Любая нервная клетка воспринимает сигналы, которые доходят до человека. Каждая группа клеток обладает своими компетенциями. Эти группы принимают от органов чувств и внутренних органов информацию и передают ее в головной мозг. Мозг посылает ответные сигналы по другим группам нервов. См. главу I

Синапсы – это промежутки, разделяющие нейроны. Они служат для передачи сигналов от одних нейронов к другим. Процесс передачи информации в этих местах называют синаптической передачей. См. главу II

Нейромедиаторы участвуют в таких реакциях, как принятие решений, эмоциональное восприятие, счастье, депрессия, реакция на вознаграждение и так далее. См. главу III

Носителями памяти могут выступать белки, ДНК, РНК. За механизмы памяти также отвечают нейроны, связанные в мозге между собой. См. главу IV

Нет. Новейшие исследования показывают, что многое из происходящего в мозге младенцев, включая способность запоминать, начинается еще до рождения. См. главу V

Бактерии, присутствующие в кишечнике (их принято называть кишечной микробиотой), способны оказывать существенное влияние на психическое здоровье, обучение и настроение человека. См. главу VII

Не только. Стресс – это не просто волнение или нервное напряжение. В стрессорный ответ вовлекается целый ряд органов и систем нашего тела. См. главу VIII

Головной мозг способен выращивать новые нервные клетки и перестраивать связи между нейронами в течение всей жизни до глубокой старости. Для этого необходимы регулярные умственные и физические нагрузки, полноценные сон и питание. См. главу X

Они охватывают множество направлений – от молекулярной биологии и генетики до психологии поведения и оценки социально-экономического статуса. См. главу XII

Наш мозг – это сложнейший прибор, который позволяет познавать мир, сохранять в памяти увиденное и услышанное, выполнять простые и сложные движения. Из каких отделов он состоит, как управляет нашей речью, мыслями и поступками, как работают его полушария? Без этого невозможно понять «механику» нашей жизнедеятельности.

Гиппократ

Мозг человека вмещает миллиарды нервных клеток, а весит примерно полтора килограмма. Только в слое серого вещества, которое облегает мозг, насчитывается примерно четырнадцать миллиардов нервных клеток. Мозг, нервы и другие образования вместе составляют нервную систему. Для понимания устройства мозга попробуем разобраться с терминами «центральная нервная система» и «периферическая нервная система». Центральная нервная система (ЦНС) включает те части нервной системы, которые лежат внутри черепа и позвоночного столба. Основная магистраль нервной системы – спинной мозг, «упакованный» для защиты от травм и повреждений в позвонки. От него отходят нервы, которые достигают каждой клетки организма. Но спинной мозг является только вторым крупным отделом ЦНС. Главный отдел ЦНС – это головной мозг, «спрятанный» в полости черепа. Нервы входят в центральную нервную систему и выходят из нее. Если эти нервы лежат вне черепа или позвоночника, они становятся частью периферической нервной системы.

Любая нервная клетка воспринимает сигналы, которые доходят до человека. Каждая группа клеток обладает своими компетенциями: одни воспринимают зрительные сигналы, другие – тактильные, связанные с прикосновением к коже, третьи – звуковые. Эти группы нервов принимают от органов чувств и внутренних органов информацию и передают ее в головной мозг. Мозг, обработав полученную информацию, посылает ответные сигналы по другим группам нервов. В случае опасности у нас не всегда есть запас времени на размышления о правильном решении – действовать нужно молниеносно. Прикоснувшись рукой к горячему предмету, мы сразу же ее отдергиваем. Такое мгновенное действие называют простым, врожденным или безусловным рефлексом. К безусловным относится хорошо известный коленный рефлекс. Его можно легко пронаблюдать. Найдите испытуемого и усадите его на стул. Предложите ему/ей закинуть ногу на ногу, а затем ребром ладони несильно стукните по сухожилию четырехглавой мышцы спереди под коленной чашечкой. В случае если удар окажется удачным и растянет сухожилие, нервные окончания в нем придут в возбуждение и передадут импульсы в спинной мозг. От спинного мозга сигнал возвратится к сухожилию – и нога дернется вверх. Такой прием используют врачи-неврологи для проверки работы спинного мозга: при его повреждениях рефлекс может быть нарушен.

Наш мозг состоит из трех главных отделов: переднего, среднего и заднего мозга. Каждый из них выполняет определенный вид деятельности. Основные сотрудники отдела заднего мозга – мост, продолговатый мозг, ствол мозга и мозжечок. Стволом мозга называют скопление нервных клеток в его глубине ближе к мозгу спинному. Эти клетки обеспечивают мозг энергией, контролируют работу органов дыхания и пищеварения. Затылочный отдел мозга, или мозжечок, отвечает за координацию движений, контролирует все, что связано с перемещениями тела, в том числе обеспечение равновесия. Продолговатый мозг отвечает за вкусовые, болевые, температурные ощущения и зрительные образы, за то, что и как мы слышим, за состояния радости, гнева и удовольствия, за чувства голода и жажды. Человек с их помощью получает сигналы от внешнего мира, перерабатывает и хранит их следы.

Средний мозг регулирует ответы на звук, свет и помогает быстро реагировать на внезапные раздражители, а также контролирует жевание, глотание, движения пальцев рук.

Передний мозг – самый большой и сложный отдел. Структурам переднего мозга обычно приписывают «высшие» интеллектуальные функции: осознанную деятельность, речь, работу органов чувств, хранение воспоминаний. Здесь же находятся участки, отвечающие за усвоение новых знаний и навыков.

Головной мозг состоит из двух крупных парных образований – правого и левого полушария, соединенных пучками нервных волокон. С первого взгляда они одинаковые, но выполняют разную работу. Каждая мышца одной половины нашего тела управляется нервными клетками, расположенными в противоположном полушарии головного мозга. Движения правой стороны тела контролируются левым полушарием, а левой стороны – правым полушарием. Например, чтобы пошевелить большим пальцем левой ноги, нужно, чтобы поступила команда из правой половины мозга.

Кроме того, правое полушарие отвечает за художественное восприятие и творческую деятельность, левое – связано с обучением, чтением и мышлением. Если работа левого полушария нарушается, человек утрачивает способность говорить и понимать чужую речь. Левое полушарие также управляет обучением языкам, устной и письменной речью. Каждое полушарие делится на лобную, теменную, височную и затылочную доли, названные так по костям черепа, к которым они тесно прилегают.

Разграничение функций не мешает полушариям работать согласованно и контролировать все нюансы нашего поведения, хотя ученые до сих пор не могут понять, каким образом мозг распределяет обязанности между своими двумя половинами.

Всемирный день мозга отмечается 22 июля. Этот праздник был объявлен Всемирной федерацией неврологии для повышения осведомленности людей о важности здоровья этого органа

Оценку преобладания у человека активности правого или левого полушария головного мозга можно с успехом использовать в педагогике, спорте, создании творческих коллективов, криминалистике, лечении и реабилитации больных. Определив, какое полушарие доминирует у вас или вашего ребенка, вы можете сузить круг специальностей при выборе профессии. Если вы, уважаемый читатель, хотите определить ведущее полушарие у кого-то, нужно провести следующие тесты. Но перед началом желательно подготовить несколько чистых белых листов бумаги и карандаш.

1. Переплетение пальцев: необходимо, чтобы испытуемый сложил руки вместе и переплел пальцы. Большой палец какой руки оказался сверху? Если левой, то напишите на листе букву «П», если правой – букву «Л».

2. Для выполнения следующего теста человеку надо держать вертикально в вытянутой руке карандаш и зафиксировать взгляд на его кончике, оба глаза при этом должны быть открыты. Теперь нужно «прицелиться»: сначала закрыть один глаз, затем другой. При закрытии какого глаза изображение смещается сильнее? Если при закрытии правого глаза, то напишите на листе букву «Л», если левого – «П». Если изображение смещается одинаково, поставьте «ноль».

3. Поза Наполеона: испытуемому надо скрестить руки на груди. Кисть какой руки лежит сверху? Если кисть левой руки, пишите на листе «П», если правой – «Л».

4. Аплодисменты: необходимо, чтобы человек похлопал в ладоши. Обратите внимание, ладонь какой руки при этом оказалась сверху. Если левой, то ставьте букву «П», если правая – букву «Л».

5. Положите ногу на ногу: испытуемому следует присесть, закинув ногу на ногу. Какая нога оказалась сверху? Если правая, поставьте букву «Л», если левая – букву «П».

6. Подмигивание: каким глазом подмигивает испытуемый после того, как его попросили об этом? Если правым, то напишите на листе «Л», левым – «П».

7. Вращение: человеку нужно хотя бы один раз повернуться вокруг своей оси. В какую сторону он начал вращение? Против часовой стрелки, поставьте «Л», по часовой – «П».

8. Штрихи: необходимо взять другой чистый лист, провести вертикальную линию, разделяющую его на левую и правую половины. Теперь каждой рукой (правой на правой половине листа, а левой на левой половине), не считая, следует нарисовать в ряд несколько вертикальных штрихов. Затем посчитайте штрихи. Какой рукой нарисовано больше штрихов? Если левой рукой нарисовано больше, пишите букву «П», если правой – букву «Л». Если число линий одинаковое, то пишите «ноль».

9. Окружность: испытуемому любой рукой нужно нарисовать окружность и завершить ее стрелкой. Если линия идет против часовой стрелки, поставьте «Л», по часовой – «П».

Проведение тестов завершено, и самое время, еще больше заинтриговав испытуемого, принять загадочный вид и приступить к подсчету результатов. Запишем итоги в следующую формулу:

Елп минус Епп умножить на 100 % и разделить на 9, где Елп (левое полушарие) означает количество букв «Л», а Епп (правое полушарие) означает количество букв «П».

Сначала посчитайте количество букв «Л» и впишите это число вместо Елп. Затем посчитайте буквы «П» и впишите число вместо Епп. Далее посчитайте результат:

Больше 30 % – полное доминирование левого полушария.

От 10 % до 30 % – неполное доминирование левого полушария.

От –10 % до 10 % – неполное доминирование правого полушария.

Больше –10 % – полное доминирование правого полушария.

Вы блестяще справились с тестом. О том, какие особенности физической и психической деятельности можно обнаружить у право– и левополушарных людей, каким образом их мозг реагирует на химические сигналы, борется со стрессом и отвечает на действие гормонов, вы узнаете, познакомившись со следующими главами.

Мозг человека можно сравнить с огромным пазлом, который состоит из множества мельчайших деталей – нервных клеток (нейронов). Они передают, обрабатывают и запоминают информацию. Какие существуют типы нейронов? Как происходит передача сигналов от одних клеток к другим? Ответы на эти и другие вопросы помогают врачам своевременно распознавать нарушения в работе мозга.

Одна из особенностей этой главы – частое использование специальных терминов. Говоря о химии мозга, трудно не воспользоваться длинным списком названий его отделов и образующих их клеток. Эти термины необходимы для понимания работы отделов мозга. Врачи используют знания о головном мозге для лечения больных с нарушениями нервной системы. А нам с вами знание происходящего в мозге пригодится в первую очередь для правильных коммуникаций, душевного равновесия, гармонии и уверенности. Наградой за терпеливое знакомство с терминами станет интеллектуальное удовлетворение от того, что именно вы обладаете знаниями о самом важном органе нашего тела.

И взрослые, и дети знают, что дорожное движение обычно регулируется правилами и сигналами светофоров. Их задача – организовать автомобильный трафик таким образом, чтобы оставались свободными перекрестки, а транспорт, движущийся в пересекающихся направлениях, не сталкивался. Мозг, чтобы выглядеть в глазах остального организма эффективным руководителем, должен регулировать потоки сигналов, проходящих в нервной системе в разных направлениях, и предотвращать хаос. Поломка хотя бы одного светофора или появление на трассе лихача, пренебрегающего правилами, чреваты аварийными ситуациями. К тому же светофор – это не банкомат. Про него нельзя сказать: «Внимание! Светофор не работает. Ближайший находится на соседнем перекрестке».

В центральной нервной системе наблюдается аналогичная ситуация. Если в мозге неправильно срабатывает сигнал, передача информации нарушается. Например, при эпилепсии отдельные участки мозга начинают посылать неупорядоченные импульсы. Это приводит к тому, что в беспорядочную активность вовлекаются другие отделы мозга, и хаос растет до тех пор, пока приступом судорог не блокируются все пути. Чтобы понять механизмы нормального регулирования нервной деятельности, разберемся с тем, что называют клетками мозга.

Мозг человека состоит из нервных клеток, передающих, обрабатывающих и запоминающих информацию. Главная клетка, один из кирпичиков, кусочков пазла, из которых строится нервная система, – это нервная клетка, или нейрон. Работа миллиардов нейронов нашего мозга состоит в том, чтобы передавать импульсы по всему организму. Передающие и принимающие нервные клетки объединены в нейронные цепи или сети. Информация в пределах нейронов распространяется в виде коротких электрических импульсов. Каждый нейрон состоит из тела и имеет несколько небольших «входов» – дендритов, сильно ветвящихся коротких отростков, от которых отходят тонкие, как нити паутины, волокна – через них сигнал попадает в нейрон. А «выход» у нейрона один – так называемый аксон, он соединяется с мышцей или другим нейроном. Но соединяется неплотно, друг друга нейроны не касаются. Аксон – это главный длинный отросток нейрона, живой провод, по которому нервная клетка передает информацию следующему нейрону в нейронной цепи. Если нейрон образует выходные связи с большим числом других клеток, его аксон многократно ветвится, чтобы сигналы могли дойти до каждой из них.

Между клетками сигналы передаются иначе – за счет выделения химических веществ нейромедиаторов. С их помощью сигнал перескакивает через разделяющий нейроны промежуток, или иначе синапс, и попадает в следующий нейрон. Синапсы служат для передачи сигналов от одних нейронов к другим, а процесс передачи информации в этих местах называют синаптической передачей. Нейроны передают сигналы с очень высокой скоростью. Каждый синапс – сложный завод, который производит особые химические вещества, позволяющие передавать сигналы от одного нейрона к другому.

Нейроны сильно различаются по функционалу, форме и связям, в которые они вступают. Они могут выполнять различные «должностные обязанности», такие как обработка информации, внутренние стимулы, управление мышечными действиями и прочие. Нервные клетки являются неотъемлемым элементом наших пяти чувств. Они бывают разных форм и размеров. Некоторые из самых маленьких нейронов имеют клеточные тела шириной всего четыре микрона, а самые большие нейроны – сто микрон. Напомню, что один микрон равен одной тысячной миллиметра.

