий можно уместить в ладони, а черепная коробка содержит гораздо меньше мозгового вещества, чем многим кажется. Объём мозга составляет примерно 1,3–1,4 литра — это меньше, чем 1,5 литровая бутылка газировки. Даже некоторые нейробиологи отмечают, что мозг не такой крупный, как принято думать.

2. Правда ли, что мозг человека работает только на 10%?

Нет, это миф. Многие утверждения, которые часто встречаются в интернете, создают впечатление правдивости, но на деле не соответствуют реальности. История возникновения этого мифа не совсем ясна. Некоторые исследователи приписывают эту идею психологу начала XX века Уильяму Джеймсу. Он действительно писал, что человек не использует весь потенциал своего интеллекта и психики, однако не называя конкретных цифр. Фразу про 10% использовал в книгах Дейл Карнеги, который, вероятно, хотел произвести впечатление на читателей.

С анатомической точки зрения это утверждение не выдерживает критики. Если бы 90% мозга были неактивны, повреждения почти любой его части не вызывало бы серьёзных последствий. Однако в реальности даже небольшие травмы мозга обычно приводят к неврологическим нарушениям. В зависимости от зоны поражения человек может потерять речь, зрение или способность двигаться. Это наглядно показывает, что все части мозга необходимы и выполняют свои функции.

Кроме того, эволюция не терпит излишеств. Мозг потребляет прорву энергии, и, если бы большой орган был бесполезен, его размеры со временем уменьшались бы. Однако наоборот — в ходе эволюции человека мозг постепенно увеличивался. Это свидетельствует о том, что крупный орган помогал людям выживать, несмотря на риски во время родов. Значит, все 100% мозга были важны для выживания и адаптации.

При этом, конечно, не все нейроны активны одновременно — тут можно провести аналогию с фортепиано. В мелодии звучат только некоторые из клавиш, иначе бы получилась какофония. Таким же образом в мозге всегда есть более и менее активные зоны. Это не значит, что неактивная прямо сейчас зона вообще не нужна.

3. Что происходит с мозгом во время сексуального возбуждения?

Во время оргазма активность в мозге тоже меняется. Прежде всего, ослабляется активность зон префронтальной коры, отвечающих за самоконтроль, рациональное и логическое мышление. В повседневной жизни мы постоянно контролируем себя, планируем свои действия, принимаем те или иные решения. Однако во время сексуального возбуждения этот контроль ослабевает, что позволяет человеку расслабиться и стать более импульсивным.

Особенно любопытным с точки зрения нейробиологии является взаимодействие парасимпатической и симпатической нервных систем. Обычно эти две системы работают в противофазе, регулируя уровень напряжения или расслабления в теле. Но во время секса организм одновременно находится в состоянии расслабления и напряжения, создавая оптимальные условия для сексуального возбуждения. Для достижения оргазма требуется слаженная работа обеих систем.

В момент оргазма происходит выброс нейромедиаторов, связанных с ощущениями удовлетворения, эйфории, расслабления и эмоциональной близости между партнёрами — дофамина, эндорфинов, пролактина и окситоцина. Окситоцин, в частности, играет важную роль в формировании эмоциональных связей и привязанности между людьми.

Также во время оргазма может наблюдаться синхронизация активности различных зон мозга. Ритмические волны активности охватывают зоны в коре и структуры в глубине мозга, вызывая состояние, схожее с трансом. Похожие явления можно наблюдать, когда люди слушают музыку или танцуют, усиливая синхронизацию в мозге и вызывая эффект погружения. Оргазм можно рассматривать как своеобразное состояние транса, обусловленное ритмической стимуляцией и нейрохимическими изменениями.

4. Правда ли, что мозг продолжает работать после смерти?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, как именно мы определяем смерть. В прошлом смерть констатировали, когда переставало биться сердце. Однако мозг умирает не сразу после остановки сердца.

