Как изменяется мозг человека, когда он думает. Что происходит в мозге, когда рождается мысль? Любовь - навсегда

Невероятные факты

Мозг - один из самых удивительных органов в человеческом теле. Он контролирует нашу центральную нервную систему, помогает нам ходить, разговаривать, дышать и думать. К тому же это невероятно сложная система, состоящая из 100 миллиардов нейронов .

В мозге происходит так много всего, что сразу несколько областей медицины и науки посвящены его изучению и лечению, включая неврологию, психологию и психиатрию.

Хотя люди изучали мозг с еще древних времен, многие аспекты мозга остаются до сих пор загадкой . Неудивительно, что мы склонны упрощать информацию о том, как работает мозг, чтобы лучше его понять. Это привело к появлению множества заблуждений о нашем мозге.

1. Цвет мозга: наш мозг серый

Вы когда-нибудь задумывались о цвете собственного мозга? Скорее всего - нет, если вы не работаете в медицинской сфере. Если у вас была возможность видеть мозг, сохраненный в банке, то он, как правило, имел белый или серый с желтоватым оттенок. Однако живой пульсирующий мозг в нашем черепе не такой тусклый на вид. В нем присутствует белый, черный и красный компонент .

Хотя большая часть мозга серая, так называемое серое вещество , которое представляет собой разные типы клеток, он содержит и белое вещество , содержащее нервные волокна, присоединенные к серому веществу.

В мозге также есть черная субстанция (Substantia nigra ), которая имеет черный цвет благодаря нейромеланину – особому виду пигмента, который окрашивает кожу и волосы и является частью базальных ганглиев.

И наконец, красный цвет появляется благодаря множеству кровеносных сосудов в мозге. Так почему же мозг имеет такой тусклый цвет? Это все благодаря формальдегиду, который сохраняет мозг в банке.

2. Эффект Моцарта: прослушивание классической музыки делает нас умнее

Многие родители покупают DVD, видео и другую продукцию классической музыки, искусства и поэзии для малышей, считая, что это полезно для умственного развития ребенка . Есть даже сборники классической музыки, разработанные для еще неродившихся детей в животе в матери. Эта идея стала настолько популярной, что ее назвали "эффектом Моцарта".

Откуда же появился этот миф? В 1950-х годах врач-отоларинголог Альберт Томатис (Albert Tomatis) заявил, что прослушивание музыки Моцарта помогло людям с речевыми и слуховыми нарушениями .

В 1960-х годах 36 студентов участвовали в исследовании Калифорнийского университета, прослушивая по 10 минут из сонаты Моцарта перед тем, как пройти тест IQ. Согласно психологу д-ру Гордону Шоу (Gordon Shaw), баллы студентов по IQ увеличились в среднем на 8 баллов и так родился "эффект Моцарта ".

Однако, как оказалось, исследователь, проводивший этот эксперимент, никогда не утверждал, что музыка может сделать кого-то умнее, а лишь показал, что она улучшает выполнение некоторых пространственно-временных задач. Другим исследователям не удалось повторить результаты, и сейчас нет данных о том, что прослушивание музыки Моцарта или другой классической музыки может сделать вас умнее.

Единственное, что известно, так этот то, что изучение игры на музыкальных инструментах улучшает концентрацию, уверенность в себе и координацию .

3. Извилины мозга: у нас появляются новые складки в мозге, когда мы учим что-то новое

Когда мы представляем себе, как выглядит мозг, мы рисуем себе картину закругленной серой массы из двух долей с множеством "морщин" или борозд.

По мере нашего развития, мозг стал больше, чтобы вместить все высшие функции, которые отличают нас от других животных. Но, чтобы мозг мог умещаться в череп, он должен находится в определенной пропорции к остальной части тела, и мозг начал морщиться .

Если бы можно было разгладить все извилины и борозды, мозг стал бы размером с подушку. Существуют различные виды извилин и борозд со своим названием, и они отличаются у разных людей.

Однако такой "морщинистый" вид появляется не сразу. У плода на раннем этапе развития очень гладкий небольшой мозг. По мере роста плода, растут нейроны, которые передвигаются к различным областям мозга, создавая впадины и борозды. Через 40 недель его мозг становится таким же складчатым (но меньше по размеру), как и мозг взрослого человека.

Таким образом новые складки не появляются по мере, того как мы учимся , и все складки, с которыми мы рождаемся остаются на всю жизнь, если конечно мы здоровы.

Во время обучения наш мозг действительно меняется, но не в плане извилин и борозд. Изучая мозг животных, ученые выяснили, что синапсы - связи между нейронами и кровяные клетки, которые поддерживают нейроны, растут и их количество увеличивается. Это явление называется нейропластичностью.

4. Мозг может выполнять несколько функций одновременно

5. 25-й кадр: Мы можем учиться, влияя на подсознание

25-й кадр – это сообщение, заключенное в картинку или звук, которое было сделано с целью внедрить его в подсознание и повлиять на поведение человека .

Первым человеком, кто ввел этот термин, стал Джеймс Вайкери (James Vicary), который заявил, что внедрил сообщения во время показа фильма в Нью-Джерси. Сообщение вспыхивало на экране на 1/3000 секунды, внушая зрителям "выпить Кока-колу" или "Съесть попкорн".

Согласно Вайкери, продажи колы в кинотеатре выросли на 18 процентов, а попкорна на 57 процентов , что подтверждало эффективность 25-го кадра. Результаты этого эксперимента стали использовать в телевизионной рекламе, чтобы убедить покупателей приобретать определенные продукты.

Но на самом ли деле 25-й кадр действовал? Как оказалось, Вайкери сфабриковал результаты исследования . Последующие исследования, как например, сообщение "Звони прямо сейчас", которое показывали на канадском телевидении, не оказало никакого действия на телезрителей. Однако многие люди до сих пор считают, что музыка и реклама содержит скрытые посылы.

И хотя прослушивание специальных записей для самовнушения, возможно, не повредит, вряд ли это поможет вам бросить курить.

6. Размер мозга: у человека самый большой мозг

Многие животные используют свой мозг, чтобы выполнять те же действия, что и люди, например, чтобы найти решение задачи, используя инструменты, и демонстрируя сопереживание. И хотя ученые не пришли к согласию относительно того, что делает человека умным, большинство все же согласны, что человек является самым умным существом на Земле . Возможно по этой причине, многие приходят к выводу, что у нас самый крупный мозг среди животных.

Но это не совсем так. Средний вес человеческого мозга составляет 1361 грамм . У дельфинов – очень умных животных, мозг имеет в среднем такой же вес. Тогда как у кашалота, который считается не таким умным, как дельфин, мозг весит около 7 800 грамм.

С другой стороны мозг гончих собак весит около 72 грамм, а мозг орангутана 370 грамм. И собаки и орангутаны считаются умными животными, но у них маленький мозг . А у птиц, как например, голубя, вес мозга составляет всего 1 грамм.

При этом, вес тела дельфина составляет в среднем 158, 8 кг, а кашалота 13 тонн. Обычно чем больше животное, тем крупнее его череп и соответственно мозг. Гончие относительно небольшие собаки, весом до 11,3 кг, и потому их мозг меньше. Другими словами важен не размер мозга, а соотношение веса мозга по отношению к общему весу тела . У людей такое соотношение составляет 1 к 50, и на мозг приходится больше веса, чем у других животных. Для большинства млекопитающих, соотношение составляет 1 к 220.

Интеллект также связан с разными составляющими мозга. У млекопитающих более развита кора больших полушарий, отвечающая за высшие функции , такие как память, общение и мышление, в отличие от птиц, рыб и рептилий. У человека самая большая мозговая кора по отношению к размеру мозга.