Функционал нейрона включает три основных пункта:

• получить информацию;

• обработать приходящую информацию и определить, стоит ли она того, чтобы ее передавать или нет;

• после оценки полученной информации отправить ее целевым нейронам, мышцам, железам или другим органам.

Существует три основных типа нейронов:

1. Сенсорные, или чувствительные, нейроны. Информацию о том, что происходит внутри и снаружи нашего тела, мы можем получить именно с их помощью. Они передают сигналы от органов чувств в спинной и головной мозг. Например, если мы прикоснемся к горячей поверхности, органы чувств на кончиках наших пальцев передадут в мозг сообщение о том, что эта поверхность очень горячая.

2. Двигательные, или моторные, нейроны. К ним поступает информация от других нейронов, и они передают сообщение нашим мышцам, органам и железам, которые затем действуют на основе полученной информации. Двигательные нейроны транслируют сигналы от мозга к мышцам. Когда прикоснетесь к горячей поверхности, они заставят отдернуть руку.

3. Ретрансляционные нейроны. Также известны как интернейроны. Они находятся только в центральной нервной системе и передают сообщения между сенсорными или моторными нейронами и центральной нервной системой.

А из чего состоят сами нейроны?

Нейроны, являясь клеткой нервной системы, построены по такому же принципу, как и другие клетки организма, но отличаются от них тем, что:

1. Имеют особенные клеточные участки, называемые дендритами и аксонами. Дендриты передают электрические сигналы в тело клетки, а аксоны забирают информацию из тела клетки.

2. Взаимодействуют друг с другом с помощью электрохимического процесса.

3. Содержат синапсы и химические вещества.

Кроме нейронов в центральной нервной системе (ЦНС) есть глиальные клетки. Глия – это нервные клетки различной формы, которые заполняют пространства между нейронами и кровеносными сосудами. Они – опорные клетки нейронов. Одним из видов глиальных клеток является астроцит. Звездообразная форма астроцита позволяет контактировать с большим количеством синапсов.

Химические синапсы используют химические мессенджеры – нейромедиаторы – для передачи сигналов. Они обнаруживаются по всему телу. Особенно много их в центральной нервной системе и головном мозге. Типичный химический синапс состоит из трех частей:

• Досинаптический терминал (обычно находится на аксоне) – это своеобразный зал ожидания. Он высвобождает нейромедиаторы в синаптическую щель, как пассажиров при объявлении о посадке в самолет. Этот терминал является первой частью передачи сигнала.

• Синаптическая щель – это участок посередине двух мембран, своеобразный рукав, телетрап для перехода пассажира (нейромедиатора) из аэропорта в лайнер.

• Синаптическая мембрана находится на дендрите следующего нейрона. Она поглощает нейромедиаторы в нейрон, принимающий сигнал. А это уже сам лайнер, в котором размещаются пассажиры.

Синапсы первого типа – самые распространенные в человеческом мозге. Они возбуждают (запускают) следующий нейрон, а синапсы второго типа тормозят следующий нейрон.

А какая все-таки польза от этих знаний? – справедливо спросите вы. Эта польза связана с возможностями сохранения физического и психического здоровья. Самое время рассказать о том, как исследуют электрическую активность мозга и каким образом это помогает врачам своевременно распознавать нарушения его работы.

Итак, работа мозга и передача сигналов нейронами сопровождается электрической и химической активностью. Электрическая активность мозга мала, ее можно зарегистрировать только при помощи специальных чувствительных приборов и усилителей, которые называют электроэнцефалографами. В результате получается электроэнцефалограмма (ЭЭГ) – набор сложных кривых линий, состоящий из волн различной частоты. В зависимости от частоты различают волны, обозначаемые греческими буквами «альфа», «бета», «дельта» и «тета». Альфа-ритм свойствен спокойному состоянию, готовности к работе; его основной источник – затылочная область. Бета-ритм – более быстрый; в состоянии покоя он отмечается в лобных долях, а при активной деятельности охватывает всю поверхность мозга. Медленные дельта-ритм и тета-ритм регистрируются во время сна у взрослых людей и во время бодрствования у совсем маленьких детей; появление этих ритмов во время бодрствования у взрослых является признаком болезни.

Оценку активности головного мозга проводят в темной тихой комнате, защищенной от электромагнитного излучения. Пациент располагается полулежа и старается максимально расслабиться, закрыв глаза. Для оценки состояния мозга при различных формах нарушений сна, отставании в развитии, после инсультов и черепно-мозговых травм используют ЭЭГ. Исследование также помогает отличить обмороки «сердечного» происхождения от «мозговых». Методика ЭЭГ эффективна и безопасна.

Андреас Везалий – выдающийся специалист по анатомии, изучавший в том числе и строение мозга

Рудольф Вирхов

Чарльз Скотт Шеррингтон

Схема синапса – связей между нейронами

Без слаженной работы отделов нервной системы невозможны ходьба, танцы, занятия спортом и прочее. Все это мы можем выполнять с помощью нейромедиаторов. Как они действуют на наш организм? Поняв это, мы сможем регулировать свои психологические и физиологические состояния – от депрессии до двигательных расстройств.

С чем только не сравнивали человеческий организм: с исправным автомобилем, бульоном, космосом, компьютером, хрупкой вазой… Давайте внесем свой посильный вклад в этот список и сравним человеческий организм с огромной химической лабораторией, в которой есть свои согласованно работающие отделы и департаменты: мышц, сердца, печени и так далее. Реагируя на радостные новости или недобрый взгляд, тесную обувь и чашечку капучино, наш организм отвечает каскадом химических реакций. В результате коктейль из химических веществ и электрических сигналов приводит человека в состояние гнева или радости, эмоционального подъема или стресса. Любая из этих реакций есть результат выработки определенных нейромедиаторов и гормонов. Возможно, ответ на вопрос о том, выработкой каких химических веществ мозг отреагирует на определенную ситуацию, находится в наших руках, точнее, в нашем сознании? Умение оценить и осознать обстановку позволяет нам сделать выбор в пользу того, что мы хотим получить взамен чего-то тревожного и неблагоприятного. Нейроны, синапсы и нейромедиаторы становятся в этом надежными помощниками.

Мы помним, когда сигналы проходят через нейрон и достигают его конца, они не могут просто пройти к следующему. Нейрон должен вызвать появление нейромедиаторов, которые затем передают сигналы по синапсам с целью достичь следующего нейрона. Нейромедиатор – это химический мессенджер, который позволяет нервным клеткам взаимодействовать друг с другом. Давайте вспомним, каким образом.

Упаковка молекул нейромедиатора высвобождается из аксона (главный, длинный отросток нейрона) в синапс. Затем эти молекулы улавливаются локаторами – рецепторами дендрита – и таким образом передают свое химическое сообщение. Избыточные молекулы забираются обратно аксоном и перерабатываются. Именно так, именно здесь устанавливается связь между нейромедиаторами и эмоциями, а сообщения отправляются в нервную систему. А теперь самый подходящий момент, чтобы узнать, какие типы нейромедиаторов существуют и как они влияют на наш организм.

3D-модель нейрона

Нейромедиаторы важны как для усиления, так и для балансировки сигналов в мозге и поддержания его нормальной работы. Они помогают управлять автоматическими реакциями – например, дыханием и частотой сокращений сердца. Но у них также есть задачи в области психологии, такие как обучение, управление страхом, удовольствием и даже влюбленностью. Есть несколько типов нейромедиаторов, и каждый из них имеет влияние на разные функции. Какие же это типы и почему важно знать о них?

Нейромедиатор может воздействовать на нейроны одним из трех способов: возбуждать, подавлять или модулировать их. Возбуждающие нейромедиаторы оказывают стимулирующее действие на нейроны. Примеры такого типа – адреналин и норадреналин. Ингибирующие медиаторы имеют противоположный эффект, подавляя активность нейронов. Примеры – эндорфины и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Модулирующие медиаторы часто называют нейромодуляторами. Это означает, что они могут влиять на большое количество нейронов одновременно, а также воздействовать на эффекты других нейромедиаторов. Примеры – серотонин и дофамин. Какие же задачи решает каждый из медиаторов?

Известно более ста разновидностей нейромедиаторов, но стоит обратить внимание на наиболее важные из них. Начнем с так называемой моноаминовой группы. Эта группа особенно интересна психологам, поскольку ее представители участвуют в таких реакциях, как принятие решений, эмоциональное восприятие, счастье, депрессия и вознаграждение. К моноаминам относят серотонин, адреналин, норадреналин и дофамин.

Дофамин в организме человека может работать в качестве нейромедиатора и гормона одновременно. Для нас важен дофамин-нейромедиатор. Один из проводящих путей мозга, в которых роль переносчика нервного импульса играет дофамин, считается ответственным за выработку чувств удовольствия. Дофамин также играет роль в координации движений тела, а его нехватка у людей с болезнью Паркинсона приводит к нарушениям моторики. Выработка дофамина начинается еще в процессе ожидания удовольствия, а уровень достигает максимума во время таких событий, как секс и еда. Избыток дофамина может привести к агрессии, плохому контролю над эмоциями, азартным играм и зависимости, а дефицит – к депрессии. Считается, что этот нейромедиатор участвует в процессе принятия решений. С этим возникают затруднения у людей с нарушением транспортировки дофамина.

Серотонин, как и дофамин, играет роль и нейромедиатора, и гормона. Он не стимулирует мозг, а уравновешивает чрезмерные возбуждающие эффекты других нейромедиаторов. Поэтому его называют эмоциональным стабилизатором. Он отвечает за контроль настроения и может влиять на ощущение счастья человеком. В организме человека 95 % серотонина находится в кишечнике. Когда уровень серотонина соответствует нормальным показателям, человек испытывает понятные ему чувства. Серотонин также нужен для регулирования тревоги, аппетита, контроля боли и циклов сна. В случае если уровень серотонина низкий, например при предменструальном синдроме, возникает чувство тревожности, склонность к беспричинной плаксивости, нарушениям сна, болезненному реагированию на шум. Дефицит серотонина может быть связан с депрессией, печалью, усталостью, тревогой и мыслями о суициде. Если вы замечаете, что человек находится в депрессии и одновременно раздражителен, видимо, можно говорить о низком уровне серотонина.

Адреналин – гормон стресса, который выделяется в кровь через надпочечники. Это возбуждающий класс нейромедиаторов, поскольку он стимулирует центральную нервную систему. Высокий уровень адреналина в крови может привести к повышенному давлению, беспокойству, бессоннице и риску инсульта. Нехватка адреналина ведет к снижению возбуждения и неспособности адекватно реагировать в стрессовых ситуациях.

Норадреналин приходит на работу в нервную систему возбуждающим нейромедиатором. Он помогает активизировать организм и мозг для принятия мер во время стресса, особенно в ситуации «сражайся или беги», способствуя повышению бдительности. Норадреналин достигает своего пика во время стресса, а самый низкий его уровень наблюдается во время сна. Высокий уровень норадреналина может привести к повышенному артериальному давлению, чрезмерному потоотделению и беспокойству. Низкое содержание – способствует снижению жизненной активности, концентрации, а также появлению чувства подавленности.

И адреналин, и норадреналин способны вызывать тремор – дрожание конечностей, подбородка. Особенно заметна эта реакция у детей 2–5 лет при наступлении стрессовой ситуации. Считается, что норадреналин – гормон ярости, адреналин – гормон страха. В надпочечниках адреналин синтезируется из норадреналина, что на химическом уровне подтверждает связь двух эмоций.

Если бы стояла задача описать работу нервной системы всего двумя словами, то ими стали бы возбуждение и торможение. ГАМК – гамма-аминомасляная кислота – это основной тормозящий нейромедиатор нашего организма. Недостаток ГАМК может привести к проблемам с психическим здоровьем, таким как биполярное расстройство и различные мании. Основные функции ГАМК заключаются в контроле движения и регулировании тревожности. Этот нейромедиатор позволяет мышцам и кровеносным сосудам расслабиться, а человеку – нормально спать. Без него наше тело было бы под угрозой смерти от судорог! Однако если ГАМК слишком много в организме, то это может привести к сонливости и недостатку энергии.

Другой аминокислотой является глутамат, который поддерживает формирование памяти и обучение. Это главный возбуждающий нейромедиатор. С помощью выделения глутамата в нашем мозге передаются основные информационные потоки – все, что связано с сенсорикой (зрение и слух), памятью, движением. Дефицит глутамата может привести к психозу, бессоннице, проблемам с концентрацией внимания, умственному истощению.

Перейдем к очень любопытной группе белков – эндорфинам. Они относятся к тормозящему типу нейромедиаторов – снижают передачу болевых сигналов в мозг и способствуют возникновению чувства эйфории. По своей структуре эндорфины похожи на препараты опия и действуют аналогично. Они в основном вырабатываются в гипоталамусе и гипофизе в ответ на боль, но также могут высвобождаться при завершении физической активности, способствуя появлению «кайфа бегуна». Избыток эндорфинов иногда приводит к возникновению пристрастия к физическим упражнениям, а их дефицит – к депрессии, головным болям, тревоге, перепадам настроения и болям в мышцах и связках. Доказано, что люди, занимающиеся спортом, чувствуют себя более счастливыми. Делая регулярную разминку, мы можем повысить качество своей жизни и развить привычку жить счастливо!

Аденозин относится к нейромодуляторам и участвует в подавлении возбуждения и улучшении циклов сна. Высокий уровень аденозина способен вызвать повышенную чувствительность к прикосновениям и теплу. Если аденозина слишком мало, это может привести к беспокойству и проблемам со сном. Кофеин действует как блокатор аденозина, поэтому употребление кофе в позднее время суток вызывает бессонницу.

АТФ (аденозинтрифосфат) служит источником энергии для множества энергозатратных биохимических процессов нервной системы.

Итак, мы убедились, что ассортимент специфических нейромедиаторов разнообразен. Знание механизмов, с помощью которых один нейрон регулирует активность других, применимо в обычной жизни. Депрессия, тревога, нарушения настроения, двигательные расстройства связаны с дисбалансом нейромедиаторов в головном мозге. Подробнее о подобных нарушениях поговорим в следующих главах.

Память человека можно сравнить с колоссальным банком данных. Наш мозг способен запомнить огромное количество информации. Что отвечает за его бесперебойную работу? Как работают биохимические механизмы памяти и каким образом гормоны оказывают влияние на процессы усвоения и хранения информации? Изучив это, мы сможем приблизиться к разгадке того, как улучшить нашу память или предотвратить ее нарушение.

