Мозг

Если бы мозг был так прост, что мы могли бы его понять, мы были бы так просты, что не смогли бы.

— Лайел Уотсон

Полтора килограмма#

Кайя Норденген, норвежский нейробиолог, начинает «Мозг всемогущий» с простых чисел. Мозг весит около полутора килограммов, содержит примерно восемьдесят шесть миллиардов нейронов, и каждый из них связан с тысячами других. Число возможных связей так велико, что сравнивать его даже с числом звёзд в Галактике бессмысленно. При этом весь орган по консистенции похож на мягкий тофу, плавает в жидкости внутри черепа и не чувствует боли: в самом мозге нет болевых рецепторов, поэтому некоторые операции на нём делают, пока пациент в сознании и может разговаривать с хирургом. Во второй книге, «Держи мозг в тонусе», Норденген переходит от устройства к уходу за ним и показывает, что сон, движение, новые навыки и живое общение влияют на память сильнее любых «тренажёров для ума».

Айзек Азимов в «Человеческом мозге» заходит иначе и напоминает, что мозг не единственный управляющий орган. Задолго до нервов организм научился управлять собой химически, с помощью гормонов, которые разносит кровь. Нервная система появилась позже как быстрая связь поверх медленной почты. Нейрон передаёт сигнал электрическим импульсом вдоль своего отростка, а в месте контакта с другим нейроном, синапсе, импульс превращается в химический сигнал: выбрасываются молекулы нейромедиатора, которые пересекают узкую щель и возбуждают или тормозят соседа. Весь наш опыт, от вкуса кофе до решения математической задачи, складывается из таких электрических и химических событий.

Для тех, кому нужна карта местности до путешествия, есть сборник «Мозг за 30 секунд» под редакцией Анила Сета. Каждое понятие, от нейрона и синапса до свободы воли, там объяснено на одном развороте, и за вечер можно собрать словарь, без которого толстые книги о мозге читаются тяжело.

Дорогой орган#

Сергей Савельев, палеоневролог и заведующий лабораторией развития нервной системы, строит свои книги вокруг одного факта. Мозг составляет около двух процентов веса тела, а потребляет около двадцати процентов энергии в покое, и напряжённая работа делает его ещё дороже. Отсюда Савельев выводит принцип, который проходит через «Нищету мозга», «Церебральный сортинг» и «Изменчивость и гениальность»: мозг всеми силами старается экономить. Думать энергетически накладно, поэтому мозг предпочитает не думать, если можно обойтись привычкой, подражанием или готовым ответом.

У Савельева этот принцип объясняет и лень, и склонность верить авторитетам. Он резок, часто полемичен, и некоторые его выводы спорны, но основная мысль подтверждается другими исследователями. Психолог Даниэль Канеман описал то же самое на языке поведения: быстрая автоматическая «система 1» работает почти всегда, а медленная и затратная «система 2» включается неохотно. Практический вывод отсюда простой. Трудные задачи лучше решать, пока голова свежа, а не требовать от себя постоянной сосредоточенности: мозг всё равно найдёт способ сэкономить, и сделает это незаметно для хозяина.

Цифра в двадцать процентов наводит на мысль, что отсюда и вырос известный миф, будто человек пользуется лишь десятой частью мозга. Происхождение у мифа другое. Его разнесла популярная психология первой половины XX века: журналист Лоуэлл Томас в предисловии к знаменитой книге Дейла Карнеги приписал психологу Уильяму Джеймсу слова о том, что средний человек развивает только десять процентов своих скрытых умственных способностей. Джеймс писал о неиспользованных возможностях, о тренировке и привычке, а не о том, что девять десятых мозга простаивают. Томография давно показала, что за сутки работают все отделы, и повреждение почти любого участка, даже маленького, что-нибудь у человека отнимает.

Зато энергетический бюджет объясняет, в чём в мифе есть зерно правды. Работает весь мозг, но не весь одновременно. В каждый момент активна лишь небольшая доля нейронов, и это не лень, а условие работы: сигнал несёт информацию именно потому, что большинство соседей молчит. Если бы все нейроны вспыхнули разом, получилось бы не озарение, а эпилептический припадок, то есть как раз массовый синхронный разряд. Так что двадцать процентов энергии и «десять процентов мозга» связаны иначе, чем кажется: мозг дорог настолько, что вынужден работать экономно, по очереди, и всё время выбирать, что сейчас важнее.