7. Мозг остается активным после обезглавливания

Когда-то, обезглавливание считалось одним из самых распространенных методов экзекуции, отчасти благодаря гильотине. Хотя многие страны отказались от этого метода казни, его все еще применяют среди террористов и других групп. При этом гильотина была выбрана в качестве быстрой и относительно гуманной смерти. Но насколько быстро она происходит?

Идея того, что после отсечения головы, вы какое-то время находитесь в сознании , появилась во времена Французской революции, когда была создана гильотина. В 1793 году француженка Шарлотта Корде была казнена при помощи гильотины за убийство радикального журналиста, политика и революционера Жана Поля Марата .

После отсечения головы женщины, один из помощников поднял ее голову и ударил по щеке. Согласно свидетелям, глаза Корде посмотрели на помощника, и на ее лице было выражение негодования. После этого инцидента, людей, которых обезглавливали, просили после казни моргнуть, и некоторые свидетели утверждали, что глаза продолжали моргать еще в течение 30 секунд .

Другим примером стал случай, описанный французским врачом д-ром Габриелем Бюри (Gabriel Beaurieux), который наблюдал за обезглавливанием мужчины по имени Лонгиль. Врач утверждал, что видел, как веки и губы ритмически сжимались в течение 5-6 секунд, а когда он назвал его по имени, веки жертвы медленно приподнялись, а его зрачки сфокусировались.

Все эти случаи могут заставить нас поверить в то, что после обезглавливания человек может оставаться в сознании даже на несколько секунд. Однако большинство современных врачей считают, что такая реакция является не чем иным, как рефлекторными подергиваниями мышц .

Мозг, отрезанный от сердца, сразу впадает в кому и начинает умирать, а сознание теряется в течение 2-3 секунд , из-за быстрого уменьшения внутричерепного кровотока. Что же касается безболезненности гильотины, то разделение головного и спинного мозга после рассечения окружающих тканей вызывает резкую и очень сильную боль. По этой причине, обезглавливание во многих странах не применяется.

8. Травма мозга необратима

Наш мозг очень хрупкий орган, который восприимчив к множеству травм . Повреждение мозга может вызвать что угодно, начиная от инфекций до автомобильной катастрофы, и часто ведет к смерти клеток мозга. У многих людей травма мозга ассоциируется с образами людей в вегетативном состоянии или с постоянными физическими или умственными нарушениями.

Но это не всегда так. Существует разные виды травм мозга, и то, как она повлияет на человека, зависит от места и тяжести повреждения . При легкой травме мозга, как например сотрясении , мозг отскакивает внутри черепа, что может привести к кровотечению и разрывам, но мозг при этом может хорошо восстановиться. При тяжелой травме мозга, иногда требуется операция, чтобы убрать скопление крови или уменьшить давление. В этом случае последствия, как правило, необратимые.

Однако некоторые люди с травмой мозга, могут частично восстановиться после повреждения . Если нейроны были повреждены или потеряны, они не могут снова вырасти, но синапсы - связи между ними, могут.

Часто мозг создает новые связи, и некоторые области мозга берут на себя новые функции и учатся заново делать какие-то вещи. Так пациенты, пережившие инсульт, восстанавливают речь или моторные навыки.

9. Действие наркотиков: при употреблении наркотиков в мозге образуются дыры

То, как наркотики влияют на мозг, до сих пор является предметом споров. Некоторые считают, что только при злоупотреблении наркотических веществ могут появиться долговременные последствия, другие – что эти последствия появляются сразу после первого употребления.

В одном исследовании выяснили, что потребление марихуаны приводит только к небольшой потере памяти , а в другом, что долгое и частое использование может сморщить части мозга. Некоторые люди даже считают, что использование таких наркотиков, как кокаин и экстези может привести к появлению дыр в мозге.

На самом деле, единственное, что может продырявить ваш мозг – это физическая травма .

Тем не менее, наркотические вещества действительно вызывают кратковременные и долговременные последствия в мозге. Они могут уменьшить воздействие нейромедиаторов – передатчиков нервных импульсов, таких как допамин. Это объясняет, почему наркоманам нужно потреблять все больше наркотиков , чтобы добиться тех же ощущений. Также это может привести к проблемам в функции нейронов.

В 2008 году исследование показало, что длительное потребление некоторых наркотиков может вызвать рост определенных структур мозга. По этой причине наркоманам бывает так сложно изменить свое поведение.

10. Алкоголь убивает клетки мозга

Один лишь взгляд на пьяного человека может убедить нас в том, что алкоголь напрямую воздействует на мозг. Среди последствия неумеренного потребления алкоголя наблюдается спутанность речи, нарушенная моторики и суждения . Также человек часто страдает от головной боли, тошноты и неприятного побочного эффекта – похмелья. Но может ли стаканчик другой убить клетки мозга? А что насчет запоев или постоянного употребления алкоголя?

На самом деле, даже у алкоголиков, потребление алкоголя не приводят к смерти клеток мозга . Однако, он действительно повреждает окончания нейронов, называемые дендридами. Это приводит к тому, что возникают проблемы при передаче сообщений между нейронами, хотя такое повреждение обратимо.

У алкоголиков может развиться неврологическое нарушение называемое синдром Гайе-Вернике , при котором происходит потеря нейронов в определенных частях мозга. Также этот синдром вызывает проблемы с памятью, спутанность сознания, паралич глаз, отсутствие мышечной координации и амнезию. Кроме того, это может привести к смерти.

Само нарушение вызвано не алкоголем, а недостатком тиамина или витамина В1. Дело в том, что алкоголики часто плохо питаются, а злоупотребление алкоголем мешает всасыванию тиамина.

И хотя алкоголь не убивает клетки мозга, в больших количествах он все равно повреждает мозг .

Бонус: Сколько процентов мозга использует человек?

Вы наверняка часто слышали о том, что мы используем только 10 процентов нашего мозга. В пример даже приводят цитаты известных людей, таких как Альберт Эйнштейн и Маргарет Мид.

Источником этого мифа стал американский психолог Уильям Джеймс , которые как-то сказал, что "средний человек редко достигает только малой доли своего потенциала". Каким-то образом эту фразу превратили в "10 процентов нашего мозга".

С первого взгляда это кажется нелогичным. Зачем нам такой большой мозг, если мы его полностью не используем? Появились даже книги, которые обещали научить людей использовать остальные 90 процентов их мозга .

Но, как можно было уже догадаться, такое мнение ошибочно. Кроме 100 миллиардов нейронов, мозг содержит разные типы клеток, которые мы постоянно используем. Человек может стать инвалидом, даже при повреждении небольшой области мозга, в зависимости от того, где она находится, и потому мы не можем существовать только на 10 процентах мозга.

Сканирование мозга показало, что, что бы мы не делали, наш мозг всегда остается активным . Одни области более активны, чем другие, но нет части, которая бы совсем не работала.

Так, например, если вы сидите за столом и едите бутерброд, вы не используете свои ноги. Вы сконцентрированы на том, чтобы поднести бутерброд ко рту, прожевать и проглотить его. Но это не значит, что ваши ноги не работают. В них сохраняется активность, как например кровоток, даже если вы ими не двигаете.

Другими словами у нас нет скрытого дополнительного потенциала , который можно было использовать. Но ученые до сих пор продолжают изучать мозг.

Самым главным в центральной-нервной системе является головной мозг. Он контролирует работу всех систем организма. Состоит он из клеток нейронов, которые связаны между собой.

