Нейронам приходится выполнять очень специализированные задания. Каждый нейрон отвечает за небольшое количество функций — например, различение конкретного звука, распознавание чьего-то лица, выполнение определенного движения или другой процесс, невидимый снаружи. В любой конкретный момент лишь небольшое количество нейронов, расположенных в разных частях вашего мозга, пребывает в состоянии активности. Их количество всегда колеблется, и процесс мышления зависит от того, какие нейроны активны и что они передают друг другу и окружающему миру.
Нейроны всех животных объединяются в похожие группы, отвечающие за одни и те же цели — например, распознавание движущихся объектов или регулирование движений глаз. В нашем мозге в каждой группе может быть несколько миллиардов нейронов и множество подгрупп. У крыс — миллионы нейронов и меньшее количество подгрупп, у осьминога или насекомого — тысячи нейронов (хотя в этом крохотном мозге различные части отдельных нейронов могут выполнять несколько видов деятельности одновременно). В каждой из этих групп находятся немного отличающиеся нейроны, определенные паттерны
[1]
связей и связи с другими мозговыми структурами.
Сначала ученые узнавали о функциях различных частей мозга, наблюдая за людьми с повреждениями психики. Как это ни печально, но Первая мировая война стала богатейшим источником подобной информации. Солдаты часто выживали после ранений, поскольку летящие на большой скорости пули прижигали их раны, предотвращая смерть от потери крови и заражения. Однако в результате травмы у солдат проявлялись самые разнообразные симптомы повреждения психики, зависевшие от той части головного мозга, которая была поражена. Современные неврологи до сих пор публикуют обследования пациентов с повреждением мозга, в основном после инсульта. Некоторые пациенты с редко встречающимися симптомами даже смогли обеспечить свое существование, принимая участие в оплачиваемых исследованиях.
Знаете ли вы? Похож ли наш мозг на компьютер?
Люди всегда описывают мозг, сравнивая его с новейшими технологиями — с паровым двигателем, телефонным коммутатором или даже с катапультой. В наше время люди обычно говорят о мозге так, как если бы он представлял собой определенный тип биологического компьютера с розовым мягким процессором и «программным обеспечением», которое создается жизненным опытом. Но компьютеры были созданы для того, чтобы работать как маленькие заводы, на которых действия происходят согласно общему плану и установленному логическому порядку. Мозг же по способу своей работы больше напоминает переполненный китайский ресторан: он набит битком и полон суеты, люди бегают по нему без особых причин, но каким-то образом в конце асе оказывается сделано. Компьютеры последовательно обрабатывают информацию, тогда как мозг справляется с разнообразной информацией, поступающей параллельно по многим каналам. Поскольку биологические системы создаются путем естественного отбора, в них имеются пласты систем, которые изначально были созданы для одной цели, а затем адаптированы под другую, даже если они и не работают идеально. Программист начал бы в таком случае писать новую программу, но в ходе эволюции проще адаптировать старую систему к новым целям, чем создать что-то абсолютно новое.
Ученые выявляли возможности нейронов, наблюдая их активность в различных условиях — стимулируя их или отслеживая их связи с другими частями головного мозга. Например, моторные нейроны в спинном мозге получают сигналы от нейронов коры, которые отвечают за основные движения. В свою очередь нейроны спинного мозга посылают сигналы мускулам, вызывая их сокращения. Если ученые начинают стимулировать с помощью электричества только нейроны спинного мозга, то сокращаются те же самые мускулы. Полученные результаты дают понять, что моторные нейроны спинного мозга отвечают за выполнение основных двигательных команд, которые создаются на более высоком уровне головного мозга. Однако до сих пор осталось немало противоречий в суждениях о том, какой именно аспект движений обусловливается этими командами.
Чтобы немного разобраться в собственном мозге, нам потребуется кратко описать его основные части и их функции.
Ствол мозга находится у самого основания — там, где он прикрепляется к спинному мозгу. Эта область контролирует базовые функции, необходимые для выживания организма, — к примеру, ответные движения головы и глаз, дыхание, частоту сердечных сокращений, сон, пробуждение и пищеварение. Все эти процессы невероятно важны, но обычно не осознаются. Расположенный немного выше гипоталамус также контролирует важные для жизни процессы. Однако он отвечает за более привлекательные функции, включающие в себя выделение гормонов стресса и сексуальных гормонов. Также он регулирует сексуальное поведение, голод, жажду, температуру тела и ежедневные циклы сна.
Эмоции, особенно страх и беспокойство, находятся под контролем миндалевидного тела. Этот орган головного мозга, напоминающий формой миндальный орех, расположен над каждым ухом и контролирует так называемый механизм «бей или беги», который заставляет животное убегать от опасности или атаковать ее источник. Расположенный неподалеку гиппокамп хранит информацию и размещает ее в долговременной памяти. Мозжечок, крупный орган в задней области мозга, собирает сенсорную информацию, чтобы лучше координировать движения.
Сенсорная информация попадает в организм через глаза, уши или кожу и передается в форме импульсов в самый центр головного мозга — таламус. Именно там она фильтруется и пропускается дальше, опять же в виде спай-ков, в кору. Это самая крупная часть человеческого мозга, она весит немного более трех четвертых его общей массы. Форма коры напоминает измятое ватное одеяло, которое укутывает вершину и боковые стороны головного мозга. Кора головного мозга появилась вместе с первыми млекопитающими приблизительно 130 миллионов лет назад, и при сравнении мозга мыши, собаки и человека она соответственно занимает все большую и большую долю мозга в каждом последующем случае.
Ученые разделили кору головного мозга на четыре части — доли. Затылочная доля в задней части головного мозга отвечает за визуальное восприятие. Височная доля как раз над ушами контролирует процесс слуха и содержит область, отвечающую за понимание смысла речи. Она также тесно взаимодействует с миндалевидным телом и гиппокампом, которые очень важны при обучении, запоминании и эмоциональном отклике. Теменная доля наверху и по бокам мозга получает информацию от рецепторов кожи. Она также собирает данные от всех органов чувств и определяет, на что вам следует обратить внимание. Лобная доля (догадались, где она находится?) определяет ваши движения; в ней также расположены области, производящие речь и ответственные за выбор адекватного поведения, которое зависит от ваших целей и ситуации.
