Как мы отличаем реальное, что происходит с мозгом под ЛСД? Нейробиолог Илья Мартынов — о главных загадках мозга

Чем больше наука узнает о мозге, тем больше восхищения он вызывает — мощный, быстрый, нейропластичный, слишком самостоятельный и слишком непостижимый. О самом загадочном — как мозг учится, фантазирует, воспринимает реальность и какой эта реальность может быть — мы поговорили с нейробиологом Ильей Мартыновым. И восхитились еще сильнее.

Есть масса экспериментов, показывающих, что при просмотре/чтении/мысли об объекте и при непосредственном контакте с ним работают одни и те же участки мозга. Например, при чтении слова «кофе» активизируется обонятельная кора. Почему так происходит?

По Павлову, природа нас наделила возможностью развить вторую сигнальную систему. Она называется речевой. Вообще, чтобы подумать о чем-то, нужно сперва это назвать, придумать/подобрать слово. Для того, чтобы сформулировать мысль, нужно скомбинировать слова.

Наш мозг поделен на огромное количество функциональных областей, но все они работают как единая система. У нас есть первичные области коры, которые воспринимают только один вид информации, например, зрительный образ. Есть вторичные и третичные области, они обобщают стимулы. Третичные области еще называют ассоциативными — внутри них смешиваются сигналы первичных и вторичных областей (ассоциирование).

Илья Мартынов

Поскольку в детстве родители кодировали информацию словами, мы научились сопоставлять с ними образ. К примеру, нам показывают игрушку и называют ее («это — машинка»). В затылочных областях коры (восприятие зрения) активизируются клетки для распознавания образа игрушки. В височных областях коры (восприятие слуха) — клетки, реагирующие на звуковой стимул (в нашем случае — название игрушки). В ассоциативных областях сопоставляются разные параметры стимула, и так мы получили общий образ машинки, соответствующий определенному внешнему виду, тактильным ощущениям от него, слову «машинка», его звучанию и т.д. Под это дело даже формируется «речевой» нейрон.

Выходит, мозг фиксирует жизненный опыт через ассоциации?

По сути, мозг обучается по типу сложных условно-рефлекторных комплексов. Морковь — оранжевая. Зайчик — с двумя ушками. Чем больше ассоциированных повторений, тем прочнее формируется сеть из связанных клеток в мозге. То есть, чем чаще мама вам говорила: «смотри, это морковь, она оранжевая», тем крепче это оседало в мозге на уровне синаптических связей. Интересно, что любой опыт в некотором смысле «перепаивает» наши связи в мозге. Мозг очень пластичен и, как мягкая глина, подстраивается под среду (оставляя на себе ее отпечатки). Даже читая этот текст, вы перестраиваете связи между клетками мозга.

А почему мы в действительности не чувствуем запах кофе, когда видим слово «кофе»?

Ассоциативные области собирают информацию из разных отделов мозга. Именно поэтому рисунок чашки с кофе или само слово «кофе» ассоциируются с конкретным ароматом. Запах вы на самом деле не чувствуете, но речевой нейрон (на слово «кофе») автоматически привлекает информацию из обонятельной системы. Это крайне упрощенная схема, но приблизительно работает так.

Как тогда мозг отличает реальный запах кофе от воображаемого?

Пока единого мнения насчет физиологического механизма нет. Полагают, что сигнал подавляется, так как не стимулируются сенсорные системы. Мозг не видит химического раздражителя на обонятельных рецепторах и не получает от них сигнал. Ассоциативные нейроны просто извлекают информацию из памяти. Это позволяет нам не превращать работу мозга в полную мешанину.

А вот во сне или в случае с галлюцинациями ингибирование сенсорных систем отключается, поэтому мы видим, слышим и чувствуем то, чего нет.

Что происходит в мозге у человека, который галлюцинирует?

В психиатрии галлюцинации подразделяют на истинные и псевдогаллюцинации. Истинные — это когда образы проецируются человеком вовне и для человека не отличаются от реальных объектов или стимулов. По сути, такие галлюцинации — это ошибка восприятия органами чувств. С помощью аппаратуры мы можем зафиксировать, что человек действительно слышит, видит или обоняет то, чего нет на самом деле.