Одно из чудес мозга, объясненных не полностью, – это способность запоминать. Если бы не было памяти, мы бы никогда не смогли ничему научиться. Информация может сохраняться в памяти, а может быстро забываться или стираться из нее со временем. Когда мы говорим о памяти, то обычно имеем в виду важнейшую функцию нервной системы – способность накапливать, а затем применять приобретаемый опыт. Но понятие памяти также используют, когда речь идет о возможности нашего организма запомнить болезнетворный микроб или вирус, при повторной встрече узнать его и организовать достойный отпор, приведя в действие защитные механизмы. Такой вид памяти называют иммунной. А способность организма запоминать и использовать информацию, связанную с генами (носителями наследственности), а также передавать ее следующим поколениям принято называть генетической памятью.

До сих пор точно не известно, каким образом информация запечатлевается мозгом и какими механизмами регулируется колоссальный банк данных, именуемый памятью. А работает ли химия мозга в случае с памятью? Конечно! Носителями памяти могут выступать белки, ДНК, РНК. За механизмы памяти также отвечают нейроны, связанные в мозге между собой. Сигналы от одного нейрона к другому передают нейромедиаторы, например ацетилхолин. Его нехватка в мозге равнозначна отсутствию бензина в автомобиле. Одним из последствий недостатка ацетилхолина становится торможение мыслительных процессов, наносящее ущерб памяти. В результате у человека наблюдается замедление реакции на внешние сигналы как во время фиксации информации в мозге, так и во время извлечения ее из памяти. В этом случае пропадает способность к усвоению знаний и функционирует только спонтанная кратковременная память. Установлено, что в процессе обучения усиливается выработка РНК и белков. А нарушение их синтеза отражается на кратковременной памяти.

Вот самый подходящий момент, чтобы разобраться, что такое кратковременная и долговременная память.

Согласно современным представлениям, память делят на три типа:

• кратковременная;

• промежуточная;

• долговременная.

Каждый из этих видов памяти имеет разный объем и продолжительность, а также разные механизмы запоминания. Кратковременная память – начальный этап. Ее длительность составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Иногда ее называют оперативной памятью. Она необходима для осуществления любых психических процессов, удерживает необходимую информацию и активируется, когда нам нужно повторить только что услышанное предложение, запомнить номер телефона или провести подсчет чисел в уме. Для возникновения и проведения нервного импульса, отвечающего за кратковременную память, необходимы:

• ионы кальция;

• интенсивный энергетический обмен;

• соответствующие ферменты;

• нейромедиаторы.

Только при этих условиях полноценно работает начальная стадия памяти. Факторы, снижающие энергетический обмен, приводят к нарушениям кратковременной памяти. Ученые все чаще высказывают идею о том, что улучшить память можно путем введения этих биохимических компонентов в рацион питания.

Промежуточная память – переходная стадия от кратковременной к долговременной памяти. Длительность этого этапа – от нескольких секунд до нескольких часов. Запоминание при этом должно сопровождаться сильным положительным или отрицательным эмоциональным подкреплением. Суть в том, что поведение, в результате которого организм получает что-то доставляющее удовольствие, повторяется, а поведение, завершающееся неприятным результатом, в дальнейшем затормаживается. Этот принцип крайне важен для определения того, какие виды поведения освоит и запомнит человек. Давайте попробуем проверить возможность фиксирования информации в зависимости от ее значимости. Например, предъявите испытуемому ряд из семи цифр в течение тридцати секунд и через несколько минут попросите повторить их. Большинство людей без особого труда справится с этой задачей – они запомнили цифры. Затем попросите назвать те же цифры спустя примерно час. Скорее всего, они не смогут этого сделать, так как забыли их. Если же предупредить испытуемого, что предлагаемые цифры (например, семизначный телефонный номер) необходимо запомнить для его успешной карьеры, то весьма вероятно, что он назовет их не только через час, но и спустя несколько дней. На такое первоначальное запоминание влияют гормоны и нейромедиаторы. Первым кандидатом на эту роль является норадреналин. Уменьшение количества норадреналина замедляет обучение, вызывает амнезию и нарушает извлечение следов из памяти.

Длительность долговременной памяти – годы, десятилетия и даже вся наша жизнь. Множество фрагментов знаний, навыков, воспоминаний откладывается на депозит в долговременной памяти – банке данных нашего мозга. Долговременная память дает гарантию, что все эти сведения всегда будут при нас и могут быть получены по первому требованию. Она функционирует по такому принципу: сначала мозг определяет важность новой информации, затем она допускается в память в зависимости от частоты повторения. Зубрежка – бесконечное повторение того, что нужно выучить, – одно из условий удержания информации. Спустя два-три года у большинства людей в памяти сохраняется только небольшой объем из сотен единиц полученных данных. Забывание объясняется не дефектом самой памяти, а несовершенством поисковой системы, делающей хранящиеся сведения доступными. «Память есть кладовая ума, а в этой кладовой много перегородок, и потому надобно все укладывать куда следует», – наставлял своих подопечных еще в XVIII веке великий русский полководец Александр Васильевич Суворов.

Можно ли улучшить память с помощью химических соединений?

Медиаторам – химическим посредникам в передаче информации между нейронами – придается большое значение в обеспечении механизмов долговременной памяти. Ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин играют невероятно важную роль в процессах памяти и обучения. Формы участия каждого из них зависят от того, какой именно тип информации запоминается. Серотонин облегчает выработку и хранение навыков, основанных на положительном пищевом подкреплении, и отрицательно влияет на формирование оборонительных реакций. Он оказывает поддержку «соседним» нейромедиаторам – норадреналину и дофамину. Серотонин повышает точность передачи активных сигналов в мозге и помогает сконцентрироваться. Ацетилхолин способствует выработке условных рефлексов. Дофамин выполняет важную функцию вознаграждения и подкрепления мотивации: как только мы делаем что-то полезное, нейроны выдают нам приз – чувство удовлетворенности (иногда его называют удовольствием). Система вознаграждения связана с обучением: человек получает удовольствие, а в его мозге формируются новые причинно-следственные ассоциации.

В первую очередь нужно назвать все медицинские препараты, вызывающие состояние сонливости. К ним относятся: барбитураты, антидепрессанты, антигистаминные препараты, бензодиазепины и прочие успокаивающие средства.

Успокоительные препараты (бензодиазепины) обычно назначают при повышенной тревожности, возбуждении, мышечных спазмах. Они подавляют активность некоторых областей головного мозга, за счет чего способны нарушать передачу данных из кратковременной в долговременную память. Если вы страдаете от осложнений, связанных с повышенной тревожностью (например, от бессонницы), то лучше отдать предпочтение альтернативным методам лечения.

Медикаменты, призванные снижать уровень холестерина в крови (статины), также могут понизить его уровень в головном мозге, где он необходим. Когда это происходит, нарушаются связи между нервными клетками. Если вы принимаете статины при небольшом повышении уровня холестерина в крови, но у вас нет диагноза ишемической болезни, более предпочтительным выбором будет витаминный коктейль.

Антидепрессанты назначают пациентам, страдающим депрессией, хроническими болями, а также расстройствами пищевого поведения. Более трети взрослых людей, принимающих эти лекарства, жалуются на нарушение памяти и около половины – на проблемы с концентрацией внимания.

Лекарства для борьбы с артериальной гипертонией (бета-блокаторы) применяют для замедления сердечного ритма и снижения артериального давления. Одновременно они могут блокировать эффекты таких важных веществ, как адреналин и норадреналин, приводя к проблемам с памятью.

Помимо медицинских препаратов, существует также алкоголь, который снижает способность к обучению и замедляет мыслительные процессы, в результате чего запись и хранение информации осуществляются некачественно. Алкоголь – это враг сессии и делового отчета!

Для того чтобы успешно воспользоваться своей памятью, человек должен проделать три вещи: усвоить какую-то информацию, сохранить ее и в случае необходимости воспроизвести. Если вам не удается что-нибудь вспомнить, причиной может быть нарушение любого из этих трех процессов. В общем, как говорили римляне: «Memoria minuitur, nisi eam exerces», что означает «Память ослабевает, если ее не тренировать».

Возможно, вам пригодится знание некоторых законов памяти для ее успешной тренировки.

1. Закон интереса. Интересное запоминается легче.

2. Закон осмысления. Чем глубже осознать информацию, тем лучше она запомнится.

3. Закон установки. Если человек дал себе установку, то запоминание произойдет легче.

4. Закон действия. Информация, участвующая в деятельности, то есть применяемая на практике, запоминается лучше.

5. Закон контекста. При ассоциативном связывании новых данных с уже знакомыми понятиями, они усваиваются лучше.

6. Закон оптимальной длины ряда. Длина запоминаемого ряда должна намного превышать объем кратковременной памяти.

7. Закон края. Лучше всего запоминается информация, представленная в начале и в конце.

8. Закон повторения. Быстрее и лучше усваиваются сведения, которые повторили несколько раз.

9. Закон незавершенности. Легче запомнить незавершенные действия, недосказанные фразы.

К вопросу о химических соединениях, изменяющих свойства памяти и оказывающих влияние на работу мозга, в этой книге мы еще вернемся. А в следующей главе попробуем ответить на непростой вопрос…

Высыпайтесь! Память напрямую зависит от полноценного отдыха и сна человека

«Кто рано встает, силы, деньжат и ума наберет, а набравшись ума, перестанет рано вставать»

(Марк Твен)

3D-модель нейронной сети

При завершении физической активности высвобождаются эндорфины, что способствует явлению, названному «кайфом бегуна»

Пчелы, несмотря на маленький мозг, великолепно различают объекты

Нужно заботиться о мозге, чтобы с памятью не возникло проблем: стремиться получать новую информацию, учиться и, наконец, просто как следует высыпаться

Что помнят младенцы? Как долго в их памяти сохраняются формы, запахи, звуки и так далее? Ответы на эти вопросы волнуют многих. Оказывается, дети многое запоминают еще до рождения. Поэтому очень важно настроение будущей мамы во время беременности и ее рацион питания. Эти факторы являются подсказками для малыша о том, каковы будут условия его жизни после рождения.

Мы воспринимаем окружающий мир начиная с самого момента рождения или даже несколько раньше. Мы видим очертания и различаем цвета, слышим оттенки звуков, осязаем предметы, улавливаем запахи, определяем сладкий, кислый или соленый вкус. Вопрос о том, что и как долго могут помнить новорожденные, остается увлекательным на протяжении десятилетий. Новейшие исследования показывают, что многое из происходящего в мозге младенцев, включая способность запоминать, начинается еще до рождения.

Вы знали, что период пребывания в утробе матери влияет на наш характер, привычки и даже особенности питания во все последующие периоды жизни? Да, вкусовые предпочтения человека могут формироваться еще в период внутриутробного развития. Во время беременности вырабатываются специальные околоплодные воды – амниотическая жидкость. От ее состояния зависит благополучное течение беременности. Она защищает плод от неблагоприятных внешних воздействий и участвует в процессе обмена веществ. Любопытно, что амниотическая жидкость является своеобразной сенсорной средой для будущего ребенка и изменяется в зависимости от рациона питания матери. Продукты, которые употребляет беременная женщина, оказывают влияние на вкус околоплодных вод. Оказывается, к седьмому месяцу беременности у эмбриона полностью развиты вкусовые рецепторы и уже функционирует его обонятельная система. Вкусы и даже запахи пищи проникают в амниотическую жидкость, которую непрерывно глотает плод. Отделы мозга фиксируют и запоминают их, и после рождения малыши предпочитают уже знакомые им вкусы. Почему важно знать такие особенности памяти?

Правильно питающаяся мама обучает будущее дитя тому, что безопасно и полезно употреблять в пищу. Ребенок уже в утробе знакомится со вкусами и запахами продуктов, а в последующие периоды своей жизни отдает предпочтение именно тем из них, которые чаще всего употребляла женщина во время беременности. Тем самым плод обучается культуре, частью которой он станет, через одно из ее самых сильных выражений – еду. Для правильного развития мозга малыша, очень важно, чтобы питание матери во время беременности было:

• регулярным;

• сбалансированным;

• включающим все вещества, необходимые для развития ребенка.

Особенно важны такие элементы, как фолиевая кислота, железо и витамин C, омега-3 и омега-6 жирные кислоты, кальций и магний, йод, клетчатка. Рекомендуемая пропорция потребления продуктов питания во время беременности: 25 % – мясо и рыба, 20 % – молоко и молочные продукты, 5 % – яйца, 30 % – овощи, 10 % – злаки (крупы), 5 % – орехи, 5 % – цельнозерновой хлеб.

Во второй половине беременности из каждых трех граммов получаемого беременной женщиной белка один грамм потребляется растущим плодом.

Однако плод в утробе изучает и запоминает не только вкусы, запахи, но и звуки. Он даже слышит и фиксирует в памяти конкретный язык, на котором говорят вокруг. В ходе одного из недавних исследований ученые обнаружили, что с самого рождения ребенок плачет с акцентом родного языка матери. Плач французских детей заканчивается на восходящей ноте, а немецких – на нисходящей, подражая особенностям этих языков.

В первую очередь ребенок в утробе запоминает звук голоса матери. После рождения младенец так любит слушать маму, потому что слышал эти звуки уже много раз. В 1982 году японские ученые с помощью гидрофона определили, что внутриутробно дитя слышит все, что происходит как внутри мамы, так и вокруг нее. С помощью специального ультразвукового сканера ученые обследовали несколько десятков беременных женщин. Во время эксперимента каждые пятнадцать секунд звучал небольшой фрагмент музыкального произведения, а прибор фиксировал усиление мозговой активности еще не родившихся малышей. Оказалось, что они не только слышат музыку, запоминают ее, но и проявляют свои эмоции: спокойные лирические мелодии заставляют их «грустить», а заводные – «радоваться».

После рождения ребенок распознает голос мамы и предпочитает его любому другому. Откуда мы это знаем?

Новорожденные, на первый взгляд, умеют немного, но получение молока из материнской груди для них жизненно важный процесс. В 1986 году американские ученые провели простой эксперимент. Они давали младенцам, только что появившимся на свет, прослушать запись голоса двух женщин. Исследователи сконструировали две резиновых соски и бутылочку со сцеженным грудным молоком таким образом, что когда ребенок сосал первую соску, он через наушники слышал запись голоса матери, а если он прикладывался ко второй, то играла запись голоса незнакомой женщины. Дети первого месяца жизни быстро отдавали свое предпочтение, выбирая первую соску и материнский голос. А младенцы женщин, каждый день во время беременности смотревших определенный сериал, быстро распознавали его главную мелодию после своего рождения.