Они связываются между собой посредством импульсов. Все происходящие процессы в мозге изучены не до конца. Некоторые из них уже хорошо известны науке, а некоторые остаются полной загадкой.

Общие сведения

Размеры мозга достаточно невелики, по отношению ко всему организму он занимает всего два процента. Мозг человека самый развитый. Несмотря на его маленькие размеры, он управляет всем организмом.

Мозг человека находится в прочной оболочке, между которыми находятся сосуды. Внутри оболочки находится мозговая жидкость. Он делится на два полушария. Каждое полушарие отвечает за определенные системы организма. Без определенных сигналов головного мозга организм человека функционирует неправильно.

Любые изменения в тканях и структурах мозга могут привести к необратимым процессам. Смерть головного мозга может привести к смерти организма в целом. Его системы могут останавливать свою работу не так стремительно, как мозг. Но чаще всего результат будет неутешительный.

Нарушения в работе мозга имеют много воплощений

Таких заболеваний достаточно много. Одним из них называется абсцесс. Определенная полость головного мозга заполняется гноем. Обычно его может спровоцировать инфекция, которая попала внутрь.

Произойти это может в результате травмы или хирургического вмешательства, а также через кровь. Инкубационный период может длиться довольно долго. Для лечения обычно проводят операцию. Предсказать результат сложно.

Арахноидит – это когда воспаляются соединительные ткани и сосуды. Такие проявления вызывает инфекция или расстройства в работе центральной нервной системы. Имеет много второстепенных эффектов. Полное выздоровление может не наступить.

Атаксия – это нарушение привычных движений, речи. В этой ситуации нарушается связь между спинным и головным мозгом. Такое заболевание может говорить об возможных изменениях и осложнениях в головном мозге человека. Лечится обязательно с участием специалиста.

Атеросклероз сосудов. Становиться заметным, как ухудшение памяти, общим ухудшением состояния, головными болям.

Афазия – несет с собой нарушение работы речевого аппарата.

Бессонница – это заболевание связано с изменениями в работе центральной-нервной системы. Такие проявления могут вызвать стресс, перенапряжение, болевых ощущений в организме.

Разновидности параличей. Они могут появиться вместе с атеросклерозом. В процессе болезни меняется речь. Наблюдается резкая смена настроения. Вегетососудистые изменения могут быть в разных проявлениях.

Лечению они поддаются, но необходимо приложить определенные усилия. Протекает само заболевание довольно долго и в серьезной форме. Головная боль может говорить о, возможно, протекающих заболеваниях в мозге человека. Боли возникают в результате раздражения оболочки головного мозга.

Гипертония стала довольно молодым заболеванием. Когда боль концентрируется в затылке и выражается в ломящих проявлениях, давление может быть пониженным или повышенным. Выяснить это довольно просто. Нужно измерить давление тонометром.

Головокружение может начать проявляться неожиданно. Причины могут быть самые разнообразные. Это связано с нарушением работы вестибулярного аппарата. Резкие движения могут привести к таким ощущениям. Если такие явления не часты и возникают при определенных обстоятельствах можно не беспокоиться. Но когда головокружение сопровождается болями и повторяется с определенной периодичностью, необходимо обязательно посетить врача.

Когда ухудшается кровообращение головного мозга может наступить апоплексическая кома. Происходит разрыв сосудов и кровоизлияние. Этот процесс называют инсультом. В таких случаях нужно обязательно вызвать скорую помощь.

Менингит – это воспаление оболочки мозга. Возникает он по нескольким причинам. Очень сильная головная боль, высокая температура. Лечат его в стационаре. Для установки точного диагноза необходимо сделать пункцию. Выздоровление происходит долго, прогноз неоднозначный.

Мигрень проявляется в виде головной боли. Установить такой диагноз возможно, только после полного медицинского обследования.

Невралгические заболевания головного мозга могут причинить невосполнимый ущерб всему организму. После такого заболевания организм может восстановиться не в полной мере.

Прекращение работы функций головного мозга может происходить когда остальные органы еще работают. Происходит работа сердца и осуществляется дыхание. Обычно при искусственной поддержке. Но в момент остановки работы мозга происходят необратимые процессы, отмирание клеток. Организм еще как бы живет, но отсутствует реакция на все происходящее вокруг. Причин тому очень много. Специалисты называют такое состояние – запредельной комой.

Изменения головного мозга могут происходить не в связи с заболеваниями, а просто с возрастом. Организм в целом и со временем стареет. Все системе постепенно меняют свою работу. Происходят патологические изменения. Обычно в первую очередь это касается лобных долей головного мозга, но постепенно затрагивают и другие его части.

Можно сказать, что это наиболее распространенные и сложные заболевания головного мозга. Процесс течения любого из них может зависеть от множества факторов и индивидуальных особенностей организма. Прислушивайтесь к ритму его работы. Медики называют этот процесс – кортикальной атрофией. Такие изменения происходят в течение нескольких лет.

Что может привести к церебральной атрофии мозга?

Чаще всего существует предрасположенность к такому заболеванию. Происходит разрушение клеток головного мозга. Они могут разрушаться под воздействием алкоголя, никотина, токсичных и наркотических веществ. Употребление наркотических веществ приносит вред всему организму в целом. Все эти вещества накапливаются в головном мозге и во всем организме.

Спровоцировать их реакцию может травма, опухоли головного мозга, гематома или киста. Также послужить началом церебральной атрофии мозга может неврологическое заболевание, плохое кровообращение, ишемия сердца, недостаточное количество кислорода в крови. Эти процессы приводят к снижению умственных способностей, а это влечет деградацию.

Первые признаки церебральной атрофии головного мозга проявляются в расстройстве памяти, забывчивости, рассеянному вниманию. Со временем они начинают прогрессировать. Больному присущи резкие вспышки гнева и агрессии, возможно, длительное депрессивное состояние. Работа всех функций головного мозга нарушена.

Очень характерный признак для заболевания изменения почерка. Речь становится неразборчивой, мысли путаются, словарный запас резко уменьшается. В дальнейшем больной может потерять дееспособность и будет нуждаться в постоянном уходе. Принести продукты, приготовить еду, убрать квартиру – это станет для него непосильным.

Для проведения лечения и профилактических мер необходимо:

сократить употребление алкоголя, никотина, наркотических веществ до минимума;
при работе с токсичными веществами соблюдать меры собственной безопасности;
стараться употреблять здоровую и полезную пищу;
заниматься физкультурой и спортом;
проводить медикаментозную терапию, строго по назначению врача;
стараться избегать стрессовых ситуаций.

Причины остановки работы мозга

Головной мозг прекращает свою работу в результате травмы. Чаще всего это дорожно-транспортные происшествия, ушибы при падении. В такой ситуации травмируется непосредственно сам головной мозг. Если же прямой травмы не было могло произойти кровоизлияние в полость головного мозга.

В этот момент мозг повреждается, как и при прямой травме. Еще мозг может прекратить свою деятельность когда возникла острая сердечная недостаточность. Когда кровь не поступает в мозг в течение получаса, начинают погибать клетки, которые уже не подлежат реанимации. Происходит это в момент резкого повышения давления внутри черепа и из-за остановки сердца, проводится прямой массаж.

Признаки, остановки работы головного мозга.

отсутствует дыхание;
зрачок не реагирует;
реакция на боль отсутствует;
непроизвольные движения шеи и рук, без помощи работы головного мозга.

Как диагностируют смерть головного мозга?

Можно провести электроэнцефалограмму головного мозга и если на ней не видна биологическая активность, можно констатировать остановку работы. Когда отсутствует кровообращение в головном мозге нужно провести исследования ультразвуком или магниторезонансную ангиографию, скрининговые исследования.

При этом, желательно, знать причину наступления остановки работы сердца. При проведении обследования может быть выяснено, что борозды сглажены, желудочки уменьшены и наблюдается отек головного мозга. Обязательно проводится тест на проверку работы системы дыхания.

Констатация факта смерти мозга происходит в случае:

отсутствие реакции зрачка на световые раздражители;
остановки работы системы дыхания;
терминальная кома.

Атрофия головного мозга

Так, называют церебральную атрофию, в процессе которой происходит постепенное отмирание нервных клеток в головном мозге. Разрушаются нейроны и их соединения, кора головного мозга. Этому заболеванию подвержены люди в возрасте старше пятидесяти лет. Принято считать, что женщины болеют чаще, чем мужчины. Очень часто в результате наступает полное слабоумие.

Медицина утверждает, что это заболевание заложено на генетическом уровне. Влияние окружающих факторов, может повлиять на форму заболевания или ее течение.

Существует несколько видов атрофии:

болезнь Пика;
болезнь Альцгеймера.

Атрофия мозга выражается в отношении ко всему происходящему. Человек становится равнодушным, теряет интерес к жизни. Может наступить переоценка моральных ценностей. Мыслительные процессы замедляются, речь становится бессвязной, непоследовательной.

Нарушается робота опорно-двигательного аппарата. Больной может не узнавать людей и предметы. Происходит нарушение ориентации и он может повторять чьи-то поступки или действия. С течением определенного времени может наступить полный маразм. Диагностируют, такое заболевание при обследовании головного мозга и проведении МРТ.

Лечение носит больше профилактический характер. Необходим уход и большое внимание. В медикаментозных процедурах присутствуют лекарства, которые снимают симптомы или облегчают их проявления.

В такие моменты очень важно, чтобы больной находился в спокойной психологической обстановке и привычном образе жизни. Медики не рекомендуют содержать таких больных в клинике. Очень сможет помочь обычные домашние хлопоты, внимание и забота близких.

Из лекарственных препаратов назначают что-то успокоительное и снимающее депрессию. В таком случае желательно разработать специальный режим дня для больного. Он должен чувствовать себя нужным окружающим. Нагрузки обычно небольшие просто требующие определенного времени и занятости. Обязательно должен присутствовать отдых днем.

В процессе заболевания может развиться субатрофия коры головного мозга. Профилактика атрофии головного мозга практически невозможна. Рекомендуется вести здоровый образ жизни и прислушиваться к своему организму.

Подведение итогов

Головной мозг один из важнейших органов нашего организма. Все изменения в работе мозга приводят к сбою в работе всего организма. Каждая клетка головного мозга отвечает за определенную функцию.

При получении травмы, заболевании головного мозга могут происходить необратимые процессы. Отмирание клеток мозга происходит довольно быстро, а восстановление не наступает.

Многие заболевания головного мозга заложены на генетическом уровне. Поэтому очень важны внешние факторы воздействия. Положительные эмоции и здоровый образ жизни могут свести возможность развития сутатрофии головного мозга к минимуму.

При наступлении смерти головного мозга, организм человека прекращает свою деятельность. В зависимости от поврежденных участков мозга могут сохраниться рефлекторные инстинкты, которые происходят неосознанно.

При проявлении любых симптомов мозговых заболеваний необходимо обязательно обращаться к врачу. Пройти полное медицинское обследование.

Профилактика заболеваний головного мозга может принести положительные результаты. Ею нужно заниматься как перенесшим заболевания мозга, так и всем пациентам, имеющим к ним генетическую расположенность.

В современной медицине широко используются препараты, которые улучшаю работу и кровообращение головного мозга. Это прирацетам, церепро, цераксон. Существуют лекарства, которые принимают в профилактических целях – их называют антиоксидантами. Они способны ускорить и улучшить процесс вывода токсичных веществ из организма. «Трентал» предназначен для расширения сосудов и улучшения кислородного обмена.

Но вы должны всегда помнить, что заниматься самолечением категорически запрещено. Тем более, если у вас заболевания головного мозга такие, как: церебральная атрофия головного мозга и субатрофия коры головного мозга и клеток.

Симптомы очень схожи между собой и с другими мозговыми заболеваниями. Правильно поставить диагноз и выбрать терапию, может только специалист. Обязательно проводя полное обследование всего организма и головного мозга.

В профилактических целях, после курса медикаментозного лечения обязательно обратите внимание на народные методы профилактики мигрени или обычной головной боли. Но всегда все процедуры проводите только после согласования со специалистом.

Процесс выздоровления во многом зависит от своевременности обращения в клинику. Это во многом обуславливает положительный эффект лечения. Остановка работы головного мозга нуждается в срочных реанимационных действиях. Потерянное время может оказаться основной причиной невозможности и бесполезности их проведения.

Смирнова Ольга Леонидовна

Невропатолог, образование: Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова. Стаж работы 20 лет.

Написано статей

Какая часть мозга отвечает за память и что влияет на этот процесс, важно знать всем. Каждый день мы получаем массу информации, часть из которой запоминается. Почему одни воспоминания остаются в памяти, а другие нет, какой механизм действия памяти?

Памятью называют способность к запоминанию, накоплению и извлечению полученных сведений. Сколько может запомнить человек, зависит от его внимания.

Память формируется несколькими участками головного мозга: корой мозга, мозжечком, лимбической системой. Но в большей степени на нее влияют височные доли мозга. Процесс запоминания происходит в гиппокампе. Если повреждена височная область с одной стороны, то память становится хуже, но при нарушениях в обеих височных долях процесс запоминания полностью прекращается.

Функционирование памяти зависит от состояния нейронов и нейромедиаторов, обеспечивающих связь между нервными клетками. Они концентрируются в области гиппокампа. К нейромедиаторам относят и ацетилхолин. Если этих веществ не хватает, то память значительно ухудшается.

Уровень ацетилхолина зависит от количества энергии, производимой в процессе окисления жиров и глюкозы. Нейромедиаторы концентрируются в органе в меньших количествах, если человек переживает стресс или страдает от депрессивных состояний.

Механизм запоминания

Мозг человека работает, как компьютер. Чтобы сохранить текущую информацию он использует оперативную память, а для длительного хранения не обойтись без жесткого диска. В зависимости от того насколько долго часть мозга отвечающая за память хранит информацию, выделяют:

непосредственную память;
кратковременную;
долговременную.

Интересно, что в зависимости от вида, память хранится в разных участках мозга. Кратковременные воспоминания концентрируются в , а долговременные – в гиппокампе.

Способность к запоминанию считается важной частью интеллекта. Поэтому от ее развития зависит и объем информации, которой владеет человек.

Работа памяти состоит из запоминания, сохранения и воспроизведения. Когда люди получают информацию, она поступает от одной нервной клетки к другой. Эти процессы происходят в области коры головного мозга. Данные нервные импульсы приводят к созданию нейронных связей. По этим путям в дальнейшем человек извлекает, то есть, вспоминает полученные сведения.

На то, как успешно и надолго запомнится информация, влияет то, с каким вниманием человек относится к объекту. Если это ему интересно, то он сильнее концентрируется на интересующем его предмете и процесс запоминания происходит на высоком уровне.

Вниманием и концентрацией называют такую функцию психики, которая позволяет сфокусировать все мысли на определенном объекте.

Не менее важным, чем запоминание, является забывание информации. Благодаря этому нервная система разгружается и освобождается место для новых сведений, начинают образовываться новые нейронные связи.

