Мозг рассказывает. Что делает нас людьми

Не просто обезьяна

Среди всех человекообразных обезьян и других видов, которые предшествовали Homo sapiens, почему-то именно наша ветвь настолько далеко продвинулась в своем развитии. Чарльз Дарвин и многие его последователи рассматривали уникальные возможности человеческого мозга как результат развития таких же способностей, как и у приматов. Но люди – особенные существа, а не просто разновидность обезьян.

Примерно сто пятьдесят тысяч лет назад случилось скачкообразное развитие мозга, что в итоге привело к таким умственным способностям, которые сделали нас особенными. Структура мозга осталась прежней, но ее составляющие стали взаимодействовать совершенно иначе.

Этот переход в развитии наделил нас такими уникальными проявлениями, как язык, искусство, юмор, мораль, абстрактное мышление, самосознание. За тридцать тысяч лет генетическая эволюция человека подошла к концу, но ей на смену пришла другая – культурная.

Фантомные конечности и пластичность мозга

Почему после ампутации руки многие пациенты еще долго могут явно ощущать присутствие потерянной конечности? С позиции нейронауки ответ на этот вопрос заключается в следующем: даже когда самой руки больше нет, в мозге сохраняется карта – область, которая ее отображает. Этим и объясняется ощущение фантомной конечности.

Часто пациенты чувствуют, что способны двигать ампутированной кистью. Это происходит из-за того, что ложные двигательные сигналы командных центров мозга воспринимаются картой руки как настоящие движения фантома.

Некоторые пациенты говорят о противоположном эффекте – их фантомные конечности парализованы. Это объясняется тем, что настоящий паралич, случившийся еще до операции, мог вызвать состояние усвоенного паралича после ампутации. При этом пациент испытывает болезненные ощущения.

Вилейанур Рамачандран создал устройство, в основе которого лежит принцип зеркальной зрительной обратной связи (ЗЗОС). Это ящик с зеркалами, позволяющий «увидеть» отсутствующие конечности в движении и тем самым избавить пациентов от фантомной боли и усвоенного паралича.

После нескольких экспериментов удалось обнаружить, что осязательные ощущения от лица могут передаваться фантомной кисти. Это происходит потому, что области мозга, отвечающие за сенсорные сигналы от этих частей тела, являются соседствующими. При отсутствии ответных сигналов от ампутированной руки возникают новые соединения между ее мозговой картой и нервными волокнами, идущими от кожи лица.

Другое объяснение этих возникающих ощущений заключается в подавляемых связях. Сенсорные сигналы от кожи лица направляются не только в соответствующую область мозга, но также частично и в карту кисти. В обычном состоянии эти связи никак себя не проявляют, но ампутация способствует их активизации. Поэтому прикосновения к лицу вызывают ощущения в фантомной конечности.

Таким образом подтверждается, что наш мозг обладает чрезвычайной пластичностью. Проведенные исследования привели к опровержению господствовавшего в медицине до 1990-х годов представления о том, что мозг взрослого человека статичен и не способен создавать новые нейронные связи.

Именно пластичность мозга сделала человека уникальным. Проявляя гибкость, используя обучение и культуру, мы смогли эволюционировать до нашего современного уровня развития.

Видеть и знать

Наше зрение уникально. Мы видим мир так, как ни одно другое существо на этой земле. Процесс восприятия у человека устроен чрезвычайно сложно и происходит благодаря работе тридцати зрительных областей, расположенных в головном мозге. Животные, к примеру, имеют всего около дюжины зрительных областей и, в отличие от нас, не обладают цветовым зрением.

Человек способен различать не одну тысячу цветовых оттенков, но при этом в нашем глазу имеется только три вида цветочувствительных рецепторов: для красного, зеленого и синего. Их различные сочетания интерпретируются мозгом как определенные цвета. Например, мы узнаем желтый, когда в равной степени происходит возбуждение красных и зеленых рецепторов. Именно благодаря открытию этих основных цветовых лучей появились цветная печать и цветное телевидение.

Наше видение включает несколько стадий обработки информации. Когда изображение попадает на сетчатку нашего глаза, мозг генерирует символические описания – различные аспекты данного образа. Затем эти символические характеристики сортируются и снова складываются в одно целое – так происходит узнавание объектов. Этот процесс протекает по большей части бессознательно, поэтому способность к зрению кажется нам такой простой и естественной.