Ученые, изучающие младенческую память, придерживаются идеи, что дети не только не забывают события первых лет жизни, но и при определенных обстоятельствах могут воспроизвести их в памяти. Такие данные, хранящиеся в памяти, пусть даже подсознательно, могут оказывать серьезное влияние на их жизнь. Взрослые люди для построения картины мира на 90 % используют зрительные источники информации, а ребенок в утробе воспринимает окружающую среду через реакции мамы на химическом уровне за счет тех или иных гормонов. Материнский голос играет роль камертона, по которому настраивается мировосприятие ребенка. Его память начинает формироваться после тридцатой недели внутриутробного развития. В этот период нейронные клетки устремляются к гиппокампу – области мозга, которая непосредственно отвечает за запоминание информации и формирование долговременных воспоминаний. Мыслительный процесс малыша как в утробе, так и после рождения идет в неразрывной связи с различными эмоциями, поэтому он видит и ощущает мир гораздо ярче и интереснее, чем взрослые люди. Отсюда и более устойчивая долговременная память на многие события и эмоции.

Если вы устраиваете красивую вечеринку по случаю первого дня рождения для своего ребенка и грустите, что он этого не вспомнит, наберитесь терпения. Он может и не помнить само событие, но если вы постоянно будете создавать для него атмосферу счастья и подчеркивать, что малыш находится в любящей безопасной обстановке среди семьи и друзей, то его память будет формировать неявные воспоминания, связывающие такую атмосферу с чувствами радости, уверенности и защищенности в последующей жизни.

Теперь нетрудно поверить в то, что плод усваивает и запоминает еще более серьезные упражнения. Хотите доказательств? В утробе будущий ребенок запоминает только то, что пригодится ему для адаптации к новым условиям существования сразу после рождения. Наверняка вы слышали о влиянии на плод классической музыки и о том, как благоприятно она действует на развитие будущих интеллектуальных способностей малыша. Исследования показали, что всего лишь десятиминутное прослушивание фортепианной музыки Моцарта приводило к повышению коэффициента интеллекта в среднем на восемь-девять единиц. Но это не всегда правда, поскольку в этом случае более важным фактором является синхронность ощущений малыша и мамы.

Если беременная женщина станет ежедневно прослушивать композиции известных классиков через силу, без особого энтузиазма или даже с раздражением, то ребенку помимо звукового ряда будет передаваться и негативное эмоциональное восприятие. Поэтому важные усилия необходимо сосредоточить на том, что именно плод изучает в течение девяти месяцев, проводимых в утробе матери. Обучение – одно из важнейших занятий в жизни, и оно должно начинаться гораздо раньше, чем мы когда-то предполагали. В Китае еще две тысячи лет назад практиковали дородовое воздействие на ребенка многочасовым пением. В Японии беременных женщин помещали в специальные общины, расположенные в красивой местности, где занимались эстетическим и музыкальным образованием матери и еще не родившегося малыша. В древние времена на Востоке существовало поверье, что к свадьбе каждая девушка должна соткать себе ковер, а за время беременности будущая мама должна соткать душу ребенка из музыкальных нитей своего голоса.

Именно музыка может предохранить ваше дитя от зла и стрессов современного мира. Укладываясь спать, спойте еще не рожденному малышу колыбельную песню. Психологи считают, что музыкотерапия способствует развитию уравновешенной, спокойной и доброжелательной личности. Регулярное исполнение песен в определенные часы поможет маме настроить биологические часы будущего ребенка на определенный режим дня. Вы сможете развить у него ассоциативное мышление: звучит быстрая музыка – надо кушать, медленная – спать и так далее.

Многие воздействия из повседневной жизни беременной женщины, такие как воздух, еда и напитки, время года, даже эмоции, которые она испытывает, отражаются в памяти эмбриона. Плод впитывает их в свой растущий организм, запоминая ответы на вопросы, необходимые для выживания. Питание и настроение будущей мамы дают важные подсказки малышу об условиях жизни после рождения. Развитие мозга плода является частью невероятной способности человека приспосабливаться к самым разнообразным условиям окружающей среды. Системы памяти мозга глубоко переплетены с его эмоциями, которые сильны с самого рождения. Поэтому многое из того, что мы узнаём на раннем этапе, – это эмоциональное понимание того, как устроен мир. Эмоциональный аспект памяти – воспитание привязанности и позитивных ассоциаций оказывает невероятно сильное влияние на будущее малышей.

Все эмоции и чувства возникают как результат химических изменений в мозге человека, который сильно отличается от мозга человекообразных обезьян. Возможно, химия мозга является дорогой к пониманию пути эволюции? Все это еще предстоит выяснить ученым, которые уже преодолели значительное расстояние на пути к истине.

За последние несколько десятилетий изучение устройства и деятельности мозга продвигалось ускоренными темпами. Ученым удалось найти методы, позволившие выявить взаимоотношения между различными мозговыми структурами. Они накопили много информации о химических веществах, которые нейроны человеческого мозга используют для общения друг с другом. Но головной мозг – самый удивительный орган человеческого тела. Он до сих пор требует детального изучения и ставит перед учеными огромное количество вопросов.

В процессе эволюции нервная система живых существ прошла длительный путь от примитивных рефлексов у простейших организмов до сложной системы накопления, обработки и хранения информации у человека и человекообразных обезьян. Для большинства организмов окружающий мир нестабилен и требует постоянного приспособления к нему. В результате органом быстрого реагирования на изменяющиеся условия внешней среды стала нервная система.

Что послужило стимулом к формированию и развитию мозга? Почему из всех приматов лишь определенные виды оказались способны на развитие? И почему только люди оказались способны на сложные мысли, эмоции и поведение?

В XIX веке классик марксизма Фридрих Энгельс, ссылаясь на труды Чарльза Дарвина об общем предке человека и обезьян, уверенно заявил, что труд сделал примата человеком. Основной причиной, побудившей стаи обезьян спуститься с деревьев и начать эволюционировать, немецкий философ считал истощение запасов фруктов в месте обитания и конкурентную борьбу с другими стаями. Это привело к развитию мозга и увеличению движений руки. Но неужели всем человеческим в себе мы обязаны только труду? И разве только ухудшение окружающих условий заставляет развивать навыки и умения?

Термин «обогащенная среда» подразумевает благоприятную обстановку жизнеобитания, включающую комфортно устроенное пространство, наличие пищи, возможность свободной поисковой активности. Оказывается, пребывание в такой среде может влиять на генетически обусловленные состояния. Если мышей генетически слабой обучаемости и низким уровнем связей между нейронами содержать в условиях обогащенной среды, то у них существенно возрастает поисковая активность, способность к обучению, которые совпадают с интенсивным развитием нервных клеток в мозге.

Объяснить развитие наших интеллектуальных способностей исключительно увеличением объема мозга невозможно: у многих животных он гораздо больше нашего, однако не обеспечивает умственные способности человеческого уровня. А может быть, ответы на подобные противоречия стоит искать в области химии?

Теперь ученые знают, что все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают в результате химических изменений в мозге. Удовольствие от успешно выполненного проекта, выращенного цветка, удачного броска мяча в кольцо и так далее возникает в результате сложнейших химических взаимодействий. Схожие процессы связаны с отрицательными эмоциями и стрессом.

Когда мозг приказывает телу выполнить какое-либо действие, например покрутить педали или сохранить файл, то для выполнения указания большого босса включаются нейромедиаторы, которые приводят в движение химический процесс. Они являются «ключевыми словами», которые объединяют язык мозга, нервной системы и всего организма. Вспомним, что к ним относятся: ацетилхолин, серотонин, норадреналин, дофамин и другие. Нейромедиаторы, как ноты, слагающиеся в партитуру, определяют гармонию исполняемых процессов.

Мозг современного человека сильно отличается от мозга человекообразных обезьян по размерам, форме, строению и функциям. С изменениями мозга тесно связаны изменения поведения, хотя найти уникальные черты в поведении человека не всегда легко. Интересно, что у людей различия мужчин и женщин в генетическом отношении больше, чем, скажем, у мужчин и самцов шимпанзе.

Если в ситуации конфликта вам хоть раз хотелось бросить в лицо распоясавшемуся хаму, что он «бабуин», вы удивительнейшим образом оказывались близки к истине!

Ученые предположили, что профили нейромедиаторов у человека и высших приматов должны отличаться. Такое отличие, по их мнению, объясняет наши более развитые умственные способности, по сравнению с шимпанзе, гориллами, бабуинами и мартышками.

Результаты исследований свидетельствуют, что по сравнению с другими высшими приматами человеческий мозг имеет уникальные уровень и сочетание состава нейромедиаторов, которые, вероятно, привели к улучшению нашего познавания мира в ходе эволюции. Оказывается, уровень серотонина в самом переднем отделе головного мозга (он носит название «стратиум», или «полосатое тело») у людей, горилл и шимпанзе был выше, чем у других приматов. А между тем известно, что высокий уровень серотонина в полосатом теле снижает агрессивность, усиливает поведенческий и социальный контроль, тогда как низкий уровень связан с неразвитыми социальными навыками. Низкий уровень серотонина отмечается также в мозге людей с психологическими расстройствами, например с неврозом навязчивых состояний. За уровень агрессии отвечает и такой нейромедиатор, как ацетилхолин: чем его меньше, тем ниже агрессия. Ученые отметили, что у приматов уровень этого нейромедиатора гораздо выше, чем у людей. Кроме того, они обнаружили, что высокий уровень дофамина в полосатом теле мозга человека способствует моногамии, как более выгодному для эволюции варианту развития социальных отношений. В отличие от людей, у шимпанзе нет представления о сексуальной ревности или соперничестве, они не имеют долгосрочных партнеров.

На поведение человека и приматов влияет целый коктейль различных химических соединений, собранный в разных пропорциях. Исследование химического состава женского молока и молока разных млекопитающих выявило, что углеводы в грудном молоке представлены лактозой и олигосахаридами. Олигосахариды – это сложные углеводы, а их содержание после лактозы и жиров занимает третье место в грудном молоке. Но при этом они не перевариваются и не имеют никакой пищевой ценности, то есть не содержат калорий. Женское молоко – самый богатый источник олигосахаридов среди всех млекопитающих; например, в коровьем молоке их содержание ниже примерно в тысячу раз. Но если из пятиста калорий, которые кормящая мама расходует ежедневно для секреции молока, целых 10 % затрачивается на синтез не имеющих пищевую ценность олигосахаридов, то они, по-видимому, должны играть важную роль для здоровья ребенка.

Выяснилось, что в группе приматов только молоко человека характеризуется самым высоким содержанием и разнообразием олигосахаридов. Среди обезьян с наиболее высоким уровнем интеллекта только у шимпанзе грудное молоко имеет значительное, хотя и более низкое, чем у человека, разнообразие олигосахаридов. В женском молоке более двухсот олигосахаридов, которые выполняют функцию пребиотиков, необходимых для поддержания здоровой микрофлоры в кишечнике ребенка. Кроме того, они предотвращают попадание инфекций в кровоток и снижают риск воспаления мозга. Этот факт также может свидетельствовать в пользу того, что олигосахариды грудного молока сыграли важную роль в эволюции нервной системы человека. А все-таки интересно: если вещества грудного молока могут оказывать влияние на мозг, то каков его (мозга) химический состав?

Обезьяна-капуцин относится к приматам с самым крупным мозгом

Мозг на 70–80 % состоит из воды. Достаточно потери организмом жидкости всего на 2 %, чтобы возникло состояние усталости и нарушились память, концентрация. Наиболее чувствительны к обезвоживанию дети грудного возраста и старики. Содержание воды в сером веществе головного мозга заметно больше, чем в белом. Поэтому данные отделы мозга значительно различаются и по своему химическому составу. В сером веществе на белки приходится 50 % плотных веществ, а в белом – не больше 30 %. Совсем иная ситуация с липидами (жирами). Они составляют около 60 % сухого вещества мозга, но в сером веществе их лишь около 30 %. В состав жиров мозга входят холестерин, на долю которого приходится 25 %, омега-3 и омега-6 жирные кислоты. По данным Всемирной организации здравоохранения, холестерин является ключевым компонентом в развитии атеросклероза. Но сегодня многие биологи признают, что «демонизация» холестерина является ошибочной. Холестерин – это важный компонент нормальной физиологии всех животных, от низших до высших, и не может оказаться столь опасным веществом именно для человека. Он появился в эволюции вместе с клетками живых организмов миллионы лет назад. Холестериновые молекулы придают клеточным оболочкам разных органов, в том числе мозга, необходимую прочность. Защитная оболочка, покрывающая нервные волокна, на 22 % состоит из холестерина. Но вернемся к эволюции. А как у других приматов?

Из всех приматов ближе всего к человеку шимпанзе. По последним данным, общий геном у человека с шимпанзе составляет около 94 %, иногда называют даже цифры до 98 %. Но с точки зрения содержания и распределения липидов (молекул жира) человеческий мозг очень сильно отличается от мозга шимпанзе и от мозга макак. Мы уже упомянули о содержании омега-3 и омега-6 жирных кислот в составе липидов мозга человека. В последние двадцать лет набирают популярность представления об уникальной роли, которую в эволюции человека сыграла рыбная пища.

Накоплено большое количество доказательств особой роли омега-3 в созревании центральной нервной системы у детей. Правильное поступление одной из таких ненасыщенных омега-3 жирных кислот – докозагексаеновой (ДГК) – в период внутриутробного развития и в первые месяцы жизни ребенка оказывает огромное влияние на развитие мозга и зрения. Возвращаясь к вопросу эволюции человека, отметим, что первобытный человек, как известно, обычно селился на берегах рек, озер и морей. Единственным продуктом с высоким содержанием ДГК являются рыба и другие водные организмы. Доступ к пище, особенно богатой ДГК, обеспечил человеку возможность развития структур мозга. Омега-3 жирные кислоты участвуют в процессах нейропередачи, обновления нейронов и образования синапсов, обеспечивают нормальное развитие двигательных и поведенческих навыков.

Для профилактики мозговых расстройств и сохранения интеллектуальной дистанции с человекообразными обезьянами рекомендуется ежедневно потреблять не менее одного грамма омега-3 жирных кислот – такая доза рекомендована и для предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний.

У африканского саванного слона 257 миллиардов нейронов

Особенности развития

Мозг человека до рождения сформирован только на 25 % и развивается до 18–25 лет. У макак к первому году жизни мозг сформирован полностью и даже очищен от ненужных контактов

Правильный рацион будущей мамы закладывает основу «культуры питания» ребенка еще на этапе внутриутробного развития

Новорожденные не только реагируют на голос матери, но и помнят те звуки, которые регулярно слышали до рождения

Гориллы – наиболее умные из обезьян

У макак мозг сформирован к первому году жизни

Кишечные бактерии могут программировать поведение организма хозяина благодаря химическим сигналам, которые оказывают влияние на нервную систему. Можно ли с помощью лакто– и бифидобактерий побороть депрессию и улучшить работоспособность мозга?