Какое полушарие отвечает за память, точно сказать нельзя, так как оба эти участка играют важную роль в процессе обработки и запоминания информации.

Объем памяти

Согласно недавним результатам исследований, ученым удалось выяснить, что объем памяти человеческого мозга составляет около миллиона гигабайт.

Если способности к запоминанию хорошо развиты, то творческим личностям это может доставлять много проблем.

В составе головного мозга около сотни миллиардов нервных клеток, между каждой из которых существуют тысячи нейронных связей. Информация передается в синапсе. Так называют точку, в которой контактируют нейроны. Во время взаимодействия двух нейронов, происходит формирование прочных синапсов. На ветвящихся отростках нервных клеток есть дендриты, которые увеличиваются в размерах во время получения новой информации. Эти отростки позволяют контактировать с другими клетками, во время увеличения он может воспринимать большее количество сигналов, поступающих в мозг.

Некоторые ученые сравнивают дендриты с битами компьютерного кода, но вместо цифр применяют описательные характеристики их размеров.

Но раньше не знали и том, каких размеров способны достигать эти отростки. Ограничивались только определением маленьких, средних и больших дендритов.

Ученые из Калифорнии столкнулись с интересной особенностью, которая заставила их пересмотреть известную информацию о размерах отростков. Это произошло во время изучения гиппокампа крысы. Это отдел мозга отвечающий за память по отношению к зрительным образам.

Исследователи заметили, что один, из отростков нервной клетки, отвечающий за передачу сигналов способен взаимодействовать с двумя дендритами, принимающими информацию.

Ученые выдвинули предположение о способности дендритов принимать одинаковую информацию, если она происходит от одного аксона. Поэтому размер и прочность их должны быть идентичными.

Было произведено измерение объектов, отвечающих за формирование синаптических связей. В ходе исследования удалось выяснить, что разница между дендритами, получающими информацию от одного аксона составляет около восьми процентов. Всего удалось выявить 26 возможных размеров отростков.

Основываясь на результатах исследований, была выдвинута гипотеза о способности человеческой памяти сохранять квадриллион байт информации. Чтобы сравнить мозг с компьютером достаточно знать, что размер средней оперативной памяти устройства не больше восьми гигабайт. Тогда как мозг может сохранить миллион гигабайт.

Каждый человек знает, что полностью использовать весь объем памяти нельзя. Многие хоть раз забывали о днях рождениях друзей и родственников, испытывали трудности с изучением стихотворений или запоминанием параграфов по истории. Это явление считается нормальным. Но, если человек помнит абсолютно все, то это считается феноменом. Миру известны лишь единицы людей, которые помнили большую часть полученных сведений.

Несмотря на то что исследователи изучают мозг уже более ста лет, они до сих нор не понимают, как этот полуторакилограммовый орган обеспечивает всю сознательную активность человека. Многие пытались решать эту проблему, изучая нервную систему простых организмов. Прошло уже 30 лет с тех пор. как были описаны вес соединения всех 302 нейронов у нематоды Caenorhabditls elegans. Тем не менее сама по себе та схема пока еще не позволила понять, как данные нейроны обеспечивают даже такое элементарное поведение, как питание и размножение. Чтобы выяснить, как активность нервных клеток формирует определенный тип поведения, не хватало данных.

У человека проблема выявления связи между нейроном и поведением стоит значительно более остро. Средства массовой информации регулярно сообщают о томографических исследованиях, показывающих, что. когда мы чувствeем себя отвергнутыми или говорим на иностранном языке, у нас активируются определенные области мозга. Эти новости создают впечатление, что современные научные технологии обеспечивают глубокое фундаментальное понимание принципов работы нервной системы. Однако это впечатление ошибочно.

Примечательный пример такого несоответствия - получившее широкое освещение в прессе исследование отдельных нейронов, которые возбуждались в ответ на предъявление изображения актрисы Дженнифер Энистон. На самом деле, несмотря на возникший ажиотаж, открытие нейронов Дженнифер Энистон было чем-то вроде сообщения от инопланетян: знак наличия разумной жизни по Вселенной, по без всякого намека на смысл этого послания. Мы до сих пор не понимаем, как активность данного нейрона влияет на способность не только узнавать лицо Энистон, но и соотносить его с фрагментом из сериала «Друзья». По-видимому, для того, чтобы мозг смог распознать лицо телезвезды, требуется работа большого нейронного ансамбля, все члены которого общаются с помощью какого-то нейронного кода, который нам еще только предстоит расшифровать.

Кроме того, открытие нейрона Дженнифер Энистон иллюстрирует уровень, которого достигла современная нейробиология. У нас уже есть методы для регистрации отдельных нейронов в мозге живого человека. Но для дальнейшего продвижения необходимы новые технологии, позволяющие исследователям наблюдать и управлять электрической активностью тысяч или даже миллионов нейронов и способные расшифровать те «непроходимые джунгли», в которых, по словам одного из основоположников современной нейробиологии испанского гистолога Сантьяго Рамона-и-Кахаля (Santiago Ramon у Cajal), -заблудились многие ученые.

Теоретически такой методический прорыв поможет преодолеть пропасть между электрической активностью нейрона и пониманием механизмов когнитивных функций мозга, таких как восприятие, эмоции, принятие решений, и в конечном счете сознание. Расшифровка активности мозга, обеспечивающей мышление и поведение, приведет и к пониманию того, что происходит, когда нейронные цепи начинают работать неправильно при психиатрических и неврологических нарушениях, например при шизофрении, аутизме, болезнях Альцгеймера и Паркинсона.

Наконец требования технологического скачка в изучении мозга были услышаны за пределами лабораторий. В прошлом году администрация президента США Барака Обамы объявила о создании крупномасштабного проекта по изучению мозга BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) Initiative. Это стало наиболее заметной научной инициативой президента за второй срок.

Этот проект, начальное финансирование которого в 2014 г. составило более S100 млн. направлен в первую очередь на разработку технологий, позволяющих регистрировать сигналы сразу от очень большого числа нейронов и даже от целых областей мозга. Американский проект BRAIN дополняет другие научные проекты за пределами США. Так, Европейский союз выделил $1.6 млрд на разработку компьютерной модели мозга человека (The Human Brain Project). Масштабные проекты в области нейронаук начаты в Китае. Израиле и Японии. Вложение средств в развитие наук о мозге по всему миру напоминает о других послевоенных научных и технических проектах, ориентированных на актуальные национальные приоритеты, такие как атомная энергетика, ядерное оружие, исследования космоса, создание компьютеров, альтернативные источники энергии и расшифровка генома. Наступила эра исследования мозга.

Проблема визуализации

Выясняя, как нейроны формируют представление о Дженнифер Энистон или о чем-то похожем в нашем субъективном опыте или в восприятии окружающего мира, мы сталкиваемся с непреодолимым препятствием. Оно заключается в переходе от измерения показателей одного нейрона к пониманию того, как группы нервных клеток могут участвовать в сложных взаимодействиях, из которых образуется большее единое целое. Такое свойство ученые называют эмерджентностью. Например, температура, прочность материала, намагниченность металла - все это возникает только вследствие взаимодействия множества атомов и молекул. Папример, для одних и тех же атомов углерода характерны и твердость алмаза, и мягкость графита, который так легко оставляет свои слои на бумаге. Твердость или мягкость - эмерджентное свойство, зависящее не от отдельных атомов, а от типа взаимодействий между ними.