На каждой стадии анализа информации очередная партия обработанных данных отправляется мозгом обратно на более ранние стадии. Открытие этих обратных связей позволило полностью опровергнуть классическое представление о зрении как о последовательном и постепенно усложняющемся процессе восприятия изображения.

Кричащий цвет и горячая детка: синестезия

Синестезия – это необычное сочетание чувств, эмоций и восприятия. Синестеты могут видеть звуки, чувствовать на вкус цвета, слышать формы, воспринимать эмоции тысячами всевозможных способов.

Наша речь изобилует синестетическими метафорами: «острый сыр», «горячая детка», «со вкусом одетый» и другими. Но мы понятия не имеем, «как метафоры работают или как они представлены в мозге».

Первым явление синестезии описал Фрэнсис Гальтон. В своей статье 1892 года он рассматривает два основных ее вида: зрительно-слуховую и цвето-цифровую синестезию. Гальтон подчеркивает, что каждый синестет обладает своими индивидуальными ассоциациями.

Существуют и другие формы синестезии. Например, у некоторых людей месяцы и дни недели связаны с конкретными цветами. Гальтон в своих трудах пишет еще об одном необычном виде этого состояния – пространственно-числовом. Его суть в том, что синестеты могут видеть числа, расположенными не последовательно, как видит большинство людей, а на извилистой линии.

Самый распространенный тип синестезии – цвето-цифровой, когда цифры кажутся окрашенными в различные цвета. Вероятно, эта особенность восприятия объясняется перекрестными помехами между областями мозга, отвечающими за числа и за цветовое видение. Зрительно-слуховая синестезия в таком случае обусловлена близким расположением слуховых центров к части мозга, в которой происходит различение цветов.

Исходя из того факта, что синестезия передается по наследству, можно предположить, что причиной ее возникновения является генетическая мутация.

В период внутриутробного развития в нашем мозге образуются многочисленные межнейронные связи. Со временем они обрываются, вероятно, для того, чтобы данные из ближайших мозговых зон не смешивались между собой. Этот процесс контролируется на генетическом уровне. Из-за синестетической аномалии связи между некоторыми областями исчезают не полностью, что и приводит к необычным способностям сочетать разные типы восприятия.

Считается, что синестезии больше подвержены творческие люди – поэты, писатели, художники. Синестетами были Владимир Набоков, Василий Кандинский, Джексон Полок, Ференц Лист.

И поэты, и писатели имеют незаурядные способности к метафорическому видению. Благодаря аномальным связям между разными зонами мозга синестезия, как и метафора, объединяет между собой совершенно несвязанные объекты. Поэтому можно предположить, что выдающаяся склонность к метафоре обусловлена теми же отклонениями на генетическом уровне.

Нейроны, которые определили цивилизацию

Внутри некоторых областей нашего мозга находятся особые нервные клетки – зеркальные нейроны. Они становятся активными не только когда мы совершаем какое-нибудь действие, но и когда это действие выполняет другой человек. Эта способность определяет основные функции зеркальных нейронов:

умение распознавать чужие намерения;
возможность понимать точку зрения другого человека, смотреть на себя со стороны;
подражание: у наблюдателя активизируются те же самые нейроны, какие использует другой человек, совершая какое-либо действие.

Подражание могло стать решающим моментом в человеческой эволюции, предоставив нам возможность делиться опытом и знаниями друг с другом. Например, благодаря способности повторять движения губ и языка других людей и угадывать намерения, зеркальные нейроны определили развитие нашей речи. Таким образом наш вид перешел от дарвиновской эволюции к культурной.

Одна из удивительных загадок развития человечества – культурный взрыв, произошедший 60-100 тысяч лет назад. В этот период внезапно появились такие присущие именно человеку способности, как добывание огня, изготовление украшений, постройка жилища, склонность к искусству, а также произошло формирование более сложных речевых конструкций. Ученые до сих пор не могут выяснить, почему все эти поразительные изменения случились одновременно. Но можно сформулировать три возможных объяснения.

