Но все же, как это способствует работе мозга?[7]
Нам уже некоторое время известно, что мозг – это огромная взаимосвязанная сеть. Конечно, ранние оценки того, насколько велика эта сеть, были слегка преувеличены. Возьмем, к примеру, заголовок статьи из газеты New York Times 25 июня 1933 г.: «Телефонные провода мозга насчитывают единицу с 15 млн нулей: Ученые говорят, что цифра столь огромна, что астрономия блекнет в этом сравнении». Учитывая, что мы знаем размеры нейронов и их аксонов, мозг такого объема занял бы места побольше, чем Солнечная система. Но хотя это число слегка преувеличено, у нас и впрямь много нейронов: где-то между 80 и 100 млрд клеток с сотней или десятками тысяч связей у каждой. По сути, мозг работает как огромная компьютерная сеть с триллионами взаимосвязанных участков.
Чтобы было с чем сравнить, по отчетам сетевой компании Cisco, в 2013 г. было зарегистрировано около 10 млрд активных связей во всем Интернете[8]. Во всем Интернете вплоть до 2020 г. будет не больше 50 млрд связей. Это значит, что ваш мозг почти в 100 000 раз более тесно связан, чем весь Интернет.
Однако, если вы сделаете шаг назад и взглянете на мозг без микроскопа, первое, что вы заметите, – что он очень сморщен. Ткань идет морщинками, как морда шарпея. Это потому, что ему едва хватает места в черепе, чтобы вместить все клетки. И ткань укладывается насколько возможно компактно. Эти горы складок называются извилинами, а их «долины» – бороздами. Наша задача как нейроученых – понять, какие горы позволяют нам видеть лица, какие долины дают нам возможность двигать руками и какой нейронный код способствует общению между извилинами и бороздами.
Атлас мозга
В этой книге мы в основном будем фокусироваться на горах и долинах мозга, а также на удивительно сложных собраниях нейронов (называемых ядрами), погребенными глубоко в мозге. На первый взгляд может показаться, что мозг – лишь набор случайных морщинок и складок, но по правде он очень логично организован. Давайте рассмотрим разные части, которые составляют человеческий мозг.
Мозг рептилий
Наше путешествие по человеческому мозгу начинается с области, уже связанной с зомбизмом. В романе «Аутопсии зомби» (The Zombie Autopsies, 2012) психиатр Стивен Шлозман утверждает, что у ходячих мертвецов мозг разрушен таким образом, что сохранным остается только «крокодилий» мозг, или мозг рептилий.
Что такое крокодилий мозг и чем он отличается от других частей мозга?
Нейроученый Пол Маклин закрепил в науке идею о примитивном мозге рептилий, который сидит в каждом из нас. Эта мысль потом была популяризована Карлом Саганом, который заложил ее в основу книги «Драконы Эдема» (The Dragons of Eden). Теория Маклина заключается в «триединой модели мозга»: автор полагает, что мозг состоит из трех отдельных комплексов (названия пока не важны, и ради цельности изложения мы назовем их комплексами рептилий, палеолитных млекопитающих и новых млекопитающих). Эти анатомические разграничения до сих пор используются.
Пока понятно?
К сожалению, гипотеза Маклина предполагает, что эти три комплекса представляют разные эволюционные стадии (это не так) и что они относительно независимы друг от друга и отвечают за разное «сознание» (пожалуй, нет). Это значит, что у каждого животного должен быть свой тип сознания в зависимости от его эволюционной стадии развития. Хотя эта идея, безусловно, любопытная, современные нейронаучные данные не поддерживают гипотезу, будто обычно в нас соревнуются несколько сознаний, учитывая то, какой объем связей существует между разными областями мозга.
