10 загадок мозга

Мозг человека — загадка для ученых, которую они разгадывают на протяжении долгих лет, пытаясь ответить на самые разные вопросы. Мы собрали 10 интересных фактов, основанных на исследованиях.

Какому спящему не мешает шум?

Почему одни люди могут спокойно спать в шумной обстановке, а других будит любой шорох? Этим вопросом задались специалисты Массачусетской больнице общего профиля и провели исследование на людях, следя за их мозгом во сне с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и устраивая им шумные ночи. Ученым давно известно, что сенсорная информация, в том числе звук, проходит в мозге через зону таламус и дальше — через кору головного мозга, где происходит обработка. Связь между этими структурами вызывает колебания в электрическом поле мозга, и их хорошо видно на ЭЭГ. Последовательности коротких импульсов, которые характерны для второй и третьей стадии сна, называются веретенами. Специалисты заметили, что в течение каждой ночи для каждого участника характерно постоянное число веретён. При этом те, у кого это число оказалось выше, сложнее пробуждались от шума. Вероятно, именно эти последовательности коротких импульсов служат своеобразным барьером на пути шума и помогают спящим не реагировать на звук.

Зачем человеку моргать?

Человек моргает чаще, чем требуется для смачивания глаз. Японские ученые из Университета Осаки заметили, что люди моргают в промежутках между значимыми для них событиями — во время пауз в речи оратора, при завершении предложения во время чтения или при смене сцены в фильме. Исследование с применением компьютерной томографии показало, что в такие моменты моргания в мозге резко падает активность в нейросети внимания, что отражается в уменьшении притока крови в теменные части мозга. Обычные моргания во время просмотра фильма такого эффекта не имели. Ученые пришли к выводу о том, что часть морганий человека связана с процессом «перезагрузки» нервных клеток в нейросети внимания. В среднем человек моргает 15–20 раз в минуту — это слишком много для смачивания роговой оболочки глаз. Люди тратят на моргание до 10% от общего времени бодрствования, и во многом этот процесс связан с необходимостью помочь мозгу «сбросить» напряжение и переключать внимание с одного предмета на другой.

Как видят слепые?

На самом деле мы видим не глазами, а мозгом. Если повреждается зрительная кора, как это бывает при травмах или инсультах, то способность видеть исчезает. Однако, как доказывают опыты ученых, у таких людей остается слепозрение. Люди, у которых по всем показателям отсутствует зрение из-за повреждения мозга, могут правильно определить положение предметов в пространстве, назвать форму, цвет, направление движения с вероятностью выше, чем случайность. При этом они и сами говорят, что ничего не видят, и это подтверждают обследования. В ходе одного из опытов пациента просили пройти по комнате. Он не знал, что в ней находятся препятствия, но смог обогнуть их по пути, следуя на голос. Феномен слепозрения, или blindsight, чрезвычайно интересует науку и продолжает исследоваться.

Фантомные боли

98% пациентов с ампутированными руками или ногами сообщают о болях в несуществующих конечностях. Известны случаи, когда болевые ощущения появлялись и в других отсутствующих частях тела, которые были удалены: в груди, в глазах или зубах. Некоторые ученые объясняют этот феномен с позиции нарушения схемы тела. Схема тела — это неосознаваемое внутреннее представление нашего мозга о структурной организации тела, о его динамических характеристиках, текущем и изменяющемся положении его частей.

Когда сигналы от потерянной конечности перестают поступать в определенную зону мозга (она находится в коре головного мозга в постцентральной извилине), то эта зона начинает испытывать «сенсорный голод». В качестве компенсации в эту область начинают поступать сигналы, которые изначально поступали на соседний участок извилины. Этот механизм может служить ответом на вопрос, почему при стимуляции кожи лица больной начинает вдруг испытывать фантомную боль в ампутированной конечности. Дело в том, что «зона руки» находится рядом с «зоной лица» на постцентральной извилине. Эксперимент был основан не только на личных ощущениях больных, но и на данных магнитоэнцефалографии.

Синестезия — боль сочувствия

Около 1,6% людей способны к эмпатии прикосновений, или синестезии. Человек может испытывать те же ощущения, что и другой, на которого проводится воздействие: это могут быть прикосновения, а может быть и чужая боль. Например, синестетик наблюдает, как кого-то трогают по щеке, и ощущает прикосновение на своей щеке. Исследователи этого феномена говорят о наличии в мозге особых зеркальных нейронов и о более высоком уровне эмпатии у таких людей. Кстати, иногда синестезия наблюдается у людей с ампутированными конечностями. Когда пациенту без руки подставляли зеркало и касались его здоровой руки, ему, смотревшему на отражение, казалось, что прикосновение происходит с фантомной конечностью. То есть зрительный образ вызвал реальные ощущения — это один из вариантов синестезии.

Зачем человек зевает?

Есть предположение, что тот же механизм заставляет нас зевать, когда мы видим зевающего человека. Это поведение демонстрируют даже шимпанзе. Впрочем, у ученых есть еще ряд гипотез о природном смысле зевания: по одной из них, таким образом человек получает большую порцию кислорода при его нехватке в организме, а по другой — это нужно для разгоряченного мозга, чтобы охладиться. Точного ответа у науки до сих пор нет.

