Самые неожиданные исследования про мозг

Мозг продолжает поражать ученых, несмотря на бесчисленные часы, которые они потратили на попытки расшифровать его внутреннюю работу. Почему египтяне убирали мумиям мозг? Может ли стресс уменьшить его размер? И как живется человеку с пробитым черепом? Разбираем в этом обзоре

Понимание работы мозга помогает объяснить основы человеческого поведения и поступков.

На связи RISE: сообщество про Ноотропы и Биохакинг. Сегодня разберем исследования мозга, которые хотя бы частично помогут его понять.

За сотни лет ученые многое узнали о мозге, в том числе о бесчисленных методах, с помощью которых информация передается от нейрона к нейрону в соединении, называемом синапсом, и о том, как сотни – даже тысячи – нейронов могут функционировать вместе, образуя более крупную цепь, ответственную за любую заданную деятельность.

Обратили внимание на мозг еще со времен древнеегипетских мумификаций. Правда при подготовке к мумификации древние египтяне просто его удаляли к чертям, считая мозг абсолютно бесполезной черепной начинкой. При этом оставляя сердце, как ключ к загробной жизни.

«Если сердце весит больше, чем перо богини истины Маат, его сразу же поглощал монстр Аммут, и душа, лишённая желаний, воли, прекращала своё существование. Прошедшая же испытание душа попадала на Поля Иалу.»

В течение следующих пяти тысяч лет ситуация поменялась, к нашей радости, мозг стали изучать.

Первым предположившим, что память, личность и мышление находятся именно в мозге — стал римский врач Гален в 170 году нашей эры. Однако его теория заключалась в том, что место хранения познавательных процессов находится в желудочках мозга.

Его теорию опроверг бельгийский анатом Андреас Везалий в 16 веке, составив подробную карту нервной системы.

А в 1791 году итальянец Луиджи Гальвани высказался о важности электрических импульсов в нервной системе, показав, что электричество, приложенное к нервам — заставляет мышцы сокращаться.

В сентябре 1848 года прораб-строитель по имени Финеас Гейдж помогал прокладывать пути для железнодорожной компании в Вермонте, засыпая порох железным прутом в отверстия. В какой-то момент прут высек искру, вызвав взрыв. Что привело к страшному и самому обсуждаемому случаю — железный стержень взлетел вверх и вошел в череп Гейджа ниже левой скулы.

Гейдж отлетел назад, несколько раз дернулся на земле, но уже через несколько минут встал и мог говорить. Он даже самостоятельно дошел до ближайшей повозки и сидел прямо на обратном пути в город.

После разрушительной травмы Гейдж потерял левый глаз, но его память, речь и двигательные навыки остались нетронутыми. В целом, он казался почти нормальным. Только личность героя истории изменилась. Он сильнее полюбил животных, стал более грубым в общении и редко доводил дела до конца.

— Он вспыльчивый, непочтительный, временами допускает грубейшую ненормативную лексику, чего раньше не было в его привычках, — написал Джон Мартин Харлоу, врач, лечивший Гейджа после аварии.

Так мужчина прожил еще 12 лет, покинув этот мир в возрасте 36 лет в доме своей матери.

Только в мае 2012 года американские неврологи объяснили изменения психики Финеаса Гейджа после травмы головы — основной причиной стало повреждение лобных долей.

Случай с Гейджем стал поводом наступления современной эры неврологии и дал понять, что, во-первых, изменения в мозге – могут поменять личность, а во-вторых – ВАУ! – мозг может сам залечить и восстановить некоторые утраченные функции.

Это событие дало толчок к дальнейшему изучению функций разных отделов мозга.

Мы хорошо учимся от неожиданных событий, а гормон норадреналин может быть одной из причин и вот почему:

Представьте себе горячую плиту, которую вы по какой-то причине забыли выключить (пора добавки для памяти пить) и в какой-то момент случайно положили на нее руку. Какая будет реакция? Вероятно, вы со вскриком эту руку одернете, выключите плиту и больше не станете забывать про неё.

Впоследствии мозг будет воспроизводить перед вашим мысленным взором это неожиданное событие, подобно замедленному фильму, и вы попытаетесь найти способ избегать его.

Несколько лет назад ученые Массачусетского технологического института обнаружили доказательства того, что гормон норадреналин изменяет активность мозга у мышей.

Удивление вызывает выброс норадреналина, который активизирует внимание и закрепляет в мозгу мыши уроки, извлеченные из неожиданных событий.

Ученые изучили роль голубого пятна в конкретном типе обучения — обучения с подкреплением, или методом проб и ошибок.

Голубое пятно – это голубоватая область в стволе головного мозга, которая вырабатывает норадреналин и отправляет его в другие области мозга.

Во время исследования ученые давали мышам вознаграждение за нажатие рычага, когда они слышали высокий звук.

Если бы они нажали на рычаг в неподходящий момент, то получили бы – ничего. Однако мыши научились ассоциировать нажатие рычага после того, как услышали высокий звук, с получением вознаграждения.

Норадреналин действует как нейромодулятор, повышающий возбуждение, внимание и бдительность. Высокий уровень норадреналина в течение длительного времени может вызывать хронический стресс и беспокойство. Однако быстрые импульсы этого нейромодулятора после неожиданного события помогают мозгу лучше запоминать и быстрее учиться.

Стресс в моей жизни присутствовал всегда. Потому что моя черта доводить все до идеального — вызывала у меня лишние переживания и приводила к бессонницам.

Если я понимал, что дело, за которое берусь – не сделаю превосходно, то я просто не брался за него!

Сейчас я работаю над этим. И стараюсь делать просто хорошо, пусть и не идеально.

Когда я начал узнавать про стресс больше, то был поражен насколько серьезно он влияет на тело и мозг.