В «Изменчивости и гениальности» Савельев обращает внимание на другое. Мозги людей различаются по строению гораздо сильнее, чем принято думать: отдельные поля коры у разных людей могут отличаться по размеру в несколько раз. Поэтому у одного человека бывает выдающийся слух и посредственное пространственное воображение, а у другого наоборот. Гениальность у Савельева — редкое сочетание удачной анатомии с условиями, которые позволили ей раскрыться. В «Возникновении мозга человека» и «Происхождении мозга» он прослеживает, как нервная система усложнялась от первых многоклеточных до нас, а в «Личном мозге» обращается к читателю напрямую: как жить с органом, который всё время пытается сэкономить за ваш счёт.

Устройство#

Мозг сложился слоями, и эту историю можно прочитать в его анатомии. В основании лежит ствол, который управляет дыханием, сердцебиением, сном и бодрствованием. Эти функции появились раньше всего и нужны даже рыбе. Позади ствола находится мозжечок, координирующий движения и, как выяснилось, участвующий в обучении навыкам и даже в мышлении. Выше располагаются структуры, которые часто объединяют под названием лимбической системы: миндалина, распознающая угрозу и окрашивающая события эмоцией; гиппокамп, без которого новые впечатления не превращаются в долговременную память; гипоталамус, управляющий голодом, жаждой, температурой и гормонами.

Над всем этим лежит кора, слой толщиной в несколько миллиметров, сложенный складками, чтобы уместиться в черепе. Разные её области отвечают за зрение, слух, движение, речь. Самая передняя часть, префронтальная кора, у человека особенно велика. Она планирует, удерживает цель, подавляет импульсы и взвешивает последствия. Созревает она позже остальных, примерно к двадцати пяти годам, и это многое объясняет в поведении подростков.

Норденген и Ася Казанцева в книге «Мозг материален» охотно рассказывают о пациентах, благодаря которым наука узнала, что где находится. Железнодорожный рабочий Финеас Гейдж в 1848 году пережил взрыв, при котором железный стержень прошёл через его голову и разрушил часть лобной доли. Он выжил, говорил и ходил, но из рассудительного бригадира превратился в грубого и непостоянного человека, и друзья говорили, что Гейдж больше не Гейдж. Пациент Г. М., которому в 1953 году удалили гиппокампы, чтобы избавить от тяжёлой эпилепсии, до конца жизни не мог запомнить ничего нового и каждый раз знакомился с врачом заново. При этом он учился новым движениям и выполнял их всё лучше, не помня, что когда-либо их делал. Так выяснилось, что память бывает разной и хранится в разных местах.

Секунда до поступка#

Роберт Сапольски в «Биологии добра и зла» использует это устройство, чтобы ответить на старый вопрос: почему человек сделал то, что сделал. Книга построена как отматывание плёнки назад. Что происходило в мозге за секунду до поступка, когда миндалина успела оценить угрозу раньше, чем человек её осознал? Что было за несколько часов, когда гормоны стресса или голод сдвинули пороги? Что за дни и месяцы, когда опыт перестраивал синапсы? Что в детстве, во внутриутробном развитии, в генах, в культуре предков? На каждом шаге Сапольски показывает, как биология и среда сплетаются так плотно, что спрашивать «что важнее» бессмысленно.

Лобная кора у Сапольски получает короткое определение, которое легко запомнить: она заставляет нас делать более трудное, когда оно правильное. Отказаться от второго куска торта, промолчать в споре, дочитать скучный отчёт. И она же устаёт: в исследовании, которое он приводит, судьи реже соглашались на досрочное освобождение перед обедом, чем сразу после перерыва. Отсюда вывод, неудобный для любой морали: «сила воли» тоже орган, у которого бывают плохие дни. В сборнике эссе «Игры тестостерона» Сапольски тем же способом разбирает модные упрощения, вроде того что гормон сам по себе делает человека агрессивным, и показывает, что гормоны чаще усиливают склонности, которые уже есть, чем создают новые.

Потребности#

Вячеслав Дубынин, нейрофизиолог из МГУ, в книге «Мозг и его потребности» предлагает смотреть на поведение через набор врождённых программ, потребностей. Он опирается на классификацию Павла Симонова и делит их на три группы. Витальные связаны с выживанием тела: еда, питьё, сон, безопасность, избегание боли. Социальные связаны с другими людьми: стремление к лидерству, забота о потомстве, желание быть принятым в группу, следование нормам. Идеальные связаны с познанием: любопытство, тяга к новизне, к игре, к подражанию, к экономии сил.