Можете не верить, но научными исследованиями доказано, что в нашем теле почти в полтора раза больше микробных клеток, чем собственных человеческих. Бактериальное «население» человеческого организма – микробиота – отличается исключительным многообразием. Различают микробиоту кожи, полости рта, кишечника. Если попробовать положить на весы все полезные и вредные бактерии, находящиеся в кишечнике взрослого человека, то стрелка достигнет значения от трех до трех с половиной килограммов.

Бактерии, присутствующие в кишечнике (их принято называть кишечной микробиотой), могут оказывать существенное влияние на психическое здоровье, обучение и настроение человека. Лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины Илья Ильич Мечников еще в начале ХХ века сравнивал микробиоту кишечника с функцией печени и предлагал считать ее отдельным органом.

Влияние кишечных микробов на нашу жизнь невероятно велико. Мы во многом зависим от них, и они действительно могут управлять нами. Наша пищеварительная система имеет свою автономную нервную систему, которая состоит примерно из двухсот – шестисот миллионов нейронов. Между нервной системой кишечника и центральной нервной системой существует постоянный обмен информацией. Кишечно-мозговая ось – это дорога с двусторонним движением, благодаря которой мозг влияет на работу желудочно-кишечного тракта и наоборот.

Взаимоотношения мозга и кишечной микробиоты являются примером согласованных действий нервной и иммунной систем. Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) оказывает влияние и на высшую нервную систему, и на двигательную активность, и на иммунитет кишечника. В этом процессе участвуют блуждающие нервы (именно так они называются), крестцовые нервы, гипоталамус и корковые отделы мозга. Например, пара блуждающих нервов выходит из мозга, проходит к животу и по пути затрагивает большинство внутренних органов. В блуждающем нерве 90 % нервных волокон несут информацию от внутренних органов к мозгу. Они передают сигналы от пищевода, желудка и тонкого кишечника в мозг. Эти сигналы могут влиять на настроение, эмоциональность, обучение и поведение. Сообщения передаются и в обратную сторону (от мозга к сердцу, желудку и кишечнику), но основной информационный поток направлен в сторону головного мозга.

В кишечнике синтезируется около двадцати собственных гормонов! Кишечные бактерии вырабатывают серотонин, мелатонин, гамма-аминомасляную кислоту и ацетилхолин. Часть из них являются важнейшими нейромедиаторами и могут действовать не только на кишечную нервную систему, но в первую очередь – на центральную.

Большая часть серотонина и около половины всего количества дофамина в организме имеют кишечное происхождение. В головном мозге всего 5 % серотонина, а остальные 95 % хранятся в кишечнике. Что в животе: бабочки или дискомфорт? Это и есть процесс общения нашего кишечника с мозгом с помощью серотонина. Не удивительно, что антидепрессанты, которые изменяют уровень серотонина, часто вызывают проблемы с кишечником.

Бактерии нашего организма – живые существа, и им тоже нужно питание. От того, насколько они сыты, зависит наше здоровье и настроение. Бактерии кишечника играют важную роль при передаче информации мозгу о количестве еды. При поступлении пищи, богатой пребиотиком, в частности, клетчаткой, кишечные бактерии выделяют короткоцепочечные жирные кислоты, они отправляют сигналы в желудок и мозг о том, что пищи достаточно, и кишечник усиливает процессы пищеварения.

И теперь самое подходящее время разобраться в разнице часто встречающихся терминов – пробиотики и пребиотики. Итак, пребиотики – это вещества, которые могут стимулировать рост и активность одной или нескольких полезных бактерий и оказывать благотворное влияние на здоровье хозяина. Большинство пребиотиков представляют собой углеводы, которые присутствуют в натуральных продуктах: фруктах, овощах и злаках. А пробиотики – это живые существа, микроорганизмы, которые, согласно научным исследованиям, могут быть полезны для здоровья. Большинство пробиотиков относятся к двум родам: лактобактерии и бифидобактерии, хотя существует еще несколько других групп. Каждый род пробиотиков содержит значительное число видов. Разные виды могут быть по-разному полезными для различных органов. Например, одни лактобактерии поддерживают иммунную систему, а другие – полезны для людей, не способных переваривать лактозу.

Микробиота состоит из множества видов бактерий, которые отличаются по своим пищевым предпочтениям. Каждый вид бактерий стремится так подействовать на организм хозяина, чтобы он чаще употреблял в пищу именно их любимые продукты. Если питательных веществ бактериям оказывается недостаточно, то они могут выделять химические соединения, стимулирующие болевые окончания в стенке кишечника. У людей, придерживающихся разных режимов питания, различается и состав кишечной микробиоты: доминирующие микробы вызывают тягу к разным типам еды. Микробы, провоцирующие воспалительные процессы в кишечнике, обожают трансжиры.

Ученые сравнили содержание бактериальных веществ в моче сладкоежек и людей, равнодушных к сладкому, которые тем не менее питались одинаково. Оказалось, что эти вещества в моче разные! Получается, что тяга к сахару может быть свойством микрофлоры, а не ее хозяина. Так что если вам кажется, что вы обожаете тортики и маффины, то не исключено, что на самом деле их предпочитают ваши микробы. Рафинированные и копченые продукты, кристаллический сахар, трансжиры, газированные напитки с сахарозой – красный флаг для полезных бактерий и зеленый для патогенных.

Коровье молоко, кефир, сыр, кимчи, соленые огурцы и квашеная капуста, мед, йогурты – продукты, богатые пробиотиками. Пребиотики в большом количестве содержатся в чесноке, луке, спарже, овсяных хлопьях, какао, яблоках. Чем разнообразнее наш рацион питания, тем больше видов микроорганизмов населяют наш кишечник, а это один из важнейших факторов на пути к здоровью и долголетию!

Определенные комбинации бактерий в кишечнике оказывают воздействие на темперамент, настроение и способность к обучению. При нарушении правильных взаимоотношений мозга и кишечника возникают не только воспалительные заболевания ЖКТ с нарушением процессов пищеварения, но и депрессивные расстройства и заболевания нервной системы. Возможно, вы удивитесь, но многие особенности и расстройства поведения могут иметь бактериальную природу. Дисбактериоз кишечной микробиоты сопровождается увеличением тревожности, депрессивным поведением, нарушением памяти. Инфекция и воспаление приводят не только к диарее, но также к изменениям настроения, снижению памяти и умственной работоспособности. Отдельные типы вредных кишечных бактерий вырабатывают вещества, которые отрицательно влияют на иммунную систему и головной мозг, усиливают воспалительный процесс. Мозг способен узнавать о внедрении патогенных микробов в кишечник и отвечать чувством тревоги и беспокойства. Психические отклонения выявляют у 60 % пациентов с воспалительными заболеваниями желудка и кишечника. Как противостоять подобным состояниям?

В одном интересном исследовании было выявлено, что перенос кишечных бактерий, взятых у робких мышей, в кишечник их общительных сородичей приводил к изменению их поведения. Храбрые мыши становились более замкнутыми и недоверчивыми. Конечно, не совсем ясно, как ученые определяли «характер» каждой мыши. Гораздо больше впечатляет тот факт, что, когда агрессивных мышей стали «кормить» пробиотиками, их поведение стало более спокойным.

Высокий риск развития аутизма, нарушения способности к общению со сверстниками и взрослыми, замедление темпов обучения и запоминания могут быть связаны с отсутствием полезных лактобактерий в кишечнике у детей раннего возраста. Часто такие нарушения также наблюдаются и у детей, рожденных путем кесарева сечения.

Бактерии влияют на наше поведение каждую минуту. Увеличение количества «хороших бактерий» в нашем кишечнике способно обуздать воспаление, снизить уровень гормона стресса кортизола, облегчить симптомы тревоги и депрессии, улучшить память и даже повысить ощущение социальной защищенности. Полезные кишечные бактерии (даже в форме лекарств пробиотиков) могут служить транспортом для нейромедиаторов и гормонов, обеспечивая взаимосвязь кишечника с мозгом.

Термин «психобиотик» используют для обозначения живых микроорганизмов, прием которых в достаточном количестве приводит к благоприятным последствиям для психического здоровья. Существуют доказательства того, что психобиотики могут быть полезны при тревоге и депрессии. Прием в течение тридцати дней смеси пробиотиков, содержащих бифидо– и лактобактерии, уменьшает физиологический и психологический стресс и приводит к значительному снижению симптомов депрессии и умеренному улучшению памяти. Люди, которые регулярно едят ферментированные продукты, меньше подвержены социальной тревожности. Пробиотики, содержащиеся в этих продуктах, меняют микрофлору кишечника, что благотворно влияет на настроение.

Исследования лечебных эффектов психобиотиков дают основание считать, что изменение состава кишечной микробиоты имеет реальный потенциал для безлекарственного предупреждения и лечения социальной тревожности, хронического стресса, депрессивных состояний. Изучение новых классов пробиотиков может открыть перспективу влияния на микробиоту кишечника с целью профилактики и эффективного лечения различных психических расстройств.

Стресс, особенно хронический, наносит существенный вред работе нашего мозга, да и всего организма в целом. Что происходит в мозге, когда мы испытываем стресс? Как работают в стрессовой ситуации гормоны? В каких ситуациях стресс вредит, а в каких оказывается полезным? Зная эти особенности, мы сможем уменьшить негативные последствия стресса на наш организм.

Наша эндокринная система состоит из набора желез и органов, которым поручено вырабатывать специальные химические соединения – гормоны. Гормоны (с др.-греч. hormao – побуждаю, двигаю, привожу в движение) обладают высокой активностью и работают очень избирательно. Они действуют в очень малых количествах (меньше, чем одна миллионная часть грамма) и только на те клетки, у которых есть специальные воспринимающие участки – рецепторы, свои для каждого гормона. После соприкосновения рецептора с гормоном внутри клетки происходит ряд изменений. Гормоны помогают контролировать процессы, связанные с обменом веществ, ростом, эмоциями и поведением. В регулировании выработки гормонов мозг играет важнейшую роль. От правильного соотношения выделяемых гормонов зависит то, как человек себя чувствует. На их выработку могут влиять инфекции, нарушение питания, дефицит жидкости и стресс. Этот термин в настоящее время все чаще используется в повседневной жизни, а сами гормоны имеют большое значение для нашего здоровья.

Это состояние психического и физического напряжения – комплекс защитных реакций, возникающих в организме человека в ответ на воздействие стрессора. Стрессор – неблагоприятный фактор, вызывающий в организме состояние напряжения (стресс). Стрессорами могут быть холод, жажда, голод, психические и физические травмы. В последние годы появилась тенденция отождествлять стресс с нервным напряжением. Но стресс – это не просто волнение или нервное напряжение, потому что в стрессорный ответ вовлекается целый ряд органов и систем нашего тела. Стресс может принимать разнообразные формы. Острый стресс возникает в результате одного кратковременного события, например ссоры с любимым человеком, другие – появляются из-за повторяющихся стрессоров, таких как длительная болезнь или тяжелая работа. Когда неблагоприятные факторы вызывают стресс и он становится интенсивным и устойчивым в течение длительного периода времени, то его называют хроническим или токсическим. Любой стресс вызывает физиологические реакции, но хронический особенно опасен из-за значительного вреда, который он может нанести работе мозга и всего организма.

Когда человек переживает стрессовое событие, миндалевидное тело (область мозга, отвечающая за эмоциональное восприятие) посылает сигнал бедствия в гипоталамус. Эта область функционирует как командный центр, взаимодействуя с остальной частью тела через нервную систему, так чтобы у человека было достаточно сил и энергии для сопротивления или бегства. Наше тело исторически готово реагировать на стресс таким образом, чтобы защититься от угроз со стороны хищников. Хотя такие угрозы и редки сегодня, это вовсе не значит, что жизнь не вызывает стресса. Мы каждый день сталкиваемся с многочисленными вызовами, такими как выполнение огромного объема работы, оплата счетов и забота о своей семье. Организм рассматривает эти вроде бы незначительные неприятности как угрозы. В ответ на стрессовое воздействие внутри нас возникают четыре основные реакции:

1. От кожи, кишечника и других органов кровоток перераспределяется к мышцам и мозгу.

2. Глюкоза и жирные кислоты мобилизуются и подаются в кровеносное русло для обеспечения энергией.

3. Повышается уровень бдительности через обострение зрения и слуха.

4. Снижается эффективность работы иммунной системы и восстановительных процессов, изменяется работа внутренних органов.

Такое сложное явление, как стресс, затрагивает все процессы, протекающие внутри нас. Проявления стресса регулируются гормонами стресса, которые организм вырабатывает в ответ на определенное событие. Три самых важных из них – это адреналин, норадреналин и кортизол. Они помогают организму человека справиться со стрессом. Кортизол участвует в регулировании уровня кровяного давления и сахара в крови, положительно влияет на память и снижает активность внутренних воспалительных процессов. Кортизол также снижает функции, которые были бы несущественными или вредными в ситуации борьбы или бега. Он изменяет реакции иммунной системы, подавляет пищеварительную систему и процессы роста. Эта сложная система сигнализации также взаимодействует с областями мозга, которые контролируют настроение, мотивацию и страх.

Норадреналин и адреналин регулируют работу внутренних органов и заставляют их функционировать активнее или слабее. Это помогает нам справляться со стрессом, эмоциональной и физической нагрузкой. То есть со всеми ситуациями, в которых мы тратим энергию: бежим, переживаем из-за каких-то событий или обдумываем проблемы. Эти гормоны вырабатываются из сигналов, посылаемых из нашего мозга в надпочечники.

Система реагирования организма на стресс обычно работает в режиме саморегулирования. Как только угроза исчезает, уровень гормонов возвращается к норме. По мере снижения уровня адреналина и кортизола частота сердечных сокращений и кровяное давление снижаются к начальным уровням, а другие системы возобновляют свою регулярную деятельность.