По-видимому, мозг тоже проявляет эмерджентные свойства, которые остаются абсолютно непонятными ни входе наблюдения за отдельным нейроном, ни при оценке (с низкой разрешающей способностью) активности большой группы нейронов. Выявить в мозге восприятие цветка или детские воспоминания можно, только наблюдая за активностью нейронных сетей, которые проводят электрические сигналы по запутанным цепочкам из сотен и тысяч нервных клеток. Хотя эта проблема уже давно знакома нейрофизиологам, до сих пор нет возможности регистрировать активность отдельных нейронных цепочек, которые определяют восприятие, память, сложное поведение и другие когнитивные функции.

Одной из смелых попыток преодолеть это ограничение стала коннектомика- построение карты всех связей (синапсов) между нейронами. Недавно в США стартовал проект по построению схемы связей мозга человека (Human Connectome Project). Однако, как и при изучении нервной системы нематоды, такая схема- всего лишь начальный пункт. Она не отражает постоянно меняющиеся электрические сигналы, определяющие конкретные когнитивные процессы.

Для осуществления такой регистрации нам необходимы новые способы измерения электрической активности мозга. Те методы, которые используются сейчас, либо позволяют получить точную картину работы отдельных нейронов на очень небольшом участке мозга, либо охватить большой объем, но с разрешением, недостаточным дли наблюдения за включением или выключением отдельных нейронных цепочек. Сейчас для точной регистрации нейронной активности в мозг лабораторных животных вживляют игольчатые электроды, регистрирующие электрические импульсы от нервной клетки, которые она генерирует, получая химический сигнал от соседней клетки. Когда на нейрон приходит сигнал, потенциал на его мембране меняется. Изменение напряжения вызывает открытие ионных каналов в мембране клетки, через которые в нейрон поступают положительно заряженные ионы, например ионы натрия. Приток ионов приводит к генерации электрического импульса- потенциала действия, или спайка, который распространяется дальше по аксону (длинный отросток нейрона), запуская на его конце передачу химического сигнала следующей клетке, и тем самым осуществляет передачу сигнала по нервной цепочке. Регистрация одного нейрона похожа на попытку посмотреть фильм, наблюдая только за одним пикселем экрана. Кроме того, поскольку это инвазивный метод, введение электрода может повредить нервную ткань.

С другой стороны, методы, позволяющие оценивать общую активность нейронов в целом мозге, тоже не подходят. Самый известный из них-электроэнцефалография (ЭЭГ)- метод, предложенный Гансом Бергером (Hans Berger) в 1920 г. На голове размещают электроды, каждый из которых регистрирует суммарную активность 100 тыс. нейронов, расположенных под ним. Запись ЭЭГ представляет собой колебание «воли» электрической активности, меняющих свою амплитуду за несколько миллисекунд, определить при этом, какой именно нейрон активен, невозможно. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) можно определить, какие области работают интенсивнее, - они будут более яркими на изображении мозга (томограмме). Этот метод неинвазивный. т.е. не требует хирургических вмешательств, но имеет очень низкое временное и пространственное разрешение. На каждый элемент томограммы (воксель- трехмерный пиксель) приходится примерно 80 тыс. нейронов. Кроме этого. фМРТне регистрирует активность нейронов напрямую, а только по вторичным признакам - изменению кровотока в том или ином вокселе.

Чтобы получить представление об эмерджентной активности мозга, ученым требуются новые чувствительные датчики, которые позволяли бы одновременно регистрировать тысячи отдельных нейронов. Появлению таких приборов могут помочь нанотехнологии, создающие новые материалы, зачастую меньшего размера, чем некоторые молекулы. Уже создан прототип матрицы, содержащей более 100 тыс. электродов, расположенных на кремниевой подложке. Такое устройство может регистрировать тысячи нейронов па сетчатке. Дальнейшее развитие этой гехнологии предполагает сворачивание плоской матрицы в трехмерную структуру, укорочение электродов для уменьшения повреждений тканей мозга и удлинение соединительных элементов, позволяющих проникать в нижние слои коры головного мозга. У больных людей, например, такой прибор мог бы зарегистрировать активность десятков тысяч нейронов и вычленить в ней активность каждой клетки.

Использование электродов- лишь один из способов зарегистрировать активность нейронов. В лаборатории уже приходят технологии, оставившие далеко позади электрические датчики. Технологии, заимствованные из физики, химии и генетики, позволяют наблюдать за нейронами у бодрствующего животного в процессе его повседневной жизни.

Миша Арене из Медицинского института Говарда Хьюза в прошлом году приоткрыл завесу над технологиями будущего, сделав визуализацию под микроскопом целого мозга личинки рыбки данио. Данио- излюбленный объект нейробиологов. потому что в своей личиночной стадии эта рыбка совершенно прозрачна, что позволяет наблюдать ее внутренние органы, в том числе и мозг. В этом эксперименте нейроны личинки были генетически модифицированы так. что они флюоресцировали, когда в клетку входили ионы кальция при генерации нервного импульса. Иод микроскопом мозг освещали тонким пучком света, а камера шаг за шагом фотографировала светящиеся нейроны.

Один из нас (Рафаэль Юсте) с помощью такой технологии, получившей название «оптическая регистрация кальция», впервые зарегистрировал активность почти 80% нейронов данио (всего их порядка 100 тыс.). Оказалось, что даже когда личинка рыбки находится в состоянии покоя, многие области ее нервной системы включаются и выключаются, образуя загадочные светящиеся
узоры. О том. что нервная система всегда активна, исследователи знали еще со времен изобретения Бергером метода ЭЭГ. Эксперименты па данио внушают надежду, что новые технологии визуализации помогут понять стойкую спонтанную активность больших групп нейронов - один из важнейших вопросов нейробиологии.

Тем не менее необходимы еще более совершенные технологии, чтобы понять, как активность мозга порождает поведение, и эксперименты с данио только начало. Требуется разработка новых типов микроскопов для наблюдения за активностью нейронов в трехмерном пространстве. Кроме того, оптическая регистрация кальция- слишком медленный метод для наблюдения за высокочастотными разрядами нервных клеток и не позволяет выявить тормозные сигналы, которые снижают электрическую активность клеток.

Нейрофизиологи, работая вместе с генетиками, физиками и химиками, пытаются улучшить оптические методы, чтобы регистрировать не изменение уровня кальция в клетке, а непосредственно изменение потенциала на мембране. Можно ввести в нейрон или встроить с помощью генной инженерии в клеточную мембрану красители, которые меняют свои оптические свойства в зависимости от изменения потенциала: такой метод может оказаться более информативным, чем оптическая регистрация кальция. Этот альтернативный метод, получивший название оптической регистрации мембранного потенциала, в конечном счете позволит исследователям увидеть электрическую активность каждой клетки в целой сети нейронов.

Сейчас оптическая регистрация потенциала находится еще только на этане становления. Химики должны усовершенствовать способность красителей менять цвет или иные характеристики в ответ на генерацию нервного импульса. Красители должны быть безвредными для клетки. Молекулярные биологи уже сконструировали датчики напряжения, закодированные в геноме. Такие клетки считывают нуклеотидную последовательность и синтезируют флуоресцентный белок, который встраивается в наружную мембрану клетки. После этого он может менять степень своей флуоресценции в зависимости от потенциала нейрона.

Как и в случае с электродной регистрацией, современные нанобиологические технологии могут помочь и при оптической регистрации. Например, заменить органические красители или генетические датчики на квантовые точки- маленькие полупроводниковые частицы, демонстрирующие квантово-механические эффекты. Такие частицы могут очень точно регулировать свои оптические свойства, например цвет или яркость свечения. Другой современный материал- наноалмаз - пришел из квантовой оптики. Он высокочувствителен к колебаниям электрического поля вследствие изменения электрической активности клетки. Кроме того, можно создавать гибриды наночастиц и обычных органических или генно-инженерных красителей. В этом случае наночастица будет выступать в качестве антенны», усиливая флуоресцентные сигналы слабой интенсивности.

