где находится личность в мозгу
В Гарварде считают, что нашли физический центр человеческого сознания
Карта связей мозга человека
В течение многих сотен или даже тысяч лет люди пытаются понять, что такое сознание. Где располагается «я» каждого человека? Представители древних цивилизаций считали по-разному. Кто-то говорил, что «я» находится в животе, еще кто-то утверждал, что сознание человека размещается в сердце или вообще находится в неких космических сферах (не в нынешнем понимании космоса, вовсе нет). Чуть позже в этом стали «подозревать» мозг. Выяснить, где все же располагается сознание человека и понять, что это такое, означает понять и природу человека. Что такое «я», сознание и личность каждого человека — все еще вопрос. Но вот области мозга, которые отвечают за то, чтобы человек находился в сознании, похоже, найдены.
Что касается мыслительного процесса, осознания себя, долгое время считалось, что за это отвечает лишь кора головного мозга, какая-то ее часть или вся кора в целом. Гарвардские ученые высказали мнение, что в этом процессе принимают участие два определенных участка коры головного мозга. Система из мозгового ствола и этих двух участков, говорят специалисты, и является физическим центром сознания человека.
Для того, чтобы убедиться в этом, команда ученых изучила истории болезней и состояние 36 пациентов с поражениями ствола головного мозга. 12 пациентов из обследованных находятся в коме, а 24 — в сознании. Исследователи просканировали мозговые стволы пациентов для того, чтобы понять, какая область повреждена у тех людей, кто находится в коме и какая — у тех, кто в сознании.
Как оказалось, у 10 из 12 обследованных пациентов, впавших в кому, повреждена небольшая область мозгового ствола (rostral dorsolateral pontine tegmentum). У 24 пациентов, находящихся в сознании эта область не повреждена. Для того, чтобы узнать, какие другие части мозга с ней соединены, гарвардские ученые внимательно изучили карту мозга (коннектом) здорового человека. Как оказалось, с указанной частью ствола связано две области коры мозга. Речь идет об островковой доле (островке) и передней части поясной извилины коры головного мозга.
Затем специалисты изучили изображения, полученные при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ) мозга 45 пациентов, находящихся в коме в вегетативном состоянии. Это состояние, которое характеризуется отсутствием возможности к самопроизвольной ментальной активности (декортикация) из-за обширных повреждений или дисфункции полушарий головного мозга с сохранением деятельности диэнцефальной области и ствола мозга, сохраняющие вегетативные и двигательные рефлексы. Выяснилось, что у всех пациентов нарушена связь указанных долей коры головного мозга с мозговым стволом.
Авторы исследования понимают, что результаты их работы требуют неоднократной проверки и призывают независимые команды исследователей изучить их работу для того, чтобы убедиться в справедливости выводов или же опровергнуть их.
Если выводы справедливы, это, возможно, поможет возвращать к жизни пациентов, которые находятся в вегетативном состоянии. «Если мы правы, возможно, однажды мы разбудим кого-то, кто сейчас находится в перманентном вегетативном состоянии? Это очень важный вопрос», — говорит руководитель исследования.
Физики пытаются построить сеть из активных центров мозга, а также выяснить иерархию этой сети, определив ее ядро
Около недели назад по схожей теме была опубликована работа ученых-физиков из университета имени Бар-Илана в Израиле. Эта команда решила использовать теорию сетей для того, чтобы определить степень зависимости мозга человека объединять данные и вести сознательную активность от структуры нейронов коры головного мозга. Для этого ученые просканировали при помощи все того же МРТ серые области коры мозга человека. Белое вещество тоже просканировали, но уже при помощи диффузионной спектральной томографии.
После этого израильские физики решили использовать методику сетевого анализа (k-shell-разложения) для определения того, благодаря чему появляется сознание. Общепринятая гипотеза о появлении сознания сейчас гласит, что для появления сознания мозг должен объединить различную информацию из разных областей своей сети. По мнению профессора Джулио Тонони из Висконсинского университета, как только объем объединенной мозгом информации превышает определенный лимит, то появляется сознание.
Ученые из Израиля планируют изучить связи всего мозга, а не только коры. Это, по их мнению, позволит понять, как совместная работа нейронов приводят к созданию сети и появлению сознания. Причем ответ на этот вопрос специалисты надеются при помощи физики и математики.
Голова – предмет тёмный, но исследованию подлежит. Что за что отвечает в головном мозге?
