Перейти к контенту →

Мозг и его потребности: От питания до признания. Вячеслав Дубынин. Краткое содержание

Раскрывая темы книги “Мозг и его потребности”: голод и любопытство, страх и агрессия, любовь и забота о потомстве, стремление лидировать, свобода, радость движений, — автор Вячеслав Дубынин ставит своей целью приблизить читателя к пониманию собственного мозга и организма, рассказывает, как стать умелым пользователем заложенных в нас природой механизмов и программ нервной системы, чтобы проявить и реализовать личную одаренность.

Введение

Любопытство станет одной из главных тем. Ей будет посвящен особый раздел. Ведь стремление удивляться, узнавать новое — важнейшая врожденная программа, вложенная эволюцией в наш мозг — наряду с голодом и жаждой, страхом и агрессией, стремлением к размножению, заботе о потомстве, свободе и еще примерно десятком групп «биологических потребностей». Эти группы мы и будем последовательно, глава за главой, рассматривать.

Автор данной книги — физиолог и нейробиолог; не психолог, не медик. В связи с этим текст, который читатель держит в руках, посвящен изложению, прежде всего, общих принципов работы мозга и организации поведения.

Общие принципы строения и работы мозга. Классификация потребностей.

На что похож наш мозг?

Мозг — очень сложно устроенный орган, и во все эпохи люди, понимая важность мозга и нервной системы в целом, пытались их с чем-то сравнить. Сейчас мы в основном сравниваем мозг с компьютером, это достаточно удобная аналогия, хотя и она не совсем точная и полная.

Огромную роль в работе нашего мозга играют центры потребностей. В функционировании компьютера они не так явно себя обнаруживают.

Если копнуть чуть глубже, мы видим, что компьютер состоит из микрочипов, а мозг — из нейронов и расположенных между ними вспомогательных (глиальных) клеток. Нейроны (нервные клетки) и микрочипы — это примерно один уровень организации. Нервная клетка (рис. 1.1, слева) — это ветвистое образование. От её центральной части отходят два типа отростков: дендриты (воспринимают информацию) и аксоны (проводят сигналы).Нервные клетки образуют цепи, или сети, по которым передается информация.

нейрон, синапс, пример нейронной сети
Рис. 1.1. Вверху слева: нейрон; вверху справа: синапс. Внизу: пример нейронной сети

Наша память, эмоции, то, что мы воспринимаем во внешней среде, то, что направляется к мышцам и внутренним органам, — все это имеет форму распространения электрических импульсов по нервным сетям.

В нашем мозге используется принцип, похожий на двоичную систему компьютера. Ступеньки тока называются потенциалами действия и бегут по аксонам и дендритам. Эти импульсы кодируют чувства, сенсорные переживания, мысли, будущие движения. Если подключиться к правильному месту мозга и подавать подобные импульсы, можно вызывать у человека, например, эйфорию или зрительную иллюзию, или запустить определенное движение.

В вычислительной машине упомянутые ступеньки тока генерируются по несколько миллиардов за секунду (гигагерцы), а рабочая частота большинства нейронов нашего мозга составляет примерно 50–100 Гц. Так максимальная скорость “работы” нейронов составляет 100–120 м/с, это очень мало.

Если бы у нас по нервам информация шла со скоростью света, мы бы вообще не обжигались при контакте с горячей поверхностью. Мы бы просто моментально его отдергивали. Эволюция честно пыталась создать максимально «быстрые» аксоны, но смогла только такие.

Мозг как химическая конструкция

Мозг является не только электрической машиной, но еще и химическая конструкция. В ней огромную роль играют так называемые синапсы — контакты между нервными клетками.

Пока информация находится внутри нейрона, она передается в электрической форме в виде импульсов. Но когда приходит время переходить к следующей клетке, информация передается в химической форме в виде особых веществ — медиаторов, и это очень интересно.

Если мы знаем, какие вещества выделяются в синапсах (а наука это уже неплохо знает), мы можем вводить молекулы, похожие на них, или, например, мешающие им работать. Этим мы серьезно воздействуем на функции мозга: изменяем баланс между возбуждением и торможением, влияем на память, эмоции.

Химические соединения, выделяющиеся в синапсах, называются медиаторами. На рис. 1.1 справа крупно изображен синапс. Внутри окончания аксона находятся синаптические пузырьки — мембранные пузырьки, которые содержат медиатор.

Электрический импульс запускает движение пузырьков с медиатором в сторону следующей клетки. Дальше пузырьки доходят до окончания аксонов, лопаются, медиатор попадает в узкую щель между аксоном и ближайшей клеткой (она называется синаптическая щель) и влияет на следующую клетку. Такое воздействие на соседнюю клетку может быть возбуждающим или тормозящим.

Важнейшие медиаторы — глутаминовая кислота (возбуждающий медиатор) и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК, тормозящий медиатор). Наш мозг хорошо работает не тогда, когда много нейронов возбуждено, а когда возбуждены правильные нейроны и их — в идеале — небольшое количество.

Дальше нас больше будут интересовать медиаторы второго уровня — медиаторы, которые отвечают за эмоции, мотивации и потребности.

Сколько вообще в нашем мозге нейронов? Обычно дают цифру: 90–100 млрд. Цифра впечатляющая — попробуйте этот самый миллиард представить. Это гораздо больше, чем жителей на планете Земля. Каждый нейрон связан в среднем с 3000–5000 других нейронов. Представьте себе 100 млрд абонентов сети, каждый из которых одновременно общается с 5000 других абонентов.

Помимо нейронов в нервной ткани содержатся еще и так называемые глиальные клетки, которые защищают нейроны от ударов, следят за химическим составом межклеточной среды, обеспечивают электрическую изоляцию.

Львиная доля тел наших нейронов находится в головном и спинном мозге, но, кроме того, у нас по организму раскидано более сотни маленьких мозгов, которые называются ганглии.