Псевдогаллюцинации — это «видение» образов несуществующих объектов внутри сознания, то, что как бы живет в голове человека. Часто встречаются у людей, страдающих шизофренией, когда искажается сама природа сознательной деятельности. Человек воспринимает сигналы не глазами или ушами, а неким «внутренним взором», «внутренним ухом». Он может думать, что видит сквозь стену или наделен сверхспособностями (которые ему будут казаться реалистичными), что он «слышит» голоса с Венеры или Луны.

Из сканирующих исследований мы знаем, что, когда здоровый человек произносит слова, у него подавлены участки коры мозга, ответственные за слух. У больных шизофренией этого не происходит. Собственная внутренняя речь ими ошибочно воспринимается как речь другого.

Во время галлюцинаций области коры, задействованные в формировании внутренней речи, активируются раньше областей, связанных с осознаванием вербального материала. То есть что-то внутри говорит или кричит, а больной осознает, что нечто прозвучало, только после некоторой задержки.

А как возникают галлюцинации у людей, не больных шизофренией?

Галлюцинации возникают по разным причинам — при сильной усталости, интоксикациях, при патологических процессах в структурах мозга, зачастую — во время приема психотропных веществ. Механизмы их возникновения всегда разные, и многие из них еще до конца не ясны. Галлюцинации можно рассмотреть с биохимической точки зрения (на уровне молекул) и нейрофизиологической (на уровне структур мозга).

Возьмем пример воздействия психоактивных веществ на мозг. В нашем организме есть обширная серотониновая система, представленная в разных участках мозга. Это группа клеток, которые для общения друг с другом используют серотонин. Серотониновые нейроны играют основную роль в регуляции настроения. Если нарушен синтез вещества, то у человека может возникнуть депрессия. В норме серотонин вырабатывается в просвете между отростками нервных клеток, для чего на мембране клеток есть специальные рецепторы. Когда молекулы серотонина «касаются» рецепторов, возникает нервный импульс, и сигнал следует от одной клетки к другой.

Психоактивные молекулы, например, ЛСД, связываются с такими рецепторами. Они как бы обманывают клетки, выдавая себя за молекулу серотонина. Поскольку молекулы ЛСД связываются с большим количеством рецепторов, в мозге хаотично возбуждаются различные участки, что и приводит к неконтролируемому смешению образов. Более того, мозг может ошибочно воспринимать информацию от сенсорных систем, полагая, что она реальна. Так мы и получаем истинные галлюцинации. Это всего лишь один из механизмов, есть и другие.

Нейрофизиологически похожим образом появляются галлюцинации у людей, страдающих эпилепсией. Образы возникают из-за неконтролируемого возбуждения различных областей мозга и их неадекватного реагирования на внешние стимулы. У таких больных случаются видения, в которых к ним приближаются несуществующие люди, летит самолет с огромной скоростью, двигается стена огня и т.д.

Часто в патологический процесс вовлечены височные области. При поражении этих участков мозга у человека возникают слуховые, обонятельные, вкусовые галлюцинации.

Их еще называют «зоной Бога», потому что активизация (или стимуляция) некоторых частей височной доли может вызвать божественные озарения или религиозные переживания. Можно ли как-то зафиксировать, когда человек воображает, а когда на самом деле воспринимает?

Конечно. Например, по активностям проводящих и воспринимающих звеньев (в частности, на вызванных потенциалах). Это ответы различных структур нервной системы на раздражители. А вот как мозг эти сигналы будет интерпретировать (какие будут искажения), возникнет ли синестезия – другой вопрос. У науки пока нет однозначных ответов относительно субъективных критериев восприятия. Грань между воображаемым и действительным очень тонка.

Как наш мозг в целом отличает воображаемое от действительного? Если речь идет не только о сенсорных стимулах, как в случае со словом «кофе».

