Краткая история тела. 24 часа из жизни тела: секс, еда, сон, работа

Акерман Дженнифер

Секрет стимулирующего воздействия кофеина состоит в следующем: это вещество по своей химической структуре похоже на аденозин и соответственно имеет сродство с аденозиновыми рецепторами. Аденозин – эндогенное (то есть образующееся в самом организме) соединение, побочный продукт энергетического обмена, накапливающийся в организме по мере того, как клетки расходуют энергию. Чем больше тратится энергии, тем больше образуется аденозина. Он присоединяется к «своим» рецепторам, расположенным в основном в клетках мозга, и снижает их активность. Так, он уменьшает частоту сердечных сокращений и артериальное давление, выброс стимулирующих нейромедиаторов и вызывает сонливость. Кофеин подстегивает вашу активность, воздействуя на аденозиновые рецепторы «вместо» аденозина и мешая ему выполнять тормозящую функцию [62] . Это влияние кофеина на аденозиновые рецепторы настолько велико, что проявляется даже при малых дозах.

62

J. W. Daly et al., “The role of adenosine receptors in the central action of caffeine”, in B. S. Gupta and U. Gupta, eds., Caffeine and Behavior: Current Views and Research Trends (Boca Raton, Fl.: CRC Press, 1999), 1–16.

Таким

образом, кофеин не возбуждает нервные клетки, но мешает им избавиться от возбуждения. Вопрос о том, стимулирует ли он работу мозга, пока остается открытым [63] . В 2005 году австрийские ученые изучали воздействие кофеина на мозг с помощью магнитно-резонансной томографии [64] . Перед началом эксперимента волонтеры должны были воздерживаться от кофе в течение 12 часов. Затем половина из них выпила чашку крепкого кофе, содержащую 100 миллиграммов кофеина, а вторая половина – плацебо [65] . Через 20 минут участники эксперимента должны были выполнить ряд заданий на память и концентрацию, в то время как их мозг сканировали магнитно-резонансным томографом. Сканирование выявило у всех участников опыта всплеск активности отделов мозга, отвечающих за моторную и рабочую память. Однако у тех, кто принял кофеин, возросла (по крайней мере на 45 минут) активность и других отделов мозга, отвечающих за внимание и концентрацию. Исследователи полагают, что эти отдельные всплески нервной деятельности также могут объясняться воздействием кофеина на рецепторы аденозина.

63

H. P. A. Van Dongen et al., “Caffeine eliminates psychomotor vigilance deficits from sleep inertia”, Sleep 24:7, 813–819 (2001); L. M. Juliano and R. R. Griffiths, “A critical review of caffeine withdrawal: empirical validation of symptoms and signs, incidence, severity, and associated features”, Psychopharmacology 176, 1–29 (2004).

64

F. Koppelstatter et al., “Influence of caffeine excess on activation patterns in verbal working memory”, Radiological Society of North America annual meeting, November 2005.

65

То есть испытуемым сказали, что это кофе, тогда как на самом деле предложенный им напиток не обладал стимулирующим эффектом. – Ред.

Впрочем, есть и скептики [66] . Нейробиолог Роланд Гриффитс из Университета Джонса Хопкинса предположил, что положительное воздействие на работу мозга, которое люди приписывают утренней чашке кофе, иллюзия. Кофе просто снимает симптомы абстиненции после ночного воздержания от него. Без кофе, полагает Гриффитс, ваша активность, скорее всего, повысится сама собой через час или два после пробуждения.

Возможно, он и прав. Но я не могу ждать. Иллюзия это или нет, я не могу жить без допинга, который избавляет меня от утренней бестолковости и помогает прийти в себя перед началом нового дня.

66

Juliano and Griffiths, “A critical review of caffeine withdrawal”. ГЛАВА 2

Глава 2

Восприятие

«Кофе?» – шепчу я спящему мужу. Не хочется его пугать, но мой шепот все же лучше вспышки яркого света или 70-децибельного звонка его будильника. Утро входит в сознание через сенсорное восприятие, мягкое или резкое. В течение нескольких секунд после пробуждения вы можете видеть звезды, чувствовать запах утренней росы в воздухе, ощущать прикосновение простыней или ночной рубашки из мягкого хлопка, в темноте разглядеть лицо лежащего рядом человека и услышать сонный ответ. Молекулы запаха поднимаются по носовым проходам и возбуждают обонятельные рецепторы. Нервные окончания, находящиеся прямо под кожей, откликаются на вес и фактуру материала, из которого сшита ваша одежда, какой бы мягкой и легкой она ни была, и преобразуют механическую энергию воздействия в нервные импульсы, которые мозг читает как прикосновение – грубое или нежное, шелковистое или шершавое. Звук голоса или звонок будильника приходит с движущимися волнами воздуха, которые с невероятной точностью перерабатываются в электрические сигналы, интерпретируемые как речь, пение птиц или музыка. А группа клеток, расположенных в сетчатке глаза, выхватывает изображение лица даже в тусклом свете темной спальни и сразу передает его в мозг.

На первый взгляд кажется, что проще этого ничего быть не может: посредством пяти органов чувств в одну секунду создается достоверная картинка мира. Хотя любой, даже самый мощный, компьютер решает подобные задачи с трудом, вам это кажется настолько же естественным, как ходьба или дыхание. Однако, как недавно узнали ученые, в этом процессе нет ничего простого. Череда захватывающих открытий радикально усложнила наши представления о сенсорном восприятии – как будто в калейдоскопе внезапно сменилась картинка.

Возьмем обоняние. Не так давно считалось, что способность чувствовать запах, например вонь гниющих отбросов или автомобильных выхлопов, – это всего лишь малопонятная и не слишком важная функция мозга, в которой участвуют ограниченные участки «низших» структур мозга. Теперь же органы обоняния рассматриваются как чрезвычайно сложная и чувствительная система, которая может распознать тысячи разных запахов с помощью около 350 видов рецепторов и проанализировать их важность при участии различных отделов мозга, чтобы предупредить об опасности или оценить качество пищи [67] . Для восприятия многих запахов достаточно миллиардных долей вещества, говорит Джей Готфрид, нейробиолог из Северо-Западного университета, так что мы можем различать два запаха, разница между которыми сводится всего к одному

молекулярному компоненту [68] .

67

Rainer W. Friedrich, “Odorant receptors make scents”, Nature 430, 511–512 (2004).

68

J. A. Gottfried, “Smell: central nervous processing”, in T. Hummel and A. Welge-Luessen, eds., Taste and Smell: An Update (Advances in Otorhinolaryngology) (Basel, Switzerland: Karger, 2006), 44–69; интервью с Джеем Готфридом, сентябрь 2006 года.

Запахи – сложные органические молекулы, попадающие в носоглотку вместе с вдыхаемым воздухом, – улавливаются рецепторами слизистой оболочки носа. Миллионы обонятельных нервных окончаний, каждое из которых обладает десятками идентичных рецепторов, пронизывают слизистую носа, реагируя на внешние воздействие [69] . Получаемые рецепторами сигналы передаются по аксонам – длинным отросткам нервных клеток, проникающим через маленькие отверстия в костях черепа в обонятельный бульбарный отдел мозга. Обнаруживая поразительную способность к самоорганизации, аксоны группируются таким образом, что тысячи аксонов, относящихся к нейронам с одинаковыми рецепторами, сходятся в одной и той же точке обонятельной луковицы. Каждый запах возбуждает какую-то часть группы, а затем мозг разносит соответствующий сигнал по разным отделам.

69

Z. Zou et al., “Odor maps in the olfactory cortex”, Proceedings of the National Academy of Sciences 102:21, 7724–7729 (2005); Z. Zou and L. B. Buck, “Combinatorial effects of odorant mixes in olfactory cortex”, Science 311, 1477–1481 (2006); R. Ranganathan and L. B. Buck, “Olfactory axon pathfinding: who is the pied piper?”, Neuron 35:4, 599–600 (2002).

Характер запаха (свежий или тухлый, хороший или плохой) определяется в орбитофронтальной части коры головного мозга, той важнейшей части лобной доли мозга, которая отвечает за принятие решений, контроль эмоций, влечение и чувство долга [70] . Интенсивность запаха (его остроту) иногда определяет мозжечковая миндалина – миндалевидное образование, отвечающее за страх и другие эмоции, но «только в том случае, если запах эмоционально возбуждает», уточняет Готфрид (как, например, запах льва возбуждает газель, в отличие от запаха травы) [71] .

70

A. K. Anderson et al., “Dissociated neural representations of intensity and valence in human olfaction”, Nature Neuroscience 6:2, 196–202 (2003); Stephan Hamann, “Nosing in on the emotional brain”, Nature Neuroscience 6, 106–108 (2003).

71

T. W. Buchanan et al., “A specific role for the human amygdala in olfactory memory”, Learning and Memory 10:5, 319–325 (2003); интервью с Джеем Готфридом, сентябрь 2006 года.

В распознавании и анализе запаха – сильный или слабый, хороший или плохой – участвуют также отделы мозга, ответственные за память. Исследование, проведенное в 2005 году во Франции, показало, что при интерпретации запахов активируются участки памяти в обоих полушариях, – возможно, для того, полагают исследователи, чтобы способствовать выработке ассоциаций, которые помогают идентифицировать запах [72] . Как сказал один ученый, «нужно сначала вспомнить запах, а потом идентифицировать его» [73] .

72

J. Plailly, “Involvement of right piriform cortex in olfactory familiarity judgements”, Neuroimage 24, 1032–1041 (2005).

73

Это Тим Джейкоб из Кардиффского университета. См.:и http://www.cardiff.ac.uk/biosi/staff/jacob/index.html.

Некоторые запахи способны увлечь нас в глубины личных воспоминаний. Например, мне запах бекона напоминает летние дни детства, когда я просыпалась от запаха жарящихся ломтиков копченой свиной грудинки и корюшки – замечательной маленькой рыбки, которую мой дедушка рано утром ловил в темных водах озера Мичиган и жарил внукам на завтрак. Долгие годы множество свидетельств отдельных людей заставляло предположить, что запахи служат необычайно ярким напоминанием о пережитом. Это явление известно как «феномен Пруста», названный в честь знаменитого романиста, который описал, как вкус печенья «мадлен» возрождает в памяти детские воспоминания. Ученые доказали, что стимуляция обоняния действительно пробуждает воспоминания сильнее, чем «подсказки» всех прочих органов чувств [74] . И они сохраняются дольше других сенсорных воспоминаний [75] . Это тем более поразительно, что обонятельные клетки эпителия полости носа живут всего несколько месяцев, а затем их заменяют новые, которые заново устанавливают связь с клетками мозга.

74

S. Chu and J. J. Downes, “Odour-evoked autobiographical memories: psychological investigations of the Proustian phenomena”, Chemical Senses 25, 111–116 (2000).

75

C. Miles and R. Jenkins, “Recency and suffix effects with serial recall of odours”, Memory 8:3, 195–206 (2000).