Уточним, что когда аксон направляется к следующей клетке, то этой клеткой может быть нейрон, а может быть мышечная клетка, может быть клетка сердца или кишечника. То есть синапсы бывают не только внутри мозга, но и, например, между нейроном и мышцей, между нейроном и внутренним органом.

Нейронные сети.

Изображенная в нижней части рис. 1.1 нейронная сеть состоит всего из пяти нервных клеток, и если вспомнить, что дендриты принимают информацию, а аксоны передают, то становится ясно, в какую сторону по этой сети идут сигналы. Они идут от нейрона 1, он на входе, дальше к нейронам 2 и 3, а от них уже к нейронам 4 и 5, которые в итоге передают возбуждение на мышцы (6) и на внутренние органы (7).

Нейроны, которые изображены на схеме, относятся к четырем функциональным группам. Те, которые находятся на входе в нейросеть, как правило, связаны с органами чувств, их называют сенсорные. Они ощущают прикосновения или, например, улавливают запах.

Нейроны, которые расположены на выходе, — это мотонейроны (двигательные нейроны) и вегетативные нейроны. Первые из них запускают сокращение мышц, и любое наше мышечное сокращение начинается с импульса, возникшего в мотонейронах. Вегетативные нейроны работают с внутренними органами, такими как сердце, сосуды, кишечник, бронхи.

Нейроны 2 и 3 — промежуточные нервные клетки (интернейроны), и они в этом ансамбле главные. От них зависит, пойдет ли сигнал «на выход» и вызовет ли, скажем, прикосновение, какую-нибудь реакцию.

Мозг должен «шуметь». Он должен генерировать в определенной степени стохастическое, случайное поведение. Это эволюционно выгодно.

Строение мозга. Макроанатомия мозга

Центральная нервная система (ЦНС) — это головной мозг плюс спинной мозг. Головной находится внутри черепа, а спинной идет внутри позвоночника.

Спинной мозг.

Наше тело от шеи до копчика делится на 31 этаж, и спинной мозг делится на 31 сегмент. Каждый сегмент спинного мозга работает со своим этажом тела.

Выделяют восемь шейных сегментов (шея, руки, дыхание), двенадцать грудных («этажи» грудной и брюшной полостей, мышцы туловища), пять поясничных сегментов (ноги) и шесть крестцово-копчиковых (область таза).

Каждый сегмент спинного мозга работает со своим этажом тела, а еще общается с головным мозгом, как с «большим начальником».

Головной мозг.

Можно выделить три основные зоны головного мозга: это ствол, мозжечок и большие полушария. Ствол — центральная древняя область головного мозга, древняя структура, которая имеется уже у рыб. От ствола мозга, как от ствола дерева, отрастают две «кроны»: одна крупнее — большие полушария, а другая поменьше — мозжечок, то есть малый мозг.

Ствол головного мозга включает четыре отдела: (1–2) продолговатый мозг и мост — это две самые нижние стволовые структуры, и они находятся под мозжечком; (3) средний мозг; (4) промежуточный мозг, находится «промеж» полушарий — от него во время развития эмбриона как бы отрастают два больших полушария.

Большие полушария называют также конечным мозгом. Итого получается шесть основных отделов головного мозга, которые показаны на рис. 1.2.

Схема головного мозга
Рис. 1.2. Схема продольного среза через головной мозг человека.

Верхняя часть промежуточного мозга называется таламус, нижняя — гипоталамус, а под гипоталамусом находится гипофиз — эндокринная железа. Здесь же в промежуточном мозге имеется и вторая эндокринная железа — эпифиз.

Правое и левое полушария соединяет крупнейшее скопление аксонов — мозолистое тело. Мозолистое тело «собирает» полушария в цельный вычислительный комплекс.

Что же конкретно делают продолговатый мозг и мост?

  • Здесь находится дыхательный центр. Каждый наш вдох, каждый наш выдох запускается из продолговатого мозга и моста.
  • Здесь находится центр, который управляет работой сердца, тонусом сосудов, сердечно-сосудистой системой.
  • Здесь находятся центры вкуса, центры, запускающие глотание, слюноотделение, сосательный рефлекс, выплевывание, рвоту.
  • Продолговатый мозг и мост содержат главный центр бодрствования. Любое повреждение продолговатого мозга и моста, даже самое маленькое, смертельно опасно, потому что может выключиться дыхание или нарушиться глотание.

Мозжечок — это прежде всего двигательный центр. Движения нашего тела очень разнообразны. Бывают произвольные движения, бывают движения, связанные с перемещением в пространстве, бег и шаг. На уровне мозжечка происходит запоминание двигательных программ, их автоматизация. При повторах движений нейроны мозжечка запоминают, как эти движения качественно, быстро выполнять.

Кора больших полушарий осуществляет произвольный контроль. Вы должны смотреть, как берете предмет, какие манипуляции совершаете. Но если вы повторите эти движения сто или тысячу раз, то возникнет двигательный автоматизм. Смысл автоматизации состоит в том, чтобы разгрузить большие полушария и передать рутинные, повторяющиеся часто и помногу движения под управление мозжечка.

Помимо мозжечка, автоматизацией движений занимается еще одна обширная зона нашего мозга, которая называется базальные ганглии. Базальные ганглии находятся в глубине больших полушарий (см. рис. 2.1). Часть структур, относящихся к базальным ганглиям, связана с функциями потребностей, эмоций и мотиваций.

Рассмотрим теперь средний мозг. В его верхней части находится так называемое четверохолмие — зона, которая реагирует на новизну стимулов. Когда что-то меняется, то именно четверохолмие детектирует эту новизну и заставляет нас поворачивать глаза и голову в сторону пошевелившегося или внезапно зазвучавшего объекта. По сути дела, с четверохолмием связано любопытство на самом его древнем уровне.

В центре среднего мозга находится структура, которая так и называется — центральное серое вещество, и это главная область, которая запускает сон.

