Пять фактов о мозге, которые помогут вам взглянуть на процесс мышления по-новому

Нейробиология сделала множество увлекательных открытий. Некоторые напоминают сюжеты фантастических фильмов, а другие вызывают мысль «я так и думал!». Итак, теперь мы знаем, что наш мозг…

Учится новому на протяжении всей жизни

Захватывающим открытием минувшего года стало подтверждение широких возможностей нейропластичности. Оказывается, мозг способен изменяться и адаптироваться в ответ на новый опыт, обучение и даже повреждения на протяжении всей жизни.

В раннем возрасте, начиная с двух лет и заканчивая подростковым периодом, мозг обладает наивысшей пластичностью. Это объясняет, почему дети легко усваивают новые языки, навыки и информацию. В этот период формируются основные нейронные сети, которые служат фундаментом для дальнейшего развития.

В более позднем возрасте нейропластичность также сохраняется, хотя и не в такой степени. Анализ данных показал, что уже с 25 лет у человека начинают ухудшаться когнитивные способности. Запоминать образы и цифры становится сложнее.

Однако самые серьезные изменения происходят после 60 лет. По статистике, почти 75% людей старше 65 лет недовольны своей памятью, и у 50% из них действительно выявляются проблемы с когнитивными функциями по результатам тестов. Однако мозг продолжает адаптироваться к новому опыту, обучению и вызовам, хоть и с большими усилиями. Исследования показывают, что даже пожилые люди могут улучшить когнитивные функции через тренировки и стимуляцию мозга.

Например, при потере зрения области мозга, ранее отвечавшие за визуальную обработку, начинают выполнять другие задачи. Это позволяет более четко распознавать звуки, локализовать их источники и даже «видеть» пространство вокруг себя с помощью эхолокации или других слуховых механизмов.

Детально запоминает яркие эмоциональные события

Исследования демонстрируют, что эмоции могут значительно усиливать память, делая воспоминания более яркими и длительными. Это происходит благодаря активации миндалевидного тела — структуры мозга, играющей ключевую роль в обработке эмоциональной информации.

Миндалевидное тело взаимодействует с гиппокампом, ответственным за формирование долговременной памяти, и усиливает фиксацию эмоционально насыщенных событий. Например, люди часто точно помнят, где они находились и что делали во время значимых событий, например, природных катастроф или личных трагедий.

Важную роль в усилении памяти об эмоциональных событиях также играют нейромедиаторы — дофамин и норадреналин. Эти вещества выделяются в повышенных количествах при переживаниях, способствуют формированию более прочных нейронных связей.

Спит и запоминает одновременно

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что определенные мозговые волны играют ключевую роль в понимании состояния сознания и самосознания. С помощью технологии глубокого нейровизуализации ученые показали, как разные типы волн активируются в различных состояниях сознания, включая мечты и глубокий сон.

Для справки: «понимание состояния сознания» — это знание о различных уровнях осознанности и особенностях функционирования сознания в разных состояниях. Понимание же состояния самосознания включает анализ собственных потребностей, ощущений, чувств, эмоций и потребностей, а также мотивов своего поведения.

В ходе экспериментов на мышах ученые изучали активность гиппокампа — области мозга, отвечающей за пространственную память. Мыши ежедневно исследовали лабиринты разных форм в течение 30 минут. Уже на первом этапе активизировались нейроны, связанные с запоминанием конкретных участков лабиринта. И только через несколько дней разрозненные всплески активности нейронов начали формировать когнитивную карту.

Важную роль в этом процессе играл сон. В дополнительном эксперименте ученые разделили мышей на две группы: одной позволяли спать после исследования лабиринта, а другой — нет. У мышей, которые спали, ментальные карты формировались быстрее, чем у лишенных сна, а у последних — медленнее или не формировались вообще.

Авторы исследования отметили, что сон не только укрепляет память, но и помогает активировать «недостаточно пространственные» нейроны, соединяющие отдельные места в единую структуру.

Работает в паре с кишечником

Микробиота — это группа микроорганизмов, обитающих внутри и на поверхности человеческого тела и взаимодействующих с ним. Современные исследования все чаще подтверждают связь между микробиотой кишечника и работой мозга, известную как кишечно-мозговая ось.

Кишечно-мозговая ось представляет собой систему двустороннего взаимодействия между кишечником и мозгом, основанную на нейроэндокринных и иммунологических процессах. Связь между кишечными бактериями и мозгом происходит через общение низкомолекулярных продуктов жизнедеятельности бактерий с нервными окончаниями. В результате сигнал передается в центральную нервную систему, что вызывает соответствующие реакции организма.

Изменения в составе микробиоты кишечника могут влиять на эмоциональное состояние, поведение и реакцию на стресс. Например, при снижении количества полезных бактерий лактобацилл у человека могут возникнуть симптомы тревоги и депрессии. А увеличение количества бактерий, производящих короткоцепочечные жирные кислоты, приводит к улучшению настроения и снижению уровня стресса: это заметно у людей, потребляющих много клетчатки.

Изменения микробиоты также связывают с психическими расстройствами: депрессией, тревогой, даже болезнями Альцгеймера и Паркинсона.

«Вписывает» новые навыки и знания

Долгое время считалось, что для усвоения новых знаний и навыков людям необходимо учиться на собственном опыте. Однако группа ученых из США открыла метод внедрения шаблонов активности непосредственно в мозг. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, помогает понять, как мозг обрабатывает и адаптирует информацию на более глубоком уровне.

В ходе эксперимента люди находились в специальной установке — фМРТ, функциональная магнитно-резонансная томография. Этот аппарат позволил ученым наблюдать за мозговой активностью добровольцев. На экране ученым демонстрировались движущиеся изображения, и участникам нужно было мысленно остановить их. Причем сами участники этих изображений не видели.

В процессе эксперимента ученые отслеживали мозговую активность и направляли ее в нужное русло.

Когда мозг участников начинал работать в соответствии с ожиданиями, фигуры на экране переставали двигаться. Таким образом, исследователи могли передавать людям информацию о новых предметах, лишь меняя восприятие мозга.

В результате эксперимента было установлено, что люди могут реагировать на объекты, не осознавая этого. Так, мозг способен самостоятельно воспринимать и обрабатывать информацию, даже когда мы не задумываемся об этом.

Исследователи надеются, что такой подход поможет пациентам с нейробиологическими отклонениями, например, с аутизмом или синдромом Ретта, оптимизировать активность их мозга. Более того, метод может стать основой для создания интерфейсов «мозг — компьютер», что в будущем упростит жизнь людям с ограниченными возможностями.