Тайны нашего мозга, или Почему умные люди делают глупости
Шрифт:
По завершении этого процесса мозг автоматически помещает все слышимые им звуки в знакомые ему категории. Например, у вашего мозга есть модель идеального звука гласной о — и все звуки, близкие к нему, слышатся одинаково, хотя они могут быть разной частоты и громкости.
До тех пор, пока мы не пытаемся выучить иностранный язык, эта направленная на родную речь специализация весьма полезна, поскольку помогает нам различать слова разных людей даже в шумном месте. Одно и то же слово, произнесенное двумя людьми, может состоять из звуков самой разной частоты и громкости, но наш мозг воспринимает их более похожими друг на друга, чем они являются на самом деле, что позволяет различить их с большей легкостью. С другой стороны, программа распознавания речи требует тихой обстановки и сталкивается со сложностями, если сразу говорят несколько человек, поскольку это зависит от простых физических свойств звука. Именно поэтому человеческий мозг распознает звуки речи лучше, чем компьютер. Лично нам не покажутся поразительными достижения компьютеров до тех пор, пока они не начнут создавать свой собственный язык и культуру.
ГЛАВА 8. О вкусах не спорят (и о запахах)
Животные — одни из самых сложных в мире устройств по определению химических веществ. Мы способны различать тысячи запахов — хлеба, свежевымытых волос, апельсиновых корок, мебели из кедра, куриного бульона и туалета на бензозаправке в разгар летней жары...
Мы способны определить все эти запахи, поскольку в нашем
Вкус определяется точно так же, только рецепторы вкуса находятся на языке. Вкусовое ощущение бывает проще, поскольку есть только пять основных вкусов: соленый, сладкий, кислый, горький и умами. (Что такое «умами»? — спросите вы. Это вкус белковых веществ, который можно найти в приготовленном мясе или грибах, а также в пищевой добавке глютамат натрия. В английском языке нет слова, обозначающего этот вкус, и поэтому мы пользуемся японским термином.) Каждый из этих основных вкусов имеет минимум один рецептор, а иногда и больше.
Присутствие горечи, например, ощущается дюжинами рецепторов. В процессе эволюции животным необходимо было распознавать токсичные вещества в окружающей среде, и, поскольку ядовитые составляющие бывают различного вида, потребовались рецепторы, способные распознать их все. Вот почему у нас встречается врожденное отвращение к горькому вкусу. Но это неприятие можно преодолеть — взгляните только на всех этих любителей тоника и кофе.
Приблизительно один из четырех американцев чихает, когда смотрит на яркий свет. Этот световой чихательный рефлекс, кажется, не имеет под собой вообще никаких биологических оснований. Откуда у них такой рефлекс и как он работает?
Основная функция чихания очевидна: оно удаляет субстанции или объекты, раздражающие ваши дыхательные пути.
В отличие от кашля чихание - это стереотипное действие, что означает: каждое чихание конкретного человека происходит каждый раз по одному и тому же сценарию, без каких-либо вариаций. Взрывное начало чихания выталкивает воздух на значительной скорости - до тысячи миль в час. Подобное мощное синхронизированное и повторяющееся событие может быть создано только при наличии положительной обратной связи в определенной части мозга, которая и приводит к бесконтрольному взрыву активности, напоминающей приступ эпилепсии. Однако чихание отличается тем, что у него есть заранее заданный механизм окончания, и, кроме того, оно не распространяется неконтролируемо на другие движения тела.
Чихательный центр расположен в стволе головного мозга, и повреждение этой области лишает нас и других млекопитающих способности чихать. Обычно чихание активируется сообщением о раздражающем объекте, которое посылается по проводящим путям прямо в конкретную область ствола. Эта информация попадает из носа в мозг по нескольким нервам, включая тройничный нерв, передающий самые разнообразные сигналы от лица в стволовую область. Тройничные нервы (по одному с каждой стороны) являются многофункциональными черепными нервами: они обрабатывают тактильные и опасные стимулы с лица и большей части кожи черепа, а также с конъюнктивы и роговицы глаза. Тройничный нерв даже передает двигательные сигналы в противоположном направлении — из мозга, в том числе команду кусать, жевать и глотать. Очень перегруженный нерв.
Эта перегруженность может объяснить, почему яркий свет ошибочно вызывает чихательный рефлекс. Яркий свет, который в норме должен вызывать сужение зрачка, может распространиться и на соседние области, например, на нервные волокна или нейроны, которые передают ощущения щекотания в носу. Неожиданное чихание способен вызвать не только яркий свет — мужской оргазм также может активировать этот рефлекс (утех мужчин, которые испытывают оргазм). Вообще подобные феномены (как, например, световой чихательный рефлекс) становятся возможными из-за путаницы и перегруженности, царящих в стволовой области мозга. В стволе находится огромное количество схем самых разных рефлексов и действий — практически все, что делает наше тело. Общий вид нашего ствола создавался очень давно, во времена появления первых позвоночных. Практически у всех позвоночных имеется 13 пар черепных нервов (хотя у рыб есть 3 дополнительные пары, передающие сигналы, поступающие из рецепторов боковых линий, расположенных вдоль боков рыбы). Черепные нервы обычно ведут к комплексной сети специфичных ядер нейронов, которые в своей основе устроены одинаково и отвечают за сходные функции у всех позвоночных. Изучение нервной системы животного — отличный способ предположить, как работает та или иная структура в мозге человека.
