О психосоматике, чихе и размере головного мозга
Физиологи, как известно, это такие люди, которые знают, как работает наш организм. В отличие от всех нас, которые о работе собственных организмов могут только догадываться по некоторым косвенным признакам. И беспомощно задавать глупые вопросы типа: «А это у меня, простите, что?», — на которые физиологи дают пространные и исчерпывающие ответы типа: «А вот что это у вас!».
На этот раз на наши глупые вопросы отвечала физиолог, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник ИБПК СО РАН Ольга Колосова.
— Нельзя ли нейроны из мозга соединить с компьютерными нейронами посредством нейросети?! Ведь и там, и там нейроны! А потом создать из всего этого киборга!
— Дело в том, что в компьютерных нейросетях не совсем нейроны, а их модель, в основу которой положена возможность настоящего нейрона получать информацию, перерабатывать и передавать. Основным алгоритмом работы нейросети является метод обратного распространения ошибки, в основе которого лежит анализ, то есть процесс ранжирования входов нейронов по результатам работы всей нейронной сети. Синтеза как механизма в нейронных сетях компьютерных, в отличие от настоящих, нет. У каждого нейрона изначально уже сформирована группа входов, эта группа никак не меняется в процессе научения по принципу синтеза. А в основе работы настоящего нейрона — синтез и анализ. Впрочем, компания Илона Маска Neuralink уже с 2017 года занимается работой над созданием «мозга-компьютера» — слияния человеческого мозга с искусственным интеллектом. В 2022 году его стартап по производству мозговых чипов уже готовится к клиническим испытаниям на людях. Маск пообещал, что эта технология «позволит человеку с параличом использовать смартфон с помощью своего разума быстрее, чем тот, кто использует большой палец». Вот вам в каком-то смысле и киборг.
Говорят, что наш мозг за последнюю тысячу лет немного уменьшился. Значит ли это, что мы за последнюю тысячу лет стали немного тупее?
— Мозг действительно уменьшился, причем, по некоторым данным, уменьшение нашего мозга началось даже раньше, около трех тысяч лет назад. Впрочем, самый тяжёлый мозг, который весил 2850 граммов, был обнаружен отнюдь не у гения, а у человека, который страдал самой тяжелой формой олигофрении — идиотией. Поэтому точно можно сказать, что уменьшение не привело к снижению интеллекта. Одной из причин уменьшения мозга считают процессы глобализации, кооперации и разделения труда. Древний человек должен был быть универсалом: охотником-добытчиком, защитником, уметь добывать огонь, создавать орудия труда, строить жилище, готовить еду и т. д. При этом, поскольку письменности не было, вся необходимая информация хранилась в голове. Прибавим к этому, что продолжительность жизни в те времена была чрезвычайно коротка, и, значит, умудренных опытом стариков, способных обучать, было очень мало.
С развитием цивилизации человек стал менее зависим от «ударов природы», поскольку начал заниматься скотоводством, земледелием, гончарным и ткацким делом, стала развиваться письменность, продолжительность жизни увеличилась. Всё это позволило передавать опыт последующим поколениям. Человек становился всё более узким специалистом и сосредотачивался на своём деле. Остальное он делегировал коллективному мозгу, другим специалистам. Таким образом, снижался объем информации, который следовало обязательно хранить в голове. Сейчас, например, большую часть информации вообще незачем держать в мозгу: существует возможность «погуглить». К тому же человека окружают другие узкие специалисты, которые, с одной стороны, делают его жизнь проще, а с другой — мы видим, что в очень цивилизованных странах человек у себя дома не может даже поменять перегоревшую лампочку. Вторая причина уменьшения мозга, возможно, метаболическая. Дело в том, что мозг — очень дорогой с точки зрения энергетики орган. Он забирает более 50% энергии, приходящейся на организм, и если мозг будет расти, то будет требовать дополнительной энергии и питательных веществ, что, в свою очередь, будет приводить к большим затратам на добычу пищи. А наш организм — очень экономный «товарищ». И поэтому с точки зрения эволюции более живучи стали люди, имеющие меньшую массу тела и мозга, тем более что они обладали, как предполагается, большей скоростью принятия решения. Кстати, вполне возможно, процесс уменьшения размеров головного мозга человека будет продолжаться. Особенно если специализация так и будет усиливаться, а объём памяти, хранящийся в головном мозге, сокращаться.
— Чем занимаются нейроны в мозгу? Говорят, они как-то связаны с электричеством? Можно ли нашим мозгом питать небольшие электрические лампочки?