Когда сердце останавливается, кровь перестаёт доставлять кислород к тканям, и наступает гипоксия. Уже через 5–10 секунд человек теряет сознание, а спустя примерно 30 секунд на энцефалограмме пропадает характерная электрическая активность. Тем не менее исследования показывают, что нейроны могут оставаться живыми ещё в течение нескольких часов после исчезновения электрической активности мозга — правда, нейроны коры и некоторых важных подкорковых структур особенно плохо выживают без недостатка кислорода, так что чудом выживший человек рискует превратиться в «овощ».

В середине XX века началась дискуссия о том, как правильно определять момент смерти. Со временем клиническую смерть стали связывать не с остановкой сердца, а с исчезновением электрической активности мозга. Современные медицинские технологии, такие как дефибрилляция, искусственная вентиляция лёгких и сердечно-лёгочная реанимация, позволяют поддерживать жизнь, даже если сердце временно перестало работать. Однако если электрическая активность мозга полностью исчезает, считается, что человека уже не реанимировать.

Личность, память и жизненный опыт связаны именно с мозгом, а не с сердцем. Мы можем заменить сердце искусственным, но замена мозга остаётся недостижимой задачей для современной науки.

Интересный аспект, связанный с процессом умирания, — так называемый «свет в конце тоннеля», о котором часто рассказывают люди, пережившие клиническую смерть. Это явление объясняется тем, что при гипоксии периферические области сетчатки отключаются первыми, в то время как центральная часть сохраняет способность воспринимать свет. Таким образом, впечатление туннеля — это, по-видимому, всего лишь физиологическая особенность работы глаз в момент отключения сознания.

5. Зачем мозгу так много калорий?

Мозгу действительно требуется очень много энергии. Хотя он составляет всего 2% от массы тела, этот орган потребляет около 20% всей энергии организма. Так получается, потому что нервная ткань — одна из самых активных в теле человека. В отличие от других тканей, где энергия тратится в основном на обмен веществ, нейроны постоянно генерируют электрические импульсы и обмениваются сигналами между собой.

В процессе передачи сигнала электрический импульс превращается в химический, а затем снова в электрический.

Электрические импульсы помогают передавать сигналы очень быстро, а химическая передача в месте контакта, то есть связывание нейромедиаторов со специальными рецепторами, позволяет передавать более разнообразные и сложные сигналы — например, не только активировать, но и тормозить следующие в цепочке нейроны. Этот механизм требует больших объёмов энергии, так как поддержание мембран нейронов в рабочем состоянии является очень затратным процессом.

Однако это не означает, что человек, который читает сложную книгу, тратит больше калорий, чем тот, кто занимается спортом.

У мозга есть базовая активность, которая поддерживается всегда, даже во сне. На то, чтобы осознавать окружающий мир, контролировать тело и процессы внутри него, мозг и тратит львиную долю потребляемой энергии.

Наша осознанная когнитивная деятельность — это лишь верхушка айсберга. В основном энергия уходит на обмен сигналами, которые не достигают нашего сознания, в том числе на контроль за состоянием тела (мониторинг сердечного ритма, дыхания, уровня кислорода и углекислого газа в крови, гормональный баланс и обмен сигналами между органами). А ещё на построение «модели мира» — мозг интерпретирует поступающие сигналы в соответствии с накопленным опытом, отбирая из огромного потока наиболее важную информацию, которая и достигает нашего сознания в обработанном виде. 

Всё это требует постоянной работы множества нейронов и огромных энергетических затрат. Можно сравнить мозг с большим кораблём, у которого есть сложная инфраструктура: кухня, электростанция, котельные и технические службы. Осознанная деятельность — это что-то вроде оркестра, развлекающего пассажиров. Исполнение сложных композиций оркестром требует дополнительных ресурсов, но без всех остальных служб круиз вообще не состоится.

6. Можно ли сломать мозг?

Действительно сломает мозг только черепно-мозговая травма или обширный инсульт. Физическое воздействие может серьёзно повредить работу мозга, иногда безвозвратно.

Если же не говорить о физических повреждениях, то часто, когда люди жалуются, что их мозг «сломался», «кипит» или «перегружен», речь идёт об утомлении. В первую очередь устаёт так называемая исполнительная система — участки префронтальной коры, отвечающие за концентрацию внимания и выполнение сложных задач, не связанных с поддержанием жизнедеятельности. Это, например, работа, учёба или выполнение обязательств перед другими людьми.

