То, чего вы никогда не знали о своем мозге

Человеческий мозг подобен далекой планете, которую еще предстоит полностью изучить. Неврологи уже несколько десятилетий пытаются изучить его сложный рельеф, пытаясь распутать многие загадки разума. Но существующие исследования лишь слегка затронули поверхность его внешних колец.

Только за последний год исследователи выявили специальные “математические нейроны”, которые работают исключительно во время определенных математических операций, таких как сложение и вычитание. Исследование 2021 года показало, как иммунная система действует как сторожевой пес мозга, отслеживая признаки инфекции или травмы. И впервые исследование показало внутреннюю анатомию мини-мозга – совокупности различных типов клеток человеческого мозга размером с булавочную головку, что дает более широкое представление о том, что происходит внутри мозга.

Несмотря на то, что ученые продолжают открывать новые открытия, человеческий мозг может оказаться одним из самых сложных и умопомрачительных образований во Вселенной. Вот некоторые сведения о вашем мозге, которые могут вас удивить.

Ваш мозг имеет свой собственный уникальный отпечаток пальца

Мы часто воспринимаем и говорим о человеческом мозге как об универсальном органе. Хотя наши мозги имеют много функциональных и структурных сходств, они также невероятно уникальны. Паттерны мозговой активности и нейронные связи отличаются у разных людей, подобно отпечаткам пальцев, говорится в исследовании 2021 года, опубликованном в журнале Science Advances. Исследователи смогли правильно сопоставить МРТ-сканы мозга одного и того же человека, сделанные с разницей всего в несколько дней. По сути, они могли идентифицировать человека только по его мозговой активности, а именно по “отпечатку пальца”. И хотя распознать человека было проще, если смотреть на активность мозга в течение нескольких минут, это можно было сделать и по карте мозга, снятой за более короткий промежуток времени.

Однако, в отличие от отпечатков пальцев, “отпечатки” мозга постоянно меняются с течением времени. По этой причине он может дать некоторые ранние признаки нейродегенеративных проблем, таких как болезнь Альцгеймера. Исследователи обнаружили, что у пациентов с болезнью Альцгеймера начинают исчезать паттерны мозговой активности, как будто человек теряет свою индивидуальность по мере развития болезни.

Наш мозг защищает нас от экзистенциальных мыслей о смерти

Наш мозг запрограммирован защищать нас различными способами. Они помогают нам справляться с последствиями травм, угрозой опасности и даже с неизбежной смертью, говорится в исследовании, опубликованном в журнале NeuroImage. Удивительно, но нейроны мозга работают вместе, чтобы мы не зацикливались на мысли о том, что смерть в конце концов нас настигнет. Страх смерти потенциально может ослабить нас. Но мозг воспринимает смерть как нечто, что случается только с другими людьми, поэтому нам трудно по-настоящему осознать неизбежность нашей собственной смертности, помимо интеллектуального понимания.

Проверив, как мозг человека реагирует на изображения в сочетании со словами, исследователи обнаружили, что мозг с трудом ассоциирует себя с мыслью о смерти. По словам авторов исследования, этот особый механизм включается рано, когда мы только начинаем осознавать, что люди умирают. В детстве наш разум активно стремится избегать мыслей о смерти, которая может оказаться слишком подавляющей концепцией. Возможно, это эволюционировало как способ оптимизации работы мозга и общего ощущения благополучия, не отягощенного экзистенциальной угрозой смерти.

Мозг имеет консистенцию желе

Когда большинство людей думают о мозге, они, вероятно, представляют себе твердый объект – как одну из тех пластиковых или резиновых моделей, которые мы привыкли видеть в музеях. Вы можете удивиться, узнав, что ваш мозг на самом деле похож на желе: мягкий и кашеобразный. Или, возможно, более точное сравнение – это тофу, мягкий сорт, если быть точным, говорит нейрохирург Катрина Фирлик в своей книге “Еще один день в лобной доле: Мозговой хирург открывает жизнь изнутри”. Как объясняет Фирлик: “Если вырезать большой кубик мозга, он сохранит свою форму, более или менее, хотя и не так хорошо, как тофу”. А когда мозг поврежден или опух из-за опухоли, инсульта, инфекции или тромба, он становится еще мягче.