В нижней части среднего мозга расположены красноеядро и черная субстанция — две структуры, которые тоже связаны с двигательной сферой. Красное ядро работает вместе с мозжечком и помогает, например, сгибать руки и ноги, когда мы куда-то бежим или идем. Черная субстанция реализует свои функции вместе с базальными ганглиями, во многом определяя общий уровень нашей двигательной активности. Более того, от нее зависят те положительные эмоции, которые мы испытываем, когда двигаемся. Если у вас активная черная субстанция, то вам, скорее всего, нравится двигаться.

Промежуточный мозг — это прежде всего таламус и гипоталамус — верхняя и нижняя части данного отдела ЦНС. Размер каждого из них около 4 сантиметров. Это очень важные структуры, и их тоже можно увидеть на рис. 2.1.

Таламус — это зона, которая в первую очередь работает с сенсорными сигналами и отвечает за то, что мы называем вниманием. Таламус — структура, которая помогает перераспределять вычислительные ресурсы коры больших полушарий и показывает, чем сейчас будет человек заниматься.

Гипоталамус — главнейший центр биологических потребностей, эндокринной и вегетативной регуляции. Он следит за выделением гормонов и контролирует работу внутренних органов, например при стрессе. Здесь же находятся группы нейронов, которые занимаются самыми разными задачами, связанными с потребностями, мотивациями, эмоциями. С гипоталамусом связывают голод, жажду, страх, агрессию, половое и родительское поведение.

Кора больших полушарий делится на древнюю, старую и новую.

  • Древняя кора — обонятельная.
  • Старая кора — это прежде всего центры кратковременной памяти. Главный из них — так называемый гиппокамп — находится в глубине височной доли на дне особой «гиппокампальной» борозды (см. рис. 3.2).
  • Но основная часть (более 95% нашей коры) — это новая кора, которая характерна для млекопитающих. К новой коре относятся сенсорные, двигательные и ассоциативные («высшие») зоны. Новая кора подразделяется на шесть долей: лобная, теменная, затылочная, височная, островковая, лимбическая (рис. 1.3).
Доли новой коры больших полушарий
Рис. 1.3. Расположение и функции различных областей коры больших полушарий человека. 1 — затылочная кора, зрение; 2 — височная кора, слух; 3 — передняя часть теменной доли, чувствительность тела; 4 — островковая доля, вкус и равновесие; 5 — задняя часть лобной доли, двигательная кора; 6 — ассоциативная теменная кора; 7 — ассоциативная лобная кора

Как работает мозг?

Ассоциативную теменную кору окружают основные сенсорные центры, отвечающие за зрение, слух, кожную чувствительность, вкус. Сенсорная информация, после того как она обработана, сбрасывается в ассоциативную теменную кору. В этой зоне возникает то, что в нейропсихологии называют целостный сенсорный образ внешнего мира. Благодаря ассоциативной теменной коре мы одновременно видим, слышим, осязаем.

На базе этих нейронов ассоциативной теменной коры у человека возникают речевые системы, там же находятся центры мышления. Получается, что этой зоной мы думаем.

За наше поведение, за выбор программы, принятие решения отвечает ассоциативная лобная кора. В лобную ассоциативную кору приходит информация о потребностях.

На рис. 1.3 в упрощенном виде изображены основные информационные потоки, которые распространяются по нашей коре больших полушарий, когда мы что-то делаем.

Не будет потребностей — мозг и, соответственно, тело будут вяло лежать на месте и ничего не предпринимать.

Что такое потребности?

Понятие потребность в биологии определяется как избирательная зависимость организма от определенных факторов внешней или внутренней среды.

Потребность — это маяк, который ведет нас по жизни. А эмоции, которые возникают на фоне потребностей, их удовлетворения или неудовлетворения, являются основой для обучения.

Когда вы сделали что-то правильное и получили желаемое, возникают положительные эмоции. На фоне этих эмоций мозг запоминает: «Ага, для того чтобы поесть, надо сделать то-то и то-то». А если не удалось удовлетворить потребность, возникают отрицательные эмоции, на этом фоне мозг запоминает: «Так, этого делать не стоит».

Классификация потребностей.

Психологическая классификация потребностей Абрахама Маслоу:

  • Физиологические потребности — в пище, питье, воздухе.
  • Потребность в безопасности — физической и психологической.
  • Социальные потребности — любовь, причастность к группе.
  • Потребности в уважении, признании (статус, престиж).
  • Духовные потребности наиболее многообразны, к ним относятся: когнитивные потребности (знать, понимать, исследовать), эстетические потребности (гармония, справедливость, красота) и самореализация (реализация способностей, развитие личности).

В нашей книге используется физиологическая классификация потребностей, предложенная Павлом Васильевичем Симоновым. Он предложил все биологические потребности разделить на три типа: витальные, зоосоциальные и саморазвития.

Витальные потребности

Витальные потребности – это жизненно необходимые потребности, без которых невозможно само наше существование. К ним относятся пищевое и питьевое поведение, потребность в безопасности, процессы регуляции температура тела, кровяного давления, дыхание, сон и бодрствование, опорожнение кишечника и мочевого пузыря.

Зоосоциальные программы

Зоосоциальные программы – программы, связанные с внутривидовым взаимодействием.

Во-первых, это размножение. Размножение — сверхважная задача, если организм не оставил потомства, то с точки зрения биологии его жизнь пропала зря, потому что гены не переданы следующим поколениям.

Личность и темперамент в значительной степени определяются базовой инсталляцией значимости каждой из потребностей в конкретном мозге.

Потребности саморазвития

 Это потребности, которые «направлены в будущее». Самым очевидным примером класса подобных программ является исследовательское поведение, сбор новой информации.

Подражательное поведение — делай, как родитель, как сосед по парте, делай, как вожак. Здесь работают зеркальные нейроны, повторяющие движения.

К программам саморазвития также относятся программы, связанные со свободой.

Игровое поведение, связанное с движением и с удовольствием от движения, также входит в число потребностей саморазвития.

Центры потребностей

Гипоталамус с миндалиной образуют замечательную пару, которая отвечает за большинство биологических потребностей и генерирует эти потребности.

Различные ядра гипоталамуса отвечают за разные потребности. При голоде и жажде, главную роль играет средняя область гипоталамуса. При половом и родительском поведении, гипоталамус (его передние ядра) главный, но миндалина его контролирует, не дает зашкаливать этим потребностям. Задняя часть гипоталамуса заведует страхом и агрессией. Миндалина запускает эти реакции, а гипоталамус в основном уже реализует реакции внутренних органов и эндокринные ответы на появление стресса.

Мозг и еда. Пищевое поведение.

Пищевые рефлексы

По классификации П. В. Симонова потребность в еде относится к витальным потребностям. Пищевое поведение — одно из самых базовых.

Если данная потребность не удовлетворена, если поведение не привело к успеху, организм не получил пишу, соответственно, генерируются отрицательные эмоции. Те поведенческие программы, которые привели к неудаче, получают минус в рейтинге и далее по ходу жизни выбираются с меньшей вероятностью.

Когда человек рождается, его мозг в отношении знаний о еде почти «пуст», он содержит незначительное количество врожденных пищевых программ.

В мозге разных животных и в человеческом мозге можно найти врожденно установленные рефлекторные дуги. Действительно, прикосновение к губам младенца вызывает сосательный рефлекс, а если что-нибудь горькое на язык ребенку капнуть, то он прекрасно плюется. Если мы посмотрим на мир животных, то подобных рефлекторных дуг обнаружим очень много.

Вначале срабатывают так называемые дистантные сенсорные системы. Животные видят, обоняют или слышат свою добычу. Когда хищник приближается к потенциальной добыче, у него начинают функционировать контактные сенсорные системы, вначале тактильная. Ему необходимо потрогать, что досталось, похоже ли это на настоящую еду. И в конечном итоге вкусовая.

Рефлексы — очень интересная сфера, и, если идти по этапам эволюции, можно подобрать сотни примеров рефлекторного пищевого поведения. Рефлексы являются самым «поверхностным» и легко наблюдаемым уровнем деятельности нервной системы.

Но более сложные проявления пищевого поведения, конечно, связаны с внутренним состоянием мозга. Потребность возникает тогда, когда внутри мозга нарастает некое состояние, например чувство голода.

Наш мозг — это арена конкуренции поведенческих программ, соответствующих этим потребностям. В каждый момент времени они выясняют, какая из них главная. Конкуренция потребностей — дело обычное. Понятно, что пищевое поведение выигрывает конкуренцию, когда очень хочется есть. Но, когда уже все съедено, оказывается, что свобода тоже значима и что золотая клетка с массой вкусненького уже не радует…

Центр пищевой потребности, центр голода

В нашем с вами мозге наиболее значимые нейросети, связанные с пищевой потребностью, находятся в гипоталамусе — нижней части промежуточного мозга, а точнее, в его средней части (серый бугор гипоталамуса) (рис. 2.1).

Второй значимой для пищевого поведения зоной является структура, которая называется миндалина. Взаимодействие этих мозговых структур направляет многие потребности, в том числе пищевую.

Поперечный срез головного мозга
Рис. 2.1. Схема поперечного среза через головной мозг человека (вид снизу). Отмечены верхняя и нижняя части промежуточного мозга (таламус и гипоталамус), а также миндалина (относится к базальным ганглиям конечного мозга). Хорошо видна боковая борозда и находящаяся на ее дне островковая кора. Скопление серого вещества над миндалиной — двигательные области базальных ганглиев. На верхней схеме отмечен гиппокамп (также см. рис. 3.2 в главе 3)

Факторы, запускающие пищевое поведение:

  • Сенсорные сигналы из внешней и внутренней среды
  • Гормональный фон
  • Гены, наследственность
  • Индивидуальная история

Психогенетические исследования для очень многих характеристик нашей личности ают весьма однотипную картину:

  • Примерно на 50% их проявления зависят от генов
  • На 25% — от пренатального развития (до рождения)
  • На 25% — следствие постнатальных событий (после рождения)

Получается, что в нас столько всего закладывается генетически и пренатально, что потом изменить, скорректировать это воспитанием, влиянием общества бывает крайне непросто.

Центры мозга, отвечающие за пищевое поведение

Если мы рассмотрим среднюю зону гипоталамуса, то обнаружим здесь не просто нейроны, связанные с голодом, но две конкурирующие области. Одну можно условно обозначить как собственно центр голода, другую — как центр пищевого насыщения, и они постоянно подтормаживают друг друга.

Для победы одного из центров (например, центра голода) нужны серьезные дополнительные сигналы. Для кого-то эти сигналы совершенно невыносимы, сразу возникают негативные эмоции, а кто-то может терпеливо ждать времени обеда или ужина.

Важнейшим показателем является концентрация глюкозы в крови. Если будет слишком мало глюкозы, можно упасть в голодный обморок. Если будет слишком много глюкозы, нервная система перевозбудится, и это может вызвать ее болезненное состояние.

В случае, если концентрация глюкозы падает ниже 0,1%, есть дополнительные механизмы стабилизации. На фоне понижения концентрации глюкозы в крови инсулин вообще перестает выделяться. Отсутствие инсулина в крови — сигнал всем клеткам организма не трогать глюкозу. То есть мышцы, почки, кожа без инсулина глюкозу не берут. Без инсулина глюкозу имеет право брать только мозг. Нервные клетки продолжают глюкозу потреблять, но концентрация ее в крови все-таки падает. Вот тут-то и срабатывает центр голода.

Если с центром голода или с центром насыщения что-то случается, то пищевое поведение животного или человека радикально меняется.

Если немного серьезнее посмотреть на баланс голода и насыщения, то оказывается, что, помимо так называемых фазических факторов, есть еще и тонические. Фазическими называют сигналы, которые действуют здесь и сейчас, и они уже через минуту-две могут выключиться. Они обусловлены концентрацией глюкозы в крови и сигналами от пустого желудка. Тонические факторы определяют баланс голода и насыщения в течение дней, недель, месяцев.

