Город в черепной коробке. Какие тайны скрывает наш мозг

Перед человечеством стоит три глобальных загадки: космос, мировой океан и головной мозг, считает нижегородский нейрофизиолог Андрей Миронов. Небольшой шаг к разгадке открывает множество возможностей для каждого из нас.

1 июля в Нижнем Новгороде начал работу кинолекторий ННГУ. Каждую среду в 21 час на площадке у филологического факультета (на улице Большой Покровской, 37) начинается показ научно-популярного фильма. Он завершается лекцией нижегородского ученого, который рассказывает горожанам о науке и отвечает на их вопросы.

В минувшую среду, 8 июля, в кинолектории ННГУ состоялась по нейрофизиологии, которую нижегородцам прочитал доцент НижГМА, старший научный сотрудник Института живых систем ННГУ имени Лобачевского Андрей Миронов. Перед показом фильма телеканала BBC «Тайны мозга» он кратко рассказал о науке – нейрофизиологии, а по завершении кинопоказа рассказал о множестве интересных вещей: эффекте дежавю, борьбе со старостью, возможности оцифровать мозг и многом другом. Редакция NN.RU публикует краткий отчет о прошедшей «кинолекции».

Экскурс в историю. Базовые понятия. Человек - миллиардер

«Живую материю от неживой отличает обмен веществ, энергетический и информационный обмен. Отличия начинаются на молекулярном уровне. Так, молекула ДНК, которая содержит информацию о каждом из нас, – уже живая», - рассказывает ученый. Как известно, клетки, которые объединены одной функцией и имеют схожее строение, - это ткань. Ткани объединяются в органы, органы – в систему, а из систем состоит наш организм.

На клеточном уровне функциональной единицей центральной и нецентральной нервной системы является нейрон. Нейрон воспринимает информацию, перерабатывает её и передает другим клеткам других органов. У каждого человека примерно по 100 млрд нейронов.

«Нервная система определяет поведение человека. Научно изучать поведение стали в эпоху Просвещения. Рене Декарт, который сказал: «Cogito ergo sum» («Я мыслю, значит, существую»), первым описал строение нервной системы и показал её направляющую роль. Зарисовав практически рефлекторную дугу (путь нервных импульсов при осуществлении рефлекса; термин появится позднее), он допустил, что в эпифизе есть вместилище духа, отвечающего за связь с Богом», - добавил Андрей Миронов.

Термин «рефлекс» позже ввел чешский ученый Ежи Прохаско, а саму рефлекторную теорию сформулировал и опубликовал в 1853 году россиянин Иван Михайлович Сеченов. Его книга была переведена на основные европейские языки.

«В Австрии доктор Жан Мартен Шарко давал читать её своему ученику Зигмунду Фрейду, который открыл психоанализ. В Германии Вольфганг Келлер, почитав труды российского ученого, открыл гештальт-психологю. В США Эвард Ли Торндайк и Джон Браадус Уотсон придумали бихевиоризм. Российская школа психологии, физиологии стала основой для мировых наук. В XX веке произошло разделение на западную и российскую школы, однако их подходы отличались только идеологически», - подчеркнул нейрофизиолог.

«Нижегородец Константин Анохин, основавший кафедру нормальной физиологии в ННГУ, сравнивал наш мозг с его функциональными системами с городом и его системами, - отмечает Андрей Миронов. – В этом городе есть сеть продуктовых магазинов, электросети, водоканал, милиция, криминальные структуры. Человек в одной функциональной системе пользователь, в другой – производитель. Если он заболел, на заводе, где он работает, может что-то пойти не так. В зависимости от того, в каком направлении движется человек, развивается его мозг, доминируют или ослабевают те или иные системы».

Как избежать старости. Оцифрованный мозг. Можно ли выйти из анабиоза

- Можно ли вылечить болезнь Паркинсона, замедлить старение?

Работы ведутся, и это направление сейчас очень популярно. Так, в 2014 году в Европе вложения в научные исследования, связанные с нейродегенеративными заболеваниями (возрастными заболеваниями нервной системы - такими, как болезнь Альцгеймера, шизофрения, эпилепсия), впервые превысили объем финансирования исследований рака. Я также работаю над темой нейродегенеративных заболеваний: на клеточном, межклеточном уровне.