Эти способности могли развиться за более долгий период времени.
Новые изменения в структуре мозга привели к повышению уровня интеллекта и развитию абстрактного мышления.
Генетические мутации благотворно повлияли на нашу способность обмениваться опытом и учиться, что привело к быстрому распространению знаний.

Где же Стивен? Загадка аутизма

Стивену шесть лет, он старательно рисует, и у него прекрасно получаются изображения животных. Но если попробовать подойти и заговорить с ним, ничего не получится. Ребенок не пойдет на контакт. Любые попытки начать с ним диалог безрезультатны. Мальчика здесь как бы просто нет.

Аутизм представляет собой игнорирование внешнего мира и затрудненное общение с людьми. Принято выделять две группы симптомов аутизма. Социально-когнитивные: душевное одиночество, почти полное отсутствие социального взаимодействия, неумение сочувствовать, поддерживать диалог, равнодушное отношение к играм, чрезмерная увлеченность неодушевленными предметами.

Сенсомоторные симптомы: склонность к гневу под воздействием определенных раздражителей, неприятие перемен, потребность в предсказуемости, повторяющиеся однотипные движения.

Аутичным детям обычно с трудом дается подражание другим людям и угадывание их намерений. Они лишены эмпатии, способностей к ролевой игре и изучению языков, испытывают сложности с пониманием пословиц и метафор. Эти симптомы позволяют определить основную причину развития аутизма: нарушение функции зеркальных нейронов.

Благодаря данному открытию теперь мы можем рассматривать новые подходы к излечению этого состояния, такие, например, как биологическая обратная связь, танцевальная терапия.

У аутиста функции зеркальных нейронов находятся в неактивном состоянии. Чтобы пробудить в нем способность к восприятию чужих намерений, можно использовать биологическую обратную связь, когда сигнал от мозга через аппаратуру отображается на экране. Пациент должен пытаться его контролировать, сознательно усиливая или ослабляя.

Гормоны окситоцин и пролактин помогают устанавливать социальные связи. Вероятно, с помощью такого коктейля можно было бы смягчить некоторые симптомы заболевания или предупредить их развитие на раннем этапе.

Аутистам доступна такая же радость от участия в ритмичном танце, как и обычным людям. Можно повысить эффективность танцевальной терапии, если попытаться активизировать систему зеркальных нейронов, задействовав в процессе ведущих танцоров. Их синхронные движения должны вызывать у пациентов желание таким же образом двигаться вместе с ними.

Сила лепета: эволюция языка

Уникальность человеческого языка заключается в следующих отличительных особенностях.

Огромный словарный запас. Например, в восемь лет ребенок использует уже около 600 слов.
Использование служебных слов, существующих только в контексте.
Возможность вести речь о том, что существует только гипотетически, в прошлом или будущем.
Применение метафоры и сравнения.
Рекурсивный синтаксис.

Автором первой гипотезы происхождения языка был современник Чарльза Дарвина – Альфред Рассел Уоллес. Он полагал, что мы имеем способность к языку благодаря Богу.

Вторая гипотеза была предложена известным лингвистом Ноамом Хомским. В ее основе лежит принцип эмерджентности: целое всегда больше суммы составляющих его компонентов. По мнению Хомского, язык – это результат чудесного сочетания нервных клеток мозга.

Третья гипотеза принадлежит Стивену Джею Гулду, ярому стороннику эволюционной теории. По его мнению, язык является следствием работы мозгового механизма, развитие которого было изначально обусловлено другой целью – мышлением.

Автор четвертой гипотезы – лингвист Гарвардского университета Стивен Пинкер. Он считает, что язык – это человеческий инстинкт, уникальный механизм коммуникации, который развился в процессе естественного отбора.

Вилейанур Рамачандран предлагает «синестетическую пробивную теорию». Она заключается в том, что язык и другие проявления абстрактного мышления возникли в результате удачного сочетания экзаптаций – структур мозга, изменивших свои функции в процессе эволюции. Он также предполагает, что существует связь между жестами и движениями губ и языка. Сигналы могут переходить от рук ко рту, так как карты мозга, отвечающие за работу этих частей тела, расположены рядом. В этом случае может прослеживаться перекрестная активация между областями мозга, как и в синестезии. Это явление было названо «синкинезией».