Весь этот разговор к тому, что мы, нейроученые, не любим термин «мозг рептилий», потому что он создает неверное представление о том, как мозг эволюционировал. Тем не менее термин закрепился, и мы саркастически используем его для краткости. Важно заметить, что у рептилий мозг «развит» не меньше, чем у человека. Почему? Потому что все существующие сейчас виды на Земле развивались одинаковое количество времени. Крокодилы и другие рептилии или «менее умные» животные развивались, подвергаясь разным эволюционным воздействиям. Крокодилам не нужно быть настолько умными, чтобы строить мосты или постить остроумные статусы в фейсбуке, потому что это не является необходимым условием для охоты на буйвола или продолжения рода.
Итак, мозг рептилий состоит из нескольких крупных кластеров клеток, называемых ядрами. Самая заметная часть этой сети – ядро под названием миндалина. Миндалины – это области размером с миндальный орех в зоне висков с обеих сторон черепа. Они выполняют далеко не одну функцию и связаны с различным поведением, относящимся к базовому выживанию, включая ответы «бей или беги» и регуляцию эмоций. В глубинах мозга есть еще одна структура, гипоталамус. Это небольшой кластер ядер, который регулирует голод, сон и стресс. Гипоталамус получил свое имя, так как находится под другой структурой, именуемой таламусом. Таламус – главный переключатель мозга, который связан почти с каждой зоной новой коры (мы поговорим об этом ниже) и многими другими структурами под новой корой (называемыми подкорковыми структурами). Наконец, последняя важная часть мозга рептилий состоит из ядер базальных ганглиев. Базальные ганглии – это набор разных ядер, которые связаны с новой корой, словно маленькие вычислительные циклы. Мы обсудим это подробнее в главе 4.
От мозга рептилий к человеческим сетям
Нейроученые теперь называют зоны, которые составляют мозг рептилий, глубинными мозговыми структурами, чем по сути является все, что не есть новая кора. Мы используем этот термин, потому что большинство этих структур находится в глубине мозга, в отдалении от границ черепа.
Чтобы понять разграничение между глубинными мозговыми структурами и новой корой, нужно узнать чуть больше об анатомии мозга и эволюции. У простейших организмов, например у червей, мозг состоит из спинного мозга, в который поступает сенсорная информация от тела и который управляет движениями, что чуть более сложно, чем рефлексы. Более сложные организмы имеют больше сенсорных способностей: зрение, вкус, слух – и поэтому у них больше нервных структур для обработки этих впечатлений. Наконец, у самых сложных животных есть области мозга, которые вовлечены в когнитивные функции: память, подкрепление, когнитивный контроль, целенаправленное поведение, такое как планирование наперед, например строительство баррикад, чтобы защититься от полчищ живых мертвецов.
![]()
Но если честно, даже такая систематизация не на 100 % точна. Поверьте нам, порой очень сложно жить в противоречивом мире ранних научных теорий.
Можно представить каждый из этих уровней сложности, добавляя новые структуры поверх тех, что используются в более простом «древнем» поведении. Вообразите кусок красной глины, раскатанный в трубку. Это спинной мозг, который нужен нам для основных движений, рефлексов, обработки информации о прикосновениях и т. д. Потом прикрепите комок оранжевой глины сверху. Это ствол мозга, он нужен для более сложных движений и базовых жизненных функций, таких как дыхание. Сверху вы прилепляете кусок желтой глины – средний мозг, он участвует в некоторых зрительных процессах, таких как восприятие света и движения. В нем также содержатся дофаминовые нейроны, которые важны при передаче сигнала о движении и подкреплении или о быстром восприятии важных изменений среды. Над этой секцией вы помещаете зеленый шарик таламуса, посредника между сенсорными органами и большой голубой областью, которая появится следом.
Кора (как часто называют новую кору) – это большой голубой кусок глины, который мы помещаем поверх остальных, это на латинском cortex – тоже «кора», или «кожура», ее большинство людей и представляют себе как мозг. Кора – это большая складчатая область мозга с холмами и долинами. Кора есть у всех млекопитающих, она необходима для многих аспектов осознания мира вокруг нас. У рептилий, например крокодилов, вовсе нет этой голубой подушки. Но у них есть спинной мозг, ствол и средний мозг – зоны, критически необходимые для базовых жизненных функций.
