Наш мозг сопротивляется мысли о четырехмерных гиперкубах, квантовой механике или бесконечной вселенной. Наше серое вещество, как правило, искусно обрабатывает сенсорные данные от обыденных объектов и событий повседневной жизни. Однако есть и вопиющие исключения. Вот факты, которые неожиданно сбивают наш мозг с толку, раскрывая некоторые странные особенности его структуры и функционирования, которые обычно умудряются ускользнуть от внимания.
Двери. Вы когда-нибудь заходили в комнату с какой-то целью, например, получить что-то? — и тут же полностью забывали, в чем была эта цель? Оказывается, сами двери виноваты в этих странных провалах в памяти.
Психологи из Университета Нотр-Дам обнаружили, что прохождение через дверной проем запускает в сознании так называемую «границу событий», отделяющую один набор мыслей и воспоминаний от другого, точно так же, как выход через дверной проем сигнализирует об окончании сцены в фильме. Ваш мозг откладывает мысли, которые у вас были в предыдущей комнате, и готовит чистый лист для нового места действия. Ментальные границы событий обычно помогают нам организовывать наши мысли и воспоминания, когда мы движемся через непрерывный и динамичный мир, но когда мы пытаемся вспомнить то, ради чего мы пришли сюда… или что-то получить… или, может быть, найти… это может действительно разочаровывать.
Луна. Обычно такой приятный ночной компаньон, луна иногда морочит нам голову. Когда она опускается низко в небе, она кажется намного больше, чем когда она над головой, хотя на самом деле она того же размера. Известное как иллюзия луны или иллюзия Понцо, это заблуждение является еще одним примером повседневного пердежа мозга.
Наиболее вероятной причиной лунной иллюзии является то, что мы привыкли видеть облака всего в нескольких милях над нами, в то время как мы знаем, что облака на горизонте могут находиться на расстоянии в сотни миль. Если облако на горизонте имеет тот же размер, что и обычные облака над головой, несмотря на его большое расстояние, мы думаем: «Это облако чертовски огромное». И поскольку луна около горизонта имеет тот же размер, что и обычные облака над головой, мы воспринимаем ее намного больше.
Гудок. Что хуже: вой цифрового будильника, звук грузовика, дающего задний ход, или пронзительные напоминания о том, что в вашем детекторе дыма садятся батарейки? Ладно, они все ужасны. Гудок — это практически саундтрек современного мира, но он чрезвычайно раздражает, потому что каждый писк вызывает крошечный взрыв мозга.
Мы не эволюционировали, слыша звуки, поэтому нам трудно их уловить. Естественные звуки создаются путем передачи энергии, часто от одного объекта, ударяющего другой, например, от удара палки по барабану. В этом случае энергия передается в барабан, а затем постепенно рассеивается, заставляя звук со временем затухать. Наша система восприятия развилась, чтобы использовать это затухание для понимания события, чтобы выяснить, что создало звук и откуда он взялся. Звуки звуковых сигналов, с другой стороны, похожи на автомобили, едущие со скоростью 60 миль в час, а затем внезапно врезающиеся в стену, в отличие от постепенного замедления до остановки. Звук не меняется со временем и не затухает, поэтому наш мозг сбит с толку тем, что это такое и откуда оно берется.
Фотографии. Так же, как мы не эволюционировали, слыша звуковые сигналы, мы также не эволюционировали, видя фотографии. Как ваша бабушка учится пользоваться Интернетом, но так и не развила интуитивное чувство к нему, мы сознательно «получаем» фотографии, но наш подсознательный мозг не может полностью отделить их от объектов или людей, изображенных на фотографиях. Показательный пример: исследования показывают, что люди гораздо менее точны, когда бросают дротики в фотографии Кеннеди, младенцев или людей, которые им нравятся, чем когда бросают дротики в Гитлера или своего злейшего врага. Другое исследование показало, что люди начинают сильно потеть, когда их просят разрезать фотографии их любимых детских вещей. Из-за отсутствия миллионов лет практики наш мозг терпит неудачу, когда дело доходит до отделения видимости от реальности.