Проблема глубины

Другая техническая проблема, возникающая при визуализации нейронной активности, связана с тем что сложно регистрировать свет около нейронных цепочек, расположенных в глубине мозга. Для ее решения нейротехнологи тесно сотрудничают со специалистами в области вычислительной оптики, технологии материалов и медицины, которым также необходимо неинаазивно смотреть внутрь непрозрачных объектов, таких как кожа, череп или компьютерная микросхема. Ученым давно известно, что когда на твердое тело падает свет, какая-то часть его рассеивается и по рассеянным фотонам в принципе можно определить особенности отражающего объекта.

Например, свет от фонарика, проходящий сквозь руку, образует на другой ее стороне пятно диффузного света, в котором нет никаких намеков о месторасположении костей или сосудов под кожей. Однако информация о пути, которым свет прошел через препятствие, не утеряна окончательно. Волны света рассеиваются и затем могут интерферировать друг с другом. Если полученный световой рисунок снять на камеру, то с помощью новых вычислительных методов можно получить представление о структуре того, через что шел свет. Такая технология позволила Рафаэлю Пьеступу (Rafael Piestun) и его коллегам из Колорадского университета в Боулдере в прошлом году посмотреть сквозь непрозрачный объект. Эти методы можно объединить с другими оптическими технологиями, втом числе теми, которые используют астрономы для коррекции атмосферных искажений звездного света. Такая так называемая вычислительная оптика может помочь визуализировать флуоресцентные сигналы от потенциал-чувствительных красителей у нейронов, лежащих в глубине мозга.

Некоторые из таких новых оптических технологий были успешно использованы для наблюдения за процессами в мозге человека и животных: исследователи, сняв кусочек черепа, смогли увидеть процессы, протекающие на глубине более 1 мм от поверхности коры, Развитие данного метода позволит в будущем увидеть мозг сквозь кости черепа. Однако подобные оптические технологии не способны регистрировать структуры, лежащие глубоко в мозге. Эту проблему может решить еще одна новая разработка. В настоящее время нейрорадиологи используют микроэндоскопию, когда в бедренную артерию вводят тонкую и гибкую трубку с микроскопическим световодом, который по сосудам можно провести ко всем органам, в том числе и к мозгу. В 2010 г. группа ученых из Каролинского института в Стокгольме разработала устройство, позволяющее не нанося никакого вреда проникать через стенки артерий или иных сосудов, по которым идет эндоскоп, и таким образом создавать возможность для любой регистрации, в том числе и электрической активности, в любых участках мозга, не ограничиваясь только сосудистым руслом.

Несмотря на то что электроны и фотоны на первый взгляд - самые очевидные кандидаты на способы регистрации активности мозга, они не единственные. В ближайшем будущем важную роль могут сыграть генетические технологии. Один из нас (Джордж Черч) вдохновился идеями синтетической биологии, обращающемся с биологическим материалом как с деталями механизма. Недавние исследования показали, что с помощью генной инженерии можно так изменить лабораторных животных, что их нейроны начнут синтезировать молекулу-тикер, которая будет особым и заметным образом изменять что-то в клетке всякий раз. когда нейрон возбуждается. Например, тикер может создаваться ДНК-полимеразой которая считывает последовательность нуклеотидов в одной цепочке ДНК и собирает вторую, комплементарную первой. Приток ионов кальция после генерации импульса нейроном приведет к тому, что полимераза будет синтезировать другую последовательность нуклеотидов. т.е. совершать ошибки. Далее для каждого нейрона мозга экспериментального животного может быть определена полученная последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Современная инновационная технология, называющаяся флуоресцентным секвенированием in situ, позволяет выявить изменения и ошибки по сравнению с оригинальной последовательностью нуклеотидов. соответствующие интенсивности или временным характеристикам электрической активности нейрона. В 2012 г. лаборатория Черча сообщила о возможном практическом применении метода ДНК тикера для работы с ионами машин, марганца и кальция.

В будущем посредством методов синтетической биологии предполагается создание искусственных клеток, которые будут выступать в роли наблюдателей, патрулирующих тело человека. Генно-инженерные клетки могут служить и биологическими электродами размером тоньше волоса, которые могут размещаться рядом с нейроном и улавливать его разряды. Электрическая активность может быть зарегистрирована с помощью миниатюрнейших интегральных наносхем расположенных внутри синтетической клетки, способных передавать информацию по беспроводной связи на ближайший компьютер. Это гибридное наноустройство, состоящее из биологических и электронных частей, сможет получать энергию с помощью внешнего ультразвукового передатчика или даже из самой клетки, используя глюкозу. АТФ (аденозин-трифосфат) и другие молекулы.

Включать или выключать

Чтобы понять, что же происходит в огромной паутине мозга, исследователи должны уметь больше, чем просто делать снимки активности. Необходимо иметь возможность включить или выключить выбранную группу нейронов, чтобы узнать, за что она отвечает. В последние годы в нейробиологии получили широкое распространение методы оптогенетики при которых используют животных, генетически измененных так. что их нейроны способны синтезировать светочувствительные белки, взятые у водорослей и бактерий. Когда через оптоволокно приходит свет определенной длины волны, эти белки могут активировать или. наоборот, выключать нейрон. Исследователи используют такой метод для активации нейронных цепей для создания чувства удовольствия и других компонентов реакции па подкрепление или для улучшения моторных навыков при болезни Паркинсона. С помощью онтогенетических методов удалось даже создать ложные воспоминания мышам.

Прежде чем оптогенетические методы могут быть применены для лечения человека они. как и положено продуктам, полученным с помощью генной инженерии, должны пройти долгие процедуры согласования. Для ряда случаев существует более удобная альтернатива. Например, нейротрансмиттер (вещество, регулирующее активность нейрона) можно упаковать в светочувствительную молекулу, как в клетку. Как только на нейрон поступает свет, молекул а-клетка распадается, нейротрансмиттер высвобождается и начинает действовать. Стивен Ротман (Steven Rothman) из Миннесотского университета вместе с лабораторией Юсте в 2012 г. провел исследование, в котором вводил крысам ГЛМК (гамма-аминомасляная кислота - нейротрансмиттер. подавляющий нейронную активность), упакованную в клетку из рутения. У животных химическим образом вызывали эпилептический припадок. Включение импульсного освещения мозга синим светом приводило к высвобождению ГАМК и прекращению судорог. Подобные оптохимические технологии сейчас используются, чтобы определить функцию отдельных нейронных цепочек. В дальнейшем, если эти методы будут развиваться, их можно использовать для лечения некоторых неврологических и психических заболеваний.

От фундаментальных исследований доклинического использования лежит долгий путь. Каждую новую идею о том как можно измерить или изменить активность всей нервной системы, сначала проверяют на дрозофилах, нематодах, грызунах и только потом используют для людей. Предположительно через пять лет напряженной работы ученые получат возможность наблюдать и управлять большинством из 100 тыс. нейронов дрозофилы. Методы регистрации и модуляции нейронной активности мозга мышей вряд ли появятся в ближайшее десятилетие. Некоторые технологии, как, например, тонкие электроды, с помощью которых можно скорректировать нарушенные нервные цепочки, могут появиться в медицинской практике уже через несколько лет, в то время как для других методик понадобятся десятилетия.