Известно, что мозг созревает в течение семи лет после рождения человека. В это время структурируются связи между отдельными нейронами и органами головного мозга. Это происходит за счет внеклеточного матрикса («строительных лесов» на поверхности мембраны клетки). Когда к семи годам процесс заканчивается, человек уже способен отвечать за свои поступки. Межклеточный матрикс растет в межклеточном пространстве на протяжении всей жизни. К 70ти годам вместо того, чтобы помогать, он начинает мешать, замедляет скорость передачи информации от клетки к клетке. Одна из основных теорий заключается в том, что если локально устранять излишки межклеточного матрикса, можно справляться с нейродегенеративными заболеваниями.

Практикующие врачи Нижнего Новгорода учатся в аспирантуре, чтобы помочь своим пациентам, у которых есть такие заболевания. И еезультаты есть. Наш медицинский диссертационный совет – самый сильный в стране. Наши научные изыскания через несколько лет начинают применять в клинике. И это здорово.

- Можно ли пересадить мозг одного человека в тело другого?

Да, можно, если мы говорим о животных. Подобные эксперименты ведутся на них уже как минимум два десятилетия. Что касается пересадки человеческого мозга, то это очень сложная морально-этическая проблема. Как в случае с молодым человеком, который лишился способности управлять своим телом и захотел сохранить свои мыслительные способности, вернуться в обычную жизнь, разрешив пришить свою голову к чужому телу.

Мозг можно пересадить, но он все равно будет утрачивать свои функциональные способности. Но у нас в генетическом коде заложено, что наши 100 млрд нейронов в течение жизни отмирают. Теорий, связанных с причинами старения организма, множество.

- Можно ли оцифровать мозг?

В ННГУ на кафедре биотехнологий ННГУ (она создана недавно, как симбиоз биологов и физиков, которые занимались моделированием нейросетей), где мне посчастливилось работать, разрабатывается проект создания суперкомпьютера с огромной серверной базой, чтобы можно было воспроизвести фрагменты отдельных структур мозга (к примеру, гипокампа, отвечающего за память). Я верю, что он проект будет реализован. Этой темой занимаются не только в Нижнем Новгороде, но и в других городах России, мира.

- Можно ли сохранить функциональные возможности мозга, если человек находился в анабиозе несколько часов?

Исследования, посвященные гипобиозу (когда человек «впадает спячку», как животные), свидетельствуют о том, что чем сложнее организм, тем сложнее ввести его в состояние анабиоза или гипобиоза – «выключить» и потом «включить» без последствий. Разработки ведутся, они связаны с военно-промышленным комплексом, космическими исследованиями.

Практика показывает, что если человек повесился, то в течение первых пяти-семи минут его нужно всячески оживлять, а вот уже через десять минут – бесполезно, поскольку его мозг к этому времени умрет, человек станет «овощем».

Патологические лгуны. Эффект дежавю. Лекарство для маньяков

- Есть люди, которых называют «патологические лгуны». Как стремление наврать, нафантазировать вместо того, чтобы сказать правду, связано с их мозгом? Может быть, это болезнь?

Патологические лгуны, действительно, существуют. Я читал про такой синдром и беседовал о нем с коллегами-психиатрами. Насколько мне известно, возникновение патологического лгуна обусловлено на 50% генами, а на 50% - ситуацией. Как с этим бороться, я не компетентен ответить. Но патологическое вранье – это не повреждение мозга.

- Российский нейрофизиолог Наталья Бехтерева считала, что криминальные наклонности заложены генетически и передаются по наследству. А есть ли возможность излечить всех маньяков, предотвратить возникновение у них таких наклонностей?

Это дилемма. Представьте себе - родился человек, и жизнь его пришлась на трудные времена: революция, война. Он стал героем войны и великим полководцем. А вот если он родился с такими же наклонностями в мирное время, он рецидивист, преступник, убийца.