Способность дышать и двигаться, чувствовать боль и любить, создавать гениальные творения и совершать зло, подчас не поддающееся объяснению. Благодаря чему всё это возможно? Где скрывается наше «я»?
Как устроен головной мозг человека, как соотносятся его строение и функции, и каковы их особенности?
Попробуем разобраться в некоторых из них.
Существует положение, что чем более проста некая функция, тем точнее место ее локализации в головном мозге. С другой стороны, наиболее сложные функции обеспечиваются слаженной работой всего мозга, в связи с чем понятие «коркового центра» (определённой области коры головного мозга) большей частью относительное и условное.
Внезапно залаяла собака во дворе? Ориентировочный рефлекс в ответ на резкий звук возможен благодаря среднему мозгу. Кроме того, через этот отдел проходят пути, обеспечивающие зрение, слух, способность к движению и бдительности, контроль температуры и ряд других, которыми занимаются другие отделы мозга.
КОРА БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ИМЕЕТ СЛОЖНОЕ
СТРОЕНИЕ И СОДЕРЖИТ 12-18 МЛРД НЕРВНЫХ
КЛЕТОК И БОРОЗДАМИ ДЕЛИТСЯ НА НЕСКОЛЬКО ДОЛЕЙ
А теперь закройте глаза и коснитесь пальцами кончика носа. Получилось без особого труда, не так ли? Это при том, что в этом плавном действии было задействовано много разных мышц. За координацию, равновесие, нормальные движения спасибо мозжечку.
Сложнее, сложнее
Эмоции, такие эмоции. Без них наша жизнь была бы не такой счастливой (несчастной?). Внутренняя борьба, иногда заставляющая нас сделать то, о чем мы потом пожалеем. Знакомо? Благодарим лимбическую систему. Интересно что это такое? Чуть подробнее о ней (и ее частях).
Беспокоитесь, грустите? А может вам страшно? Это возможно благодаря миндалевидному телу (миндалине). Любопытный факт: с левой миндалиной бывает связано и чувство счастья, а вот у правой «настроение» плохое всегда.
Читайте материал по теме: Билл Гейтс и его синдром Аспергера
И наконец.
Итак, какова ее роль?
Читайте материал по теме: Что происходит с мозгом аутистов?
С лобной долей связана также наша способность к движению (благодаря моторной коре), чёткому и разборчивому письму, артикуляции.
Ассоциативные функции обеспечиваются теменной долей коры. Здесь располагаются области, отвечающие за осязание, чёткие, комбинированные целенаправленные движения, чтение, познавание предметов, явлений, их смысла и символического значения.
Бросается в глаза, что.
Наиболее сложные функции памяти и мышления не имеют чёткого расположения, в их реализации принимают участие различные области мозга.
Почему важно знать, как связаны функция и структура головного мозга?
Диагностика. Представьте: у человека сильно разболелась голова. Спустя несколько минут он уже не смог поднять правую руку, а его речь стала невнятной. У пациента ухудшилось зрение с одной стороны, тогда как офтальмолог патологию со стороны глаз не обнаружил. Или, например, человек перестал понимать обращённую к нему речь.
Читайте материал по теме: Как предотвратить инсульт?
Зная о том, какие отделы в головном мозге отвечают за ту или иную способность, можно предполагать место расположения патологического процесса.
Лечение и реабилитация. Предположим, что в результате повреждения участка головного мозга после инсульта у человека «выпала» какая-то функция. Значит ли это, что теперь она не вернётся? Нет, далеко не всегда.
Благодаря такому свойству мозга, как пластичность, возможно эту функцию восстановить. Говоря простыми словами, под пластичностью можно понимать способность других областей мозга брать на себя функцию повреждённой его части. Однако этим процессом нужно целенаправленно заниматься. Поэтому после инсульта больному бывает необходим курс нейрореабилитации, в процессе которого он заново учится говорить, ходить, обслуживать себя.
Нет. Приведённые выше описания взаимоотношений структуры и функции далеко не исчерпывающие: на деле всё гораздо сложнее и выходит далеко за рамки объёма небольшой статьи.
Нейроны и нейромедиаторы
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.
Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств
Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Серотонин
Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.
В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с 
гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.
Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.
Дофамин
Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.
С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.
Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.
Гормоны
Химическое взаимодействие
ИЗУЧЕНИЕ МОЗГА: ГДЕ ФОРМИРУЕТСЯ ЛИЧНОСТЬ
Это самый загадочный орган. Здесь зарождаются желания и планы, обрабатывается вся информация, поступающая из окружающего мира. Мы радуемся и грустим, любим и ненавидим, слышим, видим, ориентируемся в пространстве, чувствуем запахи, наслаждаемся вкусом еды только благодаря тем процессам, которые ежесекундно протекают в мозге. Сложнейший биологический компьютер хранит множество тайн, но некоторые из них уже удалось раскрыть.