Вообще-то, плохо. К тому же, никто не знает, что такое действительное. Действительное – это и инфразвук, и ультрафиолетовые волны вокруг нас, и много еще чего. Мы на это «смотрим», мы это «слушаем», «обоняем» и т.д, даже не зная об этом. О сознательном различении воображаемого и того, что мы называем действительностью, вообще не приходится говорить. Допустим, есть человек с дефектом хрусталика, незрячий с рождения. В двадцать лет ему заменили хрусталик. Но он все еще спокойно может выйти в окно! Почему? Потому что его мозг в соответствующий период развития не научился видеть мир объемным. Для такого человека, в принципе, может не быть визуальной разницы в «ближе-дальше».

Писательница Айн Рэнд попыталась в своих книгах отразить идею о том, что объективная реальность существует независимо от воспринимающего ее человека. Проблема в том, что на сегодня объективная реальность не до конца постижима методами науки. Что мы на самом деле знаем о черной дыре, когда смотрим на нее в телескоп с помощью рентгена? По сути, мозг астронома видит какие-то флуктуации излучения, затем ученый разглядывает на экране интерпретации компьютера, после чего в своем воображении достраивает модель-рисунок объекта.

Такая же проблема со сном. Во сне вам все кажется невероятно реальным. По одной из гипотез сон – это психофизиологический процесс, внутри которого кора больших полушарий видит свою собственную работу (как бы отражение самой себя).

Физиологи на этот счет любят вспоминать великого И. М. Сеченова, который написал: «Нет никакой разницы в процессах, обеспечивающих в мозгу реальные события, их последствия или воспоминания о них». Получается, что в мозге работают одни и те же элементы, и им все равно.

В 1990-е Джакомо Ризолатти открыл удивительные клетки в мозге, которые активизируются, когда мы следим за действиями других людей. Их назвали зеркальными нейронами. Из данных экспериментов следовало то, что эти клетки подобно зеркалу «отражают» чужое поведение в нашей собственной голове. Это позволяет нам ощущать происходящее с другим человеком так, как если бы мы совершали действия сами.

Как раз они помогают нам идентифицироваться с литературными и кино- героями. Как вы думаете, можно ли получить жизненный опыт из книг и фильмов?

Не уверен, что можно приобрести полноценный жизненный опыт, потому что, во-первых, я не знаю, что это такое, а во-вторых, для мозга любой опыт – это опыт.

В целом, мозгу все равно, как он будет специализировать свои нейронные сети. Но если мы подразумеваем под полноценным опытом способность общаться с другими людьми, решать жизненные задачи, то ответ очевиден – нельзя. Мозгу в любом случае потребуется опыт взаимодействия с реальными людьми.

Если же мы говорим о современном мире, где можно стать успешным виртуально, то стать в чем-то весьма опытным вполне реально. Вы можете изучить программирование и стать сотрудником крупной корпорации, не выходя из дома, сидя перед компьютером и телевизором.

Впрочем, книги и фильмы тоже бывают разными. Многое зависит от задач и конечных целей. Мы опять упираемся в критерии оценки «полноценности» опыта.

Как показывают исследования, у начитанных и насмотренных людей больше развита способность к эмпатии. То есть, мы отчасти проживаем жизнь персонажей, прорабатываем их психологические и жизненные ситуации как свои. Мозг фиксирует их так же, как если бы они были реальными?

Сложный вопрос с точки зрения оценки. Трудно судить о причинно-следственных связях, так как неясно – у людей развилась способность к эмпатии после чтения книг и просмотра фильмов, или они изначально были более сочувствующими, и потому больше читали и смотрели (причем, видимо, определенные жанры). Но если рассуждать с позиций пластичности, то можно предположить, что полученный опыт из книг действительно перепаивет синапсы, формируя определенные стереотипы восприятия взаимоотношений между людьми.

Кстати, практически всегда любовь описана искаженно. Я сам недавно закончил писать вторую художественную книгу (это мое хобби) и понимаю, что наврал с сюжетной линией про любовь раз пять. А все почему? Потому что на обычные отношения никто со стороны смотреть не будет – нужны изюминка, эмоции, необычные поступки. Часто люди, начитавшись художественной литературы со сценами ярких признаний, начинают искать нечто подобное в реальности, педалируют похожие чувства и ситуации. Но, увы, химия жизни значительно прозаичнее «физиологического коктейля любви», льющегося со страниц романов. И как раз из исследований мы знаем, что «литературная» любовь долго жить не может. Месяц-два-три. А дальше – серые будни.