Очень часто среда определяет генетически детерминированные способности: «закрывает» их или, наоборот, помогает их развить. Упражняемая функция закрепляется, неупражняемая – ослабевает. Вопрос в социуме, насколько он позволяет проявиться тем или иным способностям. К примеру, если бы Моцарт родился не в семье музыкантов, он мог бы быть весьма посредственным композитором.

- Как возникает эффект дежавю?

Есть разные нарушения памяти (мнезиса): амнезия, гипермнезия, парамнезия. Одним из видов парамнезии является дежавю. О нем известно, что, во-первых, дежавю с возрастом ослабевает, а, во-вторых, что оно связано со снами. В определении Сеченова сон – это небывалая комбинация бывалых ощущений. Случается, что сны воспроизводят ситуации, которые позже происходят в реальности. Воспоминание о сне может быть одной из причин дежавю.

- Талант, сверхспособности – это всегда нарушение в работе мозга или все-таки результат саморазвития? Что вы можете рассказать про предсказателей, хиромантов?

Святые в религиях – это факты прошлого. Мне кажется, что патология не всегда соседствует с гениальностью. Вместе с тем, если человек целенаправленно работает над собой, это приводит к определенному результату просто потому, что в то время, когда он упражняется, происходит интенсивная работа головного мозга.

- Можно ли с помощью упражнений замедлить деструктивные процессы?

- Я слышал, что это возможно. Исследования ведутся, эта тема очень популярна, но, насколько мне известно, результат пока не получен.

Как развивать мозг. Почему память стирается хронологически

- Где проходит передовой край науки в области научения?

Думаю, что самый эффективный способ научения – облигатный (врожденный) ассоциативный. Это научение рефлекторное, инстинктивное, не осознаваемое, но очень крепко сидит в голове. К примеру, каждый из нас знает, как вести себя дома, поскольку видит, как это делает мама и отец. Каждый из нас, попав в другой город, понимает, что там все иначе. Это пример ассоциативного научения.

Пример облигатного научения - когда в Южной Америке бабушка после 90 лет стала впадать в маразм и перешла сначала с испанского на немецкий, потом – с немецкого на французский, а затем залепетала по-русски. Оказалось, что у бабушки была очень насыщенная жизнь, которая отображала XX век. Женщина была дочерью белых эмигрантов, которые жили во Франции, воевали на стороне фашистской Германии, а затем эмигрировали в Южную Америку. Языки уходили из её памяти по мере того, как старел её мозг.

- Всегда ли убывание языка происходит хронологически и почему?

Один из ключевых принципов нашей нервной системы – принцип иерархии. В соответствии с ним высшие отделы (кора головного мозга, например) оказывают подавляющее, тормозящее действие на нижележащие (за исключением мозжечка). Нижележащие структуры (к примеру, стволовые структуры) всегда действуют возбуждающе. К примеру, когда вы засыпаете, начинается подергиваться конечность или вспоминаются какие-то эмоции, которые в обычной жизни задавлены сознанием. Так же человек в состоянии легкого алкогольного опьянения раскрепощается, не может собраться с мыслями в состоянии болезни.

Нейродегенеративные расстройства, в том числе деменция (утрата ранее приобретенных знаний, способностей, навыков) также развиваются «сверху вниз».

- Как развивать свой мозг? Есть ли генетические предпосылки к тому, чтобы ребенок стал, к примеру, гуманитарием или математиком? Можно ли эти наклонности и способности развить после семи лет? Как их уравновесить?

Развить способности можно. У меня есть простой «рецепт», которым я стараюсь чаще пользоваться. Чем старше ты становишься, тем меньше новых навыков приобретаешь. Однако если вы начинаете осваивать новый навык с недоминирующей руки, то благодаря межполушарным связям доминирующая рука этим навыком также овладевает. Любой новый навык вы осваиваете с одинаковой неловкостью. Попробуйте делать это с левой руки, если вы правша. Окажется, что вы сумеете сделать это обеими руками одинаково успешно. Я сам убеждаюсь в этом на собственном опыте.

Адронный коллайдер из первых уст: «Мы исследуем детали машинки, сломавшейся 14 млрд лет назад»