Красно-зеленый цвет. Есть цвет, который называется красно-зеленый. Он такой же яркий, как красно-синий — цвет, который мы называем фиолетовым, но у нас нет для него слова, потому что мы его не видим. Красно-зеленый попадает в слепое пятно в нашем мозгу.
Ограничение возникает из-за того, как мы воспринимаем цвет в первую очередь. Клетки в сетчатке, называемые «оппонентными нейронами», активизируются при стимуляции входящим красным светом, и этот шквал активности сообщает мозгу, что мы смотрим на что-то красное. Те же самые оппонентные нейроны подавляются зеленым светом, и отсутствие активности сообщает мозгу, что мы видим зеленый цвет. В то время как большинство цветов вызывают смесь эффектов в нейронах, которые наш мозг может декодировать, красный свет в точности отменяет эффект зеленого света, поэтому мы никогда не сможем воспринимать эти цвета, исходящие из одного и того же места.
Ну, почти никогда. В особых условиях в лаборатории глаза могут быть вынуждены воспринимать красный и зеленый свет одновременно. Люди, которым посчастливилось поучаствовать в этих экспериментах со зрением, говорят, что незабываемые ощущения — это как будто увидеть фиолетовый цвет в первый раз.
Колеса. Вы когда-нибудь замечали, что в фильмах колеса автомобиля могут выглядеть так, будто они вращаются назад? Это происходит потому, что кинокамеры снимают неподвижные изображения сцены с конечной скоростью, а мозг заполняет пробелы между этими изображениями, создавая иллюзию непрерывного движения между похожими кадрами. Если колесо вращается большую часть пути между одним кадром и следующим, наиболее очевидным направлением движения для мозга будет движение назад, поскольку это направление предполагает минимальную разницу между двумя кадрами.
Однако в реальной жизни колеса также могут вращаться в обратном направлении, что еще более странно. Ведущая теория, объясняющая «иллюзию непрерывного колеса фургона», как ее называют, утверждает, что система восприятия движения мозга делает выборку входных данных в виде серии отдельных снимков, как кинокамера. Таким образом, наш мозг фактически снимает собственные фильмы внешнего мира, но не всегда с достаточно высокой частотой кадров, чтобы воспринимать колеса в сцене, вращающиеся в правильном направлении.
Яркие огни. Яркий свет заставляет одного человека из четырех чихать. Есть ли у них аллергия на солнечные лучи? Сомнительно. Это называется рефлексом светового чихания, и это малопонятная ментальная путаница. Обычно чихание (или «рефлекс стернутации») происходит непроизвольно, когда раздражитель попадает в нос. Другая автоматическая реакция, которую мы часто испытываем, — это зрачковый световой рефлекс, при котором наши зрачки сужаются при стимуляции ярким светом. Все рефлексы требуют, чтобы сообщение было отправлено по сложным нейронным путям в мозге. Вполне возможно, что смешанные сообщения могут привести к непреднамеренным результатам. Скрестите рефлекс чихания с зрачковым световым рефлексом, и вы можете получить обе реакции на один стимул яркого света. Ученые не могут полностью объяснить это явление, которое также известно как аутосомно-доминантный принудительный гелиоофтальмический выброс, или синдром ACHOO.
Широкие открытые пространства. Пересекая пустыню, равнину или густой лес — местности, лишенные ориентиров, люди ходят кругами. Эксперименты с людьми с завязанными глазами показывают, что, не имея внешних ориентиров, мы изгибаемся в петлях диаметром до 66 футов (20 метров), при этом веря, что идем по прямой. Оказывается, это не потому, что одна нога длиннее или сильнее другой. Широкие открытые пространства буквально сбивают мозг с толку.
