09/02/2017 Три новых факта из жизни мозга

09/02/2017 Три новых факта из жизни мозга
Впервые опубликовано на сайте журнала Сноб

На сайте журнала Сноб была опубликована статья об особенностях работы мозга человека.

Ниже материалы статьи приведены полностью.

«Учёные разгадали тайну мышления»? Пока, к сожалению, ещё не совсем, но процесс идёт.

Хотелось бы, конечно, в один прекрасный день написать научно-популярную заметку с таким заголовком, но вряд ли доживём. Был даже соблазн назвать так эту статью, авансом - рука сама шла. Но мы всё же сдержались, потому что в нейробиологии так дела не делаются. Тут всё происходит постепенно. Научные работы последнего месяца - всего лишь ещё несколько шагов к ответу на вопрос: «Что такое сознание и как оно работает?» Но и нам, наивным профанам, тоже лучше продвигаться к пониманию этой тайны постепенно (а то, не приведи Боже, в самый главный момент ничего не поймём и расстроимся).

Итак, за сегодня - три шага, три простых факта о работе вашего мозга.

1. Мозг думает телом

Вот, к примеру, вздумалось вам почитать античного поэта Катулла (в переводе А. И. Пиотровского) . Ваши глаза пробегают по строчкам:

По морям промчался Аттис на летучем, лёгком чёлне,
Поспешил проворным бегом в ту ли глушь фригийских лесов,
В те ли дебри рощ дремучих, ко святым богини местам.
Подстрекаем буйной страстью, накатившей яростью пьян,
Оскопил он острым камнем молодое тело своё.

На этой последней фразе читатель мужского пола почувствует, вероятно, неприятный холодок в нижней части тела («где бодрый серп гулял», как по другому случаю высказался другой поэт, Фёдор Тютчев ). Смотрите, что это означает на языке нейробиологии: пока вы читали фразу, ваш мозг занимался распознаванием слов. В нём, в мозгу, есть особые зоны, специализирующиеся на понимании языка. Однако неприятный холодок, ощутимый почти физически в момент прочтения заветного слова, говорит нам о том, что тут в дело зачем-то включились совсем другие области мозга - те, что заведуют обработкой сигналов от периферических частей тела. Вопрос: это так случайно получилось в процессе восприятия художественного текста или здесь кроется какой-то важный аспект работы мозга?

Даже если наш читатель полагает, что вопрос этот дурацкий, нейробиологи так не думают. Более того, они уже довольно давно изучают указанный феномен. Ещё в начале 2000-х было установлено, что когда человек слышит глаголы «бежать», «бить» и «целовать» - наблюдается приток крови к областям мозга, контролирующим, соответственно, ноги, руки и губы. В свете мысленного эксперимента с текстом Катулла, поставленного нами в начале этого раздела, такие результаты вовсе не кажутся удивительными. Главный вопрос вот в чём: так ли уж необходима эта активность моторной и сенсорной коры для понимания того, что мозг только что услышал или прочитал? Возможно, это просто побочный эффект: сперва части мозга, специализирующиеся на языке, понимают сказанное, а уж затем другие части испытывают лёгкое возбуждение, хотя никто их об этом и не просит?

Альтернативная точка зрения состоит в том, что это явление - неотъемлемая часть понимания языка. В её пользу говорит тот факт, что моторные области реагируют на глаголы, означающие действие, очень быстро, всего через 80 миллисекунд, заведомо быстрее, чем происходит понимание слова. Эта точка зрения набирает популярность, но финальный вердикт пока не вынесен.

Именно эту гипотезу и пытались обосновать нейробиологи из Высшей школы экономики в Москве, в том числе Юрий Штыров и Андрей Мячиков. Этой теме посвящена их недавняя научная работа, опубликованная в журнале Neuropsychologia.

Чтобы выбрать одно из двух объяснений, надо сделать вот что: каким-то образом помешать моторной коре участвовать в работе над пониманием текста. Если понимание ухудшится или замедлится, значит, мозгу для этого действительно необходимо задействовать самые разные участки, а не только пресловутые языковые центры в левом полушарии. А если нет, то нет.