У каждого человека свой профиль потребностей, и он во многом определяет характер. Одному важнее всего безопасность, другому новизна, третьему лидерство. Когда потребность удовлетворена, мозг награждает нас выбросом дофамина и других веществ. Дубынин подробно показывает, на каких нейромедиаторах держится каждая программа и почему одни вещества, например никотин или алкоголь, так легко эту систему обманывают: они напрямую включают награду, не требуя поведения, за которое она была задумана.

Лоретта Бройнинг в «Гормонах счастья» описывает ту же механику проще, через четыре вещества: дофамин отвечает за предвкушение цели, эндорфин глушит боль, окситоцин даёт чувство доверия и близости, серотонин связан с ощущением своего места среди других. Дубынин идёт дальше и глубже. Потребность в новизне делает нас исследователями, и она же делает нас уязвимыми для бесконечной ленты новостей, где каждая прокрутка обещает что-то новое. Понимая свои потребности, можно сознательно выбирать, чем их кормить.

Пластичность#

Долгое время считалось, что мозг взрослого человека неизменен: нейроны не восстанавливаются, а каждая функция закреплена за своим участком. Норман Дойдж в «Пластичности мозга» собрал истории, которые опрокинули эту картину. Женщина, потерявшая чувство равновесия из-за повреждения внутреннего уха, научилась держаться на ногах с помощью прибора, который передавал сигналы о наклоне на язык. Через некоторое время мозг начал понимать эти сигналы как чувство равновесия. У слепых от рождения зрительная кора занимается чтением шрифта Брайля и слухом. Люди после инсульта восстанавливают движения, если заставлять их работать больной рукой, привязав здоровую.

Мозг постоянно перестраивает себя в зависимости от того, чем мы заняты. У лондонских таксистов, выучивших тысячи улиц, задний отдел гиппокампа больше, чем у водителей автобусов с фиксированным маршрутом. У музыкантов увеличены области, управляющие пальцами. Канадский психолог Дональд Хебб ещё в 1949 году сформулировал правило, которое позже сжали до поговорки: нейроны, которые возбуждаются вместе, связываются вместе. Каждая повторённая мысль и каждое повторённое действие протаптывают тропинку, и по протоптанной тропинке идти легче. Это обнадёживает, потому что мозг можно тренировать в любом возрасте. И это предостерегает, потому что так же прочно закрепляются вредные привычки.

Шведский психиатр Андерс Хансен в книге «Беги, мозг, беги!» добавляет к пластичности самый недооценённый рычаг. Регулярная нагрузка, особенно та, от которой учащается пульс, улучшает внимание и память, снижает тревожность и, по данным исследований, которые он приводит, даже увеличивает гиппокамп у пожилых людей. При движении в мозге вырабатывается белок BDNF, который Хансен называет удобрением для мозга: он помогает нейронам расти и образовывать новые связи. Для нашего мозга, который сложился у вечно шагающих охотников и собирателей, неподвижность ненормальна, и он отвечает на неё ухудшением работы.

Мозг, который ошибается#

Ася Казанцева в книге «Как мозг заставляет нас делать глупости» и британский нейробиолог Дин Бернетт в «Идиотском бесценном мозге» рассказывают о другой стороне того же органа. Мозг совершает ошибки не потому, что он плохо сделан, а потому, что он сделан для других задач. Он пугается высоты, хотя мы стоим за стеклом. Он устраивает укачивание, потому что расхождение между тем, что видят глаза и что чувствует вестибулярный аппарат, когда-то было признаком отравления, и тело на всякий случай пытается избавиться от содержимого желудка. Он забывает, зачем мы вошли в комнату, потому что дверной проём служит для памяти границей эпизода.

Казанцева разбирает, почему мы переедаем, откладываем дела на потом, поддаёмся зависимостям и верим в заговоры. Её объяснения часто уходят в нейромедиаторы и гормоны, но вывод у неё не фаталистический: зная, как устроена ловушка, в неё проще не попасть. В книге «В интернете кто-то неправ!» она берётся за научные вопросы, о которых люди ожесточённо спорят в сети, от прививок до генно-модифицированных продуктов, и показывает, как разбираться в данных, а не в чужих мнениях. Ошибки мозга, понятые как особенности конструкции, перестают быть поводом для стыда и становятся инструкцией по эксплуатации.