Почему человек не смеется, когда щекочет самого себя?

Щекотка самого себя не может спровоцировать смех, так как этому препятствует наш мозжечок, контролирующий все движения тела. Он посылает сигналы в другие участки мозга и в том числе дает команду игнорировать «самощекотку». Но если вы пощекочете свое небо языком, то возможно, сможете обмануть мозжечок.

Как долго может не спать человек?

Достоверно известно, что человек может не спать 11 суток. Рекорд поставил 42-летний англичанин Тони Райт. Он не спал 274 часа, чтобы узнать, как человеческий организм реагирует на лишение сна. По его словам, правое и левое полушария мозга требуют разного количества сна, и, нагружая их по очереди, можно находиться в тонусе достаточно долгое время. В течение эксперимента он боролся со сном, играя на бильярде и обновляя онлайн-дневник. Но в Книге рекордов Гиннесса увековечен другой опыт: 17-летний американец Рэнди Гарднер в 1963 году провел без сна 264 часа 30 минут. Эксперимент проходил под руководством исследователей из Стэнфордского университета. Куратор проекта Джон Росс сообщил о серьезных изменениях умственных способностей и поведения у испытуемого: он находился в удрученном состоянии, испытывал проблемы с концентрацией и краткосрочной памятью, от недостатка сна у юноши возникли галлюцинации и паранойя. Например, на четвертый день Рэнди считал себя другим человеком — участником ежегодного матча по американскому футболу, а уличный знак казался ему человеком. В последний день его попросили начиная с числа 100 последовательно вычитать 7, он дошел до 65, замолчал и на вопрос о причине остановки сказал, что забыл, что сейчас делает. Представители Книги рекордов после эксперимента заявили, что последующие рекорды по искусственной бессоннице регистрировать не будут, так как это может представлять угрозу здоровью человека.

Как профессия влияет на мозг?

Профессиональная деятельность влияет на мозг, что доказывают различные исследования ученых. Однообразные действия на работе приводят к тому, что мозг уменьшается. Например, у профессиональных шахматистов снижен объем серого вещества в затылочно-височной доле, участвующей в представлении объектов относительно друг друга, и уменьшен объем хвостатого ядра, отвечающего за принятие решений. Сканирование их голов показало, что у них также наблюдается сокращение пропускной способности медиального продольного пучка, который передает информацию от зрительных зон к исполнительным областям. Как ни странно, эта картина напоминает изменения в мозге алкоголиков. По предположениям ученых, это связано с тем, что при игре профессиональные шахматисты используют части мозга, участвующие в переработке сенсорной информации, а не те, которые связаны с интеллектом и логикой.

Исследование мозга программистов показало, что они также не пользуются структурами, связанными с логикой. Во время работы у них активируются зоны мозга, отвечающие за память, внимание и языковые способности, как и у профессиональных лингвистов. Акустики, работающие со звуками, имеют лучше развитую слуховую кору, в которой больше пальцеобразных извилин, заполненных белым веществом. У профессиональных музыкантов увеличена зона мозга, отвечающая за мелкую моторику и, в частности, движения пальцев.

У таксистов значительно увеличена зона гиппокамп — область мозга, отвечающая за переход кратковременной памяти в долговременную и обрабатывающая пространственную информацию об окружающей среде. По мнению ученых, это связано с необходимостью запоминать сотни маршрутов и объездных путей. Объем серого вещества, как известно, увеличивается в процессе обучения.

Исследователи из Университетского колледжа Лондона делали сканирование головы стажерам транспортных компаний, которые учатся по три-четыре года и запоминают 25 000 лондонских улиц. У «отличников» ученые увидели увеличение гиппокампа, а у «двоечников» таких изменений в мозгу не было. Ученые предупреждают, что водители, пользующиеся навигатором, выключают свой гиппокамп и не дают своему мозгу развиваться.

Мозг съеживается и у космонавтов. С помощью сравнения снимков МРТ до и после полета ученые увидели, что центральная борозда, разделяющая лобную и теменную доли, у побывавших в космосе сузилась, кора больших полушарий немного сдвинулась вверх по черепной коробке, а циркуляция спинномозговой жидкости в теменных долях оказалась нарушена. Чем больше времени человек провел на МКС, тем сильнее были выражены изменения. Российские и бельгийские ученые также отметили, что после полета в космос объем серого вещества в височной области коры у членов экипажа уменьшился почти на 3%, сократилось содержание белого вещества, а сама форма мозга незначительно изменилась. Через полгода количество серого вещества вернулось к предполетным значениям, а вот белое вещество так и не восстановилось.

Для чего стимулируют мозг током?

В наше время ученые научились стимулировать мозг с пользой для человека и общества. Среди новейших предложений ученых, основанных на исследованиях: стимуляция мозга электрическим током как лечение от склонности к насилию, как спасение от прогрессирования тремора и депрессии, как профилактика проблем с памятью и способ вспомнить забытое. Кстати, мозг совершенно нечувствительный орган. Он не воспринимает боль, так как не имеет болевых рецепторов, благодаря этому возможны операции на мозге, когда пациент находится в сознании и может отвечать на вопросы докторов. Это бывает необходимо, чтобы убедиться, что медицинское вмешательство не нанесло вреда функциям организма и сознанию пациента.