Когда мозг длительное время сосредоточенно занят напряжённой работой, контакты между нейронами начинают постепенно «подтекать», то есть интенсивнее проводить сигналы. Контакты буквально разбухают после долгой и интенсивной работы, а чувствительность рецепторов к химическим сигналам заметно увеличивается. Постепенно контакты между нейронами начинают проводить помехи вместе с сигналом — через них «проскакивают» лишние импульсы. Это похоже на радиостанцию, которая сначала передаёт чистый звук, а затем сигнал прерывается и заполняется помехами.

Именно этот эффект объясняет ощущение «гудящего» от напряжения и усталости мозга, когда информация становится трудно воспринимаемой, а концентрация падает. Такой «перегрев» временный, и восстановление работоспособности возможно после отдыха и переключения внимания на другие виды деятельности. А лучше всего справиться с утомлением помогает сон.

7. Есть ли разница между мужским и женским мозгом?

На самом деле не существует строго мужского или женского мозга — это скорее абстракция.

Каждый человек обладает уникальной структурой мозга, и индивидуальные различия гораздо значительнее, чем половые.

Тем не менее если рассматривать статистические различия, можно заметить некоторые закономерности. Например, в среднем мозг мужчин на 10% больше, что связано с большей массой их тела. Однако это не означает, что мужчины умнее, — размеры мозга не предопределяют уровень интеллекта.

Также есть различия в организации связей между полушариями: у женщин они более развиты, что предположительно способствует лучшей многозадачности и социальному взаимодействию. В то же время у мужчин сильнее выражены связи между передними и задними участками мозга, что связано с интеграцией зрительной информации и планированием действий.

Если говорить о подкорковых структурах, у мужчин относительно больше миндалевидное тело, или амигдала, отвечающее за обработку угроз и реакцию на них. При этом у мужчин активнее правая амигдала, что связано с более выраженной импульсивностью и агрессивностью, тогда как у женщин скорее активна левая, отвечающая за регуляцию эмоций и стресс-ответ.

Эти различия могут объяснять предрасположенность женщин к тревожным расстройствам и депрессии, а мужчин — к импульсивному поведению и расстройствам аутистического спектра. Однако это всего лишь статистические наблюдения, а не строгие правила.

Что касается интеллекта, средний уровень IQ у мужчин и женщин одинаков. Однако разброс по высокому и низкому интеллекту рвзличается: среди мужчин встречается больше людей с экстремально низким и экстремально высоким IQ, тогда как женщины чаще находятся в средней зоне. Это означает, что среди мужчин больше как гениев, так и людей с интеллектуальными нарушениями. Кроме того, мужчины в среднем лучше справляются с аналитическими задачами, а женщины — с вербальными.

В целом различия между мозгом мужчин и женщин существуют, но они не абсолютны и не определяют интеллект или способности каждого конкретного человека.

8. Можно ли действительно что-то вылечить с помощью лоботомии?

Лоботомия появилась в 1935 году, когда эффективных методов лечения психических заболеваний практически не существовало. Врачи плохо понимали природу этих расстройств, а доступных лекарств и доказанных хирургических решений не было. На тот момент хирургию рассматривали как более перспективный путь, чем фармакологию.

Изначально эффекты лоботомии изучали на макаках, и оказалось, что разрушение связей между лобной и височной долями снижает их агрессивность и импульсивность. Это привело к идее применять процедуру на людях, прежде всего на пациентах, которых считали опасными для себя и окружающих. Однако эффективность такого подхода была крайне сомнительной.

Хотя в некоторых случаях агрессивность действительно снижалась, многие пациенты после лоботомии превращались в пассивных, апатичных людей с ослабленным интеллектом и нарушенными навыками самоконтроля.

Около 5% операций заканчивались смертельным исходом, а у значительной части пациентов наблюдались тяжёлые осложнения, включая ступор и неспособность к самообслуживанию.