«Мешать мозгу» в наше время принято с помощью транскраниальной магнитной стимуляции: импульс магнитного поля временно отключает определённые участки коры. Это не более вредно, чем МРТ, а потому 28 добровольцев для опытов найти оказалось несложно. Именно им и предложили две задачи. В первой надо было быстро (с помощью нажатия кнопки) определить, имеет ли появившееся на экране слово какой-то смысл. Например: «рисуешь» - жмём правую кнопку, «шмакишь» - жмём левую. Вторая задача чуть посложнее, поскольку требовала не просто понять, что слово осмысленно, но и разобраться, что оно значит. Испытуемые должны были отличить конкретные действия от абстрактных, к примеру: «пишешь» - конкретное действие, «веруешь» или «простишь» - абстрактные.

А пока испытуемые решали задачки (вернее, в течение 200 миллисекунд после появления слова перед их глазами) - магнитный импульс устремлялся сквозь их черепные коробки к моторной коре, к той её части, что управляет движениями правой руки. Вы ведь наверняка заметили, что и «рисуешь», и «пишешь» - действия, производимые рукой?

Если читателю интересны экспериментальные тонкости, оговорки и поправки, отправляем его к статье по ссылке, не такая уж она и сложная, особенно если вы нейробиолог по диплому. Остальным же сообщаем результат: да, эффект действительно наблюдался. То есть на способность отличать осмысленные слова от бессмысленных магнитный удар по моторной коре никак не влиял. А вот в выборе между абстрактным и конкретным действием (когда необходимо было понять смысл слова) различие было очевидным: при угнетении моторной коры конкретные глаголы «рисуешь» и «пишешь» распознавались медленнее, а абстрактные «веруешь» и «простишь» - напротив, быстрее. Итак, моторная кора нам нужна не только для того, чтобы без толку руками махать или рисовать каляки-маляки, но и для понимания языка.

У внимательного читателя не может не возникнуть вопрос. Ну, хорошо, «рисуешь» - это простой понятный глагол, взял карандаш в руку и рисуй. Но ведь его можно употребить и в другом значении, например: «В своей речи ты рисуешь светлые перспективы» - никакая рука тут явно не участвует. Или, к примеру: «Ты вчера так нажрался - ни петь, ни рисовать». Нужна ли моторная кора для понимания вот таких фигуральных оборотов речи?

Не всё сразу, о торопливый читатель. Над этим учёные из Высшей школы экономики работают прямо сейчас, а результаты собираются доложить на конференции в Сан-Франциско в конце марта. Если верить опубликованным тезисам их сообщения (а тезисы - это полстраницы текста безо всяких подробностей), в «фигуральных выражениях» следует различать метафору и идиому. Например, «бросить камень» - буквальное значение. «Бросить курить» - метафорическое употребление, где вместо «бросить» можно употребить глагол «перестать» или «завязать». «Бросить тень» - идиома: её невозможно разложить на отдельные слова и понимать их в отрыве друг от друга. Вроде бы получается, что для понимания метафоры моторная кора не нужна. А вот идиомы в этом смысле ведут себя совершенно как буквальные значения глаголов…

…Но тсс. Авторы исследования убедительно просили нас не вдаваться в подробности этой работы. Упомянуть о ней нас побудил лишь тот факт, что не слишком часто высококачественный научный результат публикуется учёными из родной страны. Штыров, Мячиков и их коллеги (хоть они и работают не только в Москве, но и в датском Орхусе, и в английском Ньюкасле) - как раз те самые люди, к которым можно в самом буквальном смысле отнести выражение «российская наука». И раз уж 8 февраля мы празднуем День этой самой российской науки, это отличный повод поздравить соотечественников и рассказать об их достижениях - надеюсь, ничего не переврав и не запутав.

А поскольку два следующих раздела к российской науке уже не относятся, мы изложим их гораздо короче и конспективнее.

2. Мозг знает, чего он не знает

«scio me nihil scire или scio me nescire», - якобы сказал Сократ (то есть, возможно, это вообще придумал Платон, и уж наверняка фразу переврал тот, кто перевёл её обратно с латыни на греческий). Мне кажется, Сократ такого не говорил, потому что «Я знаю, что ничего не знаю» - это какое-то пустословие, а он всё-таки был мудрец. Другое дело - точно знать, что именно ты знаешь и чего не знаешь: такое внушает уважение. А для этого неплохо бы иметь в голове какой-то реестр собственных знаний, храня его отдельно от знаний как таковых.

У нас в головах такой реестр точно существует. Доказать это проще простого: иначе не было бы этих мучений при виде знакомого лица актёра, которого вы точно знаете, но хоть убей не помните, как его зовут и где он снимался. Мозг точно уверен, что этот актёр в памяти есть. Однако найти соответствующую запись почему-то сразу не получается. Есть и обратный эффект, «дежавю»: это когда мозгу почему-то кажется, что ситуация знакомая, а на самом деле ничего такого с ним раньше не было, а просто показалось.

