Читать книгу Таблетка для мозга. Программа по восстановлению памяти и активизации когнитивных способностей - Джон Рэндольф - Страница 7

Давайте начнем с нескольких общих фактов о мозге. Он весит около трех фунтов (1,3 кг), что удивительно мало, учитывая его огромные вычислительные и обрабатывающие способности и возможность рассуждать. По большей части его силы зависят от клеток мозга, или нейронов (рис. 2.1), – их около 100 миллиардов. Каждый нейрон связан со многими другими, что составляет около одного триллиона связей. Просто для сравнения подумайте, что в галактике Млечный Путь насчитывается 400 миллиардов звезд – меньше половины числа соединений в человеческом мозге! Все эти связи позволяют нам участвовать в бесчисленных действиях и переживаниях в повседневной жизни: говорить, слушать, вспоминать, ходить, чувствовать, размышлять, фокусировать внимание и так далее.

Нейроны также уникальны по сравнению с другими клетками организма из-за того, что они взаимодействуют друг с другом и способны к значительному росту и перестройке.

Что касается последнего, то, как видно на рис. 2.1, клеточное тело нейрона имеет отходящие от него ветви, называемые дендритами (производными от греческого слова, которое означает «дерево»). Дендриты отвечают за критически важные задачи мозга, такие как сбор информации от других нейронов, чтобы помочь улучшить взаимодействие этих клеток друг с другом. Они также растут и адаптируются на протяжении всей жизни. Известно, что некоторые виды деятельности, включая интеллектуальное развитие, приводят к появлению новых дендритов, что, по-видимому, вызывает усиление перекрестных связей между нейронами по всему мозгу.

Рис. 2.1. Структура нейрона

Источник: рисунок 3.5 в книге Psychological Science, fifth edition, by Michael Gazzaniga, Todd Heatherton, and Diane Halpern. Copyright © 2016, 2013, 2010, 2006, 2003 by W.W. Norton & Company, Inc. Используется с разрешения W. W. Norton & Company, Inc.

* Дендриты – отростки нейронов, по которым к телу нейрона поступает информация от других клеток. – Прим. науч. ред.

** Аксон – отросток нейрона, который передает информацию от тела нейрона другим клеткам. – Прим. науч. ред.

*** Миелиновая оболочка – оболочка, покрывающая аксоны, подобно изоляционной ленте. По сравнению с немиелинизированными волокнами, по миелиновым нервные импульсы передаются в 5–10 раз быстрее. – Прим. науч. ред.

**** Узлы, или перехваты, Ранвье – периодические разрывы в миелиновой оболочке, покрывающей аксоны. Именно в этих областях много ионных каналов, что ускоряет передачу нервных ипульсов. – Прим. науч. ред.

***** Терминаль аксона – ветвящаяся концевая часть аксона, которая контактирует с другими клетками. – Прим. науч. ред.

****** Синапс – место контакта нейрона с другим нейроном или клеткой иного типа. – Прим. науч. ред.

Мозг также содержит большое разнообразие специализированных химических веществ – нейромедиаторов, которые помогают сигналам передаваться от одного нейрона к другому. Возможно, вы слышали о некоторых нейромедиаторах, особенно о том, что касается их связи с определенным поведением, чувствами или лекарствами. Одним из примеров является серотонин, важный нейромедиатор для регуляции настроения. Он используется в определенных антидепрессантах, таких как «Прозак» и «Золофт», которые служат для повышения уровня серотонина и контроля депрессии и тревоги.

Другим широко изучаемым нейромедиатором является норадреналин, который играет важную роль в таких функциях, как внимание, возбуждение и мотивация. Некоторые лекарства от синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) повышают уровень норадреналина, что приводит к улучшению способности фокусировать внимание. Дофамин часто рассматривается как нейромедиатор «удовольствия», который высвобождается, когда мы занимаемся стимулирующими или приятными видами деятельности, такими как употребление вкусной еды, секс или катание на лыжах. Он также участвует в регуляции физических движений, а при некоторых состояниях, таких как болезнь Паркинсона, его продукция прекращается.

Хотя и заманчиво рассматривать нейромедиаторы несколько упрощенно, но в реальности дело обстоит совсем не так. Изменения в одном из них влияют не только на другие соединения, но и на химическую регуляцию всего мозга. Также известно, что определенные виды деятельности, в частности, физические упражнения могут повышать уровень некоторых нейромедиаторов (и делать для мозга множество других полезных вещей).

Нейроны всегда напряженно работают, поэтому они нуждаются в своем собственном вспомогательном персонале и заслуживают его. Именно здесь в игру вступают нейротрофины[2]. Они помогают строить и поддерживать нейроны, повышают уровень нейромедиаторов и улучшают кровоток по всему мозгу. Один из широко изучаемых нейротрофинов называется «нейротрофический фактор головного мозга» (англ. brain-derived neurotrophic factor, далее BDNF[3]). BDNF был назван «чудодейственным средством для роста мозга» из-за его мощного питательного воздействия на нейроны. Одним из преимуществ физических упражнений является увеличение количества BDNF, доступного для поддержки миллиардов нейронов мозга. Позже мы обсудим это более подробно.