Перечисленные эффекты играют важную положительную роль во время острых стрессовых ситуаций. Но если они поддерживаются в течение длительного периода, случаются часто или происходят с высокой интенсивностью, то начинают представлять риск для здоровья. К сожалению, в современной жизни стресс уже не является случайным событием, а стал постоянным и дискомфортным. Он ускоряет рост заболеваний, приводит к развитию психических и поведенческих расстройств. При хроническом стрессе организм вырабатывает больше кортизола, чем имеет шанс высвободить. Высокий уровень кортизола способен ослабить работу мозга. Он может нарушить регуляцию синапсов, что приведет к потере общительности и избеганию взаимодействия с другими людьми. Хронический стресс оказывает негативное воздействие на префронтальную кору – область мозга, отвечающую за память и обучение.

Можно предположить, что адаптация к стрессу нарушена, если человек начинает демонстрировать постоянную раздражительность, трудности в принятии решения, потерю чувства юмора, неспособность к завершению поставленных перед собой задач, желание плакать из-за незначительных проблем, отсутствие интереса к деятельности вне работы, чувство усталости после пробуждения, постоянную утомляемость. У людей, испытывающих хронический стресс, может развиться диарея или запор, повышенная потливость или выраженная сухость кожных покровов и слизистых. Но если мы не научимся сосуществовать со стрессом, разумеется, последствия для нашего здоровья будут значительными.

Оказывается, существуют факторы, от генетических до экологических, которые определяют то, как по-разному люди могут реагировать на ситуацию. На уязвимость или, наоборот, устойчивость к стрессовым расстройствам влияют пол, особенности личности, тип поведения. Принципиальное значение имеет восприятие конкретной ситуации как стрессовой, а также ее интенсивность, продолжительность и частота. Установлено несколько психологических типов людей, чья реакция на стресс может принципиально отличаться.

Тип поведения личности А – стереотипная форма поведения человека, ориентированного на лидерство. Такая форма увеличивает уязвимость к стрессу, удваивает риск ишемической болезни сердца у здоровых людей. Для типа А характерны: работа в авральном режиме; стремление к накопительству (например, денег); чувство незащищенности; перфекционизм; агрессия и враждебность; работа в высоко конкурентных профессиях (юриспруденция, медицина, финансы и так далее).

Тип поведения личности В – стереотип защитного поведения человека, отгораживающегося от негативного влияния стресса. Такие люди чередуют работу и отдых, им не свойственно состояние эмоционального напряжения, они расслаблены, неторопливы. При этом эффективность их работы не снижается.

Тип поведения личности D – это стереотипная форма поведения людей, склонных к тревоге и депрессии. Для них характерны: воздержание от демонстрации своих эмоций; ограничение социальных контактов, вплоть до изоляции; низкая приверженность лечению.

В современной жизни мы окружены стрессовыми ситуациями, поэтому важно научиться управлять их восприятием. Первое, что надо сделать, – нормализовать свои биологические часы: наладить режим дня, принимать пищу согласно потребностям, высыпаться. Для борьбы со стрессом важен качественный сон не менее восьми часов в сутки. Для этого нужно стараться ложиться спать и вставать в одно и то же время (в том числе с помощью будильника), избегать отклонения времени пробуждения по выходным дням более, чем на два часа; использовать кровать только для сна, а не для того, чтобы есть, читать, просто лежать; не наедаться на ночь, заканчивать прием пищи за три часа до сна («Не ужинать – святой тому закон, кому всего дороже легкий сон», – писал А. С. Пушкин); не играть перед сном в компьютерные игры и не пользоваться гаджетами, так как они обладают возбуждающим действием, а свет от них снижает возможность мозга заснуть самостоятельно. Регулярная физическая активность позволяет снять напряжение, повысить адаптацию и стрессоустойчивость. Любая физическая нагрузка в тренировочном режиме должна строиться по принципу: 25 % тренировочного времени – разминка в легком и умеренном темпе; 50 % – активные нагрузки; 25 % – заминка в легком темпе. Награда за то, что мы научимся справляться со стрессом, – спокойствие и более долгая, здоровая жизнь.

Для многих людей различные стрессы мешают нормальному психологическому и социальному поведению, что в итоге приводит к серьезным долгосрочным последствиям. Нередко попытки избавиться от стресса приводят к злоупотреблению психоактивными веществами. Будем помнить, что беспокойство не меняет завтрашние неприятности, оно отнимает сегодняшний покой, а принятие правильного отношения может превратить отрицательный стресс в положительный.

Илья Ильич Мечников – лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины

Систематическое употребление продуктов, содержащих бифидои лактобактерии, уменьшает физиологический и психологический стресс, приводит к значительному снижению симптомов депрессии и умеренному улучшению памяти

Проявления стресса регулируются гормонами стресса. Три самых важных из них: адреналин, норадреналин и кортизол

Расслабиться перед сном помогут такие простые продукты, как молоко и мед

В этой главе пойдет речь о сложных механизмах формирования зависимости от психоактивных веществ и их влиянии на мозг, разрушении нейронов и панических атаках.

В предыдущей главе мы уже начали говорить о том, что неудачные попытки преодолеть стресс или психотравму могут привести к нежелательному поведению. Одно из наиболее частых – злоупотребление психоактивными веществами. Действие таких веществ на мозг оказывает долговременные последствия и постепенно формирует химические и не химические зависимости. А что называют зависимостью от психоактивных веществ (ПАВ)? Это хроническое, повторяющееся расстройство с навязчивым поиском и употреблением ПАВ, несмотря на неблагоприятные последствия. Такие нарушения относят к мозговым расстройствам, потому что они включают изменения в зонах мозга, отвечающих за стресс и самоконтроль.

Подростковое употребление ПАВ, когда мозг еще продолжает свое развитие, повышает риск зависимости. Одной из областей мозга, которая продолжает созревание в подростковом возрасте, является префронтальная кора – часть мозга, которая позволяет людям оценивать ситуации, принимать разумные решения и контролировать эмоции и желания. Поскольку мозг все еще развивается, употребление наркотиков в этом возрасте блокирует его функции, отвечающие за мотивацию, память, обучение, рассудительность и контроль поведения. Некоторые ПАВ, например опиоиды, разрушают ствол мозга, который контролирует основные функции, важные для жизни, включая частоту сердечных сокращений, дыхание и сон.

Непосредственное негативное воздействие различных ПАВ заключается в повреждении нейронов и повышении нагрузки на кровеносные сосуды, которыми пронизан головной мозг. Психоактивы влияют на то, как нейроны посылают, принимают и обрабатывают сигналы с помощью нейромедиаторов. Химическая структура марихуаны и героина имитирует структуру естественного нейромедиатора. Это позволяет ПАВ прикрепляться к нейронам и активировать их, но не так, как собственный нейромедиатор организма, что приводит к отправке аномальных сообщений по сети. Другие наркотики, такие как амфетамин или кокаин, заставляют нейроны выделять аномально большое количество естественных нейромедиаторов. В результате нарушается нормальная связь между нейронами. Работа дофаминовых, эндорфиновых, ацетилхолиновых синапсов, подвергающихся повторным атакам молекул, похожих на «родной» медиатор, быстро нарушается. Синапс теряет рецепторы, снижает синтез собственного нейромедиатора, «ожидая» очередной дозы ПАВ. «Момент, когда колешься не для того, чтобы тебе стало хорошо, а чтобы не было плохо, наступает очень быстро», – печально замечала знаменитая француженка Эдит Пиаф.

Мы уже знаем, что для лучшего запоминания информации организм может предложить мозгу собственные химические соединения – наградные вещества для фиксирования событий, связанных с удовольствием. Для мозга различие между вознаграждением за наркотики и привычным поощрением можно сравнить с разницей просмотра стереоскопического экшена на маленьком гаджете и на 3D-экране в зале кинотеатра. Мозгу человека, злоупотребляющего наркотиками, становится неинтересно производить собственные нейромедиаторы в цепи вознаграждения. Прием некоторых психоактивных веществ вызывает всплески нейромедиаторов, намного большие, чем незначительные всплески, естественно возникающие в связи со здоровыми вознаграждениями, такими как еда, прослушивание музыки, творческие занятия или социальное взаимодействие. В результате способность человека испытывать удовольствие от естественно-полезной, подкрепляющей память деятельности снижается. Вот почему люди, злоупотребляющие приемом ПАВ, в конечном итоге чувствуют себя подавленными, лишенными мотивации и неспособными наслаждаться вещами, которые раньше доставляли удовольствие. Теперь нужно продолжать принимать наркотики, чтобы испытать даже нормальный уровень вознаграждения, а это только усугубляет проблему. Кроме того, человеку становится необходимым увеличение дозы препарата, чтобы получить знакомый эффект. Так развиваются порочный круг, привыкание и зависимость.

Поговорим теперь о медиаторах положительных эмоций и эффектах от употребления наркотических и лекарственных веществ, сходных с ними по химической структуре. Самое распространенное в мире психоактивное вещество – кофеин, работающий как психостимулятор. Психомоторные стимуляторы активизируют работу органов, в том числе мозга, уменьшают утомляемость. Но принцип действия любого психостимулятора – кратковременная мобилизация ресурсов организма, за которой следует истощение. Эти вещества не дают энергии, но заставляют наш организм тратить ее запасы. С кофеином связаны постепенное привыкание и формирование зависимости, а также риск сердечно-сосудистых нарушений. «Разумная норма» – 100–200 (максимум 300) миллиграммов кофеина в сутки. Опасен избыток кофе, колы, энергетических напитков.

Прием алкоголя вызывает разную степень опьянения в зависимости от объема и характера спиртосодержащего напитка. Дефицит некоторых нейромедиаторов призывает человека к употреблению алкоголя. Молекулы этилового спирта, при поступлении в организм в дозе 10–20 граммов, первым делом активируют дофаминовую систему. В связи с этим наступает стандартный эффект малых доз алкоголя – улучшение настроения. Происходит временная компенсация дефицита дофаминов, поскольку алкоголь вызывает усиленное их высвобождение из депо. В средних дозах (до 60–80 граммов) основной мишенью алкоголя оказываются тормозные синапсы (прежде всего система гамма-аминомасляной кислоты), в этом основа антистрессорного действия спиртных напитков. Оказывается, при начальных формах алкоголизма на фоне умеренной дозы спиртного испытуемые лучше выполняют ряд психологических, математических и других тестов, то есть происходит не только субъективное, но и объективное улучшение состояния. Однако здесь начинается порочный круг: после высвобождения нейромедиатор быстро разрушается ферментами и состояние человека становится еще хуже. Поэтому в данной главе мы не станем повторять опыты на себе или проводить тесты с испытуемым.

В больших дозах (более 80–100 граммов) алкоголь изменяет работу значительной доли синапсов и ухудшает работу всех медиаторных систем. Происходит отравление продуктами распада этилового спирта и постепенное засыпание. Необходимо четко понимать, что не существует безопасного для здоровья количества алкоголя и нельзя говорить о норме его употребления. Спиртное, вопреки распространенному мнению, не убивает нейроны, но вредит их отросткам и разрушает связи между нейронами и разными участками мозга.

Механизмы действия современных синтетических наркотиков на головной мозг детально не изучены. Эта задача усложняется из-за регулярного изменения формул, вызывающих изменения сознания. Обычно наркотический эффект является последствием активации выделения норадреналина и дофамина. Галлюциногены-психоделики выключают тормозное действие серотонина в коре больших полушарий, где этот медиатор «снимает» избыточные сигналы от центров эмоций и памяти. Мы помним, что серотонин больше тормозит отрицательные эмоции, чем вызывает положительные. У многих людей, принявших психотропные наркотики, отмечаются сильнейшие приступы паники, припадки ярости, полная дезориентация в пространстве и неконтролируемая двигательная активность. В результате развиваются галлюцинации, которые, в отличие от состояний, вызываемых молекулами амфетаминов, кокаина, эфедрина и морфина, совсем не гарантируют положительных эмоций. Отключение инстинкта самосохранения приводит к тому, что человек, который употребил соли, спайсы, альфа-PVP (флакка), с легкостью может стать жертвой несчастного случая – упасть с балкона, попасть под поезд или машину, шагнуть с моста, но при этом не будет осознавать последствий. Часто даже однократное применение чего-то, содержащего психоделики (например, курительных смесей спайсов), может привести к очень серьезным и долгосрочным сбоям в работе мозга.

Главная мишень всех наркотически действующих ядов – головной мозг. С помощью опиоидов (морфина и его производных) можно на определенное время отключить даже самую сильную боль у онкологических больных. Причиной служит снижение количества опиоидных рецепторов на мембране синапса. Серьезная поломка синапсов и привыкание происходит катастрофически быстро – после 5–10 приемов в случае морфина, 2–5 приемов в случае героина. Дезоморфин – еще один наркотик опиоидной группы кустарного производства, известный как «крокодил». Такое название связано с действием психостимулятора на кожу – после каждой инъекции раствор «крокодила» обжигает тонкие стенки сосуда, которые в ответ резко сужаются путем разрастания соединительной ткани. На месте инъекции кожа начинает гноиться, затем покрывается корочкой и становится подобной коже крокодила.

Наркотики, похожие на дофамин, активируют движения, мыслительную деятельность, приводят к иллюзии могущества, величия. К этой категории относятся амфетамины, кокаин. Серьезное нарушение работы синапсов при их повторном введении в организм происходит, как правило, после 20–30 приемов. Когда человек решает отказаться от амфетамина, обнаруживается, что дофаминовые синапсы без него нормально уже не работают. Каннабиноиды – токсины марихуаны – изменяют восприятие, мышление, вызывают ощущение безмятежности и умеренной эйфории. Наркотическое воздействие основывается на взаимодействии активного вещества с центральными каннабиоидными рецепторами, которые содержатся в организме человека.

Итак, мы убедились, что наркотики – вещества, разрушительно и долгосрочно влияющие на работу синапсов. Заявления наркозависимых о расширении сознания под действием психоделиков опровергаются нейромедиаторными механизмами влияния ПАВ на мозг. Великий каталонец Сальвадор Дали заявлял: «Я не принимаю наркотики. Я и есть наркотик!» Загруженному проектами творческому мозгу не нужна дополнительная стимуляция, и неважно, какие масштабы у этих проектов. Грубое вмешательство химических веществ неизбежно приводит к сбоям в работе мозга. Наркотическая зависимость практически необратима и сохраняется обычно пожизненно. Если бывшие наркоманы возобновляют прием ПАВ даже после многолетнего перерыва, то симптомы наркомании появляются гораздо быстрее, чем при первоначальном формировании зависимости. Изменения в мозге и поведенческие расстройства, вызванные приемом психоактивных веществ, нередко имеют сходную картину с изменениями при нейродегенеративных заболеваниях. Но не будем терять оптимизма, потому что, как говорит Пауло Коэльо: «Каждое утро – это время начать жизнь заново!»

