«Мы не можем сказать, что мужской и женский мозг различаются»

Есть ли у нас такая функция, как действенность мысли или предчувствие боли?   

Большинство исследований, в которых накоплены разные сведения о нашем мозге, – это исследования, в которых мозг был исследован как бы без нас. Вот я стою, у меня есть мозг, можно очень интересным образом исследовать, что сейчас у меня происходит внутри черепной коробки. Но можно его достать и посмотреть, какие процессы в этом мозге протекают. Там будет огромное количество биохимических процессов, можно поддерживать клетки мозга или весь мозг довольно долго в более или менее рабочем состоянии, смотреть за тем, что там происходит на мембранах клеток, но это уже не будет исследованием мозга вместе со мной. И в этом случае о работе мозга мы узнаем совсем-совсем мало. Вполне вероятно, что процессы, которые происходят внутри клеток мозга, могут быть организованы несколько иным образом, когда мы говорим о мозге, находящемся внутри живых организмов. 

Вы наверняка слышали, что у нас есть структуры, отвечающие за разные функции. Каждая структура обрабатывает свою собственную информацию. Мы должны выделить некоторые функции, которые мы приписываем этим структурам. У нас встает еще одна задача: а как мы отберем эти функции? Есть какие-то функции, которые нам кажутся очевидными: мы видим, слышим, умеем ходить, но есть ли у нас такая функция, как действенность мысли или предчувствие боли? Очень часто под функциями понимаются какие-то произвольные конструкты. И это отдельный вопрос – насколько они отражают реальность? Может быть, все на самом деле устроено иначе, вот так? И это тоже деление, которое имеет право на существование. 

Структура всегда состоит из огромного числа клеток. Никогда не бывает так, что 100% клеток определенной структуры активны одновременно. Это ненормальная ситуация, так не бывает. Когда мы что-нибудь делаем, активируются только определенные клетки определенных структур. Отдельные структуры мозга активируются тогда, когда я наслаждаюсь приятной музыкой. Отдельные структуры отвечают за определенные мелодии, и отдельные структуры отвечают за определенный тон. 

Что может помочь нам понять принципы работы мозга? Я считаю, использование подхода, который позволяет смотреть на отдельные клетки. Это исследование на клеточном уровне, на нейронном уровне. 

А что мы знаем о работе отдельных нейронов? Нейрон обладает физиологией, которая очень похожа на физиологию любой другой клетки. Считается, что он способен генерировать электрический сигнал. Электрическими свойствами обладают любые клетки, но нейрон действительно способен генерировать определенный электрический сигнал, который мы называем потенциалом действия. Кроме того, у него есть отростки, я полагаю, что эти вещи взаимосвязаны, у нейрона очень сложная внутренняя химическая жизнь. Если мы присмотримся к мозгу, то действительно увидим, что там есть электрические сигналы. Это факт. В тот момент, когда этот электрический сигнал проходит по отросткам, химические вещества реально перемещаются внутрь клетки и наружу клетки. Вот этот самый сигнал представляет собой движение химических веществ: обмен химическими веществами конкретного нейрона с той средой, в которой он находится. Нейроны передают информацию, сигналы. 

Обмен химическими веществами происходит не только в местах контактов с нейронами. Два отростка могут контактировать друг с другом напрямую. Несколько отростков от разных нейронов могут контактировать в одном месте. Самое главное, что существует обмен химическими веществами между нейроном и кровотоком. Нейрон может выбрасывать какие-то вещества в кровоток, но и сам он способен к восприятию некоторых химических веществ из кровотока. Именно поэтому принятие определенных доз алкоголя вызывает изменения, которые мы обнаруживаем невооруженным глазом.