Влияние гормональных факторов. Анаболизм и катаболизм

Главнейшими тоническими факторами являются гормоны. Наиболее известен из них лептин — гормон, который выделяется нашей жировой тканью. Именно с лептином связывают глобальный баланс энергии в нашем организме. Баланс того, что называют анаболизмом и катаболизмом (рис. 2.2).

 

Анаболизм — это процессы синтеза органических веществ, которые в итоге приводят к росту организма и набору массы. Необязательно это жир, это могут быть, например, мускулы.

Факторы, влияющие на центр голода и энергетический баланс организма
Рис. 2.2. Основные факторы, влияющие на центр голода и энергетический баланс организма. На рисунке не показано воздействие на процессы катаболизма гормонов стресса, половых гормонов, тироксинов

Катаболизм — это процессы распада органических веществ, которые приводят к потере массы и энергии. Катаболизм отвечает за снижение, потерю массы тела. Получается, что с катаболизмом связаны центры насыщения (а еще — состояние стресса и высокая двигательная активность), а с анаболизмом, напротив, центры голода и «экономии сил».

Клетки жировой ткани, вырабатывающие лептин, называются адипоциты. Адипоциты находятся прежде всего в подкожной жировой клетчатке, они выполняют важную функцию — запасают липидные молекулы.

Именно лептиновый сигнал тормозит центры голода, а лептин служит основным ограничивающим фактором, который глобально («тонически») следит за нашим весом.

Между нашей кровью и мозгом существует специальный клеточный барьер. Он называется гемато-энцефалический барьер, сокращенно ГЭБ. Этот барьер служит для того, чтобы ненужные вещества из крови в мозг не проникали. Белок лептин с трудом проникает в мозг, поэтому есть специальная транспортная система. С возрастом лептин преодолевает ГЭБ все хуже и хуже. Вывод: важно всегда быть осознанными потребителями пищи, особенно с возрастом.

Помимо лептина, за последние десять лет открыт целый ряд других гормонов, регулирующих баланс центров насыщения и центров голода. Можно отметить грелин — молекулу, которая выделяется пустым желудком.

Грелин, нейропептид Y, меланокортиныорексин — все эти гормоны очень «нежно» и аккуратно работают внутри гипоталамуса, регулируя баланс насыщения и голода. Это пока еще малоизученная область физиологии мозга и физиологии питания.

Гормоны щитовидной железы — тироксины — регулируют общую интенсивность обмена веществ в организме. То, сколько каждая конкретная клетка потребляет глюкозы, насколько активно «сжигает» ее и получает энергию, зависит от тироксинов.

Адреналин и кортикостероиды (прежде всего кортизол) — это гормоны надпочечников. Кортикостероиды больше связаны со стрессом, во время которого их выделяется очень много. Но, в принципе, чем больше их в крови, тем организм активнее сжигает энергию.

Еще помогают сжигать питательные вещества половые гормоны, а также гормон роста. Все они работают на то, чтобы лишняя энергия не накапливалась, и это помогает контролировать вес.

Усложняет ситуацию то, что существуют суточные и сезонные ритмы выделения гормонов, а значит, чувства голода.

Что мы едим? Макрокомпоненты питания

Углеводы — это молекулы — источники энергии, тот «бензин», на котором работает каждая наша клетка и организм в целом. Главный углевод — глюкоза, вещество, которое растения синтезируют в процессе фотосинтеза.

Жиры, или липиды — это тоже энергия, а также строительный материал. Из углеводов мы почти ничего не строим, а из жиров строим мембраны всех клеток.

Белки, как известно, состоят из аминокислот. Двадцать типов аминокислот входят в состав каждого белка. Примерно половину из них мы не умеем синтезировать сами и должны получать с пищей. компоненты пищи, которые наши клетки не умеют сами синтезировать, называют незаменимыми.

Зачем мы едим? Распознавание вкуса пищи

Питание позволяет решить две задачи: получить энергию и строительные материалы для синтеза новых клеток, для возобновления и ремонта уже имеющихся.

Сладкий вкус — это сигнал о том, что в пище есть глюкоза или похожие на нее вещества. А раз есть глюкоза, значит, есть энергия, и это хорошо.

В итоге наш мозг так врожденно сконфигурирован, что появление глюкозы в пище вызывает не только запуск пищевых рефлексов на уровне продолговатого мозга и моста, но и положительные эмоции на уровне гипоталамуса и базальных ганглиев.

Сигнал от вкусовых центров продолговатого мозга и моста поднимается в гипоталамус, таламус и далее — в островковую кору больших полушарий (рис. 2.3).

Уровни передачи вкусовой информации
Рис. 2.3. Уровни передачи вкусовой информации: А — вкусовые рецепторы языка; Б — вкусовые центры ствола головного мозга (продолговатый мозг и мост; таламус и гипоталамус); В — вкусовой центр коры больших полушарий (островковая доля); показана также передача кожной чувствительности от языка в переднюю часть теменной доли (постцентральная борозда)

Выделяют четыре классических вкуса: кислый, сладкий, горький, соленый. Каждый из них говорит о том, что в пище есть какие-то полезные вещества или, наоборот, слишком много каких-то вредных веществ. Мы знаем и о существовании других вариантов вкуса, в частности реакции на глутамат. Или, как говорят еще, на белковый вкус.

По иронии судьбы глутамат, глутаминовая кислота, — одновременно главный возбуждающий медиатор нашего мозга. Упомянутый ранее гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) очень плохо пропускает глутамат. Получается, что тот глутамат, который мы съели, и тот, который в мозге, — это разные глутаматы. Химически это, конечно, одна и та же молекула, но проход через ГЭБ для пищевого глутамата обычно закрыт.

Горький вкус. Когда мы ощущаем во рту что-то неприятное, то, как правило, сразу, выплевываем эту еду. Определенные клетки на языке, которые чувствительны к горькому вкусу реагируют на так называемые растительные алкалоиды. Горький вкус вызывают растительные токсины — молекулы, которые растения в ходе эволюции придумали для того, чтобы защищаться от травоядных. Это, по сути, яды разной степени тяжести.

Еще один ключевой вкус — это вкус NaCl. Концентрация поваренной соли в крови — очень важный показатель. Натрий нужен для нормальной работы сердца и нервных клеток.

Конечно, избыток NaCl нарушает обменные процессы, и поэтому пересол — плохо. Но в меру соленая пища — хорошо. Поэтому называть NaCl «белой смертью» — явное преувеличение.

Еще, конечно, нам нужна вода. Не очень давно обнаружили, что у нас на языке есть специальные водяные — аквапориновые рецепторы.

Одно из последних открытий в области физиологии вкуса — обнаружение рецепторов жирного.

Целостное восприятие вкуса

На языке есть специальные небольшие возвышения, которые называются вкусовыми сосочками. В состав сосочков входят вкусовые почки — скопления клеток, чувствительных к разным типам вкуса.

Целостное вкусовое восприятие — это соединение трех потоков сигналов: собственно вкуса, запаха (когда у нас насморк, пища становится почти безвкусной) и кожной чувствительности (температура еды и ее консистенция — сухое или мокрое, вязкое, размер комочков и др.).

Пища как источник положительных эмоций

Пища — это самый надежный источник положительных эмоций. И эти эмоции настолько приятны, что мы порой предпочитаем их всем остальным.

У нас в гипоталамусе и базальных ганглиях находятся нейроны, которые генерируют положительные эмоции по самым разным поводам. Одни и те же нейроны могут возбуждаться и когда вы хорошо поели, и когда избежали какой-то опасности, или узнали что-то новое, или вас поцеловала любимая девушка. В этих случаях почти всегда работают одни и те же нейроны.

Если человек плохо ест: недоедает, еда у него невкусная или он на диете, то этот баланс может нарушаться, и тут недалеко до депрессии.

Ограничение питания — путь к депрессии?

В тяжелых случаях при депрессиях используют антидепрессанты, которые возбуждают центры, генерирующие положительные эмоции. В этих центрах в качестве медиаторов работают норадреналин, дофаминсеротонин. Работу центра голода, а также баланс положительных и отрицательных эмоций регулируют и другие молекулы, например кофеин, никотин.

Для нас еда является настолько важным компонентом жизни и источником положительных эмоций, что попытки ограничить питание — реальный путь к депрессии.

Самый главный медиатор, который отвечает за положительные эмоции, — это дофамин.

Если же дофаминовая система врожденно (из-за индивидуальных генетических особенностей) плохо работает, то такой мозг не добирает положительных эмоций, и такие люди склонны к депрессии, к тому, чтобы объедаться и набирать лишний вес. Эти же люди более склонны к алкоголизму, наркомании, другим типам зависимостей.

Выученное пищевое поведение

Когда мы едим что-нибудь сладкое, или слегка подсоленное, или белковое, то в гипоталамусе по врожденно заданным механизмам возникают положительные эмоции. Дальше эти положительные эмоции — сигналы об удовольствии за счет выделения прежде всего дофамина — поднимаются в кору больших полушарий. На этом фоне те нейроны коры, которые обеспечили правильное пищевое поведение, прочнее запоминают только что реализованные программы. То есть мозг сохраняет информацию о том, каким образом он получил вкусный кусочек пищи.

От исходного поведения, основанного на каких-то врожденных нейронных дугах, мы постепенно переходим к выученному пищевому поведению — учимся добывать еду.

Реклама еды. Формирование условных рефлексов

Основная задача рекламы — создать положительные эмоции. Когда специалисты по рекламе пытаются сделать, чтобы потребители выбирали и покупали ту или иную еду, они, по сути, формируют у нас условные рефлексы.

Более эффективный и изящный вариант рекламы — когда к пищевой потребности добавляют какую-нибудь еще. Например, к рекламе конфеты с названием «Ну-ка, отними!» добавлено оборонительное поведение. Самые «продвинутые» маркетинговые ходы объединяют разные потребности, и те, которые помельче, работают на некую главную программу.

Еда как объект искусства

Любая потребность, в том числе пищевая, может быть основой вдохновения художников, поэтов, писателей. И стать объектом искусства.

Остерегайтесь переедания

Пища — это прекрасно, но у нашего пищевого поведения есть и «темная сторона» — обжорство и чревоугодие.

Голод — это тот хлыст, который подстегивает нас, не давая сидеть на месте. Если голод не ощущается, то и не поймешь, что пора искать еду. Голод — базовая потребность, и она досталась нам в наследие с незапамятных времен, когда действительно нужно было бороться за каждую калорию.

В современном мире, когда еда есть рядом зачастую в неограниченном количестве, мы попадаем в плен к положительным эмоциям и легко начинаем переедать, есть слишком много.

Пока что нет таблетки, которая взяла бы и выключила центр голода. И если кто-то такую таблетку обещает вам дать, то она, скорее всего, обладает наркотикоподобным действием, действует на дофаминовую или никотиновую системы и вызывает привыкание, зависимость.

Мозг и любопытство

Что такое любопытство?

Любопытство — одна из самых главных программ, вставленных в человеческий мозг. Мы действительно очень любопытны, и для нашего мозга новая информация — это отдельный источник положительных эмоций.

Любопытство — потребность в новой информации плюс проявление этой потребности на поведенческом уровне.

Как любое поведение, реакции, связанные с любопытством, сбором новой информации, могут протекать как рефлекторный ответ на внешние стимулы либо запускаться изнутри организма.

Более сложная и эволюционно продвинутая ситуация — когда поведение запускается изнутри мозга. Именно в этом случае мы говорим о нарастании потребности. Потребность способна вызвать реакцию, в том числе поиск новой информации, даже при отсутствии внешних стимулов.