С точки зрения мозговых структур, мы могли бы посвятить целый том нейроанатомии, но вы, вероятно, читаете мою книгу не по этой причине. Позвольте мне лишь выделить некоторые из областей, которые будут особенно актуальны для нас. Внешний слой мозга называется корой головного мозга (кортекс – это латинский термин, который переводится как «древесная кора»). Кора головного мозга делится на четыре подразделения, или доли, которые можно запомнить с помощью аббревиатуры ЛТЗВ: лобную, теменную, затылочную и височную.

Взгляните на рисунок 2.2, чтобы получить представление о том, как выглядит кора головного мозга. Обратите внимание, что, как и в случае с другими структурами мозга, мы можем описать каждую долю коры в единственном числе (например, «лобная доля»). А также мы можем использовать множественное число («лобные доли»), особенно если говорим о левой и правой сторонах. Другой вариант описания кортикальных областей – использование таких терминов, как «лобная кора» или «височная кора».

Рис. 2.2. Четыре доли коры головного мозга

Источник: рисунок 4.1 в книге The Neuroscience of Psychotherapy: Building and Rebuilding the Human Brain by Louis Cozolino. Copyright © 2002 by Louis J. Cozolino. Copyright © 2002 by Louis J. Cozolino. Используется с разрешения W. W. Norton & Company, Inc.

Лобные доли играют решающую роль во многих уникальных человеческих способностях и могут расти в ответ на некоторые жизненные ситуации и виды деятельности (включая физические упражнения). Большинство нейробиологов считают, что лобные доли являются центром исполнительных функций. Мы обсудим исполнительные функции подробнее в следующей главе, а сейчас вкратце скажем, что это когнитивные навыки, которые помогают выполнять целенаправленные действия. Так, если нужно приступить к новой задаче (например, разобрать гараж), необходимо спланировать и организовать последовательность действий (начать с задней части гаража и двигаться вперед), настойчиво выполнять задачу (решить, что выбросить, а что оставить), оставаться гибкими (сделать перерыв, когда мы голодны или хотим пить, или когда сосед останавливается, чтобы посмотреть, может ли он дешево купить некоторые инструменты, которые мы решили продать) и в конечном итоге завершить то, что пытаемся сделать (провести гаражную распродажу и заработать несколько долларов).

Существует также множество областей, расположенных под корой мозга, которые называются подкорковыми структурами. Одна из них особенно важна для нашего обсуждения – это гиппокамп, структура в форме морского конька в середине мозга (рис. 2.3).

Проще говоря, для того, что большинство людей считают «памятью», гиппокамп более важен, чем любая другая структура мозга. Исследования, начатые много лет назад, показали, что повреждение гиппокампа неизбежно приводит к потере памяти, особенно к нарушению способности узнавать и запоминать новую информацию в повседневной жизни. Тот, кто помог нам многое узнать о гиппокампе – и о негативных последствиях его повреждения, – был известен большинству нейробиологов только по инициалам Х. М.

Рис. 2.3. Подкорковые структуры головного мозга

Источник: рисунок 3.24 в книге Psychological Science, fifth edition, by Michael Gazzaniga, Todd Heatherton, and Diane Halpern. Copyright © 2016, 2013, 2010, 2006, 2003 by W.W. Norton & Company, Inc. Используется с разрешения W. W. Norton & Company, Inc.

У Х. М. была трудноизлечимая эпилепсия, и его нейрохирург полагал, что удаление большей части гиппокампа (области мозга, где могут возникать припадки) уменьшит или устранит симптомы заболевания. Последующая операция прошла успешно: у Х. М. больше не было припадков. Однако, несмотря на это кардинальное изменение, он никогда больше не мог вести полноценную жизнь. Почему? С этого дня мужчина не мог вспомнить ничего нового – ни имен врачей, ни последних новостей, ни даже того, что ел на завтрак час назад. Как было отмечено в названии недавней книги о Х. М., он застрял в «постоянном настоящем времени». Этот драматический пример помог нейробиологам понять важность гиппокампа для усвоения и запоминания новой информации, и прежде всего, благодаря изучению нарушений этих функций после операции.

С приходом современной науки о мозге нам больше не нужно полагаться на тематические исследования повреждений этого органа, чтобы узнать, как он работает (или нет). На самом деле теперь мы можем рассматривать не только дисфункцию и патологии, но и положительные стороны: процесс роста и развития мозга на протяжении всей жизни. Современная нейробиология позволяет изучать здоровый мозг, а не сосредотачиваться исключительно на больном или поврежденном. Гиппокамп был и остается яркой звездой этой науки. Как мы обсудим позже в этой книге, ранние исследования, изучавшие влияние физических упражнений на мозг, показали, что гиппокамп мощно реагирует на физические нагрузки. В отличие от того, что до недавнего времени считалось неврологической догмой, во время занятий спортом у нас действительно появляются новые нейроны. И это ассоциируется с улучшением способности учиться и запоминать новую информацию. Более поздние исследования продолжают укреплять эту связь между физической подготовкой и ростом гиппокампа.