Мягкая текстура мозга вполне логична. Наш мозг состоит в основном из воды и жира, и исследования показывают, что это один из самых жирных органов в организме. Когда мозг изучается в исследовательской лаборатории, он может быть химически отвержден с помощью консервантов, чтобы сохранить его в целости и сохранности, чтобы с ним можно было физически работать без повреждений.

Мозг обладает неограниченной емкостью

Может показаться, что существует физический предел объему информации, которую мы можем хранить в нашем мозге. Каждый, кто часами занимался учебой, наверняка чувствовал, что его мозг просто не в состоянии вместить или воспринять больше информации. Но хотя наши когнитивные способности могут снижаться по мере того, как мы устаем, наш мозг не может переполниться.

Как выяснилось, мозг обладает достаточной емкостью для хранения бесконечной библиотеки книг, согласно результатам исследования, опубликованным в журнале eLife. Объем памяти человеческого мозга долгое время был недооценен, утверждают исследователи. Каждый раз, когда вы узнаете или переживаете что-то новое, ваш мозг создает новые связи между нейронами, называемые синапсами. Они подобны мостам, которые позволяют нейронам объединяться и передавать информацию друг другу. Каждый раз, когда вы получаете один и тот же опыт, ваш мозг укрепляет и настраивает эти существующие связи, благодаря чему мы формируем навыки, привычки и знания.

В человеческом мозге триллионы синапсов. Один синапс может хранить 4.7 бита информации, что намного превышает память и вычислительную мощность даже самого нового компьютера, планшета или смартфона.

Мозг – это машина, генерирующая истории

Более глубокое изучение внутренних механизмов работы мозга может дать некоторые подсказки о том, почему люди любят истории. На самом деле, жизнь не развивается линейно, но нам легче запомнить события, которые связаны между собой. Это связано с тем, что гиппокамп работает как рассказчик в мозге, говорится в исследовании 2021 года, опубликованном в журнале Current Biology. Он не просто запоминает отдельные события из прошлого по отдельности – он соединяет эти воспоминания вместе, создавая последовательное и связное повествование.

Используя технологию визуализации мозга, исследователи изучали гиппокампы участников, когда те слушали и затем вспоминали серию коротких историй. Они отметили большую активность в гиппокампе, когда люди заучивали и вспоминали истории со связным сюжетом по сравнению с бессвязными, что отражало более глубокие и богатые воспоминания. Склонность гиппокампа к объединению воспоминаний в истории облегчает нам пересказ и обмен опытом, что может играть важную роль в установлении человеческих связей.

Глаза являются продолжением мозга

Мозг ежесекундно просматривает и переваривает огромное количество информации. Глаза, в частности, представляют собой особый канал: Окно как во внешний мир, так и в сам мозг.

Сетчатка – это светочувствительный слой ткани, выстилающий заднюю стенку глаза. Она напрямую связана с мозгом через зрительный нерв, который передает зрительную информацию в виде электрических импульсов. Тот факт, что ткани, нервы и сосуды глаза видны, делает глаз удобным инструментом для исследований. В некотором смысле глаза являются продолжением мозга.

Врачи иногда обращают внимание на изменения в глазах как на способ отследить изменения, происходящие в мозге, отмечается в исследовании 2021 года, опубликованном в журнале Frontiers in Psychology. В частности, врачи могут обнаружить и диагностировать неврологические заболевания, такие как деменция или инсульт, исследуя зрительный нерв. У людей с болезнью Альцгеймера и даже у тех, кто имеет семейную историю этого заболевания, были обнаружены изменения кровеносных сосудов в задней части глаз. Оттачивание этих изменений и более тонкое распознавание визуальных симптомов различных заболеваний может помочь исследователям и врачам лучше диагностировать и лечить нейродегенеративные заболевания, утверждают исследователи. Физиологические изменения в задней части глаза могут также сигнализировать о диабете, глаукоме, высоком кровяном давлении и даже об опухоли мозга.