По мере роста сложности нейротехнологий потребуются и более совершенные средства хранения и обработки огромного массива накопленных данных. Регистрация активности всех нейронов в коре больших полушарий у мыши может занимать 300 терабайт в час. Но не следует считать эту задачу невыполнимой. Развитые научно-исследовательские базы, такие как астрономические обсерватории, геномные центры, ускорители элементарных частиц, могут получать, объединять и распределять и такой тип данных. Новая научная дисциплина нейроинформатика сможет расшифровать работу нервных систем так же. как и в свое время биоинформатика помогла справиться сданными секвеннрования. полученными в результате проекта по изучению человеческого генома (Human Genome Project).

Умение анализировать петабайты информации поможет не только навести порядок в огромном потоке новых данных. Оно может заложить основы для новых объяснений того, как какофония нервных импульсов преобразуется в восприятие, обучение и память. Анализ огромного массива данных также поможет подтвердить или опровергнуть теории, которые нельзя было проверить раньше. Одна любопытная теория утверждает, что у многих нейронов, образующих нейронную сеть, возникают определенные последовательности разрядов, называемые аттракторами, которые могут отражать различные состояния мозга, такие как мышление, память или принятие решений. В недавнем исследовании мышь должна была принять решение, какой из отсеков виртуального лабиринта, проецируемого на экран, пересечь, В это действие вовлекались десятки нейронов, которые демонстрировали динамические изменения активности, схожие с аттрактором.

Более глубокое понимание работы нейронных цепочек поможет объяснить причины многих заболеваний мозга, от болезни Альцгеймера до аутизма, и улучшить их диагностику. Врачи, получив возможность наблюдать за изменениями в активности отдельных нейронных цепочек, смогут направить усилия на исправление именно этих отклонений, а не просто на борьбу с симптомами. И, естественно, знание о причинах заболеваний даст экономические преимущества медицине и биотехнологиям. Надо рассмотреть и этические и правовые вопросы, как это было и для проекта по расшифровке генома человека, особенно если исследователи получат возможность определять и изменять психические состояния человека. Такие результаты потребуют тщательной защиты личной информации пациента.

Для того чтобы различные программы по изучению мозга были успешны, ученые и их спонсоры должны сконцентрироваться именно на наблюдении и управлении нейронными цепочками. Идея программы DRAIN родилась из публикации в журнале Neuron в июне 2012 г. В ней мы и наши коллеги предложили проект долговременного сотрудничества физиков, химиков, нанотехнологов, молекулярных биологов и нейробиологов для разработки «карты активности мозга- с помощью новых методов регистрации и управления электрической активностью нейронных цепочек.

Что делает одних людей более уязвимыми к галлюцинациям, чем других? Впервые ответ на этот вопрос дал эксперимент, осуществленный с помощью мозгового сканера.

Оказалось: у людей, которые чаще слышат голоса, которых не существует, мозжечок менее активный. А именно этот участок мозга выполняет функцию защитника от ошибочного восприятия. Если его работоспособность ослабляется, то слишком сильные ожидания могут привести к возникновению галлюцинаций, информируют ученые в журнале «Science».

Во время галлюцинаций люди воспринимают вещи, которые существуют только в их голове. Это становится возможно, потому что их мозг просто перестает обрабатывать раздражители. Вместо этого он интерпретирует и согласовывает их с ожиданиями, что уже присутствуют в сознании человека. При галлюцинациях эти процессы протекают без стимуляции сигнала-раздражителя. Этот «холостой ход» чаще случается у людей с психозами или высокой температурой, но может быть спровоцирован у здоровых лиц, например, в результате длительного лишения раздражителей.

Но почему некоторые люди больше склонны к галлюцинациям, чем другие? Неужели их мозг работает иначе? Чтобы это выяснить, Альберт Поверс (Albert Powers) и его коллеги из Йельского университета пригласили принять участие в эксперименте четыре различные группы испытуемых: психически здоровых людей, которые регулярно слышат голоса, людей, которые слышат голоса и страдают от психозов, а также здоровых и больных, которые еще никогда не имели голосовых галлюцинаций.

Все участники смотрели на экран, на котором постоянно блимала шахматная доска. Параллельно с этим в течение секунды включали звук - но не всегда: сначала шахматная доска сопровождалась звуком, позже он становился тише и потом исчезал совсем. Каждый раз, когда испытуемые считали, что слышат звук, пришлось нажать на кнопку - чем дольше, тем они были более определенными, что слышат звук. Во время опыта ученые записывали мозговую активность испытуемых с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

Результат: в начале постоянная комбинация шахматной доски и звука почти у всех участников исследования провоцировала так называемые рефлекторные галлюцинации: люди верили, что слышат звук тогда, когда его не было. Причина: поскольку сначала оба стимула появлялись вместе, мозг приучился к этому и ожидал дальнейшем такого сочетания.

«Люди воспринимают то, что ожидают, а не то, что рассказывают нам собственные ощущения», - пояснил Поверс . Иначе говоря: цепь обработки информации в мозге сочетает визуальные стимулы с акустическими ожиданиями. Учитывая то, что гипотетически шахматную доску сопровождал звук, наш мозг добавил его тогда, когда в действительности ничего не звучало.

Восхищает то, что не все испытуемые были в равной степени уязвимы к этим рефлекторным галлюцинациям. У участников, которые ранее уже слышали голоса, такие галлюцинации возникали в пять раз чаще. Эти субъекты исследования были на 28 % более уверены, что звуки на самом деле были.

Зато здоровые испытуемые без предыстории галлюцинаций во второй части разведки замечали, что акустический сигнал все чаще отсутствовал. Поэтому они реже давили на кнопку «да» и в целом были менее уверены, что слышат звук.

Собственно это может объяснить, какие люди более уязвимы к галлюцинациям: обычно наш мозг способен сменить некогда сформированные ожидания. Он их постоянно проверяет с помощью актуального чувственного опыта. Если ожидания и стимулы не подходят друг к другу, то ожидания подстраиваются. Но не у людей с психозами или в тех, что склонны к галлюцинациям: здесь проверка функционирует хуже. Их мозг оценивает события в соответствии с уже накопленных ожиданий и на чувственные стимулы извне обращает мало внимания. «Этот разлад между ожиданиями и чувственными стимулами может впоследствии продуцировать галлюцинации», - говорит Поверс .

Доказательствами взаимосвязи между надстабильными ожиданиями и галлюцинациями ученые считают и результаты сканирования мозга: чем чаще и стабильнее подопытные имели рефлекторные галлюцинации, тем менее активным был их мозжечок. Он играет важную роль при планировании и координации движений и вынужден постоянно согласовывать информацию с чувственными раздражителями извне, объяснили ученые. У людей с психозами и людей, склонных к галлюцинациям, это согласование тормозится, а мозжечок - менее активный. «То есть мозжечок определяющий страж истинного восприятия», - пояснил Поверс.

Другой участок мозга - гиппокамп - также функционирует с отклонениями, когда люди слышат голоса. Обычно он согласовывает чувственные раздражители с воспоминаниями и полученным опытом. Также этот участок мозга играет важную роль при проверке предпосылок, объяснили ученые. В эксперименте активность гиппокампа была тем выше, чем более неопределенными были подопытные относительно того, прозвучал ли звук .

Так, разведка дает ценные показания о механизмах, которые провоцируют галлюцинации и то, что делает некоторых людей особенно склонными к ним. Поверс и его коллеги объяснили, что однажды эти знания помогут заблаговременно идентифицировать склонных к таким психическим расстройствам людей. Одновременно получение свидетельства про вовлеченные мозговые регионы могут помочь разработать целенаправленную терапию против акустических галлюцинаций.