У нас нет устоявшейся сети внутри мозга: нейроны все время меняют свои связи. Мы можем видеть, наблюдая за отдельными нейронами, как они протягивают свои отростки, контактируют с другими клетками. Мы можем видеть, как на поверхности мембраны у отдельного отростка появляется бугорок, место контакта с другим нейроном, которое потом может исчезнуть, затем появиться в другом месте, контактировать с другим нейроном и опять исчезнуть.

Нейроны, как и все клетки нашего организма, содержат в своем ядре ДНК. Когда появилась возможность исследовать, как ведут себя нейроны внутри мозга, живущего внутри живых организмов, то обнаружился очень интересный феномен: активность нейронов связана с той деятельностью, которую выполняет организм, внутри которого находится нейрон.

Мы не можем экспериментировать на людях, но иногда электроды могут быть имплантированы по каким-то медицинским показаниям, например, когда пациенту показана операция по удалению эпилептического очага. Есть возможность подойти к таким пациентам, показать им какие-то картинки, поспрашивать их о чем-то и при этом регистрировать активность нейронов.

Не так давно было обнаружено, что есть нейроны, активирующиеся только тогда, когда вы показываете пациенту фотографии определенных персонажей. Например, у пациента одного из исследований обнаружился нейрон, который активировался только в тот момент, когда показывали Дженифер Энистон. Если бы мы показали этому пациенту при регистрации этого нейрона Джулию Робертс, то он бы не стал активироваться. Можно констатировать интересный факт: не у всех есть «нейрон Дженифер Энистон». Это демонстрирует различие в нашем индивидуальном опыте. У некоторых пациентов обнаружились «нейроны Холли Берри». 

Это очень хорошая возможность заглянуть внутрь, в субъективный мир тех живых организмов, которые мы хотим изучать. Это может нам помочь понять те принципы, которые лежат в основе функционирования нашего мозга, но не структуры. Структуры состоят из отдельных клеток. Например, у одного пациента было зарегистрировано два нейрона одновременно: они лежали рядом. Так получилось, что их регистрировал один электрод. Один из этих нейронов активировался, когда предъявляли фотографию Билла Клинтона, а второй – когда предъявляли Мать Терезу. 

Ни на каких методах, связанных с компьютерной томографией, невозможно показать этот клеточный уровень активности отдельный нейронов. Но если мы не будем исследовать принципы работы отдельных нейронов, то мы не поймем работу мозга.

Когда мы опускаем электроды внутрь мозга, мы видим, что активен не весь мозг, а только отдельные клетки. Это происходит потому, что мы регистрируем эти нейроны в какой-то определенный момент нашей деятельности, например, при просмотре мультиков «Симпсоны». Мы не можем одновременно просматривать все мультики, выполнять все виды деятельности, которые мы знаем. Когда мы просматриваем «Симпсонов», у нас активируется одна группа нейронов, когда мы начинаем выполнять что-то другое, например, садимся в машину, куда-то едем – другая группа нейронов. Мы приходим домой, начинаем читать книжку – это третья группа нейронов. Мы выполняем огромное количество разных видов деятельности, и для всего есть свои собственные нейроны. И точно так же, как мы не можем одновременно делать все, что мы умеем, наши нейроны не активируются все вместе. Но мы не можем утверждать, что мы не полностью используем наш мозг. 

Каждый нейрон обрабатывает свою информацию. Мы можем теперь, стимулируя отдельные нейроны, вызывать то поведение, за которое они отвечают. В этом случае информация ниоткуда к нам не поступает, мы просто меняем те процессы, которые происходят на мембране нейрона, заставляем его генерировать потенциалы действия, заставляем его генерировать электрический сигнал и видим, что он начинает выполнять какое-то действие. Например, в 1998 году исследователям удалось найти нейрон, который был связан с копанием. Они научились стимулировать этот нейрон. Каждый раз, когда они его стимулировали, животное начинало копать, когда они прекращали стимуляцию – животное прекращало копать. В этом случае информация не поступала ниоткуда: все, что происходило с животным, было связано с генерацией импульсов отдельного нейрона. 

