Новые окна в разум

В последние годы исследования мозга привели к нескольким открытиям, которые проливают свет на то, как работают многие из наших тонких когнитивных навыков. В этой главе мы рассмотрим два из трех самых глубоких из них. Мы оставим последний, связанный с сетью пассивного режима работы мозга, на потом.

Зеркальные нейроны

В 1980-х годах в лаборатории города Парма (Италия) научно-исследовательская группа во главе с Джакомо Ризолатти, изучавшая нейроны, которые используют обезьяны для управления движениями рта и руки, вошла в историю неврологии, случайно обнаружив, что те же самые нейроны активируются, когда обезьяны наблюдают за тем, как эти же движения делает человек. Их доклад был опубликован в 1992 году и вызвал по всему миру лавину дальнейших исследований того, что стали называть зеркальными нейронами. То, что началось как открытие, связанное с наблюдением за движениями и их выполнением, постоянно расширяет свои границы по мере того, как исследователи находят зеркальные нейроны во все новых и новых областях головного мозга.

Что делает эти выводы такими интересными? Они проливают свет на все виды имитационного обучения и лежат в основе всех социальных взаимодействий. Они позволяют воспринимать и определять выражения лиц и физические жесты, давая нам жизненно важные подсказки для чтения чувств других людей и искусного общения в социальных ситуациях. Они глубоко вовлечены в создание нашего общего ощущения другого человека, что помогает нам развить эмпатию и сострадание к нему. Судя по всему, даже у младенцев есть активные зеркальные нейроны. Когда один ребенок плачет в инкубаторе для новорожденных, его плач часто заражает других младенцев, которые тоже начинают плакать. Большинство младенцев, когда кто-то высовывает язык, пытаются показать язык в ответ, иногда даже когда им всего сорок две минуты от роду! Ясно, что они слишком малы, чтобы ощущать свое «я», которое может копировать поведение благодаря сочувствию или интеллекту, поэтому такое поведение до последнего времени озадачивало ученых. Так как эти зеркальные нейроны активируются автоматически и практически не требуют сознательной мотивации, многие исследователи теперь рассматривают их как наиболее вероятное объяснение.

Эти нейроны позволяют нам получить важные двигательные навыки путем копирования движений, которые мы видим. Они служат нам, когда мы учимся всему, начиная от ударов в гольфе и танцевальных па до внимательного слушания и устной речи. Мы вдохновляемся, когда слушаем сильное красноречивое выступление или прочувствованное повествование, потому что зеркальные нейроны внутри нас имитируют энергию говорящего. Неудивительно, что энергичные учителя гораздо более эффективно вовлекают детей в обучение. Они дают больше, чем просто слова; они дают внутренний танец своего энтузиазма и любопытства, и это заражает школьников, как плач заражал младенцев в инкубаторе. Подумайте, какую невероятно важную роль эти зеркальные нейроны, должно быть, играли у народов, не имевших письменности, помогая им передавать все свои практики и знания каждому новому поколению.

Научные исследования отслеживают активность зеркальных нейронов у лиц, страдающих различными заболеваниями аутистического спектра, начиная от синдрома Аспергера до более сложных аутичных состояний. Эти исследования показывают, что у этих людей либо меньше зеркальных нейронов, либо их зеркальные нейроны не реагируют должным образом, особенно когда они сталкиваются с людьми или незнакомыми объектами. Без умения считывать выражения людских лиц, интонации или язык тела социальная активность становится очень запутанной и неблагодарной деятельностью. Это усугубляется еще одним открытием, сделанным учеными, которое показывает, что в раннем детстве у аутичных детей миндалина растет гораздо быстрее, чем в норме, что может способствовать появлению характерных для них гипернастороженности, боязливости и избегающего поведения. Детям с синдромом Аспергера часто удается довольно неплохо учиться, хотя отсутствие у них сильной связи с зеркальными нейронами вызывает у них множество проблем в социальных ситуациях. В результате их навыки наблюдения часто крайне заостряются, поскольку они стараются запомнить как можно больше социальных сигналов. Однако в конечном счете им приходится сосредоточиться на словах говорящего, чтобы заполнить пробелы, и нередко они понимают слова собеседника слишком буквально. Мы до сих пор не знаем, как передать им ощущение, которое дает отзеркаливание доброй улыбки – ту дозу окситоцина, которая усиливает наше чувство благополучия и делает социальное взаимодействие таким приятным.

Сочетание тета- и гамма-ритмов

Второе открытие происходило постепенно. Все началось в 2001 году и с тех пор становилось все удивительнее с каждой новой серией исследований. В ходе этих исследований было показано, что мозг использует две совершенно разные формы активации для того, чтобы осуществлять сложные мыслительные процессы. Когда мы думаем о чем-то привычном, наш мозг обычно функционирует в состоянии, называемом «бета-ритм». Для него характерны колебания мозговых волн с частотой от 13 до 30 Гц. Если мы расслабляемся до состояния пустого разума или просто закрываем глаза, мы переходим в состояние альфа-ритма и замедляем ритмы мозга до девяти-двенадцати колебаний в секунду. Но если мы хотим осуществить сложный мыслительный процесс, ни один из этих ритмов не подходит. Вместо этого наш мозг должен объединить очень медленный ритм, называемый «тета», с чрезвычайно быстрым ритмом под названием «гамма». Тета-ритм функционирует с частотой 4–8 Гц, а частота гамма-ритма составляет 40–80 Гц и может достигать 200 Гц или более. Во время работы в тета-состоянии, наш любопытный разум собирает фрагменты информации, которые, предположительно, могут быть связаны друг с другом.

Это мечтательное сканирование происходит слишком медленно, чтобы собрать все неорганизованные фрагменты информации воедино. Тем не менее, когда разум размышляет над этими фрагментами, они начинают синхронно активироваться. Это процесс называется «фазовая синхронизация». Когда это происходит, в процесс включаются гораздо более быстрые мозговые волны. В этом высокоскоростном гамма-состоянии мозг способен сканировать эти неорганизованные фрагменты информации, реагировать на них и создавать порядок или согласованность, которая будет раскрывать полную картину. В те моменты, когда головоломка внезапно складывается, у нас может перехватить дыхание.

Мы испытывали эти моменты озарения с младенчества. Это сочетание тета- и гамма-ритмов помогало нашему младенческому разуму создавать связи, необходимые, чтобы превратить ощущения в образы восприятия. Это помогало нам сопоставлять объекты с их названиями, а позже – извлекать смысл из произносимых фраз. В конце концов, мы начали использовать этот процесс, чтобы справиться и со сложными рассуждениями тоже. Именно это сочетание позволило нам обучаться таким поэтапно осваиваемым предметам, как математика, естествознание и иностранные языки. При изучении этих предметов нам нельзя было забывать любую старую информацию, когда мы узнавали новую, потому что все это должно было быть связанным, если мы хотели добиться успеха.

Когда эти два ритма мозга не сбалансированы, у нас могут появиться определенные проблемы. Некоторые исследователи подозревают, что проблемы с дефицитом внимания коренятся в вялой и неорганизованной тета-активности, из-за чего высокоскоростная гамма-активность начинает работать без определенной цели, а это приводит к отвлекаемости и перевозбуждению. Когда мы сильно не высыпаемся, то сталкиваемся с подобным состоянием. Тонкость и нюансы размышлений в этом медленном тета-состоянии теряются. Нам приходится ускорять свою мозговую деятельность, чтобы просто сохранить бодрость. Мы становимся временно гиперактивными и рассеянными до тех пор, пока не отоспимся.

Кроме того, судя по всему, существует минимальная скорость, ниже которой мы не можем усвоить сложную информацию, потому что упорядочивающей активности, характерной для гамма-состояния, не возникает. Вот отличный пример. Во время обучения тай чи, как правило, каждое новое движение показывается очень медленно, и в таком темпе проходит все обучение. Я посещала такие занятия, которые преподавались в этом расслабленном стиле, и примерно через восемь недель лишь немногие из нас смогли выполнить движения, которым нас обучали. Наш разум отказывался от них, и мы не могли тренироваться в промежутке между занятиями. Наконец кто-то попросил тренера пару раз выполнить выученные нами движения очень быстро. Это было все, что нам требовалось, чтобы создать ускользавшую от нас согласованность.

Однако нам не всегда нужно объединять эти два ритма. Если мы отделим их друг от друга, то сможем обратиться к двум другим типам устойчивости. Первый тип – это устойчивость к неопределенности, и для этого мы должны как можно дольше работать в тета-состоянии, прежде чем вызывать гамма-состояние и организовывать все фрагменты информации. Говоря в научных терминах, мы пытаемся поддерживать состояние самоорганизующейся критичности, состояние, граничащее с хаосом, но все еще способное в последнюю минуту собрать все воедино. Чем больше мы можем растягивать это состояние неопределенности и не давать этим фрагментам соединиться, тем выше оказывается наш интеллект.

Теперь давайте посмотрим на то, что происходит, когда мы ориентируемся на гамма-состояние. Гамма – это искра, вызывающая новизну. После того как мы вызываем его для работы с разрозненными фрагментами, которые мы собрали в состоянии тета, оно действует как неврологическая центрифуга, соединяя их в единое целое. Чтобы подпитать эту активность, требуются огромные количества глюкозы, и у здорового, хорошо отдохнувшего разума будет больше топлива в наличии. Вспомните время, когда у вас выдался невероятно творческий день. Вполне возможно, вы были так поглощены, что даже не пообедали, так откуда ваш мозг получил всю ту дополнительную глюкозу? Оказывается, ваш мозг имеет резервный источник питания. Он имеет особые клетки, называемые астроциты или звездчатые клетки, которые расположены во всех областях мозга, связанных с мышлением и памятью. Их главная цель заключается в предоставлении организму концентрированной формы глюкозы, гликогена, по его требованию. Исследования на животных показывают, что регулярные физические упражнения могут увеличить количество этих звездчатых клеток на целых 60 процентов, что позволяет намного увеличить время пребывания в гамма-состоянии. Если вы стремитесь повысить свой творческий потенциал, то скорее всего вам стоит провести один очевидный эксперимент и посмотреть, что даст вам увеличение вашего уровня физической активности.

Ряд исследователей также заинтересовался физическими процессами, участвующими в одновременном соединении большого количества информации. Они предполагают, что когда мы вызываем мощные всплески гамма-ритма, чтобы найти новые идеи, то можем метаболизировать столько гликогена, что его хватило бы на создание настоящих искр света в нашем мозгу. Возможно, поэтому, описывая эти моменты озарения, мы говорим, что в нашем мозге как будто промелькнула искра, загорелась лампочка, как будто мы увидели дневной свет, как будто на нас снизошла идея, и называем людей, которые имеют больше идей, чем большинство, яркими или блистательными.