В мозге нет болевых рецепторов

Удивительно, но наш мозг нечувствителен к боли. Это может заставить вас задуматься: Как же мы страдаем от головных болей и мигреней?

Хотя мозг не имеет собственных болевых рецепторов, они есть во многих других областях головы, сообщает сайт Wu Tsai Neurosciences Institute. Например, кровеносные сосуды и мышцы кожи головы, шеи и лица украшены ноцицепторами – нейронами, которые помогают защитить организм, обнаруживая повреждения или угрозу повреждения и подавая сигналы в головной и спинной мозг. Затем мозг пытается определить, где находится боль и что она означает. В некотором смысле, тело защищает мозг так же, как мозг работает над нашей безопасностью.

Боль при головной боли может возникать в различных областях. Мозг не умеет точно определять, где именно возникает ощущение. Например, боль в пазухах носа легко принять за мигрень и поставить неправильный диагноз, а застывание мозга на самом деле вызвано сужением кровеносных сосудов в крыше рта.

Человеческий мозг удваивается в размере в течение первого года жизни

Нейрогенез, а именно рождение новых клеток мозга, наиболее активен на эмбриональной стадии и в первые несколько лет жизни. Мозг ребенка растет молниеносно по сравнению со взрослыми, показало исследование мозга здоровых новорожденных в возрасте от двух дней. В частности, мозг младенца растет на один процент каждый день, достигая 64% от своего полного размера в первые три месяца. После этого темпы роста замедляются до 0.4% в день. В течение следующих 12 месяцев мозг продолжает удваиваться в размерах, создавая триллионы связей между клетками. К трем годам он достигает примерно 80 процентов от своего взрослого размера. Это отражается в бурном обучении, которое происходит в это время.

Согласно результатам исследования, мозжечок, а именно область мозга, участвующая в движении и моторном контроле, является самой быстрорастущей областью после рождения. С другой стороны, гиппокамп, который отвечает за формирование автобиографической памяти, растет медленнее всего, поскольку запоминание повседневных событий и личного опыта не является неотъемлемой частью жизни младенца. Податливость мозга означает, что первые годы жизни имеют решающее значение для его развития. Ранний опыт ребенка может заложить основу для хорошего психического и когнитивного здоровья на протяжении всей жизни.

Новые клетки мозга создаются на протяжении всей жизни

Ранние годы – самое активное время для стимулирования роста новых клеток мозга, процесс, известный как нейрогенез. Раньше считалось, что нейрогенез редко происходит во взрослом мозге. Но нейроны и нервные клетки создаются на протяжении всей жизни, даже в пожилом мозге, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Medicine.

Исследователи изучили гиппокампы умерших людей в возрасте от 43 до 87 лет. Гиппокамп – это область, играющая решающую роль в регуляции обучения и формирования новых воспоминаний, где, как известно, происходит нейрогенез. Это также часть мозга, наиболее подверженная болезни Альцгеймера – заболеванию, которое лишает людей памяти. Наличие дублкортина – белка, обнаруженного в нейронах развивающегося мозга – помогло исследователям отличить вновь образованные клетки от старых. Они обнаружили тысячи этих новых нейронов в мозге “неврологически здоровых людей вплоть до девятого десятилетия жизни”, в то время как “количество и созревание этих нейронов постепенно уменьшалось” у людей с болезнью Альцгеймера.

Наш мозг уменьшается с возрастом

С возрастом ваш мозг меняется. Несмотря на то, что он сохраняет способность создавать новые клетки и связи, развитие мозга естественным образом снижается с возрастом. Это можно наблюдать по уменьшению размеров мозга, говорят исследователи, – процесс, известный также как атрофия мозга.