Существуют три самых распространенных точки зрения, касающихся вопроса врожденности-приобретенности языка.

Законы языка встроены в наш мозг, обучение лишь запускает механизм.
Законы языка усваиваются из речи, которую мы слышим.
Способность овладевать этими законами является врожденной, но необходим живой контакт с языком. Эту теорию подтверждают два важных факта: обезьяны не способны научиться языку; невозможно помешать человеку усвоить язык.

Красота и мозг: рождение эстетики

Можно выделить девять основных законов искусства:

группировка;
максимальное смещение;
контраст;
изоляция;
пикабу, или перцептивное решение проблем;
отвращение к совпадениям;
порядок;
симметрия;
метафора.

Группировка развивалась со времен наших древних предков как необходимое для выживания умение различать закамуфлированные природой объекты. Один из принципов группировки – продолжение, заключающийся в том, что мы с большей вероятностью объединяем элементы, которые как бы подсказывают продолжение зрительного контура.

Наш мозг испытывает удовольствие, соединяя схожие цвета. Поэтому группировка активно применяется художниками и дизайнерами моды. Например, покупая синий костюм, вы, скорее всего, возьмете галстук с такими же синими вкраплениями. На знаменитых полотнах эпохи Возрождения преимущественно используются два цвета – бежевый и лазурный – в которые окрашены части не связанных друг с другом объектов.

Закон максимального смещения учитывает реакцию мозга на сознательно преувеличенные раздражители. Яркий пример такого преувеличения – абстрактное искусство, карикатуры. Суть абстрактного искусства состоит в том, что художники, такие, например, как Пикассо и Генри Мур, создали раздражители, которые провоцируют наши зрительные нейроны сильнее, чем картины реального мира.

Искусный мозг: универсальные законы

Происхождение закона контраста напрямую связано с нашими предками-приматами, которым приходилось искать спелые плоды по яркому окрасу на фоне зеленой листвы. В современном мире контраст – обязательная составляющая искусства и дизайна. В отличие от более пространственной группировки, он подразумевает сравнение близких друг к другу участков. Но назначение этих двух законов одно и то же: создание границ и выделение предметов с целью обращения на них внимания.

Например, дизайнеры для отделки края одежды обычно используют резко отличающиеся, контрастные цвета, а для элементов, расположенных далеко друг от друга, – один цвет.

Эффект изоляции достигается посредством акцентирования внимания на какой-то одной характеристике предмета и специального приуменьшения значимости остальных его свойств. Объяснение состоит в том, что на самой первой стадии зрительного процесса клетки мозга воспринимают только границы и линии. Этот закон искусства ярко иллюстрируют контурный набросок или черно-белое фото.

Пикабу, закон решения проблемы перцепции, заключается в том, что некоторые явления становятся более привлекательными, если сделать их менее заметными. Причина кроется в том, что человек любит отгадывать загадки, искать зрительные решения.

Например, изображение полуодетой женщины вызывает у мужчины больший интерес, чем полностью обнаженное тело.

Наш мозг так устроен, что всегда старается подобрать более типичный вариант, найти привычное объяснение и при этом избежать неестественных совпадений. Это вызывает отвращение к совпадениям.

Порядок расценивается нашим мозгом как необходимость. Это может быть связано со стремлением зрительной системы затрачивать минимум энергии на обработку информации. Например, нам приятно смотреть на повторяющиеся узоры на коврах, а висящая криво картина или пух, приставший к костюму, вызывают зрительный дискомфорт.

С точки зрения эволюции, симметрия так привлекательна для нас по двум причинам. Первая: в природе это то общее, что есть у важных биологических объектов – добычи, хищника, самки или самца. Вторая причина: человек инстинктивно воспринимает симметричное лицо как самое привлекательное. Асимметрия – это признак заражения организма паразитами, которое влияет на репродуктивную функцию.

Метафора – это основа творческого мышления. Она опирается на поверхностное сходство, но раскрывает глубокий смысл. Метафоры воспринимаются нами в первую очередь интуитивно, за что отвечает правое полушарие мозга. И только затем подключается левое, пытающееся все объяснить с точки зрения логики.

