Мозг. Инструкция пользователя

Исторический период и уровень культуры всегда влияли на методы обучения нового поколения. В начале XIX века, спустя столетия после жестокого эксперимента Фридриха II, никто не обращал особого внимания на умственное развитие детей – они росли сами по себе. Социальная и экономическая среда сама разделяла тех, кто имел возможность стимулировать развитие способностей – учился читать, имел возможность видеть произведения искусства, ходить в театр, и тех, кто таких возможностей не имел. Сегодня, наоборот, существуют специалисты, утверждающие, что критические периоды развития мозга заканчиваются до трех лет, и настаивают на сверхраннем обучении.

Тем не менее пока остается фактом то, что подавляющее количество систем обучения в школе не берут на вооружение вообще никакие достижения наук о нервной деятельности. По мнению ученых, к примеру, изучение второго языка следовало бы начинать в детском садике, никак не позднее.

5.3. Энергетические потребности

Человеческий мозг весит примерно 1,2 килограмма и составляет около 2 % веса тела, однако на его питание тратится 20–24 % энергии, вырабатываемой базальным метаболизмом, то есть обменом веществ в состоянии покоя. Конечно, цифры варьируются в зависимости от размеров тела, возраста, пола и общего состояния здоровья, однако следует отметить, что мозг – самая голодная часть нашего тела.

Тем не менее если принять базальный метаболизм за 1300 килокалорий, то в течение дня мы потребляем около 56 калорий в час, то есть 63 ватт/час. Мозг потребляет 20 %, то есть примерно 12,6 ватт/час, что соответствует потреблению энергии даже ниже, чем у старой лампы накаливания. При этом Watson, суперкомпьютер IBM, победивший в 2003 году в американской интеллектуальной телевикторине Jeopardy! (в России – «Своя игра»), потреблял 80 тысяч ватт в час [см. стр. 261]. Таким образом, мозг существенно более эффективен в энергетическом смысле.

Метаболизм клеток, отвечающих за память и интеллект, требует питательных веществ, периодов долгого отдыха и коротких – двигательной активности. Каждый пользователь церебральной машины должен помнить об этом, если не хочет утратить интеллект.

5.3.1. Питание

Между растительным миром и нашим мозгом существует удивительное сходство. И тот и другой употребляют глюкозу для поддержания сил.

Растения используют полученную из фотонов света энергию, чтобы перегруппировать атомы шести молекул углекислого газа, добытого из воздуха, и воды, взятой из земли, таким образом, чтобы получить (выделяя кислород в виде отхода) молекулу глюкозы, сахара, и получают тем самым питание для роста и энергетический запас, состоящий из длинных молекулярных цепочек углеводов.

И наш мозг тоже питается в основном глюкозой. Глюкоза получается в результате процесса, обратного фотосинтезу, из углеводов, прибывающих с кровью к гематоэнцефалическому барьеру [см. стр. 51], и обеспечивает постоянное поступление энергии к нейронам. Глюкоза вступает в химическую реакцию с участием кислорода и превращается в аденозинтрифосфат, АТФ. Эта молекула поставляет в клетки энергию, необходимую для метаболизма.

Энергетическое потребление мозга составляет 120 граммов глюкозы в сутки, она поступает в мозг равномерно в течение 24 часов. Активные участки коры мозга потребляют чуть более, чем менее активные. Благодаря этой незначительной разнице сегодня возможно исследовать активность мозга в реальном времени при помощи технологий ПЭТ (позитронная эмиссионная томография) или фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) [см. стр. 253].

После долгого поста мозг способен на удивительные вещи. Он не создает внушительных запасов энергии и, если прекращает получать глюкозу, продолжает функционировать (и выживать), переходя на альтернативное питание. В частности, он забирает энергию у так называемых кетоновых тел, водорастворимых молекул, синтезируемых при необходимости в печени, в случаях, когда запасы глюкозы истощаются. Однако надолго этого питания не хватает: гипокликемия (нехватка глюкозы) может вызывать потерю сознания и более тяжелые последствия.

Можно было бы подумать, что чем больше есть сахара, тем лучше мозгу. И наш собственный опыт подсказывает, что это действительно так: стоит только рецепторам нашего языка ощутить вкус мороженого или шоколада, как в мозгу высвобождаются эндорфин и дофамин [см. 41], вызывающие переживания наслаждения. Но это абсолютно неверно.