В нервной системе возникает некое внутреннее состояние, которое и запускает поведение, направленное на поиск новых стимулов. Такое поведение мы называем проявлением любопытства.

Исследовательские программы, когда сбор новой информации производится как бы впрок, явно направлены в будущее. П. В. Симонов отнес их к потребностям саморазвития.

Исследовательское поведение — очень яркий пример программ саморазвития.

Типы исследовательского поведения

Программы, связанные с любопытством у животных, можно разделить на три уровня:

  • Ориентировочный рефлекс – это любопытство в его самой простой форме
  • Поисковое поведение – это активное поведение в условиях неопределенности, когда организм исследует новую территорию для того, чтобы решить некую проблему
  • Манипуляции с предметами. Манипулируем мы, когда наши пальцы работают, когда мы хотим посмотреть, что находится внутри некоего объекта, раскрутить, разобрать незнакомый или знакомый предмет.

Центры исследовательских реакций в мозге человека

Для того чтобы запускалось исследовательское поведение, направленное на сбор новой информации, нужно, чтобы сам факт проявлений новизны был детектирован.

Чтобы реализовался ориентировочный рефлекс, анализ сенсорной информации ведет верхняя часть среднего мозга — четверохолмие. Для реализации поискового поведения и сбора информации «в новом месте» очень важна старая кора (прежде всего гиппокамп). Результаты манипуляции с предметами оценивает так называемая поясная извилина.

Ориентировочный рефлекс

Посмотрите на рисунок среднего мозга в поперечном срезе (рис. 3.1, вверху). В его верхней части расположены холмики четверохолмия (1), которые являются древними зрительными и слуховыми центрами. Если произошло некоторое изменение, тогда запускается уже упомянутый ориентировочный рефлекс. Он заключается в повороте глаз, головы и, если нужно, всего тела в сторону нового сигнала.

Срез через средний мозг человека.
Рис. 3.1. Вверху: поперечный срез через средний мозг человека. Обозначения: 1 — четверохолмие; 2 — глазодвигательные центры; 3 — покрышка среднего мозга, а также схема нейронной сети, реагирующей на появление нового стимула. Внизу: ДН — нейрон-детектор новизны, ТИ — тормозный интернейрон

Кроме того, сигнал из четверохолмия уходит на область, которая называется вентральная покрышка, или просто покрышка среднего мозга (3). Это очень важная зона, здесь находятся нервные клетки, которые отвечают за положительные эмоции, возникающие во время восприятия новизны.

Сбор новой информации — первейшая цель ориентировочного рефлекса.

На нейронном уровне четверохолмие неплохо изучено. Еще в прошлом веке здесь были обнаружены нейроны, названные детекторами новизны.

В четверохолмии присутствуют и более сложные нейронные системы, реагирующие на уменьшение интенсивности сигнала, на движение источника сигнала в пространстве и др.

Теперь немного подробнее о движениях глаз. Наши глаза выполняют два основных типа движения — слежения и саккады (быстрые скачки).

Оценка процесса рассматривания картинок — «окно» в бессознательное. Исследования в этой области является частью очень интересной современной науки, которая называется нейромаркетинг.

Поисковое поведение

Переходим к следующему блоку мозга, связанному с поисковым поведением и с перемещением в пространстве. Это прежде всего субталамус — структура, которая находится между таламусом и гипоталамусом, в задней части промежуточного мозга.

Гипоталамус — главный центр эндокринной и вегетативной регуляции, отвечающий за множество биологических потребностей: голод, жажда, страх, агрессия, половая и родительская потребности.

Таламус — центр, фильтрующий сигналы и обеспечивающий кору больших полушарий актуальной информацией (по сути — центр внимания). Работая по заказу коры больших полушарий, таламус из огромного сенсорного потока выделяет, например, в первую очередь зрительные сигналы или вначале слуховые или тактильные. Это называется произвольным вниманием. Но таламус учитывает и сигналы четверохолмия. Четверохолмие, как уже упоминалось, детектирует новую информацию, но сигнал от детекторов новизны не только запускает ориентировочный рефлекс, а также идет в таламус. И таламус именно этой информации открывает проход в кору больших полушарий, которая отвлекается от текущей деятельности и детально анализирует новый сигнал.

Гипоталамус как центр многих потребностей зачастую служит для субталамуса источником активации.

Субталамус — центр поискового поведения, он отвечает за запуск и ускорение локомоции (перемещения в пространстве).

Немного поговорим о конкуренции потребностей. Итак, есть любопытство и положительные эмоции, которые возникают, когда мы узнаем что-то новое. Но при этом, поскольку одновременно работают центры других потребностей, любопытство зачастую может с ними вступать в конфликт. Оно конкурирует с ленью и, что часто встречается, с оборонительным поведением. Интересно, но страшно; страшно, но интересно.

Структуры мозга, обеспечивающие поисковое поведение

Гиппокамп и кратковременная память. Новую информацию, которая проникает в мозг во время поискового поведения, например во время обхода и исследования новой территории, оценивает прежде всего гиппокамп — очень важная структура, часть старой коры больших полушарий и главнейший центр кратковременной памяти.

Находится гиппокамп у человека в глубине височной доли (рис. 3.2, вверху).

Структуры больших полушарий, участвующие в исследовательском поведении
Рис. 3.2. Структуры больших полушарий, участвующие в исследовательском поведении: гиппокамп, поясная извилина, nucleus accumbens. Схема снизу позволяет четче представить, что гиппокамп — это парная структура, расположенная в глубине височной доли

Гиппокамп возник именно для записи пространственной памяти. У лягушек и ящериц гиппокамп в основном этим и занимается. На уровне птиц и млекопитающих он начинает работать со зрительными и слуховыми сигналами.

О работе гиппокампа и сновидениях. Сновидения, видимо, частично являются результатом ночной переработки информации гиппокампом. Информация в гиппокампе обычно хранится в ходе текущего дня, а ночью она либо переписывается, либо теряется. Сновидения, которые мы видим, очень часто являются следствием работы гиппокампа – перезаписи кратковременной памяти в долговременную.

