Марко Магрини - Мозг. Инструкция пользователя

Сегодня превосходство мозга Homo sapiens над мозгом других видов выражается и в размерах (он не самый большой по абсолютным размерам, но самый большой по отношению к размерам тела), и в объеме коры, увеличенной за счет сильно выступающих лобных долей, выполняющих столь сложные задачи, как абстрактное мышление, речь, эмпатия и мораль.

На нашей планете нет других видов, у которых были бы столь длительные детство и отрочество, необходимые для развития интеллекта, сознания, самосознания [см. стр. 147]. Размеры мозга, развитие его коры и долгое детство связаны между собой неразрывно. Культура с эволюционной точки зрения возникла не просто так, а по необходимости: она позволяет развивать мозг наиболее эффективным образом, делает кору головного мозга способной решать чрезвычайно сложные задачи, для чего требуется достаточно длительный процесс обучения.

В результате качество и эффективность человеческого мозга во многом определяются обстановкой и взаимодействием с ближайшим окружением сразу после рождения его обладателя. Конечно, мозг конкретного человека следует генетическому коду, заложенному в его хромосомах, однако человеческим детенышам нужно намного больше внимания и заботы, чем любым другим малышам.

Уже долгие тысячи лет мужчины и женщины воспитывают детей. Но только в последние десятилетия наука смогла проникнуть в детали этого процесса, который позволяет выживать человечеству в постоянно меняющихся обстоятельствах. Биологи сделали еще одно важнейшее открытие в сфере развития мозга, связанное с периодами в развитии, именуемыми «критическими» [см. стр. 179].

Синапсы церебральных структур, ответственных за зрение и слух, закладываются в основном в первые два месяца после рождения. Синаптическая сеть для когнитивных функций, более сложных в управлении, формируется примерно в первые два года жизни. Таков стандартный порядок развития нейронных цепей; разные части мозга формируются с разной скоростью. При образовании синаптической сети зрения первыми образуются участки, распознающие цвет, форму и движение, и закладывают основы для формирования более сложных функций, таких как распознавание лиц и их выражений. Сегодняшняя наука утверждает, что в эти критические периоды открываются небывалые возможности для развития, однако и риск в эти периоды очень велик – тому есть примеры в истории.

Фридрих II, император Священной Римской империи, бегло говорил на шести языках. Он был увлечен наукой и знанием и верил, что когда-то существовал первородный язык, которому Бог научил Адама и Еву. Чтобы услышать этот праязык, он решил провести чудовищный эксперимент: он изолировал группу новорожденных и запретил кормилицам и няням разговаривать с ними. Результат был совершенно предсказуемым с сегодняшней точки зрения: несчастные детишки не заговорили вообще.

Развитие столь сложного церебрального аппарата, как человеческий мозг, должно сопровождаться нежной заботой и пристальным вниманием. Несмотря на то что проект нашего существа записан в наших генах и выполняется с математической точностью, для полноценного взросления нам нужна доброжелательная атмосфера и возможность получения собственного опыта. Человеческому детенышу необходимо соответствующее питание, полезные вещества без токсинов (как в период внутриутробного развития, так и в период грудного вскармливания) и здоровая внешняя среда без лишних стрессов. Сенсорная информация, довольно однообразная в утробе матери, сразу после рождения приобретает взрывной характер – улыбка, ласковый голос, приятный вкус и аромат молока, тепло объятий и проявления любви делают развитие в начальный критический период естественным и нормальным. Следующий критический период наступает, естественно, тогда, когда малыш отправляется в школу.

Исторический период и уровень культуры всегда влияли на методы обучения нового поколения. В начале XIX века, спустя столетия после жестокого эксперимента Фридриха II, никто не обращал особого внимания на умственное развитие детей – они росли сами по себе. Социальная и экономическая среда сама разделяла тех, кто имел возможность стимулировать развитие способностей – учился читать, имел возможность видеть произведения искусства, ходить в театр, и тех, кто таких возможностей не имел. Сегодня, наоборот, существуют специалисты, утверждающие, что критические периоды развития мозга заканчиваются до трех лет, и настаивают на сверхраннем обучении.

Тем не менее пока остается фактом то, что подавляющее количество систем обучения в школе не берут на вооружение вообще никакие достижения наук о нервной деятельности. По мнению ученых, к примеру, изучение второго языка следовало бы начинать в детском садике, никак не позднее.

Человеческий мозг весит примерно 1,2 килограмма и составляет около 2 % веса тела, однако на его питание тратится 20–24 % энергии, вырабатываемой базальным метаболизмом, то есть обменом веществ в состоянии покоя. Конечно, цифры варьируются в зависимости от размеров тела, возраста, пола и общего состояния здоровья, однако следует отметить, что мозг – самая голодная часть нашего тела.

Тем не менее если принять базальный метаболизм за 1300 килокалорий, то в течение дня мы потребляем около 56 калорий в час, то есть 63 ватт/час. Мозг потребляет 20 %, то есть примерно 12,6 ватт/час, что соответствует потреблению энергии даже ниже, чем у старой лампы накаливания. При этом Watson, суперкомпьютер IBM, победивший в 2003 году в американской интеллектуальной телевикторине Jeopardy! (в России – «Своя игра»), потреблял 80 тысяч ватт в час [см. стр. 261]. Таким образом, мозг существенно более эффективен в энергетическом смысле.

Метаболизм клеток, отвечающих за память и интеллект, требует питательных веществ, периодов долгого отдыха и коротких – двигательной активности. Каждый пользователь церебральной машины должен помнить об этом, если не хочет утратить интеллект.

Между растительным миром и нашим мозгом существует удивительное сходство. И тот и другой употребляют глюкозу для поддержания сил.

Растения используют полученную из фотонов света энергию, чтобы перегруппировать атомы шести молекул углекислого газа, добытого из воздуха, и воды, взятой из земли, таким образом, чтобы получить (выделяя кислород в виде отхода) молекулу глюкозы, сахара, и получают тем самым питание для роста и энергетический запас, состоящий из длинных молекулярных цепочек углеводов.

И наш мозг тоже питается в основном глюкозой. Глюкоза получается в результате процесса, обратного фотосинтезу, из углеводов, прибывающих с кровью к гематоэнцефалическому барьеру [см. стр. 51], и обеспечивает постоянное поступление энергии к нейронам. Глюкоза вступает в химическую реакцию с участием кислорода и превращается в аденозинтрифосфат, АТФ. Эта молекула поставляет в клетки энергию, необходимую для метаболизма.