Болезни мозга – бич XXI века. Они развиваются в течение многих лет без каких-либо внешних проявлений. Человек чувствует себя абсолютно здоровым, но при этом у него погибают нейроны. Есть ли надежда на то, что эти заболевания в ближайшем будущем станут излечимыми?

Благодаря прогрессу биохимии и молекулярной биологии мы все больше узнаем о нарушении обмена веществ и генных дефектах при заболеваниях головного мозга. Нейродегенеративное заболевание – это общий термин для целого ряда болезней мозга, в основе которых лежит гибель нейронов. Наиболее известные из них – болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Также к нейродегенеративным заболеваниям (НДГЗ) относят прионную болезнь, болезнь Хантингтона, заболевания двигательных нейронов и некоторые другие, более редкие состояния. НДГЗ – неизлечимые и изнурительные состояния, которые приводят к прогрессирующей дегенерации и гибели нервных клеток. В результате возникают проблемы с движением (называемые атаксией) или умственным функционированием (называемые деменциями).

Болезнь Паркинсона была диагностирована у таких известных персон, как Папа Римский Иоанн Павел II (1920–2005), руководитель коммунистической партии Китая Мао Цзэдун (1893–1976), великий испанский сюрреалист Сальвадор Дали (1904–1989), замечательный советский и российский актер Михаил Ульянов (1927–2007), боксер Мухаммед Али (1942–2016), американский баскетболист Брайан Грант (1972 – здоровья и долгих лет жизни!).

В мире на оказание помощи людям, страдающим болезнями мозга, тратятся гигантские суммы, но на излечение многих из этих заболеваний надежды пока нет. На сегодняшний день на диагностику только болезни Альцгеймера, опеку и уход за больными, например, из бюджета США выделяют более восьмидесяти миллиардов долларов в год. Если в ближайшее время процент людей старше семидесяти лет удвоится, то число заболевших болезнью Альцгеймера может достичь нескольких десятков миллионов человек.

Джордж Хантингтон

Нейроны являются самыми долгоживущими клетками в нашем организме, но и они не вечны. Они отмирают у всех людей. Даже условно рассчитана скорость этой гибели – четыре процента за десять лет. Нейроны могут погибнуть при хроническом стрессе из-за возникающего недостатка питательных веществ и витаминов, а также из-за кислородного голодания и нарушения кровоснабжения головного мозга. Причинами гибели нейронов могут стать ушибы, травмы, инсульты. Повреждение спинного мозга также способно нарушить связь между головным мозгом и мышцами. Тогда нейроны теряют связь с аксонами, расположенными ниже места повреждения. Эти нейроны могут все еще жить, но они уже не в состоянии взаимодействовать друг с другом. Серьезным фактором риска становится экология. Гибель нейронов может наступить из-за проникновения тяжелых металлов в мозг через носовые ходы. Для возникновения такого повреждения необязательно работать на вредном производстве, достаточно жить в мегаполисе. К разрушению нейронных связей приводит и употребление психоактивных веществ. У всех нейродегенеративных заболеваний есть общие черты, но для каждого из них характерны свои специфические изменения в клетках нервной системы. Давайте познакомимся с ними.

На сегодняшний день самым известным НДГЗ является болезнь Альцгеймера. Это наиболее распространенный тип деменции – стойкое нарушение высшей нервной деятельности, сопровождающееся утратой приобретенных знаний, навыков и снижением способности к обучению. Нейрохимические отклонения при болезни Альцгеймера включают гибель нейронов, от которых идут связи в коре больших полушарий, отвечающих за память и обучение. Почти столь же обширны потери нейронов, посылающих к коре норадреналиновые и дофаминовые нервные волокна. Вероятность развития этой болезни увеличивается с возрастом. Коварная особенность болезни Альцгеймера, как и всех НДГЗ, – появление первых признаков только спустя много лет после начала гибели нейронов и истощения компенсаторных резервов мозга. «Молодым не понять, как думают и чувствуют старики. Но старики виноваты, если они забывают, что значит быть молодыми», – утверждал директор Хогвартса Альбус Дамблдор в одной из книг про Гарри Поттера. Средний возраст начала видимых проявлений заболевания – 50–55 лет. Женщины заболевают чаще мужчин в три, а то и пять раз. В числе первых признаков – выраженное нарушение кратковременной памяти при сохранении критики к собственному состоянию. Затем расстройства памяти усугубляются, наблюдается «движение назад во времени» – человек сначала забывает недавние события, а потом – то, что произошло в прошлом. Он перестает узнавать своих детей, принимает их за давно умерших родственников, не знает, что делал сегодня утром, но может подробно рассказать о событиях своего детства, как будто они произошли совсем недавно. В развернутой стадии болезни Альцгеймера больные становятся ворчливыми и неуживчивыми, демонстрируют недовольство словами и поступками окружающих, раздражаются от любой мелочи.

Британские острословы на вопрос о том, что лучше – болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона, утверждают, что предпочтительнее болезнь Альцгеймера: лучше забыть заплатить за кружку пива, чем ее расплескать. А французы заявляют, что если выбирать между Паркинсоном и Альцгеймером, то нужно отдать предпочтение болезни Паркинсона: лучше пролить немного вина на брюки, чем забыть, куда поставил целую бутылку.

Основным биохимическим звеном болезни Паркинсона является нарушение обмена хорошо знакомых нам дофамина, ацетилхолина, норадреналина в зонах мозга, отвечающих за координацию движений. В результате перевозбуждения двигательных зон мозга повышается тонус мышц, появляется дрожание. Это связано с тем, что собственные клетки перестают вырабатывать дофамин. Снижение количества дофамина на 70–80 % приводит к развитию признаков болезни. Частота заболевания резко увеличивается с возрастом – паркинсонизм встречается у 1 % населения до 60 лет и у 5 % старше 60 лет.

Алоис Альцгеймер

Проявления болезни Паркинсона развиваются постепенно, сначала вовлекая конечности на одной стороне. Сперва может отказывать рука, потом нога, затем мышцы лица. Как у Агаты Кристи в «Десяти негритятах», когда гости исчезали по очереди. При болезни Паркинсона человек с трудом встает со стула и кровати, плохо переворачивается в постели, у него появляется своеобразная сгибательная поза просителя: голова и туловище наклонены вперед, руки полусогнуты в локтевых и лучезапястных суставах. Походка отличается медленными шаркающими или семенящими шагами. Темп движений постепенно замедляется, при повторных движениях появляется и затем усиливается скованность в мышцах, каждое движение выполняется все сложнее.

Верный признак паркинсонизма – тремор. Это регулярные непроизвольные движения рук и ног, нижней челюсти, мышц лица и головы. Психические нарушения проявляются утратой инициативы, активности, сужением кругозора. Наблюдается трудное переключение с одной мысли на другую, поверхностность и медлительность мышления. Признаками болезни также являются редкое мигание, тихая, монотонная и замедленная речь, повышенное слюноотделение, появление мелкого почерка. У 90 % людей с болезнью Паркинсона нарушено обоняние.

Городские дороги – одна из самых больших опасностей для людей с болезнью Паркинсона. На середине перехода они могут застыть, как игрушки-роботы, у которых сели батарейки, поскольку отказываются служить ноги. Дорогой читатель, если пожилой человек с семенящей походкой и трясущейся головой обратится к вам на улице с просьбой помочь перейти дорогу, пожалуйста, отбросьте недоумение и брезгливость, окажите ему поддержку!

Пока ученые исследовали туманную природу болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, конец XX века ознаменовался открытием нового феномена, связанного с нейродегенеративными заболеваниями. На этот раз вызов был брошен прионами – патологическими белками, более примитивными, чем бактерии и даже вирусы. В отличие от вирусов, у них нет нуклеиновых кислот. Считается, что в норме прионный белок содержится в головном мозге и участвует в передаче импульса между нейронами. Но если в организм попадает чужой, «неправильный» прион, то под его воздействием в клетках нервной системы обычная форма собственного приона превращается во вредоносную. Иммунная система ничего не имеет против патологической прионной версии белка и принимает его за «своего». Поэтому никакого сопротивления со стороны организма аномальный белок не встречает. С момента заражения до появления признаков болезни может пройти несколько десятилетий.

Прионные болезни – это медленно прогрессирующие нейродегенеративные заболевания с очень неблагоприятным исходом. Они поражают как людей, так и животных. Подхватить коровий прион можно, съев стейк с кровью, коровьи мозги или продегустировав сырой фарш. Если вам доведется оказаться в Северной Америке, воздержитесь от употребления некоторых блюд. В США зарегистрированы случаи заражения прионами после поедания мозгов белок. Не стоит заказывать и лосятину, так как среди североамериканских лосей и оленей распространен очень заразный тип приона. К признакам прионных заболеваний относятся появление деменции, нарушения поведения, двигательные расстройства, бессонница, панические атаки, нарушения памяти.

Является ли снижение памяти в процессе старения неизбежным?

Теперь ученым известно о том, что снижение памяти в процессе старения вовсе не является неизбежным. Головной мозг способен выращивать новые нервные клетки и перестраивать связи между нейронами в течение всей жизни до глубокой старости. «Пока учишься чему-то новому, стареть не так мучительно», – мудро заметил Харуки Мураками. Установлено, что у полиглотов болезнь Альцгеймера встречается значительно реже, чем у пожилых людей, знающих только родной язык. Получение новой информации, расширение словарного запаса и запоминание грамматических конструкций помогает активизировать мыслительные способности и укрепить память. Ежедневные получасовые занятия достаточно быстро дают заметные результаты. Чтобы поддерживать полноценную работу нервной системы, нужно спать в среднем по семь-восемь часов. Нехватка сна становится причиной повышенной выработки кортизола – гормона, способствующего развитию болезни Альцгеймера. Люди, которые еженедельно пробегают или проходят быстрым шагом примерно двадцать пять километров (по три или три с половиной километра в день), на 40 % сокращают риск развития деменции.

Более двух тысяч лет назад в трактате восточной медицины тибетскими врачами были сформулированы три составляющие здоровья человека: питание, движение, сознание. Приходится констатировать, что к такому же выводу в XXI веке пришли специалисты западной медицины. Хорошее настроение, умеренная физическая нагрузка и социальное взаимодействие – факторы, способствующие здоровью мозга.

Психомоторный стимулятор теофиллин содержится в разных сортах чая, шоколаде. Не потому ли так приятно начинать день с чашечки чая и шоколадки. Хорошо выпить чай и в рабочий перерыв

Самое распространенное в мире психоактивное вещество – кофеин

Симптомы болезни Паркинсона

Ряд заболеваний связан с повреждением нервных волокон

Активная жизнь должна регулироваться еще более активным мозгом. Обмен веществ в нервной ткани происходит с невероятной интенсивностью. Из каких источников берет энергию мозг и какие продукты могут обеспечить эффективность его работы от младенчества до старости?

Мозг – это орган, который находится в процессе развития в течение всего периода существования организма. Из каких источников он берет энергию? Энергетические затраты на его содержание включают снабжение кислородом, доставку ему необходимых питательных веществ, а также поддержание водно-солевого равновесия в организме. Из всех органов нашего тела самый активный потребитель энергии – это головной мозг. Он настолько интенсивно использует кислород, что, составляя всего 2 % общей массы тела взрослого человека, поглощает примерно 20 % поступающего в организм кислорода. Для сравнения, мозг взрослых позвоночных животных использует лишь 2–8 % общей энергии в состоянии покоя.

Поразительно высокий уровень обмена веществ в мозге сохраняется даже при отсутствии большой физической и умственной нагрузки – во время сна. Потребление энергии происходит непрерывно: интенсивность обмена веществ одинакова днем и ночью, а иногда во время фазы сна со сновидениями даже возрастает. Но нужно сказать, что весь эквивалент обмена веществ в мозге составляет всего около 15–25 ватт электроэнергии. Этого могло бы хватить разве что для питания светодиодной лампы низкой мощности. А на что расходуется такая энергия?

Основная часть этой энергии расходуется на синапсы. Они для создания сигналов постоянно перекачивают ионы в промежуток между клетками, обмениваясь калием и натрием. Это действие накачки имеет колоссальное значение для работы нейронов, но оно очень энергозатратно. Белое вещество, состоящее из отростков нейронов – аксонов, содержит большое количество миелина, жирового вещества, которое обволакивает аксоны, чтобы изолировать их и предотвратить утечку электричества. Из-за этой изоляции белое вещество потребляет примерно на 20–25 % больше энергии, чем серое вещество, которое состоит из дендритов и участков синапсов.

Некоторые мозговые функции требуют больше энергии, чем другие. Области, ответственные за обработку слуховых сигналов, используют больше энергии, чем обонятельная система или область мозга, ответственная за память. Слух требует очень быстрой и точной сигнализации – было бы невыгодно, если бы звук опасности каким-либо образом в мозге задерживался. Относительно медленные процессы, например обоняние, не имеют таких же интенсивных энергетических потребностей. Что же питает мозг?

Собственных кислородных ресурсов у нервной ткани практически нет. Процессы, за которые она отвечает, такие как способность к фиксации и хранению информации, выработка и проведение нервных импульсов, образование и обновление нейронов и синапсов, протекают со значительными энергетическими затратами. Потребность в кислороде неодинакова в различных отделах нервной системы человека. Потребление кислорода серым веществом на 30–50 % выше, чем белым. По скорости потребления отделы мозга можно расположить в следующей убывающей последовательности: кора больших полушарий; мозжечок и промежуточный мозг; средний и продолговатый мозг; спинной мозг.

Поскольку энергопотребление мозга велико, ему выгодно иметь такие нейроны, которые работают наиболее эффективно – передают только полезную информацию и затрачивают при этом минимум энергии. При развитии организма нейроны стремятся работать только с наиболее полезной информацией, фильтруя «лишние» импульсы, ненужную и избыточную информацию. Если потребление кислорода мозгом падает до уровня меньше 12,6 литра в час, наступает смерть. При уменьшении количества кислорода мозг может сохранять активность только 10–15 секунд. Через 30–120 секунд угасает рефлекторная активность, а спустя пять-шесть минут начинается гибель нейронов. А что кроме кислорода необходимо мозгу?