Популярность лоботомии была выше в США, чем в Европе, во многом из-за активной пропаганды со стороны американских хирургов. Один из энтузиастов этой процедуры разработал методику, при которой операцию проводили через глазницу без вскрытия черепа, что делало её быстрой, но крайне рискованной. Из-за антисанитарных условий и нестерильных инструментов пациенты часто умирали от сепсиса и воспалительных осложнений.

Хотя сама идея хирургического воздействия при психических расстройствах не была лишена смысла, её реализация оказалась варварской. Со временем по мере развития фармакологии и психиатрии стало очевидно, что лоботомия приносит больше вреда, чем пользы, и от неё отказались. Однако современные нейрохирургические методы, направленные на коррекцию работы дисфункциональных зон мозга, всё ещё применяются, но с гораздо более точечным и научно обоснованным подходом.

9. Есть ли продукты, которые помогают «прокачать» мозг?

Прежде чем говорить о «прокачке» мозга, стоит разобраться, что именно мы имеем в виду. В отличие от физической тренировки, где можно объективно измерить прогресс, улучшение когнитивных функций — более сложный процесс. Многие люди верят в существование «волшебной таблетки» или суперпродукта, который моментально повысит их умственные способности, но таких решений в реальности не существует.

Если человек изначально имеет низкую концентрацию внимания или проблемы с памятью, то сбалансированное питание, включающее достаточное количество витаминов, полиненасыщенных жирных кислот и других полезных веществ, действительно может немного помочь. Также в некоторых случаях положительный эффект могут давать кофеин, антидепрессанты и ноотропные препараты. Однако если у человека уже высокий уровень концентрации, дальнейшее его улучшение оказывается намного сложнее.

Что касается конкретных продуктов, то на работу мозга в первую очередь влияет не наличие каких-то особенных суперфудов, а сбалансированное питание. Ключевым фактором для хорошей памяти и когнитивных функций является полноценный сон, так как во время сна происходит систематизация памяти. Без нормального отдыха даже самые полезные продукты не помогут.

Многие популярные добавки и продукты, рекламируемые как «прокачивающие мозг», по сути являются маркетинговыми уловками. Однако если человек верит в их эффективность, то может ощущать улучшение за счёт эффекта плацебо. Наш мозг предсказывает, как мы будем себя чувствовать, и, если ожидания соответствуют результату, можно действительно заметить улучшение. Однако объективно такие эффекты не сравнимы с научно доказанными методами поддержки когнитивного здоровья, такими как полноценный сон, сбалансированное питание и регулярная умственная активность.

10. От чего зависит интеллект?

Интеллект зависит от множества факторов, включая размер мозга, наследственность, окружающую среду и образование. Хотя объём мозга может оказывать некоторое влияние, эта зависимость не очень сильна. То есть человек с мозгом на 10–20% больше не обязательно будет на 10–20% умнее.

Среди людей с высоким IQ встречаются обладатели относительно небольшого органа, так же как есть люди с крупным мозгом, чей интеллект не выше среднего.

Генетика играет значительную роль: по разным оценкам, от 30 до 50% интеллекта наследуется. Это означает, что уровень IQ родителей может частично предсказывать интеллектуальные способности их детей, даже если с ними специально не заниматься. Однако гены — это не единственный фактор.

Окружающая среда, образование и условия развития также оказывают большое влияние. Эффект Флинна — явление, при котором средний уровень интеллекта повышался на протяжении XX века — связывают именно с распространением и усложнением школьного образования. То, чему учат в школе, напрямую влияет на результаты тестов IQ, поскольку они измеряют специфические навыки, которые можно тренировать.

Важно понимать, что тесты IQ не оценивают интеллект в его широком смысле. Люди, выросшие в другой культурной среде или без формального образования, могут плохо справляться с такими тестами, но при этом быть значительно более приспособленными к жизни в своих условиях. Например, житель мегаполиса может легко решать математические задачи, но окажется беспомощным в дикой природе, в то время как аборигены, не проходившие формального обучения, прекрасно ориентируются в лесу и умеют выживать.

Получается, интеллект — это сложное сочетание врождённых факторов, опыта, среды и тренировки. Разные условия требуют различных навыков и способностей, и высокий IQ — это лишь один из множества аспектов человеческого интеллекта.