Как музыка влияет на дофамин
Влияние музыки на мозг человека: факты, исследования, теории
Музыка – одно из величайших изобретений человечества. А может быть, она появилась задолго до того, как первый человек насвистел мелодию и отбил палкой-копалкой самый допотопный ритм по волосатой спине своей первобытной жены.
Кто-то может сказать, что все это не так, но не спешите! Если музыканты занимаются созданием музыки, то ученые выясняют, как то, что музыканты создали, действует на людей. Об исследованиях влияния звука на мозг мы и поговорим сегодня.
Оказывается, музыкальные звуки оказывают непосредственное влияние на мозг человека. Прежде чем мы перейдем непосредственно к интересным научным фактам о музыке и влиянии шума на мозг, немного мат. части.
Музыка влияет на мозг
Звуки и музыка
Звук – упругая волна, механические колебания, распространяющиеся в среде.
Кстати, про колебания и резонанс читайте в нашем блоге.
Звук может распространяться в жидкости, твердых телах и газах. Тот звук, который мы привыкли слышать – это распространение колебаний в газе, то есть воздухе. Частицы воздуха колеблются, когда волна достигает уха, начинает колебаться и барабанная перепонка, в результате чего мы что-то слышим.
Кстати, слышим мы далеко не все. Частоты, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в диапазоне от 20 Герц до 20 000 Герц. Ниже начинается инфразвук, а выше – ультразвук. Киты, например, общаются при помощи ультразвуковых сигналов и могут слышать друг друга на расстоянии до 30 километров. Кто знает, возможно инопланетные цивилизации с огромными ушами играют концерты в инфразвуке – во Вселенной и не такое может быть. Но сейчас не об этом.
Звук, как всякое колебание, характеризуется частотой и амплитудой. Чем больше амплитуда, тем более громкий звук мы слышим. Чем больше частота, тем выше звук. Большинство окружающих нас звуков – это шумы. Как музыка отличается от шума?
Для понимания удобно использовать графическое представление колебаний. Если представить в виде спектра ноту ля, она будет иметь вид периодического колебания с частотой 440 Герц. Между прочим, гудки в телефонной трубке – это именно нота «ля»
Нота и шумовой фон
А теперь непосредственно о влиянии музыки и звуков на работу мозга и всего организма.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Музыка и дофамин
Входе одного эксперимента группе испытуемых предложили послушать и оценить 60 музыкальных треков. Во время прослушивания мозговая активность испытуемых регистрировалась аппаратом МРТ. Вывод: музыка, которая нравится, сильнее всего активирует область мозга, называемую прилежащим ядром. Эта же область активируется при опьянении и половом возбуждении. Когда нет иного способа повысить уровень дофамина в мозге, послушайте музыку!
Если прослушивание музыки помогает выработать дофамин, то занятия музыкой в любом возрасте плодотворно влияют на развитие человека. Перераспределяются психические функции между левым и правым полушариями, развивается моторика и внимание.
Шум и творчество
Если Вам нужно решить задачу Коши или найти корни кубического трехчлена, музыка вряд ли может помочь. Другое дело – творческие занятия, за которые отвечает правое полушарие мозга. Научно доказано, что негромкие фоновые звуки оказывают положительное воздействие на мозг, продуктивно влияют на творческие способности и стимулируют абстрактное мышление. Яркий пример, подтверждающий это – Эрнест Хемингуэй и многие другие творческие люди, предпочитавшие для работы кафе и подобные места.
Музыка и тренировки
Тренироваться под музыку – полезно. Оказывается, музыка блокирует сигналы мозга об усталости и мотивирует заниматься дальше, открывая новые возможности. Почему-то ученые очень любят исследовать связь музыки и тренировок на велосипедистах. В 1911 американец Леонард Айрес обнаружил, что велосипедисты быстрее крутят педали под ритмичную музыку, чем в тишине. А в 2012 году ученые узнали, что велосипедисты, которые слушают музыку во время заезда, эффективнее расходуют энергию.
При одних и тех же нагрузках с музыкой и без нее потребление кислорода снижалось и увеличивалось на 7% соответственно. Психологи считают, что пика продуктивности на тренировках помогает добиться музыка с ритмом 145 ударов в минуту.
Конечно, каждый сам выбирает, под что он будет тренироваться, но почему бы не попробовать.
Музыка и терапия
Музыкотерапия используется современными психологами все чаще. Нервная система по-разному реагирует на радостную и грустную музыку. Участники эксперимента слушали разную музыку и интерпретировали выражение лица, которое им показывали на снимке. При прослушивании мажорной музыки, лицо казалось веселым, а грустная, минорная музыка заставляла воспринимать нейтральное выражение как печальное.
Музыка– средство общения, которое несет в себе мощный эмоциональный заряд. Интересно, что прослушивание грустных песен и мотивов помогает справиться с депрессией, когда веселая музыка наоборот ухудшает состояние больного.
Помимо психотерапии музыка используется и в других областях медицины. Исследования показывают, что она положительно влияет на память и внимание людей, перенесших инсульт. Причем самым благотворным является влияние классической музыки на мозг. Особый интерес представляет музыка Моцарта и так называемый эффект Моцарта. Как мы уже говорили, при прослушивании музыки активизируются разные участки головного мозга. Однако от музыки Моцарта активизируется практически вся кора мозга. Причины такого влияния музыки Моцарта неизвестны, но факт остается фактом.