Наряду с высокой скоростью дыхания для мозга характерно интенсивное потребление глюкозы. Собственные запасы этого углевода в мозговой ткани чрезвычайно малы по сравнению с высокой активностью его потребления. Мозг практически не способен к синтезу глюкозы из белков и жиров. Мы уже знаем, что если приток насыщенной кислородом крови к мозгу прекратится, то через 10–15 секунд наступит потеря сознания, а затем появятся стойкие нарушения. Любое состояние, сопровождающееся понижением содержания глюкозы в крови, приводит к такому же эффекту. В отличие от печени, почек и мышц, способных при уменьшении уровня глюкозы использовать для поддержания энергетического баланса и сохранения активности разные виды «топлива» (углеводы, жиры и аминокислоты), головной мозг в этих же условиях продолжает потреблять только высокие количества глюкозы крови. Снижение глюкозы крови ниже критических величин приводит к значительному падению потребления мозговой тканью как глюкозы, так и кислорода и развитию состояния комы с потерей сознания.

В клетках гипоталамуса находятся центры голода и пищевого насыщения. Они получают сигналы от клеток-рецепторов, оценивающих концентрацию глюкозы и инсулина в крови. Идеальная концентрация глюкозы в плазме крови составляет около 0,1 %. Если она меньше, то активируется центр голода, если больше (и высокое содержание инсулина) – центр насыщения. Для того чтобы попасть в мозг, глюкоза в крови должна проникнуть через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Что же он из себя представляет?

Мозг – единственный орган нашего тела, у которого есть своя собственная система безопасности. Барьер, о котором пойдет речь, является одним из самых совершенных в организме. Он имеет несколько уровней защиты, в десять раз лучше снабжается энергией и позволяет центральной нервной системе полностью сосредоточиться на управлении жизненно важными функциями. Если этот барьер ослабевает, то увеличивается вероятность возникновения нейродегенеративных заболеваний. Он представляет собой своеобразную полупроницаемую стену из сплетений мельчайших кровеносных сосудов, которая располагается на границе между кровью и мозгом и препятствует поступлению в него токсинов, вирусов и бактерий.

Необходимость в ГЭБ связана с тем, что клетки головного мозга очень чувствительны к воздействию различных химических веществ. От работы этой сложной системы зависит, какие вещества и с какой скоростью смогут проникнуть из крови в мозг. ГЭБ не только задерживает целый ряд веществ из крови, но и выполняет противоположную функцию – транспортирует необходимые компоненты для обеспечения работы мозга. Транспортеры глюкозы позволяют ей проникать в мозг, чтобы дать топливо нейронам.

Но оказывается, что гематоэнцефалический барьер легко преодолевают жирорастворимые вещества, такие как никотин, кофеин, героин, некоторые обезболивающие препараты и алкоголь.

Конечно, потребности мозга взрослого человека в кислороде и питательных веществах впечатляют, но энергия, необходимая для поддержки быстрых темпов развития мозга в раннем детском возрасте еще выше. Знаете ли вы, что 70 % мозга малыша заканчивает развитие, пока он находится в утробе матери? Всплеск роста мозга начинается примерно на пятом месяце беременности и продолжается после рождения. На внутриутробный период приходится 70 % развития мозга ребенка, 15 % – на период младенчества и еще 15 % – на дошкольные годы. Мозг новорожденного составляет около 13 % от массы тела, но потребляет около 60 % суточной нормы организма. При появлении дитя на свет вес его мозга составляет 27 % от веса мозга взрослого человека. К двум годам он увеличивается до 80 %.

С трех лет начинается резкое торможение в темпах мозгового развития, а после шести лет оно практически полностью замедляется и формирование завершается. Способности мозга шестилетнего ребенка практически совпадают с возможностями взрослого человека! С рождения нейроны мозга существуют по большей части независимо друг от друга. Задача мозга в течение первых трех лет – установить и укрепить связи между ними. В это время клетки детского мозга создают по два миллиона новых связей (синапсов) в секунду! Огромная потребность в энергии, интенсивное развитие мозга, происходящее в первые годы жизни, требуют регулярного и сбалансированного поступления питательных веществ.

На формирование головного мозга и его познавательную деятельность прямое влияние оказывает рацион питания. Несбалансированный пищевой рацион может привести как к отдаленным, так и к немедленным последствиям в развитии головного мозга. Теория о влиянии питания на развитие мозга у детей грудного возраста получает все большее признание.

Некоторые питательные вещества оказывают большее влияние на развитие мозга, чем другие. К ним относятся белок, некоторые жирные кислоты, железо, цинк, медь, йод, селен, витамин А, холин и фолиевая кислота. Особое значение в становлении и правильной работе нервной системы малыша имеют длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты – докозагексаеновая (ДГК) и арахидоновая (АРА). Концентрация этих жирных кислот в нервной ткани растет в соответствии с увеличением объема головного мозга. Недостаток ДГК и АРА в диете у детей приводит к снижению зрительной активности, ухудшению обучаемости и задержке психомоторного развития. У взрослых такой дефицит чреват повышенным риском развития депрессии, шизофрении, агрессии, слабоумия и прочих нервных расстройств, включая болезнь Альцгеймера. В молоке японских мамочек очень высокое количество ДГК за счет высокого потребления морепродуктов, в то время как в молоке американских матерей концентрация ДГК очень низка. Источниками ДГК в рационе могут служить морепродукты, различные растительные масла и орехи.

Современные направления изучения мозга весьма разнообразны. Прогресс не стоит на месте. Не за горами то время, когда нейробиологи научатся читать мысли и даже моделировать мышление. Но долго ли нам ждать прорыва в борьбе с болезнями мозга и стрессом?

У некоторых людей в отношении научных исследований сложился стойкий стереотип: кабинет, рабочий стол, белый халат и жизнь без отрыва от микроскопа. Однако вопросы изучения мозга гораздо более разнообразны и перспективны, чем можно подумать. Исследования в области нейронаук охватывают многие направления – от молекулярной биологии и генетики до психологии поведения и оценки социально-экономического статуса.

Методы молекулярных и генетических исследований развиваются быстрыми темпами, и с их помощью еще будет совершено множество захватывающих открытий. Точно определяя критические гены и молекулы, можно прийти к объяснению того, как работает центральная нервная система, и к разработке новых методов лечения неврологических заболеваний. Поведенческие исследования – это увлекательная смесь психологии и нейробиологии. Изучение поведения животных и человека поможет понять особенности формирования сложных нервных функций, таких как обучение, память, боль, и других форм поведения. В результате мы наверняка будем гораздо больше знать о том, какие химические реакции обеспечивают восприятие, внимание, память, мышление.

Поведенческая нейронаука тесно связана с такой областью экономической науки, как нейроэкономика. Нейробиология уже внесла скромный вклад в политику, связанную с социально-экономическим статусом, и можно ожидать, что в ближайшие годы потенциал ее эффективного и благотворного влияния будет расти.

Задача исследования соотношения мозга и психики – одна из самых захватывающих в науке. Сегодня во всем мире над изучением человеческого мозга трудятся ученые в сотнях лучших лабораторий. Несмотря на развитие современных технологий, мы до сих пор не можем точно назвать, какие механизмы лежат в основе внимания или памяти, а в особенности в основе логического мышления и нашего сознания. Исследовать головной мозг очень тяжело, ведь этот орган невероятно сложно устроен – только кора больших полушарий делится на сто восемьдесят участков. Одним из главных подходов в изучении является моделирование.

Мы помним, что каждая нервная клетка имеет от пяти до десяти тысяч контактов с другими, по которым поступают в клетку входящие сигналы. Исходящие импульсы выводятся из клетки по аксону – единичному отростку клеточной мембраны. Исключением являются дофаминовые нейроны, расположенные в среднем мозге, – они проецируются в переднюю область мозга, кору больших полушарий и имеют до пяти миллионов связей.

Все это приводит к тому, что на сегодняшний день моделирование работы мозга является очень сложной задачей. Самая масштабная на текущий момент модель была создана командой японских ученых и представляла собой расчет одной секунды активности 1 % нейронов головного мозга. Оценка такой активности потребовала сорок минут работы четвертого по мощности суперкомпьютера в мире (K Computer)!

Интерес к этому направлению набирает популярность и близко пересекается с такими нейронауками, как нейрофизиология, психиатрия и системная биология.

Методы исследования мозга можно разделить на те, которые позволяют только наблюдать за тем, что происходит в мозге, и на те, которые позволяют воздействовать на мозг. К наблюдательным методам относят, например, магнитно-резонансную томографию (МРТ), благодаря которой с точностью до миллиметра можно получить пространственную картину мозга, а также электроэнцефалографию (ЭЭГ) и магнитоэнцефалографию (МЭГ), позволяющие оценивать изменения электрической активности мозга.

Наиболее существенными проблемами в области современной нейронауки являются: механизм превращения нейронной активности в мысль; создание единой теории протекания мыслительного процесса; разработка алгоритмов извлечения информации из большого объема данных; изучение механизмов обучения и формирования памяти.

Уже знакомые нам японские ученые намерены создать модель высшей нервной деятельности приматов для понимания механизмов обработки информации и расстройств нервной деятельности человека для дальнейшего применения этих знаний в медицине. Программа ученых США под названием BRAIN Initiative была запущена в 2013 году и рассчитана до 2025 года. В планах содателей программы – разработка нейротехнологий для диагностики и лечения расстройств мозга к концу обозначенного периода. Ожидается, что на основе новых технологий будут достигнуты значительные результаты в области развития нейронаук. В Китае ученые определили фундаментальной задачей выяснение роли нейронных оснований в высших функциях мозга, добавив к ней две практические – создание эффективных методов ранней диагностики и лечения расстройств работы мозга и разработку мозг-машинных интеллектуальных технологий. Какие еще направления считаются перспективными?

К перспективным направлениям исследований относят изучение механизмов памяти и восприятия событий, понимание природы сознания, нейрофармакологию, создание искусственных нейронных сетей. Быстрое развитие технологий искусственных нейросетей может привести к появлению принципиально новых возможностей в моделировании мозговых механизмов мышления и психики. Нейронная сеть воспроизводит психические процессы: например, речь, распознавание образов, творческий выбор, мышление. Те области, которые еще вчера мыслились нами как возможности исключительно человеческого разума, становятся доступными искусственному интеллекту.

Еще один из современных технологических трендов – создание нейроморфных искусственных сенсорных систем, а также технологий, направленных на воздействие на сенсорные системы человека (нейрокомпьютерные интерфейсы, виртуальная и дополненная реальность). Всего за несколько последних лет были разработаны и внедрены нейротехнологии, позволяющие: увеличить память людям с помощью уже созданного первого протеза памяти; получать и отправлять сообщения с помощью планшета с операционной системой Android парализованными пациентами посредством их мозговых волн; определить свое местоположение роботизированным конечностям, которые управляются мозгом, или даже добавить «третью руку» здоровым людям. Внедрение «управляемого разумом» роботизированного протезирования позволит пациентам с ампутациями, травмами или родившимся без конечности использовать полный спектр движений. Эксперименты по созданию прямых каналов связи мозга и машин, безусловно, интересны, и в них, вероятно, получится выйти на совершенно новые возможности, о которых мы сейчас не догадываемся.

Нервная клетка контактирует с 5–10 тысячами других нервных клеток

Анализ схем не единственная область нейробиологии, заслуживающая внимания. Значительное число перспективных исследований связано с современной медициной. Исследование связи клеточных сетей при некоторых опухолях головного мозга позволило ученым сделать открытие, в которое трудно поверить: в раковых опухолях обнаруживаются синапсы – структуры, которые нейроны используют для общения друг с другом. Поначалу специалисты предположили, что синапсы в опухоли на самом деле оказались случайным явлением. Но другая группа нейроонкологов подтвердила наличие синапсов между нейронами и опухолевыми клетками у детей. Не менее интересно исследование, связанное с онкологическими процессами в предстательной железе. Известно, что нервные волокна, появляющиеся при раке простаты, усугубляют течение заболевания. Однако ученым долго не удавалось установить их источник. Современные работы показали, что это могут быть предшественники нейронов мозга, которые проникают в опухоль предстательной железы и дают начало популяции нервных клеток.

Недавно уставлено, что некоторые опухолевые клетки молочной железы ведут себя подобно нейронам. Клетки особого типа рака молочной железы метастазируют в мозг и, находясь там, очень трудно поддаются лечению.

Экспериментальное подтверждение нашла теория о том, что болезнь Паркинсона может зарождаться в кишечнике и затем по блуждающему нерву постепенно проникать в мозг. Более того, ранее непонятная природа болезни оказывается близкой к уже знакомым нам прионным заболеваниям.

Но до оптимистичных прогнозов в отношении успешного лечения нейродегенеративных заболеваний пока далеко. Несмотря на перспективность нейрофармакологии, совсем недавно специалисты стали предсказывать отрицательную динамику развития этого направления. Пессимизм связан с неудачами фармацевтических и биотехнологических компаний в разработке лекарственных средств лечения НДГЗ. В последние два-три года несколько терапевтических препаратов для борьбы с болезнью Альцгеймера провалились на третьей, самой дорогой фазе клинических испытаний. Это в целом еще более усугубило оценку рискованности разработки новых лекарств. Кроме того, имеющиеся в настоящее время медикаменты во многом направлены на устранение явных признаков заболевания при отсутствии глубокого понимания механизмов возникновения и развития неврологических и психических расстройств.

Электроэнцефалограмма – способ не только получить данные, необходимые для лечения, но и исследовать головной мозг

Вложения в будущее

Китайцы выделяют огромные средства на науку. Последней из значительных инвестиций стало вложение 450 миллионов юаней (67 миллионов долларов) в создание научно-исследовательского центра по изучению мозга. Этот центр в первую очередь будет заниматься составлением полного атласа головного мозга с целью получения максимально широкого представления о работе нашего сознания

Современная нейрофизиологическая наука уделяет особое внимание изучению биохимических и психоэнергетических процессов в головном мозге. Есть множество институтов и лабораторий, разработки которых позволяют практической психологии заниматься проблемами активации резервов психики человека.

Однако из-за огромной сложности мозга многое еще предстоит открыть. Исследователи продолжают изучать химию здорового мозга, который функционирует быстро и автоматически – со скоростью мысли. Истинное понимание требует детального изучения составляющих нервных клеток, определения их связей друг с другом, мониторинга и регистрации их моделей активности. Ученые все еще находятся на том этапе, когда предстоит проделать большую работу по выявлению ключевых различий в огромном массиве неизвестных нейронов. Будем верить, что в краткосрочной перспективе, благодаря более глубокому пониманию химии нейронных сетей, появятся новые методы не только лечения, но и предупреждения разрушительных заболеваний головного мозга.

Мозг взрослых позвоночных животных в состоянии покоя использует только от двух до восьми процентов общей энергии…

…а мозг человека поглощает примерно двадцать процентов поступающего в организм кислорода

Исследования в области нейронаук охватывают многие направления – от молекулярной биологии и генетики…

…до психологии поведения и оценки социально-экономического статуса