Мозг как предсказатель#

Одна из самых влиятельных идей нейронауки последних десятилетий утверждает, что мозг прежде всего предсказывает. Философ Энди Кларк в книге «На волне неопределённости» (Surfing Uncertainty) описывает его как машину, которая постоянно строит догадки о том, что сейчас произойдёт, и сравнивает их с сигналами от органов чувств. По нервам вверх идёт не столько картинка мира, сколько ошибка предсказания, то есть разница между ожидаемым и полученным. Если ошибки нет, мозгу почти нечего обрабатывать. Если она велика, он обновляет модель.

Эта идея объясняет множество мелочей. Себя нельзя пощекотать, потому что мозг заранее знает, куда пойдут пальцы, и гасит ощущение. Мы не замечаем опечаток в знакомом тексте, а оптические иллюзии не исчезают, даже когда мы знаем, как они устроены. Знакомая дорога домой кажется короче, потому что на ней почти нечему удивляться. Рэймонд Курцвейл в книге «Эволюция разума» строит на похожей мысли теорию коры как иерархии распознавателей образов, каждый из которых предсказывает, что увидит следующий уровень, и подсказывает ему, чего ждать.

У этой линии есть давний предшественник. Американский нейрофизиолог Карл Прибрам в «Языках мозга», написанных в начале 1970-х, предлагал считать, что память хранится в мозге распределённо, как изображение в голограмме, где каждый фрагмент содержит сведения обо всём целом. Гипотеза не стала общепринятой, но мысль, что воспоминание размазано по сети, а не лежит в отдельной ячейке, с тех пор подтвердилась много раз.

Камень, который нельзя поднять#

У слов Лайела Уотсона о мозге, слишком сложном для самого себя, есть старая родственница. Многие в детстве натыкались на вопрос: если Бог всемогущ, может ли он создать камень, который сам не сможет поднять? Если может, то есть камень, который ему не под силу, а если не может, то есть вещь, которую он не способен создать. Средневековые богословы спорили о таких вопросах всерьёз. Ловушка устроена одинаково в обоих случаях: свойство, приложенное к самому себе, начинает себе противоречить. Всемогущество, обращённое на себя, перестаёт быть всемогуществом; понимание, обращённое на понимающего, упирается в собственный размер.

В математике у этого парадокса есть строгий двойник. В 1931 году Курт Гёдель доказал, что в любой непротиворечивой формальной системе, достаточно мощной для арифметики, найдутся истинные утверждения, которые нельзя доказать её же средствами, и такая система не может доказать собственную непротиворечивость. Доказательство строится на утверждении, которое говорит о себе: «я недоказуемо». Мозг — не формальная система, и выводить из Гёделя, будто мы никогда себя не поймём, было бы натяжкой. Но направление мысли схвачено точно: инструмент, который изучает сам себя, всегда оказывается внутри того, что изучает.

Сходство между мозгом и религией, которое проступает в этом парадоксе, не случайно. Мэтью Альпер в книге «Бог и мозг» предлагает видеть в склонности к вере не откровение и не заблуждение, а функцию мозга, выработанную эволюцией. Существо, которое осознало, что смертно, нуждается в способе жить с этим знанием, и мозг, по Альперу, такой способ себе создал. С выводами Альпера можно спорить, но вопрос он ставит честно: если мозг строит модели всего, он построит модель и того, что выше его понимания.

Самый пронзительный ответ на вопрос, что значит для человека его мозг, дала художественная литература. Даниел Киз в «Цветах для Элджернона» написал роман в форме дневника, где вместе с событиями меняется сам почерк мысли: орфография, длина фраз, словарь. Рассказывать, что происходит дальше, не нужно. Достаточно сказать, что, дочитав, трудно отделаться от мысли, что человек и есть его мозг, и что каждый грамм этого дорогого органа держит на себе целую личность. Айзек Азимов в рассказах сборника «Я, робот» подошёл к тому же с другого конца: его робопсихолог Сьюзен Кэлвин изучает искусственный «позитронный мозг» почти как живой, и самые трудные загадки там рождаются из правил, которые этот мозг применяет к самому себе.