Обезьяна с душой: как развивалась интроспекция

Исследуя случаи нарушения самовосприятия и сбоев в функционировании отдельных частей мозга, мы можем прийти к пониманию механизмов осознания собственного «я». Выделяют следующие аспекты человеческого «я»: целостность, постоянство, пребывание в теле, личностность, социальность, свободная воля, самосознание.

Целостность. Испытывая разнообразные переживания, человек продолжает ощущать себя целостной личностью. Зигмунд Фрейд выделял защитные механизмы, к которым мы бессознательно прибегаем, оберегая свое эго.

Отрицание. В современной науке – анозогнозия, синдром, в основе которого лежит игнорирование существующих дефектов.

Рационализация. Стремление оправдывать свои промахи внешними обстоятельствами.
Конфабуляция. Тенденция бессознательно лгать, защищая единство своего образа. Например, когда пациент утверждает, что двигает парализованной конечностью.
Реактивное образование. Опровержение неосознаваемых фактов о самом себе путем ярого протеста против этих проявлений в других людях.
Проекция. Перенос своих недостатков на других людей.
Интеллектуализация. Отношение к факту, вызывающему эмоциональное потрясение, как к интеллектуальной проблеме.
Вытеснение. Стремление избавиться от болезненных воспоминаний.

Постоянство. При всей многочисленности событий нашей жизни мы чувствуем, что наша личность постоянна. Но существуют расстройства, приводящие к повреждению памяти. Например, антероградная амнезия проявляется в утрате способности сохранять новые воспоминания, а ретроградная – в потере воспоминаний, связанных с прошедшими событиями.

Пребывание в теле. Наше тело дает нам ощущение уверенности. Но при этом его образ в нашем сознании может меняться в зависимости от воздействия на мозг, например с помощью зеркал, или из-за последствий серьезной болезни.

Изучение таких расстройств, как транссексуальность, апотемнофилия (желание ампутации здоровой конечности), соматопарафрения (потеря чувства принадлежности своих конечностей) помогает понять, как работают механизмы ощущения человеком собственного тела.

Личностность. Наши ментальные чувства доступны только нам самим. Зеркальные нейроны позволяют нам смотреть на мир с позиции другого человека, но мы не можем буквально испытывать те же ощущения, что и он.

Нарушение функции зеркальных нейронов может приводить к таким расстройствам, как, например, парная мания, когда двое людей одновременно впадают в сумасшествие, или аутизм. У детей-аутистов часто размыты границы «я» и «ты», нет четкого осознания собственной личности.

Социальность. Человеку необходимо ощущать себя частью социума. Все наши чувства имеют смысл только по отношению к другим людям. Когда человек страдает, например, раздвоением личности или синдромом Фреголи (когда все люди вокруг похожи на одного знакомого), социальная среда для него становится враждебной и непонятной.

Свободная воля. Мы осознаем возможность свободного выбора того или иного действия и отвечаем за него. Но определенные нарушения в головном мозге могут привести к потере этой способности. Например, апраксия – это состояние, при котором человек не может совершать хорошо известные ему действия, а синдром «чужой руки» вызывает неконтролируемые движения.

Самосознание. Его появление обусловлено направленностью зеркальных нейронов на собственный разум. Но некоторые расстройства могут сильно искажать самовосприятие, вызывая у человека синдром Котара – убеждение в том, что он мертв, или, например, навязчивую идею, что он может стать одним целым с Богом.

Самосознание не просто превратило нас в людей, оно дало нам ощущение, что мы больше, чем всего лишь люди. Вопреки доводам науки мы чувствуем себя ангелами, помещенными в тела животных, и всегда стремимся выйти из своих границ. В этом состоит великая проблема человечества.

В вопросах формирования разума природа и культура – неразделимые понятия. Человеческие способности обусловлены генами лишь отчасти. Во многом наше развитие определяется обучением и воспитанием. В этом заключается уникальность человеческого мозга.

Уникальными нас делают особые нервные клетки – зеркальные нейроны. Именно благодаря им мы способны сочувствовать друг другу, понимать чужие намерения, подражать и делиться знаниями. Развитие этих клеток до такого сложного уровня, который никогда не сравнится с уровнем любого примата, и определило культурный прогресс человечества.