Музыкальные вкусы и характер
Музыкальных жанров очень много: джаз, фри джаз, блюз, рок, блюз-рок, пост-рок, инди, хип-хоп, метал, нью-метал, хардкор, пост-хардкор etc. Есть ли связь между характером, психологическими особенностями и предпочтениях в музыке? Ученые провели исследование и выяснили, что есть:
Как музыка влияет на память, концентрацию и интеллект
Прослушивание музыки — это не только приятно, но еще и полезно. Музыка способна влиять на наши эмоции, поэтому пение и даже простое прослушивание композиций может облегчить борьбу с нарушениями настроения, депрессией, тревожными расстройствами и другими психическими проблемами. Многие исследователи считают, что музыка может воздействовать на различные отделы мозга и благодаря нейропластичности улучшать отдельные его функции. Норвежские преподаватели нейробиологии музыки Аре Бреан и Гейр Ульве Скейе рассказывают, действительно ли она оказывает эффект на память, силу воли и другие когнитивные способности.
РБК Тренды публикуют главу из книги «Музыка и мозг. Как музыка влияет на эмоции, здоровье и интеллект». Материал подготовлен в коллаборации с издательством «Альпина Паблишер».
Исполнительные функции
Исполнительные функции — это процессы, протекающие в мозге и отвечающие за когнитивный контроль (то есть за внимание, концентрацию, способность противостоять искушению), рабочую память и ментальную гибкость (способность быстро переключать внимание между разными задачами). Этими способностями управляют лобные доли — благодаря им мы способны фокусироваться на целях и средствах и менять поведение с помощью силы воли, исходя из изменений во внешней среде.
Обучение игре на музыкальном инструменте требует развития именно таких качеств, как фокусировка внимания, рабочая память, умение переключать внимание между разными задачами (чтение нот, взаимодействие с другими музыкантами, решение сложных технических проблем), а также выносливость. На эти качества музыкальное образование действительно оказывает эффект. Например, одно из исследований продемонстрировало улучшение исполнительных функций у детей уже на 20-й день занятий. Еще одно исследование показало, что объем рабочей памяти у детей, занимавшихся музыкой в течение 18 месяцев, увеличился, если сравнивать с данными контрольной группы, где испытуемые в тот же самый период обучались по общей научной программе (исследование под руководством Родена, 2012). Но опять же, очень сложно отличить эффект, который оказывает именно музыка, от общего эффекта, который достигается благодаря систематической практике.
Интеллект и образование
Существуют задокументированные свидетельства того, что в среднем люди, которые учились музыке, имеют более высокий уровень образования и IQ. Но чем вызвана эта связь? Может ли один общий скрытый фактор (например, социально-экономическое положение родителей) объяснить оба явления — или есть прямая связь между интеллектом и музыкальностью, не зависящая от других факторов? Ответов на эти вопросы по-прежнему нет.
Канадский психолог профессор Э. Гленн Шелленберг в нескольких исследованиях пытался сделать поправку на социально-экономическое положение родителей. Он обнаружил положительную корреляцию между обучением музыке и IQ у детей 6‒11 лет, а также связь между обучением музыке в детстве, IQ и академическими успехами молодых людей. Был проведен целый ряд длительных исследований, во время которых детей наблюдали в течение долгого времени. Эти исследования показали те же результаты. По всей видимости, обучение музыке все-таки оказывает положительный эффект на общий уровень IQ, а также на академические успехи. Большинство исследователей полагает, что обучение музыке напрямую влияет на исполнительные функции. Этому есть разумное объяснение: обучение музыке предъявляет серьезные требования к ребенку и развивает координацию рук, а также способность концентрироваться на чем-то в течение долгого времени, внимание и рабочую память. Благодаря этому в организме ребенка происходят изменения, поддающиеся измерениям, например, увеличивается размер мозолистого тела, что улучшает связь между полушариями. Кроме того, вероятно, раннее обучение музыке дает ребенку опыт того, что интеллектуальный труд, требующий концентрации, выдержки и постоянной практики, приносит радость и положительные результаты. Этот опыт повышает вероятность того, что ребенок будет упорнее трудиться в школе и в будущем решит уделить как можно больше внимания обучению.
Эффект от игры на музыкальном инструменте в детстве и юности сохраняется на долгое время. В исследовании Ханны-Плэдди и Маккей приняли участие люди в возрасте от 60 до 83 лет. Оказалось, что у тех, кто в детстве и юности более 10 лет играл в оркестре, в среднем лучше память, кроме того, они также зрительно лучше воспринимают пространство — по сравнению с людьми, у которых не было такого опыта. Музыканты не теряют своих способностей. Но начать учиться музыке никогда не поздно — даже если в детстве вы ей не занимались. Исследование людей в возрасте от 65 до 80 лет, которые только в этом возрасте начали учиться играть на фортепиано, показало, что через шесть месяцев у них значительно улучшилась рабочая память, моторные навыки и темп восприятия. Их результаты сравнивали с результатами группы тех, кто занимался другими видами деятельности (например, физическими упражнениями и рисованием). В 2014 году группа шведских ученых под руководством Бальбага исследовала 157 возрастных пар близнецов. Оказалось, что у тех, кто играл на музыкальном инструменте всю жизнь, вероятность развития деменции в старости была намного ниже, чем у их братьев и сестер, никогда не занимавшихся музыкой.
Возраст мозга можно определить с помощью МРТ. Ученые исследовали МРТ мозга пациентов, хранившиеся в базе данных, выведя некие средние показатели, характерные для разных возрастов. А потом сравнили эти показатели с хронологическим возрастом испытуемых. Это слегка напоминает калькулятор возраста: необходимо ввести пульс в состоянии покоя, рост, вес, объем талии и так далее, и вы получите свой биологический возраст, который может сильно отличаться от хронологического. В 2018 году группа исследователей под руководством Рогенмосера сравнила мозг профессиональных музыкантов, музыкантов-любителей и тех, кто никогда не занимался музыкой. Выяснилось, что в среднем мозг музыкантов был моложе (то есть выглядел моложе на МРТ-снимках) настоящего возраста испытуемого. Однако по результатам исследования вовсе не была выявлена зависимость вида молодости мозга от количества занятий музыкой. Оказалось, что моложе всего именно мозг музыкантов-любителей. У профессиональных музыкантов мозг в среднем был моложе — но в меньшей степени. Результаты вызвали дискуссию: может, профессиональный музыкант испытывает такой сильный стресс, что он снижает положительный эффект от занятий музыкой? И приносит ли музыканту-любителю пользу наличие других интеллектуальных задач, возникающих в течение рабочего дня? Исследование показало, что для стимуляции работы мозга разнообразие видов деятельности полезнее, чем однообразие. И к музыке это тоже относится.
Эффект Моцарта
В 1993 году в журнале Nature Фрэнсис Раушер опубликовала результаты одного эксперимента. Его часто ставят в пример, когда говорят, что музыка теоретически способна оказывать эффект дальнего переноса. Одна группа молодых людей слушала Сонату ре мажор для двух фортепиано (K. 448) Моцарта в течение 10 минут. Вторая группа слушала расслабляющую музыку, а третья сидела в тишине. Группы менялись местами, и каждый испытуемый в итоге оказывался во всех трех вариантах условий. После каждого этапа эксперимента испытуемые получали задание мысленно сложить и разрезать лист бумаги, а затем представить, объект какой формы получится, если снова сложить этот лист. Задания такого рода проверяют способность к пространственному восприятию и входят во все тесты на проверку уровня интеллекта. Раушер обнаружила, что лучше всего молодые люди выполняют задание после прослушивания Моцарта — рост IQ составил примерно 8 баллов. Полученные результаты тут же были опубликованы в СМИ под заголовками вроде «Моцарт сделает вас умнее» — и вот уже словосочетание «эффект Моцарта» стало термином.
Но давайте не будем торопиться и подумаем, нет ли ничего странного в самой форме исследования? Выбранное произведение Моцарта способно развеселить и взбодрить человека и, конечно, весьма отличается от расслабляющей музыки или полной тишины (от нее мы становимся вялыми). Кроме того, подобные задания считаются одними из самых сложных в тестах на определение уровня интеллекта. Необходим также высокий уровень концентрации и интеллектуальных усилий, и есть множество свидетельств тому, как сильно уровень возбуждения и настроение влияют на способность выполнять сложные интеллектуальные задачи. Положительные эмоции увеличивают количество дофамина в префронтальной коре. Согласно относительно новой теории именно этот факт объясняет, почему многие когнитивные задачи испытуемые выполняют гораздо быстрее и успешнее при наличии стимуляции умственной деятельности. Может, решающим фактором в вопросе, как все группы справятся с заданием, был именно уровень возбуждения, а также связанная с ним способность приложить некое усилие?
В последующие годы бесчисленное количество исследователей пыталось проверить и оспорить результаты Фрэнсис Раушер. В 1999 году во время эксперимента Нантаис и Шелленберг давали трем группам задания на определение уровня IQ после прослушивания того же самого произведения Моцарта, фортепианного произведения Шуберта и аудиозаписи с голосом диктора. По результатам этого эксперимента не было обнаружено никакой разницы в результатах, полученных от разных групп. Кроме того, когда испытуемых спросили, что им понравилось больше — Моцарт, Шуберт или рассказанная диктором история, была выявлена удивительная закономерность. Те, кому нравился Моцарт, лучше справлялись с заданием после прослушивания Моцарта, а те, кому больше нравились Шуберт или история, рассказанная диктором, соответственно, лучше справлялись после их прослушивания.
Еще одно испытание было проведено исследовательской группой под руководством Томпсона (2001). Ученые выбрали для работы «Адажио» Альбинони, медленное и печальное произведение. Испытуемые лучше справлялись после сонаты Моцарта, чем после сидения в тишине, а после Альбинони и тишины не было обнаружено никакой разницы в том, насколько качественно выполнено задание. А как только исследователи начали следить за уровнем возбуждения и настроением испытуемых, эффект Моцарта полностью исчез. Проводились эксперименты и на детях 10‒12 лет. На них больший эффект оказывали популярные мелодии, а не Моцарт, но лишь ненадолго. В итоге во всех подобных исследованиях эффект и от Моцарта, и от другой музыки был весьма кратковременным. Ни один эксперимент так и не доказал, что музыка может оказывать длительный эффект на способность решать интеллектуальные задачи.
В целом можно опровергнуть факт наличия особого влияния музыки на интеллект человека. Однако неудивительно, что все указанные исследования подчеркивали необычную способность музыки влиять на наши эмоции. А ведь многим из нас музыка нужна именно того, чтобы взбодриться или успокоиться, расслабиться или развеселиться, порадоваться или погрустить. В этом и заключается магия музыки — и, возможно, это и есть тот самый эффект Моцарта.
Фармакологическая регуляция дофамина изменила восприятие музыки
The Perks of Being a Wallflower / Summit Entertainment, 2012
Получение удовольствия от музыки можно регулировать с помощью фармакологического воздействия на выработку дофамина, сообщают ученые в новой статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. С помощью предшественника и антагониста дофамина им удалось увеличить и уменьшить удовольствие добровольцев от прослушивания приятной музыки, а также отрегулировать их стремление заплатить за ее прослушивание деньги.
Система вознаграждения головного мозга человека может быть активирована не только биологическими стимулами (например, едой и сексом), но и более сложно устроенными эстетическими стимулами. Среди них может быть, к примеру, просмотр фильмов или прослушивание музыки. Исследования показывают, что при прослушивании любимой музыки активируется входящая в состав системы вознаграждения дофаминергическая система головного мозга. Тем не менее, все проведенные исследования использовали методы нейровизуализации и стимуляции: с одной стороны, такие методы могут указать на активацию мозговых структур, входящих в дофаминергическую систему, но не позволяют сделать точных выводов об участии в этом процессе именно дофамина (система может активироваться и с помощью сторонних нейромодуляторов).
Ученые под руководством Лауры Феррери (Laura Ferreri) из Барселонского университета решили проверить участие дофамина в процессе наслаждения любимой музыке, регулируя его работу фармакологически: либо с помощью леводопы (препарат-предшественник дофамина, повышающий его концентрацию в ЦНС), либо с помощью рисперидона (антипсихотический препарат, антагонист дофаминовых рецепторов).
Во время эксперимента добровольцам (всего в исследовании приняли участие 27 человек) в течение 20 минут включали музыку: популярные песни, выбранные экспериментаторами, и песни, выбранные самими участниками. Реакция на песни оценивалась с помощью измерения электрической активности кожи (такой метод часто используется для оценки получения удовольствия, так как позволяет отследить появление так называемых «мурашек»), а также с помощью опроса: каждый участник оценивал удовольствие, полученное от песни, и сообщал исследователям, готов ли он купить эту песню, чтобы слушать ее и далее, и сколько готов за это заплатить.
Каждый участник поучаствовал в эксперименте трижды: в разные дни перед прослушиванием музыки ему давали либо леводопу, либо рисперидон, либо плацебо — таблетки лактозы.
Ученые выяснили, что, по сравнению с плацебо, использованные в исследовании препараты повлияли на оценку прослушиваемой музыки: при использовании леводопы участники выше оценивали свою реакцию от песни, предлагали за них больше денег, а электрическая активность их кожи была выше. Использование рисперидона привело к обратному результату.
Оценка полученного удовольствия (на первом графике слева направо: «мурашки», высокий, низкий уровень удовольствия и его отсутствие), электрическая активность кожи и стремление заплатить за песню при использовании рисперидона (красным) и леводопы (зеленым) по сравнению с плацебо
Как мозг выбирает музыку
Если музыка нравится, она не только воздействует на центр удовольствия, но и стимулирует работу мозга человека.
Прилежащее ядро связано и с другими областями мозга, а в случае со звуками задействована еще и слуховая кора. И чем больше нам нравятся те звуки, что мы слышим, тем сильнее это взаимодействие, тем больше образуется новых нейронных связей, которые, как известно, и составляют основу наших когнитивных способностей. Но чтобы прогнозировать, какую именно мелодию предпочтет каждый конкретный человек, необходимо знать его музыкальные вкусы, за которые отвечает височная доля. Связь между ней и прилежащим ядром ученые намерены исследовать в ближайшее время.
«Это очень интересно, поскольку любая мелодия состоит из отдельных звуков, каждый из которых по отдельности не имеет никакой ценности и не приносит удовольствия. Но когда мы слышим комбинацию этих звуков, то есть музыку, отделы нашего мозга, отвечающие за распознавание образов, прогнозирование и эмоциональное восприятие, начинают взаимодействовать между собой, и мы получаем эстетическое наслаждение», — прокомментировал работу Роберт Затторе.
Анализируя мозговую деятельность, ученые пытаются узнать, о чем люди думают, понять ход их мыслей, мотивы и в конечном итоге предугадать их поведение.
Этот эффект знаком каждому, ведь выбирая книгу или фильм мы, как правило, быстро оцениваем, нравится нам это или нет буквально по паре страниц или нескольким минутам экранного времени.
Гипотетически там могло быть много азартных людей, и в аукцион они вступали исключительно из азарта, а не потому, что им по нраву трек.
@IIIoIIoIIaIo, вы целенаправленно картинку с 6-и цветной радугой вставили. У источника другая картинка. Какую цель преследуете?
Дилемма «разделенного мозга». Мысленный эксперимент (дополнено)
В течение последних лет я интересуюсь вопросами нейробиологии и сознания. Одной из наиболее интересных тем, которая лично меня зацепило это существование пациентов с полностью разделенными полушариями (гемисферами) головного мозга.
Если коротко, то данную операцию проводят в качестве крайней меры пациентам, страдающих от тяжелых форм эпилепсии. Суть операции заключается в рассечении мозолистого тела мозга, что приводит к разрушению связей между левым и правым полушарием. По этой теме имеется много статей и материалов.
Если коротко, то пациенты продолжают в целом жить обычной жизнью и окружающие даже не замечают изменений. Тем не менее, нейробиологи поставили ряд экспериментов, в результате которых были получены данные, свидетельствующие в пользу наличия двух изолированных сознаний левого и правого полушария.
Например, приведу вот такую выдержку:
Благодаря специальному устройству, контролирующему поступление потока визуальной информации в мозг, исследователи стремились доказать, что разделение мозга производит две личности, по одной на полушарие.
Они уже знали, что оба глаза отправляют информацию в оба полушария мозга, которые находятся в сложном взаимодействии друг с другом. Если вы фиксируете одну точку, то все слева от этой точки (левое визуальное поле) обрабатывается правым полушарием, а все справа от вашей точки фиксации (правое поле зрения) обрабатывается левым полушарием. Более того, левое полушарие контролирует правую часть тела и язык (речевой аппарат), а правое полушарие контролирует левую часть тела и отвечает за визуальное восприятие и обработку лиц.
Когда Сперри и Газзанига активировали стимулы в области правого визуального поля (обработанные левым полушарием), пациент реагировал нормально. Однако когда стимулы были показаны в левом визуальном поле (обработанное «немым» правым полушарием), пациент говорил, что ничего не видит. Но его левая рука нарисовала показанное изображение. Когда его спросили, почему его левая рука сделала это, пациент выглядел озадаченным и ответил, что он не знает.
Что же это означает? Левое полушарие не могло видеть левое визуальное поле, поэтому, когда появился стимул, пациент ответил, что действительно ничего не видит. Тем не менее, правое полушарие увидело стимул и указало на это единственным способом, которым располагало, задействовав левую руку. Вывод, сделанный Сперри и Газзанигой, был ясен: одного пациента с разделенным мозгом фактически следует рассматривать как двух пациентов с однополушарным мозгом на каждого, словно сиамских близнецов. Сперри утверждал, что это выходит далеко за рамки простого любопытства, так как исследование в прямом смысле доказало идею о материальной основе сознания. Если при разделении мозга происходит разделение личности, это фактически опровергает идею существования нематериальной души.
(к сожалению, на русском языке мало материала, но есть книги на английском)
В общем, я придумал мысленный эксперимент, касательно проблематики разделенных полушарий.
Как упоминалось выше, операция по разделению полушарий мозга проводится в целях лечения эпилепсии и делается хирургическим путем, что само по себе необратимый процесс разделения полушарий. Тем не менее, вопрос, касательно появления 2 обособленных личностей очень интересен и может иметь далеко идущие следствия. Вот представьте, что Вам на завтрашний день назначили операцию по полному разделению полушарий. Сегодня вы одна целостная личность, ваше привычное субъективное Я. Вот наступает день операции, вы входите в наркоз и засыпаете. Пока все как обычно.
Но теперь наступает момент пробуждения. Хирурги достойно выполнили свою работу и Ваши полушария полностью разделены между собой.
Вопрос (дилемма) №2: Предположим нам уже сделали операцию, прошло с тех пор несколько лет. Нас все устраивает, все отлично. Вы себя обнаруживаете в качестве субъекта левого полушария, управляете речевым центром и вроде бы все хорошо (ну не считая периодических синдромов чужой руки, с которыми вы уже привыкли жить и все окей).
И вот снова наступает день Х. Вы ложитесь на операционный стол, вам вводят наркоз, вы засыпаете и. есть несколько вариантов:
1. Вы (субъективно) уже никогда не просыпаетесь и попросту умираете вместе со своим левым полушарием. Да для окружающих вы выживете, но это будете не вы, а субъективное сознание вашего правого полушария.
2. Вы просыпаетесь и осознаете себя в правом полушарии.
Предлагаю обсудить эту тему. Как по мне проблема более чем реальная.
Позволю себе немного продолжить наш мысленный эксперимент:
Допустим, мы изобрели некое устройство, которое временно функционально разделяет полушария мозга, а потом снова соединяет (как именно работает устройство не так важно, главное концептуальная часть).
В общем, у нас такое устройство есть, и мы подопытный.
Ход эксперимента: мы будем многократно включать и отключать прибор, при этом включая прибор мы на каждой итерации фиксируем в каком полушарии «оказалось» наше «Я».
Возможные исходы эксперимента:
1. Первый вариант, что мы при эксперименте каждый раз будем «находить» субъективно свое «Я» то в одном, то в другом полушарии. Например:
Такой исход эксперимента задаст создаст очень трудную проблему философского уровня, т.к. механизм «переноса Я» будет крайне сложно объяснить и думаю такому исходу эксперимента будут рады те, кто верят в душу и т.п. В то время как нейропсихологам придется серьезно поломать голову, и не факт, что получится найти ответ.
В таком случае возникает вопрос: «А когда прибор отключен, то мы все равно остаемся в этом полушарии?».
Также мы можем попробовать продолжить функционально «дробить» наш мозг (не затрагивая вегетативные функции ствола мозга) с помощью прибора, уже рассекая его не на 2 части, а на 4, 8 и т.д. И при этом каждый раз фиксировать, работа какого участка будет соответствовать нашему субъективному опыту от первого лица. В итоге может оказаться, что наше «Я» при таком дроблении раз за разом будет оказываться в небольшом участке мозга (скажем, 2х2 сантиметра). Но при отключении прибора все будет возвращаться в целостность.
Тогда автоматически будет возникать еще 2 вопроса:
— Почему при «дроблении» мозга наше «Я» осознает себя именно этим участком мозга, а не другим?
— Что будет, если мы полностью удалим этот участок мозга 2х2 см и что при этом изменится: Если мы это сделаем во время работы прибора и при отключенном приборе.
Если такой эксперимент все же удастся провести в будущем, то думаю он прольет свет на такие философские вопросы как возможность переноса сознания на внешние носители (цифровое бессмертие) и т.п.
Какая болезнь заставляет танцевать?
Впервые я узнал об этом заболевании,когда читал книгу(трехтомник) «Биология» под авторством Тейлора, Грина и Стаута. Пособие английское,но переведено на русский язык. Именно там я увидел заголовок: «Хорея Гентингтона». Тогда еще подумал: «Что за название странное такое?» Но потом все прояснилось.
Слово «Хорея «,как оказалось, переводится с греческого как «танец»(с чем это связано я скажу чуть позже), а часть «Гентингтон» в названии объясняется еще банальней, дело в том,что так звали ученого, по сути открывшего данное заболевание.
А теперь неожиданно мы переместимся в далекий 1872 год. 8-летний Джордж Гентингтон стал свидетелем страшной картины: «Две женщины,мать и дочь,обе высокие,худые,смертельно бледные,дергались,извивались и гримасничали». Вся эта ситуация напоминала танец,странный,никому неизвестный танец,отсюда и название(хорея).
С чем же связано такое поведение больных? На картинке вы видите 4-ю хромосому. Также я вставил картинку по строению хромосомы. Так вот, посмотрим на 4-ю хромосому,на её короткое плечо,там мы видим участок,называемый 4p16.3. В данном участке и расположен ген HTT(Гентингтон), экспансия которого и вызывает хорею. Что такое экспансия? Данный термин означает многократный повтор. В случае хореи таких повторов гена HTT должно быть больше 36, если же повторов(CAG-повторы) меньше,например, 30,то хорея не развивается. Итак,почему возникает болезнь Гентингтона теперь понятно,осталось прояснить конкретные проявления данного заболевания и механизм передачи следующему поколению.
Хорея Гентингтона очень тяжелое заболевание. Оно течет довольно медленно,но при этом неуклонно прогрессирует. В прогрессивной форме заболевания наблюдается гиперкинезия(насильственные,неконтролируемые движения) и деменция. В основном это связано с тем,что поражаются клетки головного мозга( клетки подкорковых(базальных) ядер).
