Как работает мозг

Обзорная экскурсия

Головной мозг человека сопоставим по размеру с кокосовым орехом и напоминает по форме грецкий орех, по цвету — сырую печенку, а по консистенции — замороженное сливочное масло. В его состав входят два больших полушария, покрытые тонкой оболочкой из морщинистой серой ткани. Эту оболочку называют корой больших полушарий. Углубления на ее поверхности называют бороздами, выпуклости — извилинами. Ландшафт, образуемый бороздами и извилинами, у разных людей слегка различается, но главные складки коры, подобно вертикальному углублению под носом на верхней губе или морщинкам, образующимся к старости у уголков глаз, свойственны всем нам и используются в качестве ориентиров на этой “местности”. Под задней частью основной массы мозга располагается мозжечок, “маленький мозг”, частично прикрытый большими полушариями. У живших в незапамятные времена предков млекопитающих мозжечок был основным отделом мозга, но теперь главную роль взял на себя разросшийся конечный мозг, образующий большие полушария.

Каждое из полушарий разделено на четыре доли, границы между которыми отмечены складками.

В самой задней части каждого полушария располагается затылочная доля, внизу сбоку, в районе уха — височная, вверху — теменная, а спереди — лобная. Каждая из четырех долей обрабатывает свою информацию. Затылочная доля состоит почти исключительно из отделов, обрабатывающих зрительную информацию. Теменная занимается в основном функциями, связанными с движением, ориентацией, расчетами и определенными формами узнавания. Височная занимается звуком, восприятием речи (обычно только в левом полушарии) и некоторыми аспектами памяти. Лобная доля ведает самыми сложными из функций мозга: мышлением, формированием понятий и планированием. Кроме того, лобные доли играют важную роль в сознательном переживании эмоций.

Если разрезать мозг на половинки по средней линии, отделив полушария друг от друга, мы увидим, что под корой располагается сложное скопление модулей: вздутий, трубок и камер. Некоторые из них можно уподобить по размеру и форме орешкам, виноградинам или насекомым, но многие не похожи ни на какие привычные вещи. Каждый из модулей выполняет свою функцию или функции, и все модули связаны перекрещивающимися проводами аксонов. Большинство модулей окрашены в сероватый цвет, придаваемый им плотно упакованными телами нейронов. Однако связывающие их тяжи светлее, потому что покрыты оболочкой из белого вещества миелина, играющего роль изолятора, помогающего электрическим импульсам быстро распространяться по аксонам.

За исключением единственной структуры — эпифиза в глубине мозга, — каждый модуль мозга имеется у нас в двух экземплярах — по одному на полушарие. В этой книге о модулях всегда говорится в единственном числе, но на самом деле они всегда парные. В тех случаях, когда необходимо указать на различия между двумя модулями одной пары, отмечается, какой из них имеется в виду.

Самая заметная структура на внутренней поверхности каждой половинки разрезанного мозга — это изогнутая полоска белой ткани, образующей объемистую границу между складчатой корой и расположенной под ней системой модулей. Это мозолистое тело, соединяющее полушария друг с другом и играющее роль моста, по которому в обе стороны постоянно передается информация, так что обычно полушария работают как единое целое. Совокупность модулей, расположенных под мозолистым телом, называют лимбической системой. Эта система в эволюционном плане древнее коры, и ее иногда называют также “мозгом млекопитающих”, исходя из представлений о том, что она впервые возникла у древнейших млекопитающих. Работа этой части мозга, как и еще более древних его частей, расположенных под ней, совершается бессознательно, но оказывает сильнейшее воздействие на наши ощущения: лимбическая система тесно связана с расположенной над ней осознающей корой и постоянно посылает туда информацию.

В лимбической системе рождаются эмоции, а также большинство из многочисленных потребностей и побуждений, которые заставляют нас вести себя тем или иным образом, помогая нам, по крайней мере обычно, увеличивать свои шансы на выживание. Но у модулей лимбической системы есть немало других функций. Например, таламус представляет собой нечто вроде ретрансляционной станции, распределяющей поступающую в нее информацию по соответствующим частям мозга для дальнейшей обработки. Под ним располагается гипоталамус, который вместе с гипофизом постоянно поправляет настройки нашего организма, поддерживая его в состоянии наилучшей приспособленности к окружающей среде. Гиппокамп — “морской конек” (сходство с которым можно заметить, только если посмотреть на этот орган в разрезе и напрячь воображение) — необходим для формирования долговременной памяти. В расположенной перед ним миндалине возникает и поддерживается чувство страха.

Еще ниже располагается ствол головного мозга. Это самая древняя часть мозга, возникшая более полумиллиарда лет назад и довольно похожая на весь головной мозг современных рептилий. В связи с этим ее часто называют “рептильным мозгом”. Ствол образован нервами, идущими от тела через позвоночник и передающими информацию о разных частях организма в головной мозг. Скопления клеток в стволе определяют общий уровень настороженности организма и регулируют вегетативные процессы: дыхание, сердцебиение, давление крови и так далее.

Если посмотреть на любой участок мозга при большом увеличении, можно увидеть плотную сеть клеток. Большинство из них — глиальные клетки, сравнительно просто выглядящие структуры, основная функция которых состоит в склеивании всей конструкции и поддержании ее физической целостности. Глиальные клетки также играют определенную роль в усилении или синхронизации электрической активности в мозге: например, они могут усиливать боль, как при воспалении седалищного нерва, возбуждая нейроны, передающие болевые сигналы.

Клетки, непосредственно создающие активность мозга, — это нейроны (примерно десятая часть от общего числа клеток головного мозга), приспособленные для передачи друг другу электрических сигналов. Среди нейронов есть длинные и тонкие, посылающие единственный нитевидный отросток в дальние уголки организма, есть звездчатые, тянущиеся во все стороны, а есть несущие густо ветвящиеся венцы, напоминающие нелепо разросшиеся оленьи рога. Каждый нейрон связан с множеством — до десяти тысяч — других нейронов. Эта связь осуществляется через отростки двух типов: аксоны, по которым сигналы поступают от тела клетки, и дендриты, по которым клетка получает входящую информацию.

При еще большем увеличении можно увидеть крошечную щель, отделяющую каждый дендрит от соприкасающегося с ним аксона. Участки таких соприкосновений называют синапсами. Чтобы через синапс прошел электрический сигнал, аксон, по которому поступает этот сигнал, выделяет в синаптическую щель особые вещества — нейромедиаторы. Среди нейромедиаторов есть и делающие клетку, на которую они передают сигнал, менее активной, но есть и вызывающие ее возбуждение, так что возникающие в результате работы множества возбуждающих синапсов цепные реакции обеспечивают одновременную активацию миллионов связанных друг с другом клеток мозга.

Процессы, происходящие в мозге с клетками и молекулами, лежат в основе нашей психической жизни, и именно за счет манипуляций с такими процессами работают самые впечатляющие физические методы психотерапии. Так, антидепрессанты воздействуют на нейромедиаторы, обычно усиливая действие тех, которые относятся к группе аминов: серотонина, дофамина и норадреналина. Идущие сейчас исследования микроскопических реакций в мозге помогают разрабатывать препараты для борьбы с приобретенным слабоумием, болезнью Паркинсона и последствиями инсульта. Некоторые ученые полагают, что ключ к тайнам сознания кроется именно в таких реакциях или что его нужно искать на еще более глубоком уровне — в квантовых процессах, происходящих где-то в недрах крошечных клеток нашего мозга.