Гиппокамп и нейронные «карты местности». Доказано, что гиппокамп содержит «нейроны места» и участвует в запоминании траектории движения, а энторинальная кора (зона недалеко от обонятельных центров) накладывает такую траекторию на систему координат, привязанную к глобальным ориентирам и сигналам от системы мышечной чувствительности (оценка длины пройденного пути).

Манипуляция с предметами

Очевидно, что для того, чтобы манипулировать, нужна рука. В основе термина «манипуляция» лежат латинские слова — manus (рука) и pleo (наполняю).

Манипуляция — эволюционно новый вариант исследования мира. Информация получается путем взаимодействия с предметами, за счет воздействий на объекты окружающего мира. При этом осуществляется визуальный и осязательный контроль, обработка в зрительной и тактильных зонах новой коры, сравнение реальных и ожидаемых результатов деятельности.

Контроль успешности выполнения выбранной программы действий в большой степени осуществляет поясная извилина — важнейшая область лимбической доли коры больших полушарий.

Поясная извилина (см. рис. 3.2) находится на внутренней поверхности больших полушарий над мозолистым телом. В поясной извилине, судя по всему, происходят основные процессы сравнения ожидаемого итога текущего поведения с полученным в реальности результатом.

Почему нас радует новая информация

В случае исследовательского поведения дофамин играет очень важную роль. Этот медиатор выделяется нейронами вентральной покрышки среднего мозга. Окончания аксонов этих нейронов идут в кору больших полушарий, прежде всего в лобную, а также в базальные ганглии.

С точки зрения целостной работы мозга и глобальной логики поведения положительные эмоции нужны для того, чтобы на их фоне кора больших полушарий училась и формировала полезные навыки.

Если вы не будете получать достаточное количество положительных эмоций, то «негативные» центры начнут побеждать, и тогда до депрессии совсем недалеко.

Если же дофаминовая система плохо работает, то можно использовать антидепрессанты, часть из которых усиливает работу дофаминовых синапсов. Известен и запрещенный, «темный» путь — использование агонистов дофамина, то есть веществ, похожих на дофамин. Их относят к категории психомоторных стимуляторов.

Развитие речи у человека

Дофамин подталкивает нас к новизне. Конечная задача этого процесса — сформировать такую картину внешнего мира, которая позволила бы выстроить адекватное поведение. В случае мозга человека важнейшим компонентом этой картины мира является формирование речи, мышления, развитие речевых центров, построение вербальных ассоциаций.

Формирование речевой ассоциации и модели внешнего мира
Рис. 3.3. Вверху: формирование речевой ассоциации в теменной коре ребенка. 1 — зрительный образ; 2 — слуховой образ; 3 — речевой нейрон. В середине: процедуры слухового (4), зрительного (5) и речевого (6) обобщения.
Внизу: формирование речевой («информационной») модели внешнего мира, которая служит основой нашего мышления, прогнозирования успешности будущей деятельности, а также речедвигательной активности (сигнал передается в зону Брока).
В ходе работы этой модели генерируются положительные эмоции, обусловленные речевой (вербальной) новизной и творческими процессами

По сути, большинство слов — это зрительно-слуховые ассоциации.

Процесс вербального обучения длится всю жизнь, в нем выделяют значительное число фаз. Одна из начальных фаз, после первичного запоминания, — стадия зрительного и слухового обобщения.

Первое отличие человеческого мозга от мозга животных — его называют количественным отличием — касается именно числа связанных с речью нейросетей. Его можно принять условно равным числу слов в словарном запасе; в нашей ассоциативной теменной коре такие нейросети формируются многими тысячами, и еще никто не обнаружил какого-либо ограничения.

Принципиальное качественное отличие мозга человека и животных — это способность Homo sapiens к многоуровневому речевому обобщению.

Построение речевой модели внешнего мира

В человеческом мозге уже к трем годам, когда словарный запас достигает примерно 2000 слов, формируется довольно адекватное речевое («информационное») отражение внешнего мира. В этом возрасте у маленького ребенка все основные объекты, действия, признаки предметов окружающего мира уже «записаны» в ассоциативной теменной коре. И не просто записаны, а соединены друг с другом в единую сеть.

Речевое отражение, или, как еще говорят, речевая модель внешнего мира — основа процессов прогнозирования успешности возможной деятельности.

Когда мы вводим в речевую модель мира новую информацию, создаем новые ассоциации, проводим дополнительные обобщения (через поясную извилину и покрышку среднего мозга), мы ощущаем положительные эмоции, в том числе связанные с мечтами, творчеством, юмором.

Природа юмора и эффект новизны

Юмор — еще один пример того, как функционирует наша вторая сигнальная система. Юмор основан на новизне, получаемой в ходе работы со словами. Когда появляется новая ассоциация, неожиданный поворот в уже известном словосочетании или сюжете, тогда появляются позитивные эмоции.

Собственно, так устроены все анекдоты. Когда нам начинают что-то рассказывать, наш мозг быстренько забегает вперед и прогнозирует банальный конец. Но в этот момент рассказчик выдает «соль» истории, неожиданное ее завершение — и мы ощущаем всплеск позитива, связанный с новизной.

Важно осознавать проблемы, «зашитые» в базовой физиологии нервной системы: падение степени новизны при повторах и стереотипизация поведения.

Вывод. Надо стараться строить жизнь так, чтобы новизна не сразу исчерпывалась.

Вторая «ловушка», которая тоже связана с исследовательским поведением, состоит в том, что поиску новизны противостоит стереотипизация. Человек, попадая в условия, где есть выбор между новым поведением и привычным, часто выбирает привычное, выбирает безопасность, надежность и экономию энергии. А ведь иногда очень важно попробовать новый путь!

Чрезвычайно значимо не бояться менять свою жизнь, постоянно вводить в нее какие-то новые элементы.

 

Опубликовано в Быстрый результат

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *