Що робить мозок, коли він нічим не зайнятий? Автор: Andriy · Опубліковано: 11.03.2010 11:55 · Розділ: Наука

Мозок людини. Фото взято з сайту cikavo.com
Мозок людини. Фото взято з сайту cikavo.com

Починаючи приблизно з 1997 року, у науковому друці з'являється все більше статей, присвячених цьому дивному питання.

Першим, хто зацікавився «недіючим мозком», був американський дослідник Соколов, який в 1950-і роки вимірював кількість кисню, що споживається мозком людини при вирішенні певних завдань

(у його досвіді це були арифметичні дії), а також у стані розслаблення, з закритими очима. Не дивлячись на грубість методики, Соколову вдалося виявити якийсь парадокс: виявилося, що «бездіяльний» мозок споживав більше енергії, ніж мозок, що «працює» над визначеним завданням.

Ця незрозуміла активність недіючого мозку довгий час залишалася загадкою, поки в 2001 році нею не зайнялися два нейрологи з Медичної школи Вашингтонського університету (США), Райхле і Шульман, які застосували для дослідження новий метод сканування функціонуючого мозку, так званий ПЕТ, або позитронно-емісійну томографію. У цьому методі активні ділянки мозку виявляються за допомогою введення в кров біологічних молекул, наприклад глюкози, позначених радіоактивними атомами з коротким терміном життя. При розпаді атоми випускають позитрони, які уловлюються спеціальними приладами; місця скупчення цих частинок відповідають найбільшому споживання глюкози, тобто найбільшій активності.

Дослідження Райхле і Шульмана були викликані бажанням розібратися в давньому спорі нейрології - що є головним в роботі нашого мозку. На думку одних, мозок в основному відповідає на імпульси навколишнього середовища теперішнього часу, тобто його основна діяльність рефлекторна; на думку інших, вона рефлексивна, тобто мозок зайнятий головним чином власне внутрішнім життям, обробляючи наявну у ньому інформацію з метою інтерпретувати імпульси середовища, відповісти на них і по можливості навіть передбачити. Маючи в своєму розпорядженні можливість «побачити», де і як споживається в мозку енергія (що надходить у вигляді глюкози), Райхле і Шульман задумали вирішити це питання «енергетично».

Результати виявилися несподіваними. Взагалі, як відомо, мозок, складаючи всього 2% від ваги нашого тіла, споживає 20% енергії, що надходить в організм. На яку ж роботу йде ця величезна (у масштабах тіла) енергія? Дані томографії показали, що від 60 до 80% йде на «розмови» нейронів один з одним або з підтримуючими клітинами, тобто на ту саму «внутрішню» роботу мозку, тоді як на сьогохвилинні вимоги зовнішнього середовища (вирішення конкретних завдань, в тому числі і те, що ми називаємо «роздумом», наприклад, при виконанні яких-небудь логічних, арифметичних і т.п. операцій) йде від 0,5 до 1,0%!

На що ж витрачається ця «темна енергія мозку», як назвав її Райхле? Що являє собою та «внутрішня» робота мозку, яка потребує такої великої енергії? Судячи з цих енергетичних витрат, вона явно не зводиться до хаотичного циркулювання якихось уривчастих і малозмістовних сигналів по нервових мережах, так би мовити, до «потоку свідомості». Щоб розшифрувати ці загадкові мозкові процеси, Райхле і Шульман вирішили порівняти результати сканування мозку при вирішенні ним конкретних завдань і в стані граничної відсутності зовнішніх імпульсів і завдань, при повній розслабленості і до того ж із закритими очима. Виявилося, що в другому випадку - у стані, так би мовити, «повного байдикування» - в мозку насправді активізовані певні ділянки, причому завжди одні й ті ж, що утворюють зв'язну смугу, що йде через кору лівої півкулі спереду назад. Ці ділянки «спалахували активністю», як тільки мозок відключався від вирішення яких-небудь конкретних завдань або навіть просто «розглядання», і гасли, коли він повертався до цієї «свідомої» діяльності. Іншими словами, як тільки мозок переставали «відволікати» зовнішніми імпульсами або завданнями, він негайно повертався до свого основного, так би мовити, «базисного» стану роботи над чимось «своїм».