Нейробиологи говорят об этом так: кроме собственно памяти, в мозгу также имеется «метапамять» - это как раз память о том, что мы помним (или должны помнить), а что нет. Но вот чего нейробиологи до последнего времени не знали, так это где именно в мозгу содержится эта бесценная картотека. Японские исследователи выяснили это только сейчас.

Опыты они ставили не на людях, а на макаках. Мартышкам предлагали серию картинок, а затем через некоторое время предъявляли картинку для опознания. К ним было всего два вопроса: «Видела ли ты, о обезьяна, эту картинку раньше? Насколько ты уверена в том, что её не видела (или видела)?» Разумеется, макак спрашивали не словами, а тем способом, каким обычно общаются с макаками: при правильных реакциях они получали награду, а за ошибки приходилось расплачиваться. Тем временем обезьяний мозг рассматривали с помощью МРТ.

И вот она, метапамять: два ярких очага в префронтальной коре. Один, похоже, отвечает за память о недавних событиях, другой - об отдалённых. А затем (как удачно, что опыт ставили на животных, а не на людях!) макакам отключили соответствующие центры мозга и снова заставили делать ставки на то, точно ли они уже видели показанную картинку, или им показалось. Результаты ухудшились значительно. При этом - в чём в отдельном опыте убедились исследователи - сама память о просмотренных картинках никуда не делась. Просто обезьяне гораздо сложнее было уверенно сказать о незнакомой картинке, что она и впрямь никогда её не видела.

Эта работа - маленький шаг к пониманию механизмов памяти. Когда эти механизмы будут разгаданы, наши потомки уже никогда не окажутся в жуткой ситуации, когда вроде бы идёт навстречу знакомый мужик, но, может, он и не знакомый, а просто примерещилось. Тогда люди станут счастливее и гармоничнее.

3. Мозг спит, чтобы забыться

Некоторым, в особенности молодым людям, нередко кажется, что спать - только зря терять время. Пока мы бодрствуем, мы узнаём много нового, накапливаем впечатления, иногда даже чему-то учимся. А потом раз! - и вырванные из жизни восемь часов черноты. И бывает так, что проснулся, а кое-что из вчерашнего и не помнишь, хоть убей. Недавние статьи исследователей из университета Джонс Хопкинс в США показывают, что на самом деле примерно ради этого мы и спим.

Днём, когда происходит главная движуха, мозг обрабатывает впечатления, запоминает их и делает выводы. О том, как примерно это происходит, догадался ещё Эрик Кандель, получивший за это в 2000 году Нобелевскую премию. Он исследовал нейроны моллюска аплизии, обучая её нехитрым моллюсковым урокам (например, «если гладят по сифону, то сейчас начнут бить»). Оказалось, что этому конкретному уроку соответствует разрастание одного конкретного синапса, то есть соединения между нейронами. Итак, пока мы бодрствуем, мозг что-то запоминает, и в нём разрастаются и укрепляются синапсы между нейронами.

Ну так вот, говорят американские нейробиологи: а когда мозг спит, синапсы уменьшаются! То есть не все: самые главные и мощные синапсы становятся только злее, а вот второстепенная чепуха, не в меру разбухшая в часы бодрствования, напротив, теряет силу. В результате мыши (именно их мозги и нейроны использовались в экспериментах) «консолидируют» воспоминания: сохраняют в памяти важное и забывают ненужную ерунду. Однако общая масса и мощь синапсов практически не увеличивается. Таким образом, процесс можно повторять много-много раз: учиться новому, потом спать, а на свежую голову снова учиться. Если бы не этот этап сна, синапсы в мышином мозгу разрослись бы до чрезвычайности задолго до того, как бедная мышь успеет сколь-либо заметно поумнеть.

Таким лапидарным выводом исследователи не ограничились, а распутали все главные молекулярные механизмы, участвующие в этом процессе. Если кто-то ими заинтересуется, пусть прочтут оригинальные статьи в Science. А если читатель уже подустал от наших научных штудий, пусть идёт спать: все синапсы, вздувшиеся в его мозгах в процессе чтения статьи, за ночь растворятся без следа, и тогда он на свежую голову почитает другую заметку о чём-нибудь ещё.

Впервые опубликовано на сайте журнала Сноб

← Вернуться