— Нейроны — это нервные клетки. Их в нашем мозге примерно 86 млрд. Они бывают разные и по строению, и по размерам, и по функциям, и по расположению. Нейроны есть сенсорные, или чувствительные, они получают информацию с периферии, от рецепторов. Есть ассоциативные, их больше всего, и они перерабатывают информацию. Есть двигательные, или моторные, они иннервируют (снабжают нервами) мышцы. Есть возбуждающие и тормозные нейроны. Все клетки нашего организма связаны с электричеством, и нейроны не исключение. У живых клеток есть полупроницаемая мембрана, в клетке — цитоплазма, вокруг клетки — межклеточная жидкость. Внутри клетки и снаружи различается количество ионов натрия, калия и хлора. И поэтому в состоянии покоя наружная мембрана заряжена положительно за счет большего количества ионов натрия, а внутренняя заряжена отрицательно, и между ними возникает разность потенциалов — потенциал покоя. Во время возбуждения в клетку начинает активно проникать натрий, и мембрана клетки перезаряжается: наружная становится отрицательной, а внутренняя — положительной.
Через некоторое время все вновь возвращается в исходное состояние, то есть в состояние покоя. Эту электрическую активность как раз и регистрируют при помощи специальных аппаратов (ЭЭГ, ЭКГ и т. д.) Когда организм погибает, то заряд мембраны исчезает и повсюду на мониторах появляется простая прямая линия, потому что больше электричества организм не производит. Во время активной работы головной мозг производит энергию мощностью от 10 до 23 ватт. Полагаю, этого вполне достаточно, чтобы электрическая лампочка начала светиться.
— Скажите, а психосоматика, с позиции физиолога, это полное фуфло или не полное? Ну нельзя же, как нам кажется, на полном серьезе утверждать, что печень болит оттого, что больной излишне гневлив, а не потому, что он пьет две бутылки водки в день. Или мы что-то не так понимаем?
— Начнем с того, что, по данным ВОЗ, до 42% заболеваний имеют психосоматическую природу. А по данным некоторых исследователей, вообще до 70%. Вопрос этот очень интересный, но для того, чтобы ответить на него подробно, придется начинать с самых основ, а это долго, и в газете вряд ли хватит места. Поэтому приведу один пример. Допустим, человек на кого-то обиделся и думает, как бы отомстить. Когда человек сердится, то возбуждается центр отрицательных эмоций, который дает команду симпатической нервной системе. Она активизируется: подскакивает давление, усиливается сердцебиение, подавляется нормальное пищеварение, усиливаются обменные процессы. В здоровом организме если человек успокоился, то через некоторое время все восстанавливается. Но если он постоянно возвращается к своей обиде, то вновь и вновь активизируется симпато-адреналовая система, которая снова вызывает повышение давления крови и подавление работы ЖКТ. Если всё это продолжается достаточно долго, то в головном мозге формируется стойкий очаг тревожности, который, во-первых, приводит к повышенным энергозатратам и, следовательно, повышению утомляемости мозга, мешает гармоничной работе головного мозга; во-вторых, приводит к повышению давления и нарушению нормальной работы сердца, поскольку организм не нуждается в данный момент в усилении кровообращения. В итоге рецепторы, реагирующие на повышение давления, адаптируются, их чувствительность снижается, что приводит к стойкому повышению кровяного давления в организме и в дальнейшем (при наличии атеросклеротических бляшек) может обеспечить человеку гипертоническую болезнь. В то же время в желудочно-кишечном тракте при постоянной активации симпатического отдела в результате подавления перистальтики и снижении выделения пищеварительных соков нормально не обрабатывается пища, организм недополучает питательные вещества и энергию, что может вызвать изменения как со стороны работы головного мозга, так и со стороны работы сердца. Потому что, злясь, человек постоянно заставляет сердце усиленно работать в холостом режиме. Ну и, кроме того, из-за снижения кровообращения в том же желудке — а пищевой комок нормально не перерабатывается — происходит нарушение состояния слизистой желудка, могут начать появляться язвочки, язвы и т. д. И получается, что человек сделал плохо не тому, на кого злится, а своему организму.
— Есть ли у нашего мозга какие-то скрытые резервы? Когда мы сможем поднимать взглядом табуретки?
— Мозг — удивительный и не полностью разгаданный орган. Если говорить о скрытых резервах, то, например, в основе работы мозга лежит пластичность, то есть возможность изменяться по мере необходимости. Так, при утрате в результате травмы каких-то участков мозга функцию на себя могут взять другие участки. В лобной коре есть центр контроля «себя любимого». В случае опас-ности, известной мозгу, центр тут же берет под контроль поведение человека, внушая, что опасно и не стоит этого делать, что это невозможно, не справишься, упадешь, разобьешься и т. д. То есть со стороны мозга идет постоянный контроль поведения человека, оценка безопасности для него окружающего мира. Но, когда опасность велика и появляется внезапно, центр контроля своего «я» не успевает включиться, и человек совершает невозможное. Убегая от тигра, он забирается на совершенно гладкую 6-метровую стену или 10-метровый гладкий столб, и т. п. Поднять взглядом мы сможем человека, который на этом табурете сидит, табуретку — вряд ли.