За аналогією з базисним станом комп'ютера та інших складних систем, Райхле і Шульман назвали цей стан мозку «дефолтним» (default mode), а найбільш активну в цьому стані смугу кори - дефолтною нервовою мережею (default network). Як показали вимірювання, ця мережа в момент своєї активності споживала (на кожен грам своєї ваги) на 30% більше кисню, ніж інші ділянки мозку в той же час. Виявилося, далі, що дефолтна мережа включає якраз ті ділянки мозку, які, судячи з колишніх даних, пов'язані з усім тим, що зачіпає нас особисто, відноситься до нашого «я», викликає ті чи інші персональні емоції.

З іншого боку, з'ясувалося, що в стані дефолту ця мережа безперервно «спілкується» (тобто обмінюється нервовими сигналами) з гіппокампом - тим мозковим ядром, яке, як давно вже встановлено, відповідає за оперативне (тимчасове) зберігання спогадів про нещодавно пережиті нами епізоди і події (ці спогади називаються епізодичною або ще автобіографічною пам'яттю).

Зіставляючи всі ці результати, дослідники «дефолту» визначили, що в той час, коли мозок, по видимості, не зайнятий нічим, він насправді дуже зайнятий і не просто безладним і ліниво поточним «потоком свідомості», а високо організованою (не випадково на це необхідна підвищена енергія) діяльністю по обробці нещодавно отриманого досвіду. І це не формально логічна його організація, а глибоко суб'єктивна обробка стосовно до нашого «я», проціджена через наше персональне сприйняття, тобто щось на зразок сортування та емоційної оцінки того, що кожен з цих спогадів означає для нашого «я» - добре це, погано і так далі і невпинне комбінування всіх цих вже «емоційно позначених» спогадів між собою, все нових і нових можливих поєднаннях.

Така обробка будь-якої інформації, що приходить ззовні, безсумнівно, повинна допомагати мозку знаходити вирішення різних завдань, включаючи реакції на різні можливі ситуації в майбутньому. Іншими словами, робота дефолтної нервової мережі напевно повинна містити також щось на кшталт репетицій можливого майбутнього. Комбінуючи і приміряючи на наше «я» різну інформацію, що отримується з оперативної пам'яті гіппокампу, дефолтна нервова система створює - і оцінює - різні можливі сценарії майбутнього і тим самим готує нас до нього. «Мозок, - говорить Райхле, - зайнятий в основному прогнозом, і на це йде головна частина його енергії».

Джерело inauka.ru


Інші новини розділу

  • Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини

    Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини · Jane Holiday · 04.07.2017 11:31

    Люди водночас люблять та ненавидять те, як швидко змінюється та упорядковується цей світ. Ця напруга відчувалася завжди, і нерідко ставала предметом для роздумів. Але тепер, коли вчені можуть створювати карти людського мозку, передбачувати інтелектуальні здібності не складає жодних труднощів.


  • Поради для швидкого написання «диплому»

    Поради для швидкого написання «диплому» · Anastasia · 07.12.2016 18:07

    На сьогоднішній день існує безліч лайфхаків, які допомагають швидко написати наукові роботи. В залежності від зайнятості та розумових здібностей студента написання робіт може забирати певну кількість часу. Перш за все, варто оцінити свої можливості і поставити певну ціль.


  • Вчені назвали найбільший вулкан у світі

    Вчені назвали найбільший вулкан у світі · Марина Левицкая · 25.12.2015 11:08

    Вулкани в усі часи приваблювали людей своєю могутністю та красою. Виверження вулкану – це неймовірне та незабутнє явище.


  • Чи може закінчитись пам'ять?

    Чи може закінчитись пам'ять? · Марина Левицкая · 02.12.2015 11:57

    Важко переоцінити роль пам'яті в житті людини. Вона допомагає засвоювати нові знання про навколишній світ і самого себе. Завдяки пам'яті людина набуває нові вміння та навички, тому це справжній подарунок долі. В повсякденному житті пам'ять допомагає правильно організувати свій час чи знайти потрібну річ.


  • Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус

    Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус · Марина Левицкая · 09.11.2015 11:08

    Науковці із Росії та Франції заявили про те, що вони виявили в сибірській вічній мерзлоті страшний гігантський вірус. Дослідники припускають, що йому близько 30 тисяч років. Він має назву Mollivirussibericum, що з латинської перекладається, як м'який сибірський вірус. Вчені вважають, що такі віруси дуже небезпечні для людини. Вони здатні виживати в будь-яких умовах на протязі досить довгого часу. Люди бездумно освоюють Арктику і тому ризикують розбудити це страшний вірус.