Сейчас есть возможность стимулировать совсем отдельный нейрон у трансгенного животного при помощи света. Можно создать такой нейрон, у которого на мембране есть каналы, которые чувствительны к попаданию фотонов (к свету определенной волны, например). Вы освещаете нейрон – и он активируется. Он начинает генерировать электрические сигналы. Вы видите трансгенное животное, оно просто перемещается в неком пространстве. Затем включают лампочку, которая находится у него на голове – там сделано отверстие в мозг, и можно освещать эти нейроны. Если активируется нейрон, который связан с поворотом налево, животное начинает ходить кругами. Если вы активируете нейрон, который связан с поворотом направо, животное начнет все время перемещаться вправо. 

Кроме того, наши нейроны активируются и тогда, когда мы припоминаем что-нибудь без приходящей извне информации. Генерация сигналов электрических нейронов может происходить в силу каких-то внутренних причин. 

Когда наш опыт различается, то различаются и те нейроны, которые находятся внутри нашего мозга

Я хочу привести в пример одну работу, которая нравится мне тем, что в ней показано, как нейрон представляет собой две стороны психофизиологических процессов. Это крыса-кокаинист, которая приучена к тому, что она может сама вводить себе кокаин в кровь при нажатии на педаль. Таких исследований ведется очень много, поскольку проблема очень животрепещущая, и по всему миру очень хорошо финансируются такие работы. Можно видеть активацию клетки, которая находится в одной из подкорковых структур, и наблюдать, что есть моменты времени, когда этот нейрон мало активируется, а есть моменты времени, когда его активация сильно растет. Интересно, что происходит в момент времени ноль (а в момент времени ноль происходит нажатие на педаль и ввод кокаина в кровь). Мы видим причины активации отдельных клеток: с одной стороны, мы видим, что за активацией и прекращением активности клетки лежат химические процессы, а с другой стороны, активность или неактивность этой клетки связана с тем, что делает организм, внутри которого находится эта клетка. 

Понятно, что с кокаином это проще показать, чем с другими веществами. Но использование всех уровней, всех возможностей подходов к исследованию этой клетки обязательно должны включать в себя как экспрессию генов, как создание новых белков, как изменение внутриклеточных и внеклеточных веществ, так и то, как это связано с тем поведением животного. Для того чтобы ответить на вопрос, как работает наш мозг, необходимо каким-то образом интегрировать все эти разные уровни исследования. 

Если мы видим людей, которые чем-то отличаются от нас, можем ли мы сказать, что их мозг тоже отличается? Я думаю, что да. Мы можем видеть, как изменяется наш мозг, например, во внутриутробном развитии. За каждым этим изменением лежит появление определенных функций организма. Эти процессы не прекращаются после рождения. Наш мозг продолжает изменяться: создаются некие нейронные группы, которые лежат в основе приобретения нового опыта. И, конечно, когда наш опыт различается, то различаются и те нейроны, которые находятся внутри нашего мозга.

Но мы не можем сказать, что мужской и женский мозг различаются. Во многих комедийных фильмах показано, что мужчина и женщина ведут себя по-разному. Однако все дело в том, есть ли различие между индивидуальным опытом, который мы исследуем. Например, существует большое количество данных, будто женщины плохо ориентируются в математике, плохо решают задачи. Но это напрямую связано с тем, как общество относится к разделению полов. В том случае, если индекс различий между полами достаточно высокий, женщины показывают себя в математике гораздо хуже. Между тем как недавнее исследование, проведенное в Исландии, показало, что в странах с высоким уровнем эмансипации женщины даже лучше справляются с математическими задачами, чем мужчины. То есть возможность справляться с математическими задачами напрямую связана с уровнем эмансипации. 

Конечно, если определенная культура, среда участвует в формировании индивидуального опыта, на выходе он получается разным. И суть тут не в том, мужской это мозг или женский. 

Аудиозапись лекции: