что мы знаем о мозге
26 фактов о мозге человека, которые могут «сломать» вам голову
Наш мозг меньше, чем у древних людей: этот и другие факты о главном органе центральной нервной системы
Мозг – один из самых сложных органов человеческого тела. Он является частью центральной нервной системы и отвечает за деятельность основных функций нашего организма. Мозг контролирует все: то, как мы дышим, ходим, слушаем, смотрим, разговариваем, моргаем, глотаем… этот список можно продолжать еще очень долго. Но как много мы знаем о том, что называем «серым веществом»?
Мы в 1Gai.ru спешим поделиться с вами 26 фактами о человеческом мозге.
1. Мозг не чувствует боли
Вы когда-нибудь задумывались, как нейрохирургам удается оперировать пациентов во время их бодрствования? Невролог и руководитель диагностического отдела в медицинской компании Abbott Бет МакКвистон объясняет: несмотря на то что мозг имеет слои кровеносных сосудов с болевыми рецепторами, в самом органе этих рецепторов нет. Например, когда у человека болит голова, он думает, что боль исходит прямиком от головного мозга, но на деле это не совсем так. Болевые ощущения испытывают окружающие орган мышцы и кожа.
2. Мозг – та еще жадина
Мозг может весить всего 3% от веса вашего тела, зато получает он около 30% крови, перекачиваемой сердцем. Этот факт наглядно демонстрирует, сколько внимания и поддержки требуется нашему мозгу по сравнению с другими, казалось бы, важными частями тела.
3. Значительную часть времени человек действительно использует большую часть своего мозга
И хотя фильм «Области тьмы» с Брэдли Купером может заставить нас думать, что мы используем лишь малую часть своего мозга, на самом деле это неправда.
То есть даже когда мы ложимся в постель и засыпаем, наш мозг все еще напряженно работает!
4. Причем во сне мозговые волны еще более активны
Когда вы крепко спите, то можете подумать, что мозг «отключается». Однако он делает гораздо больше, чем когда вы ходите, разговариваете, едите и думаете.
5. Взрослый мозг по-прежнему производит новые нейроны
Несмотря на то что большинство наших нейронов остаются с нами с самого рождения и возраст действительно может на них влиять, мозг взрослого человека по-прежнему производит новые нейроны. «Этот процесс называется нейрогенезом. Он протекает в особой области – зубчатой фасции гиппокама, – рассказывает Вингейер. – Считается, что эти нейроны важны для обучения, памяти и реакции на стресс».
6. Почти половина энергии ребенка уходит на подпитку его мозга
Чтобы мозг работал, как надо, ему требуется большое количество энергии. Особенно это касается маленьких детей, которые учатся новому, обрабатывают информацию и развиваются быстрыми темпами. «Недавно ученые из Северо-Западного университета обнаружили, что в дошкольном возрасте, когда мозг ребенка развивается быстрее, физический рост замедляется. Скорее всего, это происходит для того, чтобы сэкономить больше энергии для развивающегося мозга, – считает Вингейер. – И наоборот, в период полового созревания, когда физический рост ускоряется, развитие мозга, напротив, замедляется (что, вероятно, не будет открытием для родителей подростков)».
7. Упражнения полезны для мозга так же, как и для тела
Профессиональные спортсмены знают, насколько важно подпитывать мозг, чтобы вкладывать максимум усилий и энергии в тренировки. «Это происходит из-за умственной стимуляции, связанной с упражнениями, а также потому, что здоровая сердечно-сосудистая система обеспечивает лучшую работу мозга», – поясняет Вингейер. Особенно когда вы впервые пробуете новое фитнес-занятие или тренировочный план – ваш мозг усердно работает над изучением движений и контролем ваших мышц.
8. Человек может «видеть» ушами
Нейропластичность, или способность мозга реорганизовываться и изменяться на протяжении всей жизни человека – поистине замечательная вещь. В одном исследовании Монреальского университета, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences в 2011 году, сравнивалась активность мозга людей, родившихся слепыми, и людей с нормальным зрением. Ученые обнаружили, что часть мозга, которая обычно работает с нашими глазами, вместо этого перенастраивается для обработки звуковой информации, а не визуального восприятия!
9. Зрительные области мозга находятся в его самой задней части
Этот факт может показаться нелогичным, учитывая, что глаза расположены в передней части головы. Однако в самом деле часть мозга, отвечающая за зрение, – затылочная доля – расположена сзади.
Точно так же левая часть нашего мозга управляет зрением на правой стороне, и наоборот. То же касается и процесса обработки мозгом звука: это происходит на противоположных сторонах головы.
«И хотя для объяснения этих странностей было предложено несколько эволюционных теорий, мы до сих пор не знаем, почему это происходит», – рассказал Сопер.
10. Когда человек влюблен, активность мозга меняется
Слишком серьезные люди могут думать, что «влюбленность» – это всего лишь идея или термин, который используют люди для описания собственных чувств. Но сканирование мозга показало иначе.
«Функциональное МРТ-сканирование мозга влюбленных людей показывает другую активность, в которой присутствует дофамин, нейромедиатор «хорошего самочувствия», – говорит доктор МакКвистон. – Другие области мозга, связанные с удовольствием и вознаграждением, в период влюбленности также могут действовать более активно.
11. Мозговая активность так же уникальна, как и отпечатки пальцев
«Изучение индивидуальных мозговых связей дало ученым возможность получить конкретное представление об интеллекте и личности человека, – объяснил доктор МакКвистон. – Эти результаты могут повлиять на сканирование мозга в будущем, чтобы однажды помочь индивидуализировать уход за каждым человеком – уникальным организмом».
12. Наш мозг меньше, чем у наших предков
Если задуматься, это может быть одним из самых удивительных и шокирующих фактов о мозге. Но палеоантропологические исследования доказывают, что с течением времени наш мозг сокращается. Скелеты наших предков, найденные на всех обитаемых континентах, подтверждают эту гипотезу. Некоторые ученые предполагают, что это может быть связано с тем, что за последние 10 тысяч лет средний размер тела человека тоже уменьшился в размерах.
13. В мозге больше различных клеток, чем в любой другой ткани нашего тела
14. Во время бодрствования мозг производит достаточно электричества, чтобы зажечь небольшую лампочку
По словам ученых из Стэнфордского университета, для нормальной работы робота с процессором, практически не уступающим по уму человеческому мозгу, требуется не менее 10 мегаватт электроэнергии.
«Так что нейроны мозга вырабатывают достаточно электричества, чтобы заставить гореть лампочку – такое количество энергии вырабатывает 100 миллиардов клеток, – приводит пример Брок. – К тому же мозг работает очень быстро – настолько, что он быстрее самого лучшего компьютера в мире. Информация, поступающая в мозг от рук и ног, распространяется со скоростью 240 км/ч».
15. Волны мозга двух музыкантов могут синхронизироваться при совместном выступлении
Есть научная причина, по которой ваши любимые группы и музыканты гармонично сочетаются друг с другом. Ученые из Института Макса Планка по человеческому развитию в Берлине использовали электроды для регистрации мозговых волн 16 пар гитаристов, которые играли одну и ту же музыкальную композицию. И хотя два человека в каждой паре выполняли разные роли, их мозговые волны синхронизировались!
«Это исследование предполагает, что существует некий нейронный план, который координирует действия с другими людьми, – говорит Брэндон Брок. – Мозговые волны, нейрохимические вещества и даже, по словам некоторых ученых, сердцебиения начинают синхронизироваться и становятся похожими у тех людей, кто играет дуэтом или поет хором».
16. Когда мозг распознает падение температуры, происходит «заморозка мозга»
Пытаясь спасти нас от замерзания до смерти, мозг начинает действовать с той секунды, когда чувствует падение температуры в нёбе. Вот такая реакция на холод.
«Ваш мозг быстро повышает кровяное давление, которое вызывает «холодные» головные боли. Это такой сигнал или послание, что вам необходимо избавиться от раздражителя, – объясняет Брок. – Другими словами, невралгия основно-нёбного ганглия (научный термин «заморозки мозга») позволяет нашему мозгу сообщить, что он притормаживает нашу деятельность, чтобы предотвратить нежелательные изменения в организме из-за температуры».
17. При чтении вслух используются иные мозговые схемы, чем при чтении «про себя»
Исследователи давно поняли, что дети сначала учатся читать вслух и только потом – «про себя».
«Окружающий шум, хаотический шум и шумовая дискриминация используют разные каналы, – утверждает Брэндон Брок. Точно так же шум в форме музыки обрабатывается не так, как обычная речь, разные частоты, высоты и тональности».
18. Мозг в основном состоит из жира
Мозг – самый жирный орган в теле человека. Он как минимум на 60% состоит из жира. Вот почему диета, богатая полезными жирами, такими как омега-3 и омега-6, жизненно важна для поддержания здоровья мозга и всего тела.
«Жир стабилизирует клеточные стенки мозга и переносит, поглощает и сохраняет жирорастворимые витамины в кровотоке, – заявляет Брок. – Он также уменьшает воспаление и помогает иммунной системе регулировать и функционировать так, как надо».
19. Клетки мозга могут выжить только за счет кислорода и глюкозы
«Даже если живое существо обезглавлено, мозг не получает смертельных повреждений и продолжает функционировать еще несколько минут».
20. Чтение позволяет мозгу напрямую загружать информацию
«И хотя до гарнитур из научной фантастики нам еще далеко – технологии (хотя бы тот же печатный станок) на протяжении многих лет расширяют человеческие способности и помогают нам учиться, обрабатывать информацию и общаться», – объясняет Вингейер.
Но почему это считается интерфейсом мозга-машины? Дело в том, что когда вы научились читать, ваш мозг должен был измениться и перестроиться так, чтобы ваши визуальные и языковые системы смогли передавать информацию со страницы книг в вашу рабочую память.
«Теперь мы расширяем свой мозг с помощью смартфонов и интернет-поисковиков, – говорит эксперт. – И, как и в случае с гарнитурами из научной фантастики, мы должны использовать их с умом».
21. И хотя с возрастом процессы в организме замедляются, большая часть нашего мозга остается нетронутой
«Как говорили представители многих цивилизаций, люди старшего возраста знают больше благодаря своему опыту, даже если их память уже не такая, как прежде, – утверждает Сопер. – Что касается старения, то ум, который остается активным, не покажет упадка».
Естественно, это предполагает ежедневную тренировку мозга, поэтому кроссворды и игры типа судоку, бинго и маджонга могут оказаться очень полезными для пожилых людей.
«Если люди старшего поколения начнут выполнять умственные упражнения, их интеллект действительно может повыситься, – считает Сопер. – То же самое можно сказать и о теле».
22. Объем памяти мозга практически неограничен
Не существует такой вещи, как слишком много знаний. Момент, когда вы не сможете больше запоминать информацию, никогда не настанет (хотя, безусловно, он может возникнуть после долгого собрания на работе).
«Ваш мозг не «расходуется», как хранилище данных на вашем компьютере или смартфоне, – уверяет доктор Крифф. – Его сила бесконечна! Хотя недостаток сна все же может повлиять на способность вашего мозга запоминать информацию».
23. Как и его возможности
Люди с более сильным и здоровым когнитивным резервом, которые укрепляют мозг новыми знаниями и опытом, лучше справляются с неожиданными жизненными обстоятельствами.
24. Кратковременная память обычно длится от 20 до 30 секунд
Вы когда-нибудь задумывались, как можно сказать что-то, ненадолго отвлечься, а потом полностью забыть о том, что вы собирались произнести? Это связано со способностью мозга удерживать небольшие объемы информации в активном уме. Он сохраняет ее в легком доступе, но отводит на это всего полминуты. Брок отмечает, что если называть людям цифры, их удерживают в памяти около 7,3 секунд. С буквами это время увеличивается до 9,3 секунд.
25. Если хирургически удалить почти половину мозга, это практически не повлияет на нашу способность мыслить и запоминать
Как бы нереально это ни звучало, хирургическое удаление половины мозга периодически происходит в реальной жизни. Это очень редкая нейрохирургическая процедура, которая используется для лечения различных судорожных расстройств. Конечно, она не обходится без последствий.
«Некоторые черты полушарий очень специфичны, поэтому их потеря может привести к едва заметным изменениям, – говорит Брок. – Как правило, память, юмор и личность остаются прежними, а когнитивные способности слегка меняются».
26. Недостаток сна может по-разному влиять на мозг
Нам рекомендуют спать по 7-9 часов в сутки, и на это есть причина: телу и мозгу требуется отдых, чтобы нормально функционировать, сохранять память и своевременно реагировать на определенные действия. Даже если вы не выспались одной ночью, это влияет на ход ваших мыслей.