Начиная с 40-летнего возраста, человеческий мозг теряет свой объем со скоростью 5% в десятилетие. А к 70 годам скорость уменьшения становится еще больше. Уменьшение объема серого вещества может быть результатом отмирания старых клеток мозга, но необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, не действуют ли здесь и другие факторы.

Уменьшение объема мозга особенно заметно в лобной коре, которая со временем становится тоньше, отмечается в исследовании 2021 года, опубликованном в журнале Frontiers in Mechanical Engineering. Это морщинистый внешний слой мозга, который задействован во многих сложных исполнительных функциях, таких как внимание, планирование и решение проблем. Истончение коры также затрагивает височные доли, расположенные за ушами. Эта область играет ключевую роль в обработке и понимании языка и эмоций, а также в некоторых аспектах визуального обучения. Гиппокамп – самая ранняя структура мозга, которая уменьшается у людей с болезнью Альцгеймера и связанными с ней неврологическими расстройствами. Интересно, что те области мозга, которые деградируют первыми, развиваются в жизни последними.

Ваш мозг никогда не спит

Существует давний миф о том, что мы используем только десять процентов нашего мозга. И хотя это правда, что миллиарды клеток не работают одновременно, почти все области мозга задействованы в течение дня. Мы даже используем более десяти процентов, когда спим.

Ваш мозг никогда по-настоящему не перестает работать. Может показаться, что он “выключается”, когда вы погружаетесь в дремоту, но эта прилежная маленькая машина по-прежнему активна. Во время сна мозг проходит две основные стадии: сон без быстрых движений глаз и сон с быстрыми движениями глаз. Каждая из них играет свою роль в восстановлении когнитивных способностей вашего мозга. Во время сна с быстрым движением глаз мозг и тело замедляются. Последняя стадия сна NREM, известная как самая глубокая стадия сна, способствует консолидации декларативной памяти, в которой со временем сохраняются общие знания, личный опыт и факты. Во время REM-сна мы обычно видим сны, и мозг демонстрирует те же модели активности, что и во время бодрствования, однако большинство наших мышц парализованы, что не позволяет нам воплотить наши сны в жизнь.

Несмотря на постоянную бдительность, мозгу необходим сон для восстановления. Без достаточного сна ваши физические, эмоциональные и когнитивные способности будут давать сбои, мозг начнет глючить и отключаться. Недостаток сна может привести к серьезным неврологическим и психиатрическим проблемам.

Сны помогают мозгу отбрасывать бесполезные воспоминания

Существует огромное количество теорий о том, как сны помогают мозгу. Давно считается, что сны помогают нам мыслить более ясно. Они делают это, “очищая” наш мозг от беспорядка, распределяя по категориям то, что важно, а что нет, объясняет исследование, опубликованное в журнале Science. Специальные нейроны активно работают на стадии быстрого движения глаз во сне, чтобы помочь нам забыть бесполезные воспоминания. Эти клетки названы нейронами, вырабатывающими меланин-концентрирующий гормон, которые расположены в гипоталамусе – области мозга, отвечающей за различные важные функции, включая аппетит и сон. Было установлено, что нейроны MCH мешают консолидации памяти, что может объяснить, почему большинство из нас с трудом вспоминают свои сны. С этой точки зрения, сны могли возникнуть как способ защитить разум от перегрузки, избавившись от неважной информации.

Наши сны могут показаться причудливыми, но их случайная и разрозненная природа на самом деле может служить определенной цели, считают некоторые исследователи. Вместо того чтобы отражать события дня и воспроизводить их в том виде, в котором они происходили, сны обычно представляют собой сюрреалистическую мешанину из различных впечатлений, мыслей и воспоминаний. Их галлюцинаторное свойство помогает стереть детали, что позволяет мозгу сохранять обобщенность своих перцептивных и когнитивных способностей, не давая им стать негибкими. Действительно, очевидно, что мы еще многого не знаем о сложной архитектуре, содержании и механизмах мозга.