Необычный случай или что отвечает за наши действия
Эволюция развития человеческого мозга
Благодаря бедолаге Гейджу ученые начали составлять карту головного мозга. С этой задачей они справились, но изучение работы живого мозга стало возможно лишь после того, как в 70-х годах XX века в практику была внедрена магнитно-резонансная томография, а затем и функциональная магнитно-резонансная томография. Сегодня новые технологии позволяют измерять активность мозга и помогаю ученым понять, как он работает.
Оказывается, человеческий головной мозг развивается снизу вверх и от заднего участка к переднему. По этой очередности можно судить об эволюционном возрасте разных участков мозга. Самые древние участки (те, которые были у наших предков и есть у животных) развиваются в первую очередь; они находятся возле позвоночника и отвечают за дыхание, восприятия мира посредством органов чувств, эмоции, половое влечение, удовольствие, сон, голод и жажду. Эти участки ученые называют «эмоциональным мозгом».
Кроме того, лобная доля обрабатывает информацию о вероятности времени и отвечает за то, как мы справляемся с неопределенностью. Она позволяет нам думать не только о настоящем, но и о будущем, предвидеть вероятность последствия наших поступков и строить планы. В этом участке мозга протекает процесс, который ученые называют «опережающим мышлением».
Американские исследователи установили: формирование лобной доли заканчивается в возрасте от двадцати до тридцати лет. То есть в двадцать с лишним лет способность к опережающему мышлению все еще развивается. Впрочем, ситуация не столь однозначна.
Две стороны одной медали
Получается, что Гейдж снова послужил науке. Он собственным примером доказал, что мозг исключительно пластичен и, даже серьезно пострадав, способен совершенствоваться под влиянием окружающей среды и обстоятельств. «Золотым временем», когда мозг с удвоенной силой готов развиваться и впитывать все новое, является возрастной промежуток между двадцатью и тридцатью годами. То есть возраст, когда формируется его лобная доля.
Особый возрастной промежуток для развития мозга
Эти десять лет очень важны. Молодые люди учатся управлять эмоциями, справляться с неудачами и преодолевать трудности, из которых состоит взрослая жизнь. Они осваивают навыки, которые потребуются им в будущем. Связи, формирующиеся в возрасте от двадцати до тридцати лет, готовят их к вступлению в брак и к другим отношениям. Мечты и планы помогают мыслить на годы и десятилетия вперед. Это время взросления, становления личности.
Впрочем, возможны варианты. Юноши и девушки, которые неэффективно используют свой мозг, рискуют превратиться в мужчин и женщин, упустивших свои шансы и в личной, и в профессиональной жизни.
Ученые утверждают: судьба молодых во многом зависит от поведения родителей, бабушек и дедушек. Желание уберечь юношу или девушку от возможных сложностей и неприятностей не дает развивающемуся мозгу «развернуться» в полную силу. Напротив, активные самостоятельные действия в возрасте между двадцатью и тридцатью годами «выводят» мозг на новый уровень. Он вырабатывает способность мыслить с опережением в период неопределенности, что особенно актуально для сегодняшней среды.
Интересные факты:
Знаменитый древнегреческий философ Аристотель считал, что мышление и сознание «обитают» в сердце.
Мозг никогда не спит. Ночью он работает активнее, чем днем; ученые пока не знают, как это объяснить.
Мозг потребляет 20% кислорода, который поступает в организм.
Мужскую речь мозг воспринимает лучше, чем женскую.
Где находятся мысли?
Нейрофизиологи попытались вживить в мышей человеческий разум. В результате у многих возникли вопросы: вот что у людей в голове? И чем вообще они думают?!
Поделиться:
(Часть первая)
Поводом для этой заметки — вернее, серии из двух заметок — стала удивительная работа нейрофизиологов из Университета Рочестера. Исследователи взяли кое-что из человеческого мозга и пересадили в мозг мыши. В результате мышь стала умнее. Само по себе уже неплохо. Но еще прикольнее то, что из человеческого мозга взяли совсем не то, чем, как традиционно полагали ученые, человек думает.
Впрочем, лучше рассказать историю с самого начала.