По словам исследователей из Института биологической кибергенетики Макса Планка в Германии, петлеобразные пути возникают из-за меняющегося чувства «прямо вперед» у идущего человека. С каждым шагом в вестибулярной системе мозга (поддерживающей равновесие) или, возможно, в пропиоцептивной системе (осознании тела) возникает небольшое отклонение, которое добавляется к когнитивному чувству человека того, что прямо. Эти отклонения накапливаются, заставляя человека отклоняться все более узкими кругами с течением времени. Маленькие мозговые пуки не могут накапливаться, когда мы можем регулярно перекалибровать наше чувство направления, используя близлежащее здание или гору.
Тени. То, как мы справляемся с тенями, является примером того, как наш мозг пытается быть полезным, но стреляет себе в ногу…? При попытке определить цвет поверхности наш мозг знает, что тени делают поверхности темнее, чем они есть на самом деле. Мы компенсируем это, автоматически интерпретируя затененные поверхности как более светлые, чем они технически кажутся глазу. Однако, поскольку мы не контролируем этот процесс корректировки, мы не можем определить, насколько темным на самом деле является то, что отображает тень, и это может быть проблематично.
Мозговой взрыв подчеркивается этой оптической иллюзией, созданной Эдвардом Адельсоном, профессором науки о зрении в Массачусетском технологическом институте. На шахматной доске плитка A выглядит намного темнее плитки B. Примечательно, что, как видно на пересмотренном нижнем изображении, A и B на самом деле имеют одинаковый цвет. Мы интерпретируем квадрат B, светлую шахматную плитку, которая находится в тени, как более светлую, чем квадрат A, темная шахматная плитка, несмотря на то, что тень сделала B такой же темной, как и A. Глупый мозг!
Телефоны. Вы когда-нибудь чувствовали, как ваш телефон вибрирует в кармане или сумочке, а когда вы его достаете, вас встречает жуткий черный экран безжизненности? Если, как и большинство людей, вы время от времени испытываете эти «фантомные вибрации», то, оказывается, это происходит из-за того, что ваш мозг делает неверные выводы в попытке разобраться в хаосе вашей жизни.
Мозг бомбардируется сенсорными данными; он должен отфильтровывать бесполезный шум и улавливать важные сигналы. В доисторические времена мы бы постоянно неправильно истолковывали изогнутые палки в нашем зрении как змей. Сегодня большинство из нас техноцентричны, и поэтому наш мозг неправильно истолковывает все, от шелеста одежды до урчания желудка, делая поспешный вывод, что мы получаем звонок или сообщение, и фактически заставляя нас галлюцинировать полную вибрацию телефона.
Мозг человека большой… Средний вес мозга взрослого человека составляет чуть менее 3 фунтов (от 1,3 до 1,4 килограмма). Некоторые нейрохирурги описывают текстуру живого мозга как текстуру зубной пасты, но, по словам нейрохирурга Катрины Фирлик, лучшую аналогию можно найти в местном магазине здорового питания.
«Мозг не растекается, как зубная паста. Он не прилипает к пальцам, как зубная паста», — пишет Фирлик в своих мемуарах «Еще один день в лобной доле: нейрохирург раскрывает жизнь изнутри» (Random House, 2006). «Тофу — мягкий сорт, если вы знаете тофу — может быть более точным сравнением».
Если вас не очаровывает это описание, подумайте вот о чем: около 80 процентов содержимого вашего черепа — это мозг, а остальное составляют равные количества крови и спинномозговой жидкости, прозрачной жидкости, которая буферизует нервную ткань. Если бы вы смешали весь этот мозг, кровь и жидкость, то получили бы около 1,7 литра, или этого было бы недостаточно, чтобы заполнить 2-литровую бутылку газировки.
Но не будьте слишком самонадеянны по поводу вашего мозга размером с бутылку из-под газировки. У людей 5000 лет назад мозг был еще больше.
«Из археологических данных мы знаем, что практически везде, где мы можем провести измерения — в Европе, Китае , Южной Африке, Австралии — мозг уменьшился примерно на 9 кубических дюймов (150 кубических сантиметров) по сравнению со средним показателем около 82 дюймов 3 (1350 см3). Это примерно 10 процентов», — рассказал LiveScience в 2009 году палеоантрополог Джон Хоукс из Висконсинского университета в Мадисоне.
