понедельник, 29 декабря 2014 г.

Постнаука: 5 мифов о мозге


ПостНаука развенчивает научные мифы и знакомит читателей с комментариями наших экспертов, которые объясняют общепринятые заблуждения. 

Миф № 1: Мозг работает всего на 10%


Это неправда. Когда мы регистрируем активность мозга, в частности активность нервных клеток, можно посчитать, сколько нейронов мы можем встретить при регистрации с помощью отдельного электрода. Зная чувствительность электрода, на каком расстоянии он "слышит" нейроны, и зная, что данный электрод может чувствовать нейроны в определенном объеме, по морфологическим срезам мы можем установить, что в данном объеме мозга находится, например, 1000 клеток. Но при этом, когда электрод находится в мозге, мы слышим, что активных нейронов очень мало, как раз в районе 5–10% или даже меньше.

Но такое понимание работы мозга ошибочно, потому что регистрация этих нейронов происходит в моменты, когда животное или человек осуществляют какое-то поведение, заняты какой-то деятельностью. Если мы говорим о свободноподвижном животном, которое находится в сознании и выполняет какую-то деятельность, получается, что в каждом отдельно выполняемом виде деятельности принимают участие не все нейроны, а именно какой-то процент от их общего количества. Человек не может одновременно вести машину, читать книгу, играть на пианино и кататься на горных лыжах. Соответственно, в конкретный момент времени, когда выполняется определенный вид деятельности, регистрируется активность одних нейронов, в другой момент — активность других нейронов и так далее. Таким образом, регистрация совсем небольшого процента задействованных в определенном виде деятельности нейронов вовсе не означает, что мозг не работает на все 100%, а работает всего на 10% (в смысле "плохо" работает).

Ольга Сварник, 
кандидат психологических наук, научный сотрудник лаборатории психофизиологии им. В.Б. Швыркова Института психологии РАН

Миф № 2: Уровень интеллекта зависит от размера мозга


Это неправда. Кажется, что это очень просто: измерить уровень интеллекта и размер мозга и выявить, связано одно с другим или нет. Но как измерить уровень интеллекта? Конечно, существуют стандартные тесты, например IQ-тест, который может измерить уровень определенных интеллектуальных способностей. Но когда мы говорим про интеллект вообще, это не всегда умение решать математические задачи или вращать какую-то фигуру в пространстве. Скорее, это решение повседневных задач или вопросов, планирование, общение и многое другое. Такие способности в стандартных тестах, которые выполняются почти всегда в письменном виде, выявить достаточно сложно. Поэтому мы не можем сравнивать размер мозга и общий уровень интеллекта, а можем говорить лишь о взаимосвязи с результатами определенных тестов. Конечно, такие исследования были, и действительно большинство исследований находило позитивную корреляцию. Но даже в самых лучших случаях размер мозга объяснял от 5% до 10% результатов тестов на интеллект.

Помимо всего прочего, существует эволюционный аспект. Считается, что в ходе эволюции мозг человека увеличивался вместе с уровнем интеллекта. Но если мы посмотрим на эволюционную историю нашего вида, мы увидим, что это не совсем так. Мозг неандертальцев или Homo sapiens, которые жили около 100 тысяч лет назад, был больше, чем у современного человека, то есть за последние 100 тысяч лет средний размер мозга у людей уменьшился. Поэтому в эволюционном процессе также нельзя увидеть прямой корреляции между увеличением размера мозга и повышением уровня интеллектуальных способностей.

Филипп Хайтович,
PhD in Biology, руководитель группы сравнительной биологии в Институте Вычислительной Биологи в Шанхае, профессор Сколковского института науки и технологий (SkolTech)

Миф № 3: Мозг — это серое вещество


Это неправда. Когда говорят о мозге как о "сером веществе", возникает представление о некоей однородной серой массе, неорганизованной структуре, в которой тем не менее проистекают процессы, связанные с решением жизненно важных вопросов. Действительно, традиционно принято говорить о "сером веществе" (областях мозга, богатых телами нейронов) и "белом веществе" (областях, обогащенных миелинизированными аксонами). На самом деле структура мозга гораздо сложнее.

Головной мозг состоит из большого количества структур, каждая из которых имеет свои функции и при этом сложно организована. В качестве примеров можно привести гиппокамп, миндалину, прилежащее ядро, таламус и так далее. Каждая структура мозга состоит из большого количества разных клеток. Их можно разделить на нейроны и глиальные клетки. К клеткам глии относят астроциты, олигодендроциты и микроглиальные клетки. Нейроны также могут различаться по типу: это могут быть возбуждающие глутаматергические нейроны, могут быть тормозные ГАМКергические нейроны и так далее. Такая структура, как медиальный септум, богата нейронами, которые в качестве основного своего нейромедиатора имеют ацетилхолин; другая структура — черная субстанция — содержит большое число нейронов, основным нейромедиатором которых является дофамин. Нарушение в работе данных типов нейронов наблюдается при развитии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

Нервные клетки, составляющие структуру мозга, формируют между собой нейронную сеть. Они взаимодействуют посредством электрических синапсов и проводят сигналы, приходящие от периферических структур. Эти связи пластичны — эффективность проведения электрического импульсов может увеличиваться (в таком случае говорят о потенциации) или уменьшаться (в этом случае говорят о депрессии). Свойство пластичности — фундаментальное свойство нервной системы, которое позволяет ей обрабатывать, хранить и воспроизводить информацию. Таким образом, мы можем говорить о том, что мозг еще и постоянно меняющаяся структура. Важно отметить, что нервная система — самая сложноорганизованная система нашего организма.