У хореи есть две особенности,о которых стоит сказать. Во-первых,чаще всего симптомы болезни Гентингтона проявляются в среднем возрасте,когда у многих людей уже имеются дети, и с этим обстоятельством связана следующая особенность. Ген,кодирующий хорею,является доминантным,то есть при поражении одного родителя вероятность рождения больного ребенка будет составлять 50%. Еще одной особенностью является то,что пока науке достоверно неизвестно какую функцию имеет белок,кодируемый нормальным геном HTT.
Как видите(картинка), в России распространенность имеет довольно большой разброс,в среднем же распространенность определяется на уровне 1,93 на 100 000 человек.
Детское сознание и психология развития
Итак, что нам известно о детях? 1. Они – маленькие учёные, которые активно познают мир (активнее взрослых) и которые постоянно выдвигают теории относительно этого мира.
3. Они – гораздо умнее, чем мы считаем.
Что нам нужно, чтобы их исследовать? Надо быть умнее их и немного умнее обычного взрослого, потому что у ребёнка нельзя спросить, о чём он думает или что чувствует, надо постоянно изобретать хитрые методы. Первый метод – посмотреть на мозговые волны. Например, можно построить специальную соску, которая будет играть музыку, когда дети её сосут. И смотреть, как влияет музыка на ярость сосания соски и на мозговую активность.
Как дети приходят к пониманию вещей в мире, когда ничего не знают? Во-первых, из-за взросления нейронов и роста мозга. Б0льшая часто нейронов в твоей голове, читатель, сейчас – те же самые, которые были у тебя ещё в утробе матери. Однако с взрослением нейроны с бешеной скоростью объединяются в сложные сети, эти сети состоят в других сетях, мозг постепенно обучается их «архивировать», запускать не полную программу, а частичную (вам не надо вспоминать, что лев – это дикое животное, семейство кошачих, проживающий на территории Африки и т.д. Мозг просто врубает адреналин на полную и запускает программу «бей или беги»). Во-вторых, из-за процесса миелинизации. Но этот процесс достаточно долгий. Даже тинейджеры до конца не миелинизированны. Их префронтальная лобная часть, например, вообще без миелина (забавно, что эта часть мозга, которая отвечает за всё рациональное, взвешенное и прогнозное, созревает у нас в самом конце годам к 20-21. Вспомните себя в молодости. Украсть дорожный знак! Запросто. Выпить залпом бутылку водки? Пф, подержи-ка моё пиво. Перебежать МКАД с завязанными глазами? Звучит небезопасно, но, чёртов сукин сын, я в деле!).
Проблема детского мозга
Естественно, у детского мозга много проблем, иначе бы они были разумными уже с рождения. Но мы с вами разберём самые занимательные.
Торможение (1-2 года). Лучше всего проиллюстрирует эту проблему тест под названием «А не Б». Для теста вам понадобится: 9-месячный ребёнок, карандаш и две кружки. Берём карандаш и кладём в кружку №1. Ребёнок тянется к карандашу в кружке №1. Повторяем. Повторяем. Повторяем. Хоба! Теперь кладём карандаш в кружу №2 – ребёнок всё равно тянется к кружке №1. Раньше считалось, что ребёнок не в курсе, куда делся объект, но со временем стали замечать, что малыш, хоть и тянется к кружке №1, всё равно смотрит на кружку №2, где лежит карандаш. Бедняга всё понимает, но у него ещё не развилась та часть мозга, которая отвечает за контроль такого поведения. Он знает, где находится карандаш, просто не может остановиться.
Эгоцентричность (3 года). Как я уже писал ранее, дети не могут понять, что другие люди воспринимают мир по-другому. Как мы с тобой, читатель, сможем это проверить? Всё верно, с помощью опыта «Три горы». Детям показывают 3 горы и просят нарисовать их. Вроде изян. А потом их просят нарисовать эти же горы, но с другой стороны, как если бы на эти горы смотрел плюшевый медвежонок. Вот тут-то дети и впадают в ступор.
Сохранение пропорций (5 лет). Тут всё просто для нас (но экстремально сложно для ребёнка). Если перелить воду из стакана в другой, который выше, но тоньше, объём не изменится (я, надеюсь, вы это знаете). Если взять карандаши и сложить их не бок к боку, а конец к концу, их количество не увеличится, хотя фигура станет длиннее. Дети этого не знают, потому что у них ещё нет таких концептов в голове. Собственно, вот ещё один пример: есть кольцевая труба, по ней кидают шарик. Какая траектория будет у шарика: А или Б? Как ни странно, многие взрослые люди ошибаются. Однако, если у них спросить тот же вопрос, но шарик заменить водой, все дают правильный ответ (потому что с водой у них есть прошлый опыт: шланг, душ и т.д.).
Что ещё интересного я могу тебе рассказать, дорогой читатель? Дети, даже новорождённые, уже социализированы. Кстати, ты обязательно должен попробовать этот опыт, если найдёшь новорождённого. Итак, подходишь к малышу, привлекаешь его внимание, наклоняешься и высовываешь язык. В большинстве случаев, ребёнок повторит эту мимику, поддерживая социальную связь (только не забудь предупредить родителей о своём опыте. У молодых родителей меняется химия, они становятся чуточку агрессивнее и могут неправильно вас понять).
Добавлю ещё кое-что. Есть теория, по которой дети не развиваются в контексте единой истории, у них модулярное обучение. Их мозг уже запрограммирован на некоторые знания (которые передаются генами: бойся пауков и змей, не забывай дышать и сосать), но есть и те, которые надо приобрести. Откуда такая теория пошла? Есть определённые нарушения мозга, которые влияют на одну систему, но не на другую. Например, аутизм – это самый яркий пример, как социальная часть мозга отделена от других частей мозга.
Это заболевание есть у 1 из 1.000 человек, в основном у мальчиков. Нехватка социальной привязанности, проблемы с языком, проблема отношений с людьми и, самое главное, «Умственная слепота», как её описал Саймон Барон-Коэн (кстати, это ведущий учёный по аутизму, брат того самого актёра из Бората). На фото Саймон слева.
Аутисты не проявляют никаких нарушений взаимодействуя с физическим миром, они умеют сами кушать, строят конструктор, рисуют, собирают пазлы и т.д.. Но у них есть проблема с людьми. Многие такие дети не умеют разговаривать. Но даже те, кто умеет, имеют нарушения в общении.
У Саймона есть знаменитый тест «Ложных ожиданий». Салли заходит в комнату, кладёт в чёрную коробку жемчужину и уходит из комнаты. Анна вытаскивает жемчужину из чёрной коробки и кладёт её в белую коробку. Когда Салли зайдёт в комнату, в какой коробку она будет искать жемчужину?
И да, к сожалению, очень малое число аутистов имеют экстраординарные способности, которые компенсируют их недостатки. Большинство таких случаев просто раздуваются СМИ.
Депрессия
Электрическая душа. Психофизиология для «чайников»
Некоторые считают, что психология — это «наука о душе». Звучит, если подумать, довольно странно, ведь наука не имеет дела с трансцендентным, а изучает то, что можно зафиксировать и измерить. Конечно, древнегреческое слово «психос» означает «душа», но сущность явления не определяется названием.
В современном понимании психология — это наука о психике и поведении человека и животных. Психика, в свою очередь — это форма отражения объективной реальности, представляющая собой совокупность процессов внутренней жизни: ощущения, мысли, эмоции, память.
Психика имеет материальную, биологическую основу. Все многообразие нашей психической деятельности — это результат работы нервной системы (составной частью которой является головной мозг). Нервная система образована специальными клетками — нейронами. Многие думают, что нейроны — это только клетки головного мозга; нет, нейроны — это основа всей нервной ткани, которая пронизывает наше тело в виде нервных волокон.
При этом около половины объема нервной системы составляет так называемая глия («клей» по-древнегречески) — особые клетки, выполняющие защитные и метаболические функции, но главное — изолирующие нейроны друг от друга. Почему их нужно изолировать? Потому что все десятки миллиардов нейронов в человеческом теле (только в головном мозге их около 86 миллиардов) — это сложнейшая электрическая цепь, по которой постоянно идет ток. И чтобы сигнал не перескакивал там, где не надо, нейроны, как провода, нуждаются в электроизоляции.
Электрический ток в ходе химических реакций вырабатывают сами клетки (не только нервные). Электричество в теле большинства животных представляет собой поток ионов, а не электронов, но по сути это тот же физический процесс. Пока человек жив, его нейронная сеть находится под напряжением. В ней происходит примерно то же самое, что происходит в компьютере: ток идет по нейронам и несет с собой информацию в виде двоичного кода. Каждый отдельный нейрон может быть «включен» (возбужден, активен) или «выключен». У каждого нейрона своя функция, и от того, какая комбинация активных нейронов сложилась в данный момент, зависит то, что мы видим, слышим, чувствуем и думаем. Конечно же, это очень быстрый процесс: в течение секунды нейрон может «включаться» и «выключаться» сотни раз. И даже тысячи, но это уже приступ эпилепсии.
Скорость распространения электрического сигнала в нервной системе ограничена рядом физиологических особенностей и составляет в лучшем случае около 120 метров в секунду. Мизер по сравнению со скоростью света, с которой теоретически может двигаться электроток. Современные самолеты летают быстрее. Да и эти 120 метров достигаются далеко не во всех типах нервных волокон. Поэтому в ходе эволюции нейроны со схожими функциями, часто вступающие в комбинации, объединились в группы, чтобы быть ближе друг к другу и обеспечить высокую скорость обмена сигналами. Поэтому, собственно, нервные клетки не распределены по телу равномерно и не скрыты где-нибудь в глубине организма, а сосредоточены преимущественно в одном месте — в голове, как можно ближе к органам чувств. Это особенность всех животных, кроме самых простейших.
По той же причине в мозге есть центры, в которых локализованы отдельные функции: зрение, слух, понимание речи, понимание письменности, узнавание лиц, долговременная память, кратковременная память, управление теми или иными системами организма… При изучении мозга некоторые из этих центров можно различить невооруженным глазом: структура и даже цвет нервной ткани в разных местах отличаются.
Сегодня уже неплохо известно, какие зоны мозга за что отвечают. Раздражение определенных его участков позволяет вызвать прогнозируемую реакцию. Подаем ток в одно место — человек испытывает невыразимую радость. Сдвигаем электрод — получаем ужас и панику. Снова переключаем — вводим пациента в состояние сна. И так далее. Верно и обратное: те или иные эмоции вызывают активизацию определенных групп нейронов, поэтому сканирование электрической активности мозга позволяет определить (пока еще очень приблизительно, но все же), что в данный момент чувствует пациент.
Как же именно «включаются» и «выключаются» нейроны? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, как они между собой соединены. Не будем подробно останавливаться на строении нервной клетки, скажем только, что у нее есть тело (сома), отростки (дендриты — потому что ветвятся, как дерево) и особенно длинный отросток (аксон). Дендритов может быть несколько, аксон обычно только один, зато в длину некоторые аксоны человека достигают метра и больше — например, те, которые связывают спинной мозг и мышцы пальцев. Однако даже длинный аксон невозможно увидеть без микроскопа, так как диаметр такого «провода» составляет всего несколько микронов. По дендритам нейрон получает входящие сигналы, а по аксону отправляет «сообщение» дальше. Таким образом, сигнал идет в одном направлении, от дендритов к аксону.
Соединение между двумя нейронами называется синапсом (ударение на первый слог). Синапс обычно образуется в месте соприкосновения аксона и дендрита, хотя бывают и другие варианты (аксон-аксон, аксон-сома и так далее). Один нейрон может иметь несколько тысяч синапсов, то есть обрабатывать тысячи входящих сигналов одновременно. Общее число синапсов в головном мозге человека составляет сотни триллионов, а число их комбинаций не поддается исчислению.
Интересно, что у детей синапсов больше, чем у взрослых: в начальный период жизни мозг активно развивается, но со временем неиспользуемые и малоэффективные сигнальные цепочки начинают отмирать. И наоборот, если мы изучаем что-то, обретаем навыки, то между нейронами формируются новые синапсы, образуются новые пути передачи информации. Это происходит буквально на физиологическом уровне, на дендритах вырастают новые шипики (крошечные отростки, на концах которых могут образовываться синапсы).
Поэтому никакое обучение не может быть мгновенным: изменения в мозговых структурах требуют времени. Спустя месяцы или годы практики мы можем научиться печатать вслепую, играть на фортепиано, писать романы и ходить по канату. За всем этим — формирующиеся нейронные, синаптические цепочки, все более короткие и эффективные. Петляющие заросшие тропы, превращающиеся в прямые асфальтированные магистрали.
Итак, через синапсы нейрон получает от соседних нервных клеток входящие сигналы: электрические или химические импульсы. С электрическими все понятно, это передача тока, как по проводам (на самом деле несколько сложнее, но суть та же). Электрический импульс быстрее, однако по ряду причин в нервной системе химическая передача сигнала встречается гораздо чаще. У млекопитающих (в том числе человека) электрические синапсы составляют всего один процент нейронных контактов.
Механизм химического импульса выглядит следующим образом. На конце аксона есть микропузырьки, в которых содержатся молекулы особых веществ — нейромедиаторов. В результате возбуждения нейрона пузырьки «раскрываются», высвобождая медиатор, который начинает двигаться к соседнему нейрону. На мембране (оболочке) этого нейрона есть рецепторы, реагирующие на тот или иной медиатор. При успешном контакте открываются особые каналы, сквозь которые внутрь нейрона входят ионы натрия, в результате чего меняется уровень электрического заряда на мембране, что, в свою очередь, влияет на то, пойдет ток дальше или нет.
Это предельно упрощенное (и потому не вполне точное) описание системы, известной как натрий-калиевый насос (интересующихся отсылаю также к понятию «потенциал действия»). Главное понять суть: «включение» и «выключение» нейрона вызывается взаимодействием с тем или иным нейромедиатором (а точнее, их комбинацией, ведь поток медиаторов идет со всех тысяч синапсов). Названия многих нейромедиаторов хорошо известны: адреналин, серотонин, дофамин… Некоторые из них оказывают на нейроны возбуждающее действие, то есть обеспечивают прохождение импульса дальше (что, например, в случае адреналина приводит к активации нейронов, «запускающих» сердце). Другие (скажем, глицин) вызывают эффект торможения, затухания электрического импульса.
На свойстве тормозить нейронную активность основано действие антидепрессантов и успокаивающих препаратов, в том числе природного происхождения. Обезболивающие лекарства, средства для наркоза и многие яды работают по тому же принципу. Например, тубарин, содержащийся в яде кураре, в малых дозах оказывает расслабляющее действие, но в больших вызывает паралич и остановку дыхания. Ботокс, который колют в лицо для разглаживания морщин, работает таким же образом: прерывает передачу нервного импульса, что приводит к параличу мимических мышц.
Подобные препараты (как тормозящие, так и возбуждающие) эффективны, потому что содержат вещества, молекулярная структура которых очень похожа на структуру естественных нейромедиаторов, и нейроны принимают эти химические соединения за «своих». Главный недостаток таких лекарств состоит в неизбирательном действии: например, антидепрессанты оказывают эффект торможения не только на те группы нейронов, которые вызывают страх и тоску, но и на те, которые необходимы для умственной деятельности. Попросту говоря, человек тупеет. Поэтому употреблять подобные средства стоит с осторожностью.
Так, вкратце, выглядит физиологический фундамент, на котором основана наша психика. Это переплетение цепочек из миллиардов нервных клеток, «включающих» и «выключающих» друг друга посредством триллионов синапсов. Архитектура некоторых нейронных цепочек запрограммирована генетически: так формируются врожденные, или безусловные рефлексы. Другие рефлексы, условные, создаются и исчезают в течение жизни. В известном смысле можно считать, что все наше поведение — это комбинация огромного множества взаимосвязанных рефлексов, над которыми, однако, главенствует феномен сознания, отличающий человека от животных.
Наши привычки, вкусы, желания приводят к формированию в нервной системе доминант — групп нейронов с хорошо развитыми синаптическими связями; при этом, когда одна доминанта (например, ответственная за половое влечение) возбуждена, прочие зоны мозга (например, отвечающие за чувство стыда) испытывают эффект торможения. Именно поэтому невозможно делать много дел одновременно.
Все наше мышление и чувствование, любовь и ненависть, радость и печаль, все наши воспоминания и мечты — это электрохимический процесс. Миллионы миллионов горящих и гаснущих лампочек. Наше восприятие — двоичный код, непрерывно шифрующий информацию от органов чувств и расшифровывающийся в тех или иных ядрах мозга.
Уместно задаться философским вопросом: насколько точным может быть отражение мира, если оно укладывается в последовательность нулей и единиц? Как фотография не передает реальность во всей полноте, так и мы не способны увидеть все грани, все оттенки бытия.
С другой стороны, человеческий мозг — невероятно сложная система, способная решать задачи, которые не под силу ни одному суперкомпьютеру — и при этом на несколько порядков более энергоэффективная. Те же биологические механизмы, которые служат ограничениями для психики, являются и ее источником. Основанием того, что раньше называли душой, а теперь — сознанием.