Исследователи не знают, почему мозг может уменьшаться, но некоторые предполагают, что он эволюционирует, чтобы стать более эффективным. Другие считают, что наши черепа становятся меньше, потому что наш рацион включает более легко пережевываемую пищу, и поэтому большие, сильные челюсти больше не нужны.
Какова бы ни была причина, размер мозга не коррелирует напрямую с интеллектом, поэтому нет никаких доказательств того, что древний человек был умнее современных людей.
Наш мозг сжигает энергию. Современный мозг — пожиратель энергии. Этот орган составляет около 2 процентов веса тела, но он использует около 20 процентов кислорода в нашей крови и 25 процентов глюкозы (сахаров), циркулирующих в нашем кровотоке, согласно Американскому колледжу нейропсихофармакологии.
Эти потребности в энергии вызвали споры среди антропологов о том, что изначально подпитывало эволюцию большого мозга. Многие исследователи отдают предпочтение мясу, ссылаясь на свидетельства охоты у наших ранних предков. Но мясо было бы ненадежным источником пищи, говорят другие ученые. Исследование 2007 года, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, показало, что современные шимпанзе умеют выкапывать в саванне клубни, богатые калориями. Возможно, наши предки делали то же самое, усиливая свою мозговую активность овощами.
Что касается того, что побудило мозг увеличиться в размерах, существует три основные гипотезы: изменение климата, требования экологии и социальная конкуренция.
Морщины делают нас умнее. В чем секрет интеллекта нашего вида? Ответ может заключаться в морщинах. Поверхность человеческого мозга извилистая, с глубокими трещинами, более мелкими углублениями, называемыми бороздами, и гребнями, называемыми извилинами. Эта поверхность называется корой головного мозга и является домом для около 100 миллиардов нейронов, или нервных клеток.
Складчатая, извилистая поверхность позволяет мозгу упаковывать большую площадь поверхности — и, таким образом, большую вычислительную мощность, в ограниченные пределы черепа. Наши родственники-приматы демонстрируют различную степень извилистости в своем мозге, как и другие разумные существа, такие как слоны. Фактически, исследование, проведенное нейробиологом из Университета Эмори Лори Марино, показало, что у дельфинов даже более выраженные мозговые извилины, чем у людей.
Большинство клеток нашего мозга не являются нейронами. Старое мнение, что мы используем лишь 10 процентов возможностей нашего мозга, неверно, но теперь мы знаем, что нейроны составляют всего 10 процентов клеток нашего мозга.
Остальные 90 процентов, составляющие около половины веса мозга, называются глией, что в переводе с греческого означает «клей». Раньше нейробиологи считали, что глия — это просто липкая субстанция, которая удерживает нейроны вместе. Но недавние исследования показали, что глия — это нечто гораздо большее. В статье 2005 года в журнале Current Opinions in Neurobiology были изложены роли этих невоспетых клеток, которые варьируются от вычищения избытка нейротрансмиттеров до обеспечения иммунной защиты и фактического содействия и модуляции роста и функционирования синапсов. (Синапсы — это связи между нейронами). Оказывается, молчаливое большинство не такое уж и молчаливое.
Мозг — это эксклюзивный клуб. Подобно вышибалам в ночном клубе, совокупность клеток в кровеносной системе мозга, называемая гематоэнцефалическим барьером, пропускает лишь несколько молекул во внутреннее святилище нервной системы — мозг. Капилляры, питающие мозг, выстланы плотно связанными клетками, которые не пропускают крупные молекулы. Специальные белки в барьере транспортируют необходимые питательные вещества и вещества в мозг. Только немногие избранные проходят через него.