Сергей Саложин,
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной нейробиологии Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Миф № 4: Левое полушарие мозга отвечает за рациональность, а правое — за творчество


Это правда лишь отчасти. Нельзя однозначно утверждать, какое полушарие преобладает в решении рациональных и творческих задач, так как это ведет к сильному упрощению представлений о том, как работает головной мозг. Некорректно считать, что одно полушарие отвечает за один процесс, а второе — за иной, так как весь мозг так или иначе задействован в любых психических процессах. Однако существуют задачи, в решении которых в большей степени задействовано одно из полушарий. Например, при решении пространственных задач доминантно правое полушарие, но и левое вносит важный вклад в эти процессы. Если вам нужно написать изложение, его содержание сначала необходимо понять, и в этом будут участвовать и правое, и левое полушария. А вот в самом составлении текста будет больше задействовано левое полушарие.

Распределение задач, которые решают оба полушария, вовсе не статично, оно меняется с возрастом. Рассмотрим речь. У взрослых и новорожденных при восприятии слов активируется левое полушарие, при восприятии интонаций — правое. Однако у детей 10–18 месяцев речь вызывает активацию обоих полушарий, больше справа, и поражение правого полушария ведет к более выраженному отставанию в развитии жестов, в понимании речи и в появлении новых слов. В возрасте от 19 до 31 месяца — другая картина. Теперь уже при поражении левой височной доли возникают более грубые нарушения развития лексики и грамматики. При этом можно было бы ожидать и нарушение понимания речи, это соответствовало бы картине, наблюдаемой у взрослых, но оно практически отсутствует, так как понимание осуществляется с помощью структур правого полушария.

Что же касается расхожего мнения, что люди с лучше развитым левым полушарием отличаются рациональностью, а с правым — творческими способностями, новаторством, то это опять слишком простое прямолинейное решение. Исследование одаренных школьников, победителей математических олимпиад высокого уровня, показало, что среди них были и отчетливые правши, и левши, и амбидекстры (люди с одинаковой ловкостью рук), то есть эти школьники имели несколько разное распределение функций по полушариям. Так, известно, что у большинства взрослых правшей (не у всех!) доминирует по речи и речевому мышлению левое полушарие, у левшей и амбидекстров эти функции распределены по обоим полушариям, причем существует большая вариативность в таком распределении. Эти дети уже добились успехов и, будем надеяться, добьются еще больших. В их решениях были и будут и творчество, и рациональность. Взаимодействие полушарий — это общее правило для всех высших психических функций.

Татьяна Ахутина,
доктор психологических наук, заведующая лабораторией нейропсихологии факультета психологии МГУ имени М.В. Ломоносова

Миф № 5: Мозг работает как компьютер


Это неправда. Очень часто представление людей о мозге и сознании связано с техническими инновациями, которые есть на данный момент. Когда новейшим достижением техники являлись часы, мозг представлялся в виде набора шестеренок. Затем, когда появилась телефонная сеть, мозг часто представляли в виде коммутационного аппарата, соединяющего пучки проводов. Поэтому совсем неудивительно, что мозг стали сравнивать с компьютером, так как именно компьютер стал универсальным инструментом для вычислений, позволившим решать многие задачи, требующие от человека недюжинного интеллекта.

На самом деле, если мы посмотрим на то, как устроены современные компьютеры и как устроен мозг, мы увидим, что различия между ними фундаментальны. В компьютере программа, хранимая в памяти, исполняется при помощи процессора, таким образом, память и вычисления разнесены. В мозге же это разделение отсутствует, фактически память и вычисление в нем совмещены друг с другом за счет того, что память хранится в структуре связей между нервными клетками, которые и совершают вычисления. Поэтому в компьютер можно легко загрузить новую программу и на имеющемся процессоре получить абсолютно другую функциональность. В мозге это сделать практически невозможно, потому что для этого пришлось бы одновременно изменить связи между миллионами нейронов.

Еще одно важное отличие заключается в том, что мозг имеет параллельную архитектуру и все нейроны могут обрабатывать информацию независимо друг от друга, тогда как в большинстве современных компьютеров вычисления организованы последовательно. Это позволяет мозгу очень эффективно выполнять важные для организма задачи. Архитектура современных компьютеров неустойчива к ошибкам: обычно, если мы удалим какую-то часть программы, это повлечет сбой в работе всей программы в целом. Мозг способен сохранять свою функциональность, когда отдельные клетки перестают работать. Разрушение даже достаточно крупных областей мозга в большинстве случаев несильно влияет на выполнение им основных функций. Это связано с тем, что мозг был создан эволюцией для того, чтобы обеспечить выживание организма при ненадежности отдельных клеток нервной системы.

Михаил Бурцев,
кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией нейроинтеллекта и нейроморфных систем НИЦ "Курчатовский Институт"

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.