Причина схожести стволовой системы у разных видов животных в том, что она устроена весьма запутанно. С точки зрения эволюции полностью поменять все было бы просто катастрофой. Потомки ранних животных, первые позвоночные и современные позвоночные животные (рыбы, птицы, ящерицы и млекопитающие) — все вынуждены пользоваться такой схемой, которая может быть немного модифицирована, но никаких фундаментальных перемен в ней не бывает. Она напоминает схему метрополитена Нью-Йорка, которая в какой-то момент была простой, но теперь стала безнадежно запутанной после добавления нескольких уровней одного за другим. Некоторые части ствола больше не используются, а изначальное ядро теперь настолько переделано и залатано, что его нельзя переместить, возможно, из-за страха прекращения функционирования всей системы. Честно говоря, ствол головного мозга является, наверное, самым лучшим примером запутанного результата эволюционного подхода.
Почему мы называем острую еду жгучей? Химическое вещество, придающее острым соусам их пикантность, это капсаицин. Ваше тело пользуется рецепторами капсаицина еще и для того, чтобы реагировать на повышение температуры. Именно поэтому мы потеем, когда едим острую пищу, — у этих рецепторов есть некое подобие «прямой линии связи » с мозгом, которая посылает сигналы с требованием остудить тело. Рецепторы капсаицина находятся не только на языке, но и по всему телу. Вы можете проверить это, приготовив еду с большим количеством острого перца, а затем положить немного на контактные линзы. Ой!
В состав диетической кока-колы входит ингредиент, который придает ей сладкий вкус, — ас-партам (заменитель сахара NutraSweet), который действует, связываясь с рецепторами сладкого на вашем языке. У людей рецепторы сладкого реагируют не только на сахар, но и на аспартам, сахарин и сукралозу (низкокалорийный сахар). У мышей эти рецепторы реагируют на сахар и сахарин, но не на аспартам. Они не предпочитают подслащенную аспартамом воду обычной воде, так что можно предположить, что для мыши диетическая кока-кола не кажется сладкой. (То же самое относится
Используя генетические технологии, ученые смогли заменить мышиный рецептор сладкого человеческим. Эти трансгенные мыши любят аспартам и, предположительно, диетическую кока-колу. Следовательно, у мышей те же проводящие пути, что и у нас, просто с другими рецепторами.
Хотите провести интересный эксперимент? Проверьте, насколько ваши домашние животные любят сладкие напитки: сок, подсахаренную воду и диетическую газировку. Налейте напитки в разные мисочки и посмотрите, куда направится ваш любимец. Вы можете быть удивлены результатом!
Мятный вкус кажется прохладным по сходной причине. Недавно ученые определили рецептор, идентифицирующий ментол. Растения вырабатывают ментол по той Же причине, что и капсаицин, — чтобы животным не нравился их вкус.
Запахи и вкусы часто обладают сильными эмоциональными ассоциациями: бабушкин яблочный пирог, горелые листья, рубашка вашего любимого, свежий утренний кофе. Запахи могут быть связаны и с негативными ощущениями. 11 сентября 2001 года и в течение нескольких дней после этого Манхэттен был пропитан едким и горьким запахом, который вряд ли кто-нибудь, кто там был, сможет забыть. Некоторые запахи могут казаться приятными одним и неприятными другим. (Вспомните любимый запах Килгора из фильма «Апокалипсис сегодня» — «Я обожаю запах напалма по утрам... вся гора пахнет победой».) Такие ассоциации могут возникать потому, что обонятельная информация связана напрямую с лимбической системой — мозговыми структурами, являющимися посредником в создании эмоциональных реакций. Эти структуры способны обучаться, что дает им возможность ассоциировать запахи с приятными или опасными событиями.
ГЛАВА 9. Касаясь основ: осязание
Воры-карманники вряд ли подолгу обсуждают принципы работы головного мозга, но их занятие требует некоторого практического знания этого предмета. Обычно кража требует наличия двух партнеров. Один вор «случайно натыкается » на жертву с одной стороны, отвлекая внимание человека от рук второго, действующего с другой стороны. Это работает, поскольку переключает внимание человека на одну сторону и отвлекает мозг от событий, происходящих с противоположной стороны.
Наши ожидания влияют не только на наши реакции, они на самом деле определяют то, что мы чувствуем. Восприятие ощущений тела происходит в результате взаимодействия двух процессов: сигналов, идущих от рецепторов нашего тела, и активности мозга, контролирующего вашу реакцию на эти сигналы, а в некоторых случаях — даже то, дойдут ли они до мозга. Это взаимодействие можно заметить не только на примере карманной кражи, но и в таких разных феноменах, как боль и щекотка.