— Жена мне всё время говорит, что нервные клетки не восстанавливаются. Правда ли это?! Если да, скажите, пожалуйста, когда у неё уже закончатся все нервные клетки?!
— У вашей жены не совсем достоверные сведения. Даже если останутся работающими всего 10% нервных клеток, благодаря их пластичности можно даже (говорят) не заметить больших изменений в функционировании человека. Пластичность — это способность нервных клеток выполнять функции, не присущие им ранее. Это бывает при гибели участков мозга, и тогда другие нейроны, кроме своих функций, начинают выполнять и другие. В общем, если вдруг случится так, что вы вымотаете жене все нервные клетки, её организм приспособит под них другие, чуть менее нервные, которые можно впоследствии вымотать.
— Почему человек чихает? Зачем он вообще этим занимается? Выглядит это глупо!
— Не всё, что глупо выглядит, плохо. Чихание — это безусловный рефлекс, то есть тот рефлекс, что не зависит от нашего желания. Это защитная реакция организма на внедрение в него какого-то потенциально опасного чужеродного вещества, раздражающего полости носа или носоглотки, где есть специальные чувствительные реснички. Поэтому перед чихом мы часто чувствуем щекотку. Поскольку это рефлекс безусловный, то есть все пять звеньев рефлекторной дуги (рефлекторной дугой называется путь, по которому проходят нервные импульсы от рецепторов к исполнительному органу). Кстати, чихание — настолько важная штука, что в продолговатом мозге даже находится специальный центр чихания. Во время чиха из носовых путей с очень большой силой и скоростью выбрасывается всё чужеродное. Чихание может быть вызвано пылью, слизью, которая накапливается при острых респираторных заболеваниях или аллергии, при отравлении некоторыми веществами. Именно при чихании на большое расстояние можно распространить возбудителей многих инфекций, поэтому чихать надо в сгиб локтя или в платочек. А сдерживать свой чих не нужно.
— И про погоду. Говорят, погода действует на организм человека. Ну мы это понимаем: сосулька там на голову упадет, или копчик на льду сломаешь. А если дома сидишь, то нормально?
— Прежде всего, что такое погода? Это состояние атмосферы в определенный момент времени. Есть определенные характеристики погоды, такие как влажность, атмосферное давление, скорость и направление ветра, температура воздуха и т. д. Изменения этих параметров погоды происходят постоянно. Когда факторы окружающей среды (в нашем случае погода), воздействующие на человека, изменяются, то и организму человека тоже надо к ним приспособиться, и тогда в организме происходят перестройки, которые направлены на установление такого состояния, когда расходы организма на поддержание жизни минимальны. Эти перестройки сопровождаются расходом имеющихся ресурсов организма. Если человек здоров и его адаптационные резервы достаточно велики и их хватает для перестроек, то и плохая погода не вызывает болезненных ощущений. В случае если адаптационные резервы человека не велики, к тому же он имеет хронические заболевания или болен в данный момент и его организм и так борется с болезнью, то адаптационных резервов для перестроек может быть недостаточно, и при плохой погоде человек будет ее «чувствовать». Поэтому к группе метеочувствительных людей и относят людей старшего поколения, маленьких детей, лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Даже когда вы сидите дома, на фоне отсутствия ветра и неизмененной температуры, заряд и давление атмосферного воздуха и в помещении меняются. Изменение величины атмосферного воздуха влияет на деятельность дыхательной системы и в результате на снабжение всех клеток организма кислородом. Нехватка кислорода заставляет перестраиваться все системы организма. Ну а особенно серьезное влияние на биофизику клеток нашего организма и, значит, на работу всех органов и систем органов оказывают гелиогеомагнитные возмущения — магнитные бури. Особенно чувствительны нервная система и сердечно-сосудистая.
— Полезно ли ни о чем не думать?
— Очень полезно. Наверное. Это происходит, когда мы спим, а когда мыслей много, то и уснуть не можем и не высыпаемся. Когда мы не думаем, снижается активность головного мозга и энергопотребление снижается, то есть мы переходим на более экономный режим. И, возможно, когда мы не думаем, то есть спим, то головной мозг начинает в полном обьеме получать информацию о работе внутренних органов, всех клеток нашего организма, и у него появляется возможность все синхронизировать. Люди специально медитируют, чтобы не думать, тем самым приводя свой организм к гармоничному восстановлению. Но в бодрствующем состоянии я не представляю, как можно жить не думая.
Глупые вопросы задавал А. МАКАРОВ.
Фото: ria.ru