Похожая ситуация с диалогами. Люди редко разговаривают так же, как в книгах (может, и жаль). В целом, чтение книг побуждает обогащать свой словарный запас, выстраивать грамматически более сложные предложения. При условии внимательного чтения сложной литературы с хорошей редактурой и корректурой. Пластичность тут срабатывает на ура.

Есть мнение, что до того, как Тургенев написал про своих знаменитых барышень, в реальности их не встречалось – все стали видеть их именно потому, что он их создал. Или что туманов в Лондоне для всех не существовало, пока их не написали живописцы. Насколько корректны такие рассуждения?

Я полагаю, что вопрос с тургеневскими барышнями и туманами – это та же история из детства с игрушкой. Человека программируют видеть и воспринимать что-то в связке. По сути, мозгу легко мыслить стереотипами, то есть простыми речевыми конструкциями. А если они еще и вызывают яркие образы, то вообще отлично. По этой же причине мы навешиваем ярлыки. Когда мы навесили ярлык, мы можем успокоиться, потому что теперь нам все как бы понятно о человеке, явлении и т.д.

Данный феномен скорее культурологический. Я бы, кстати, был здесь весьма осторожен с обобщениями. Могу предположить, что далеко не для всех стали существовать тургеневские барышни, а для тех, кто оказался, во-первых, способен это понять (читать умели в те времена далеко не все), а во-вторых, был достаточно конформен, чтобы на это среагировать.

Эволюционно в нас сформирован механизм принимать на веру то, что говорят значимые для нас люди (авторитеты). Мы даже знаем области в мозге, ответственные за этот механизм (цингулярная кора, некоторые части лобных, височных долей). Так вот, для каких-то людей Тургенев оказался авторитетом и они подхватили его идею (аналогичная история с туманами, только там мог сработать эффект массовости). Конечно, никаких специальных «тургеневских барышень» не было. Просто конформные девушки стали подражать тому, что у Ивана Сергеевича (кстати, один из моих самых любимых русских писателей) было написано. Отсюда все эти обмороки (естественно симулированные!). «Тургеневских барышень», да и туманов Лондона для многих и сегодня не существует. Скорее они есть только для людей, много читавших и впечатлительных.

То есть кто-то вполне может вспомнить туманы в Лондоне, хотя их там не было, и «нет никакой разницы в процессах, обеспечивающих мозгу реальные события, их последствия или воспоминания о них». Насколько «виртуальна» наша память?

Это вопросы сложные, специфические, и я не специалист по молекулярным механизмам памяти. Как я уже сказал, синапсы постоянно перепаиваются под воздействием получаемого опыта. В 2000-м году Эрик Кандел получил Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов памяти, доказав структурную перестройку синапсов во время обучения новому навыку. Кандел с коллегами также обнаружили целый каскад химических реакций, посредством которых происходит активация CREB-фактора, регулирующего синтез РНК. Иными словами, нашли целый химический путь, который влияет на работу генов нервной клетки. Только вдумайтесь в это! Вы что-то изучаете, и у вас гены начинают иначе работать. Причем это происходит постоянно при многократном предъявлении стимула.

В исследованиях на цыплятах удалось показать, что обращение к воспоминанию и первичная запись самого этого воспоминания вызывают аналогичные молекулярные процессы.

В таком случае, можно говорить о том, что наша память скорее не «виртуальная», а очень динамичная. Это как жесткий диск, на котором бы все (или многое) менялось при записывании новой информации. На самом деле, мы до конца не знаем, в каком объеме затрагивает поступающая информация синапсы в разных областях мозга.

К тому же, это лишь кусочек гораздо более сложного и комплексного процесса. Нам предстоит еще многое познать о механизмах памяти, и это прекрасно, ведь нам есть, что изучать!