Существует два типа стресса: острый и хронический.

Острый стресс может временно повысить функцию мозга, в то время как хронический стресс может привести к негативным изменениям в мозге, включая сокращение гиппокампа.

Ученые Гарвардского университета выяснили, что у животных, испытывающих длительный стресс, наблюдается меньшая активность в частях мозга, выполняющих задачи более высокого порядка, например, в префронтальной коре. При этом большая активность в примитивных частях мозга, сосредоточенных на выживании, в частности в миндалевидном теле.

Представьте, что было если бы вы тренировали только одну руку вместо двух? Первая рука была бы значительно сильнее, а вторая — ослабла.

Подобное происходит в мозге, когда он находится в постоянном стрессе: по сути, тренируется часть мозга, предназначенная для реагирования на угрозы, а часть мозга, отвечающая за более сложное мышление, отходит на второй план.

К сожалению, большую часть времени стресс может быть вредным для нас.

Эмоциональный стресс может быть вызван различными причинами – от загруженности на работе до смерти любимого человека. Иногда стресс возникает сам по себе, например, как у меня: когда мы оказываем давление на себя, чтобы действовать идеально в любой ситуации.

Исследования показали, что длительный стресс приводит к усыханию мозга в двух областях: гиппокампе и префронтальной коре.

Стресс замедляет нейрогенез в гиппокампе, или части мозга, которая хранит воспоминания. Аналогичным образом, размер префронтальной коры уменьшается из-за стресса. Эта область отвечает за принятие решений, рабочую память и контроль импульсов.

Животные с поражениями медиальной префронтальной коры не способны подавлять реакции страха после испытаний на обусловливание страхом.

Родной язык специально хранится в мозгу в быстром доступе.

Представьте себе человека, который без усилий может переключаться между беседой со своей бабушкой по-русски и философским спором с одногруппником по-немецки, а потом идет в магазин, где разговаривает с продавцом по-английски. Таких людей называют полиглотами — те, кто умеют говорить на нескольких языках.

Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что их языковая сеть мозга активируется при обработке любого языка. Однако для родного языка полиглота она работает менее интенсивно. Это говорит о том, что родной язык особым образом кодируется в мозге, давая более плавное понимание.

Уникальная языковая обработка

Ученые, продолжая предыдущую работу над мозгом полиглотов, углубились в это исследование, основным вопросом которого стал: как свободное владение языком влияет на обработку мозгом различных языков?

Для этого набрали 34 полиглота, которые говорили, как минимум на пяти языках.

«С полиглотами вы можете проводить все сравнения в пределах одного человека. У вас есть языки, которые варьируются в континууме, и вы можете попытаться увидеть, как мозг модулирует реакции в зависимости от уровня владения», – объяснила профессор Эвелина Федоренко.

С помощью сканирования мозга, ученые отслеживали мозговую активность участников, которые в этот момент слушали отрывки на восьми разных языках, с разным уровнем владения и даже совершенно неизвестные языки. В эту группу входил также родной язык.

Выяснилось, что мозг обрабатывает родной язык намного быстрее и проще, чем другие языки.

И связан этот феномен с ранним обучением.

Обычно мы изучаем свой первый язык в очень раннем возрасте — в критический период для изучения языка. Когда мозг усваивает все языки просто на ура.

Дети в этот период впитывают все как губка, в том числе и правила, слова от новых языков. А когда они рано и постоянно слышат больше всего один язык от своего окружения, то он укореняется в языковых областях мозга.

А вы тоже видели фильмы, в которых у героев вся жизнь проносилась перед глазами, в виде ярких отрывков, перед смертью?

В недавнем исследовании ученые предположили, что мозг людей генерирует всплеск активности в последние минуты их жизни, который может отражать сознательный опыт.

Такой всплеск может случиться сразу после остановки дыхания, но до прекращения функционирования мозга. Паттерн активности в таких случаях похож на тот же, что происходит в состоянии странса. И люди, которые были близки к смерти, рассказывают о похожих ощущениях: взгляд на тело извне, туннель и белый свет или повторное переживание важных воспоминаний.

Исследование на мышах показало 30-секундный всплеск после остановки сердца, называемый гамма-волнами — высокочастотными электрическими колебаниями в мозге.

Гамма-волны взаимосвязаны с сознательным опытом. И коррелируют с когнитивными явлениями, типа рабочей памяти, внимания и группировки восприятия. Их амплитуда может быть увеличена с помощью медитации или нейростимуляции.

При этом они необязательно доказывают, что кто-то находится в сознании — это всего лишь один из множества показателей, что живое существо может быть осведомлено и бдительно.

В 2022 году группа врачей наблюдала за мозгом 87-летнего мужчины с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), перед его неожиданной смертью. Подобно результату исследования на мышах, его мозг показал всплеск гамма-активности за 30 секунд до и после остановки сердца.

Записи ЭЭГ, полученные при исследовании, показали, что во время переходного периода к смерти человеческий мозг испытывает всплеск абсолютной гамма-мощности даже после прекращения нейронной активности в обоих полушариях, которая снижается после остановки сердца.

Это лишь немногие открытия в области мозга — самого загадочного и изучаемого органа. Мозг определяет нашу личность и выборы — почему мы предпочитаем один вкус вместо другого или выбираем ходить на танцы вместо футбола и почему мы думаем, действуем, двигаемся и запоминаем так, а не иначе. Я рад, что вы дочитали до конца и буду благодарен, если поделитесь шокирующими или просто интересными для вас открытиями в области изучения мозга.

Еще больше исследований публикую в Телеграм канале RISE: Ноотропы и биохакинг и группе ВК. Подписывайтесь, там все самое свежее и интересное в полном формате.