Когда всеблагие небеса благословят вас минутой досуга, посвятите ее размышлениям вот какого парадоксального свойства: с чего люди вообще решили, что их мысли находятся у них в голове? Разумеется, у всех, кто смотрит глазами и слушает ушами, складывается ощущение, что именно там — в тесном пространстве между оттопыренных ушей и позади вытаращенных глаз — происходит что-то важное. Так было бы, наверное, даже если бы информация от органов чувств сперва посылалась для обработки в копчик.
Конечно, ученые древности довольно рано задались вопросом, так ли это, и приводили множество аргументов, что пристанище разума находится именно в голове — а гнездилище чувств, кстати, в сердце, ну и как им после этого верить? Тем более что главное из доказательств в той или иной степени сводилось вот к чему: если шарахнуть человека по башке дубиной (или электрическим импульсом по префронтальной извилине), человек потеряет сознание (или, соответственно, не сможет пальцем потрогать собственный нос с первого попадания). Этого мало, позорно мало для статуса твердо установленной научной истины: ведь ровно таких же результатов можно достичь, если правильно подобрать силу и продолжительность битья мотоциклетной цепью по почкам.
Мы за последнее время привыкли, что вещи на самом деле вовсе не таковы, какими кажутся (ну хоть квантовую механику взять для примера). На этом фоне приятным сюрпризом оказался факт, что мысли — как, впрочем, и чувства — действительно находятся в мозгу.
Более того: к началу ХХ века стало более или менее ясно, что в этом деле важную роль «серое вещество», или, по выражению Эркюля Пуаро, «маленькие серые клеточки» — нейроны коры головного мозга. Именно их надо стимулировать электричеством, чтоб подопытный персонаж начал чувствовать, а иногда и вытворять, всякие смешные штуки. Примерно тогда же испанский ученый Рамон-и-Кахаль выдвинул «нейронную доктрину» (за что и получил Нобелевскую премию): согласно этой доктрине, вся обработка информации в мозгу и нервной системе происходит путем прохождения электрических сигналов между нейронами. Все эксперименты это подтверждали.
В это было несложно поверить: сети нейронов очень похожи то ли на электрические цепи (как раз к тому времени изобретенные), то ли даже на совокупность силиконовых чипов в компьютере (их изобрели чуть позже). И заметьте: из всего (о чем люди имеют хоть какое-то представление, как оно работает) именно компьютер ближе всего к тому, что мы называем «мышлением». Ну, например, он может посчитать, сколько будет 24+981 — кто еще в подлунном мире отличается подобной сообразительностью?
Откуда поверхностному и недалекому человеку сразу становится ясно: мозг — это такой компьютер, причем нейроны — такие транзисторы, а все остальное в голове — крепеж и вентиляторы. Вот просто становится это ему ясно, и хрен его переубедишь.
Некоторые пытались. Одна из самых прекрасных попыток принадлежит физику и математику Роджеру Пенроузу. В своих научно-популярных книгах, опубликованных на рубеже тысячелетий, он предложил очаровательное — на грани игры в наперсток — доказательство того, что определенные виды разумной деятельности в принципе никак не могут «быть алгоритмизированы» — то есть сколько не гоняй электричество от одного чипа к другому, ничего похожего на «мысль» или «понимание» не возникнет. С тех пор доказательство раз тридцать опровергли — так много раз потребовалось, потому что опровергались и сами опровержения. В общем, любопытная история.
Пенроуз полагал, что раз «понимание» не может основываться на вычислимом физическом процессе (а движение импульсов по нейронам, разумеется, легко моделируется компьютером), надо искать какой-то другой физический процесс, неалгоритмизируемый и невычислимый. Он предложил, что таким процессом может быть редукция волновой функции. Помните, мы тут как-то рассуждали о том, как свобода воли могла бы быть изысканно связана с квантовой механикой? Так вот, в квантовой механике таится не только свобода воли, а вообще то, что мы называем «сознательной личностью» — по мнению Пенроуза.
Далее, окончательно выйдя за пределы своей научной компетенции, знаменитый физик предположил, что эта самая «невычислимая» физическая активность — то есть особый вариант макроскопической квантовой суперпозиции с последующей редукцией — могла бы происходить в тубулиновых микротрубочках цитоскелета. И вот это уже ровно никакими данными не было подтверждено. Фантазер он, этот Пенроуз, хоть и крупный ученый.
Однако его гениально-завиральные идеи, равно как и накопление открытий нейрофизиологии, явно подталкивали человечество к пониманию простого факта: до сих пор мы и понятия не имеем, каким местом думаем.