Гематоэнцефалический барьер защищает мозг, но он также может не пропускать лекарства, спасающие жизни. Врачи, пытающиеся лечить опухоли мозга, могут использовать лекарства, чтобы открыть соединения между клетками, но это временно оставляет мозг уязвимым для инфекции. Одним из новых способов пронести лекарства через барьер может стать нанотехнология. Исследование 2009 года, опубликованное в журнале Cancer Research, показало, что специально разработанные наночастицы могут пересекать барьер и прикрепляться к опухолевой ткани. В будущем сочетание наночастиц с химиотерапевтическими препаратами может стать одним из способов воздействия на опухоли.
Мозг начинается как трубка. Основа для мозга закладывается рано. Через три недели после зачатия слой эмбриональных клеток, называемый нервной пластинкой, сворачивается и сливается в нервную трубку. Эта ткань станет центральной нервной системой.
Нервная трубка растет и дифференцируется в течение первого триместра. Когда клетки дифференцируются, они специализируются на различных тканях, необходимых для создания частей тела. Глия и нейроны начинают формироваться только во втором триместре. Мозг не покрывается извилинами до еще более позднего времени. Согласно исследованию 2000 года, опубликованному в журнале Radiology, на 24 неделе магнитно-резонансная томография показывает всего несколько зарождающихся бороздок на гладкой поверхности мозга плода. По мере того, как на 26 неделе начинается третий триместр, борозды углубляются, и мозг начинает больше походить на мозг новорожденного.
Мозг подростка еще не полностью сформирован. Родители упрямых подростков радуются или, по крайней мере, расслабляются: такое подростковое отношение отчасти обусловлено капризами развития мозга.
Серое вещество мозга достигает пика развития непосредственно перед половым созреванием и сокращается в течение подросткового возраста, при этом наиболее драматическое развитие происходит в лобных долях, отвечающих за суждение и принятие решений.
Исследование 2005 года, опубликованное в журнале Child Development, показало, что части мозга, отвечающие за многозадачность, не созревают полностью, пока нам не исполнится 16 или 17 лет. А исследование, представленное на Фестивале науки BA в 2006 году, показало, что у подростков также есть нейронное оправдание эгоцентризма. При рассмотрении действия, которое может повлиять на других, подростки реже, чем взрослые, использовали медиальную префронтальную кору, область, связанную с эмпатией и чувством вины. Подростки учатся эмпатии, практикуя социализацию, говорят исследователи. Вот вам и заземление до 20 лет.
Мозг никогда не перестает меняться. Научная мудрость когда-то утверждала, что как только вы достигаете зрелого возраста, ваш мозг теряет всякую способность формировать новые нейронные связи. Считалось, что эта способность, называемая пластичностью, ограничивается младенчеством и детством.
Неправильно. Исследование 2007 года на пациентке, перенесшей инсульт, показало, что ее мозг адаптировался к повреждению нервов, передающих визуальную информацию, извлекая похожую информацию из других нервов. Это последовало за несколькими исследованиями, показавшими, что взрослые мыши могут формировать новые нейроны. Более поздние исследования нашли больше доказательств того, что человеческие нейроны создают новые связи во взрослом возрасте; между тем, исследования медитации показали, что интенсивные умственные тренировки могут изменить как структуру, так и функцию мозга.
Женщины не с Венеры. Популярная культура говорит нам, что мозги мужчин и женщин просто разные. Это правда, что мужские и женские гормоны по-разному влияют на развитие мозга, и исследования с использованием визуализации обнаружили различия в том, как женщины и мужчины чувствуют боль, принимают социальные решения и справляются со стрессом.
Но в большинстве случаев мозг мужчин и женщин (и интеллектуальные способности) схожи. Анализ исследований гендерных различий, проведенный журналом American Psychologist в 2005 году, показал, что в 78 процентах гендерных различий, о которых сообщалось в других исследованиях, влияние пола на поведение было незначительным или близким к нулю. А недавние исследования развенчали мифы о различных способностях полов. Исследование, опубликованное в журнале Psychological Bulletin в январе 2010 года, охватило почти полмиллиона мальчиков и девочек из 69 стран и не обнаружило общего разрыва в математических способностях. Сосредоточение внимания на наших различиях может привести к броским названиям книг, но в нейробиологии все не так просто.