Несомненно, что физические стимулы также влияют на то, что мы чувствуем. В нашей коже множество разнообразных рецепторов — специализированных нервных окончаний, которые ощущают прикосновение, вибрацию, давление, напряжение кожи, боль и температуру. Мозг знает, какой тип рецепторов активизирован и в какой части тела он находится, поскольку у каждого рецептора есть своя «отдельная линия», по которой он посылает импульсы, передающие только один тип информации в мозг. Некоторые части нашего тела чувствительнее других. Наибольшая концентрация рецепторов находится на кончиках пальцев рук, и лишь немного меньше — на лице. На наших пальцах располагается гораздо больше рецепторов, чем на локтях, и поэтому нам не приходит в голову ощупывать предмет локтями в попытке разобраться, что это такое.
Другой тип рецепторов, расположенный в мышцах и суставах, дает нам информацию о нашей позе и напряжении мышц. Эта система позволяет людям осознавать положение рук с закрытыми глазами. При повреждении этих сенсоров человеку очень сложно совершать любые движения и необходимо наблюдать за собой, чтобы избежать ошибки.
Когда доктор осматривает боящегося щекотки пациента, он кладет его руку поверх своей, чтобы помочь избежать неприятного ощущения. Почему это работает? Потому, что независимо от того, насколько вы боитесь щекотки, вы не можете сами себя пощекотать! Давайте! Попробуйте! Дело в том, что с каждым совершаемым нами движением часть мозга занимается предсказанием последующих сенсорных ощущений от этого движения. Эта система помогает нашим органам чувств сосредоточиться на происходящем вокруг и не дает им потонуть в бесконечном водовороте ощущений, вызванных нашими собственными действиями.
Например, когда мы пишем, мы не ощущаем ни стула, на котором сидим, ни текстуры носков. Однако мы бы немедленно заметили похлопывание по плечу. Если бы наш мозг получал чистую тактильную информацию, мы бы не могли сказать, хлопнул ли нас кто-то по плечу или это мы сами врезались в стену. Однако, поскольку реагировать в этих двух ситуациях нужно по-разному, мозгу важно разделять их без особых усилий.
Как мозг добивается этой цели? Для изучения этого вопроса лондонские ученые изобрели — подумать только! — щекочущую машину. Когда человек нажимает на кнопку, механическая рука начинает скрести щеточкой по его ладони. Если рука начинает движение в тот самый момент, когда была нажата кнопка, то человек ощущает прикосновение, но ему не щекотно. Однако эффект может быть усилен с помощью отсроченного включения. Отставания в одну пятнадцатую секунды вполне хватает для того, чтобы запутать мозг — он начинает думать, что машину включил кто-то другой, и человеку становится щекотно.
Более того, если направление движения механической руки отличается от движения человека, потянувшего за рычаг, тогда бывает достаточно отставания в одну десятую секунды, чтобы появилось ощущение щекотки. Этот эксперимент иллюстрирует то, что как минимум по отношению к щекотке наш мозг превосходно предсказывает сенсорные ощущения от наших собственных движений в течение доли секунды.
Что же происходит в мозгу, когда вы пытаетесь себя пощекотать? Те же ученые использовали метод сканирования мозга, который позволил пронаблюдать, как именно разные области мозга реагируют на разные типы прикосновений. Они рассматривали те области мозга, которые в норме реагируют на прикосновение к руке. Эти области активировались, когда экспериментаторы включали машину. Однако если кто-то сам нажимал на стартовую кнопку аппарата, дотрагивающегося до его тела, реакция была гораздо менее выраженной, хотя и была. Когда промежуток времени между включением и прикосновением был увеличен, что привело к появлению ощущения щекотки, тогда реакции мозга снова стали сильными. Как будто мозг был способен приглушить уровень ощущений, вызванных собственными движениями человека.
Это значит, что некоторые регионы мозга должны быть способны генерировать сигнал, который отличает наше собственное прикосновение от чужого. Экспериментаторы выяснили, что за это отвечает мозжечок — орган, чье название буквально означает «маленький мозг». Размер мозжечка — около одной восьмой всего мозга (немногим меньше кулака), а вес — около четверти фунта. Он также является главным кандидатом на место мозговой структуры, отвечающей за предсказание сенсорных последствий наших собственных движений.
Мозжечок превосходно расположен для того, чтобы отличать ожидаемые ощущения от неожиданных. Он получает сенсорную информацию практически всех типов, в том числе — осязательную, зрительную, слуховую и вкусовую. Кроме того, в него доставляются копии всех двигательных команд, посланных из моторных центров мозга. Ученые полагают, что мозжечок пользуется двигательными командами для того, чтобы предсказывать ожидаемые последствия каждого движения. Если это предсказание соответствует актуальной сенсорной информации, тогда мозг знает, что спокойно можно проигнорировать эти ощущения, поскольку они не важны. Если реальность не соответствует ожиданиям, тогда происходит нечто удивительное — и вам лучше обратить на это внимание.