Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Системы вокруг базальных ганглиев помогают нам настраивать этот автопилот и более гибко и адаптивно действовать, когда это необходимо, подстраивая поведение под существующий контекст. Лимбические отделы определяют эмоциональную окраску наших внутренних рассуждений и переживаний, а неокортекс отвечает за форму и содержание мыслей.

В лимбических зонах, расположенных снизу и внутри, формируются различные аффекты — эмоциональные проявления, мотивирующие на те или иные поступки. Эмоции помогают нам быстро учиться на собственном опыте: избегать неприятных и тяжелых ситуаций, когда угрожала опасность или мы чувствовали себя несчастными. С другой стороны, мы будем стремиться делать то, что приносит нам удовольствие и вызывает море положительных эмоций. Эмоции дают нам энергию, чтобы действовать; апатия лишает человека сил и желаний, словно обесточивая его. Базовые эмоции служат чем-то вроде внутреннего компаса, ведущего человека по жизни и маркирующего те ситуации, которые несли нам убытки и неприятности или блага и радостные переживания.

Автопилот — следствие работы базальных ганглиев, которые позволяют «разгрузить» мозг для более важных задач.

Кора больших полушарий обучается на полученном опыте и строит сложные модели мира. Такая способность помогает нам делать довольно точные прогнозы на будущее и подготовиться даже к тем ситуациям, которые еще не происходили. Другими словами, большой неокортекс позволяет действовать на опережение и учиться на чужих ошибках, вместо того чтобы делать выводы, расхлебывая последствия собственных промахов.

Сложный мозг позволяет сделать наше поведение максимально сложным и гибким, но это же лишает нас преимуществ простого инстинктивного поведения, в котором практически все программы поведения предустановлены от рождения и работают на довольно простых рефлексах. К сожалению, мы не рождаемся со всем готовым: людям приходится учиться ходить, говорить, читать, писать и считать, ездить на велосипеде и плавать, управлять автомобилем и пользоваться компьютером и смартфоном. Чем бы мы ни хотели заняться, сначала придется этому научиться, и обычно этот процесс небыстрый.

Суперспособность использовать мозг, чтобы справляться со всевозможными задачами, стоит нам многих лет обучения. С другой стороны, человек может самостоятельно выбрать, чем ему заниматься: рисовать картины, проектировать космические корабли или вживлять микрочипы в мозг лабораторных животных, чтобы понять, как работают обучение и память. Мы живем в таком удобном и супертехнологичном мире именно благодаря тому, что имеем такой сложный и обучаемый мозг. Человек может добиться поразительных результатов в совершенно разных областях деятельности. Главное — понять, чего именно мы хотим и как можно этого достичь.

Рассказ о работе мозга будет неполным без описания того, как устроены и функционируют нервные клетки. Если совсем кратко: нейроны состоят из тел и нервных отростков, которыми соединяются с другими нейронами, и работают на химии и электричестве. Но чтобы было немного понятнее, как устроена работа мозга, все-таки придется добавить несколько технических подробностей.

Основу нервной ткани составляют два типа клеток — нейроны и глия. Нейроны — это главные аналитики и мыслители в нервной системе, глия — это клетки «на подхвате» и система жизнеобеспечения нейронов. Обычно нейроны привлекают к себе намного больше внимания, но без глии работа нейронов была бы просто невозможной: ее клетки обеспечивают нейроны всем необходимым, защищают от угроз, помогают поддерживать энергетический баланс, обеспечивают многими веществами, важными для работы и роста нейронов, а еще они изолируют отростки нервных клеток, образуя миелин, и помогают сигналам распространяться намного быстрее. На 86 миллиардов нейронов в мозге приходится 85 миллиардов глиальных клеток [11], то есть на каждый нейрон приходится по одной глиальной клетке. Эти цифры наглядно показывают, насколько глия важна для правильной работы мозга.

Электричество

Тем не менее за обработку информации в мозге отвечают именно нейроны. У каждого нейрона есть тело и обычно два типа нервных отростков. Дендриты работают с входящей информацией и получают сигналы от других нейронов, а аксоны передают информацию дальше по цепочке к следующим звеньям на пути распространения сигнала. Сигнал распространяется по нейронам в виде импульсов — потенциалов действия — это очень короткое изменение электрического напряжения, которое расходится волнами вдоль поверхности нервных клеток.

Поток сигналов вдоль отростков однонаправленный — только в одном направлении. По дендритам импульсы идут от окончания к телу клетки, а по аксонам наоборот — от тела клетки к окончаниям, которые соединяются с дендритами или телами других нейронов.

Многие нейроны на первый взгляд довольно-таки одномерны: в том смысле, что по сравнению с длиной аксона размерами тела нейрона можно пренебречь. Даже самые упитанные человеческие нейроны не превышают 150 мкм в поперечнике, а нейронный отросток толщиной не более 20 мкм может иметь длину больше метра.

Чтобы передавать информацию на такое расстояние, нужен очень высокоскоростной сигнал. Ни одно химическое вещество не умеет перемещаться по организму с нужной скоростью. А электрические импульсы умеют, и именно они передают сигнал в пределах одного нейрона вдоль нервных окончаний. Электрические импульсы отвечают за скорость передачи сигнала, проводя их от чувствительных окончаний в пятках к мозгу за сотые доли секунды. Иногда скорость — это залог выживания: когда нужно убежать от тигра или догнать антилопу, любое промедление может стоить жизни. Электрические импульсы обеспечивают нервной системе быстродействие, благодаря которому мы можем моментально среагировать на опасность или редкий шанс, выпадающий раз в жизни. В борьбе выживали самые приспособленные — мгновенная реакция на внезапные стимулы однозначно очень адаптивная штука.

Химия

Чтобы передать сигнал от одного нейрона к другому, электрический сигнал превращается в химический. Отросток первой клетки (аксон) образует с отростком (дендритом) второй очень плотный контакт, называемый синапсом. Там из отростка выделяются пузырьки с химическим веществом — нейромедиатором, который связывается с рецепторами, что обычно приводит к изменению электрического потенциала в окончании второго нейрона.

Электрический импульс может распространяться вдоль нервных окончаний со скоростью вплоть до 100 м/с (это, на секундочку, 360 км/ч!). Это прекрасно, поскольку электричество добегает из любой точки нервной клетки до аксонного окончания почти мгновенно, обеспечивая ту самую скорость реакции. Но через синапс — пространство толщиной около 20 нанометров — сигнал передается примерно за 0,5 миллисекунд, то есть в 2500 раз медленнее! Для чего нужна такая медленная химия, когда есть столь быстрое электричество?