«Недостаток сна убивает клетки мозга. А продолжительный недосып даже может вызвать психоз, а также снизить способность тела и мозга к самовосстановлению, – предупреждает Брок. – Все это в итоге может повлиять на процесс познания, суждения и время реакции».
Все о мозге: что мы знаем о нем и как собираемся изучать дальше
Человеческий мозг и его способности окружены множеством мифов. Достижения науки последнего времени помогают нам понять некоторые особенности его работы, однако многое еще остается неразгаданным. Рассказываем, как человечество последние годы изучает мозг и какие открытия нас еще ожидают.
Читайте «Хайтек» в
Что такое человеческий мозг?
Это главный орган центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых. Взаимодействуя посредством синаптических связей, нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.
Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остается загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощенном виде и требует дальнейших глубоких исследований.
Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции.
Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 млрд нейронов (это в 15 раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом. Новейшие исследования однако показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в большем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти.
Зачем изучать человеческий мозг?
Любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности.
Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.
Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих».
Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы.
Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание.
С помощью чего сегодня изучают человеческий мозг?
Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия.
Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.
Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.
Общедоступные способы диагностики мозга:
Новейшие способы исследования мозга
Новые технологии позволяют нам лучше понять устройство мозга, однако их функционал более точечный. Например, в конце октября ученые изобрели микроскоп нового типа, который позволяет увидеть биологические ткани сквозь неповрежденный череп. В нем используется комбинация аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.
Группа исследователей под руководством профессора Чои Воншика из Центра молекулярной спектроскопии и динамики Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, Южная Корея, совершила крупный прорыв в оптической визуализации глубоких тканей. Она разработала новый оптический микроскоп, который может получать изображения через неповрежденный череп мыши. В итоге ученым доступна микроскопическая карта нейронных сетей в тканях мозга без потери пространственного разрешения.
Еще одна нашумевшая разработка: мозговой чип Илона Маска. Он, по словам разработчиков, позволит людям слышать звуки за пределами обычных частот. Основная цель разработчиков — создание технологии, которая позволит имплантировать электронные интерфейсы парализованным людям, чтобы те имели возможность использовать для общения компьютерную технику и смартфоны.
Ученые Neuralink планируют использовать специальные «нити» толщиной в 4–6 мкм каждая, способные передавать информацию на главный процессор. Эти «нити» будут вживлены в человеческий мозг. Теоретически использовать их можно как угодно. Тут действительно может зайти речь об усовершенствовании способностей человека.
В «пучке» из шести нейронитей содержится 192 электрода, которые вживляются в мозг при помощи робота-хирурга. В ходе операции хирург старается избегать взаимодействия с кровеносными сосудами, что минимизирует воспалительные процессы.
Другое новейшее изобретение: наночастицы, которые умеют проникать в мозг. С их помощью можно будет ускорить создание лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.
В конце июля «Хайтек» подробно писал о том, как технологии будущего уже работают на благо людей: речь шла о вживлении в мозг нейроинтерфейсов. Речь идет о системе, которая обеспечивает взаимодействие между мозгом и компьютером и таким образом позволяет им обмениваться друг с другом информацией. Наиболее простой пример — это генерация команд для внешнего устройства с помощью активности мозга. Внешним устройством может быть компьютер, приложение, робот, дрон, протез, экзоскелет и всё что угодно. Сфера применения таких интерфейсов очень широкая.
Что мы еще не знаем о мозге?
За все время исследований ученые так и не нашли разницу в строении мозга гения и обычного человека. Скорее всего, различия происходят в пока неуловимом нами взаимодействии между нейронами. Возможно, здесь может играть роль какая-нибудь патология. Сама по себе патология не сделает человека гением.
До сих пор неизвестно, чем человеческий мозг отличается от мозга животного. И, более того, непонятно, почему наш мозг возник именно в таком виде, ведь на первых порах для выживания он не нужен был нам такого размера. Мы до сих пор не нашли переходного мостика между питекантропом и человеком разумным. У нас есть гены неандертальцев, но почему они в какой-то момент свернули в сторону, не пошли дальше вместе с нами, тоже непонятно.
И, разумеется, ученые до сих пор не выяснили, как наш мозг работает целостно: если функции отдельных областей понятны, то как эта «машина» функционирует в совокупности, до сих пор неизвестно.