Над мозговым стволом и под корой расположена лимбическая система, состоящая из большого количества маленьких или имеющих сложную извилистую форму структур, связанных друг с другом. В зачаточном виде система существует и у беспозвоночных, особое развитие получила в связи с возникновением и развитием млекопитающих – в их мозге она начала играть важную роль.

У млекопитающих мозг удвоился – все структуры были повторены в правом и левом полушариях, однако получили в результате разные функции. Таламус, миндалевидное тело и гиппокамп получили зеркального двойника. Исключением стал гипоталамус.

Сегодня известно, что лимбическая система, долгое время считавшаяся чем-то вроде «эмоционального центра», на самом деле значительно сложнее по своим функциям. Конечно, она участвует в таких человеческих переживаниях, как страх или любовь, однако ее задачи существенно сложнее: она участвует и в процессе обучения, формировании мотиваций и побудительных мотивов и руководит памятью.

И именно благодаря лимбической системе человек чувствует удовольствие от еды или секса, лимбическая система виновна в депрессии и разочаровании, это из-за ее козней хронический стресс приводит к повышению артериального давления. И это именно она побуждает нас послать кого-либо – справедливо или нет – к черту: это не руководство к действию и тем более не оправдание.

Мозг постоянно накрывает настоящее цунами информации, и ему просто необходима эффективная система сортировки, которая могла бы мгновенно разделять и направлять потоки данных в соответствующие участки коры. Такой сортировочный центр существует и называется таламусом. Он состоит из двух симметричных частей размером с орех и слегка вытянутых, соединенных микроскопическим мостиком из серого вещества. Таламус расположен практически в центре мозга. Он выполняет столь жизненно важные задачи, что любые повреждения его структуры ведут к необратимой коме.

Через таламус проходят все сигналы от органов чувств [см. стр. 116] за исключением разве что обоняния [см. стр. 115], им обрабатывается и проприоцепция (ощущение собственного тела, его положения в пространстве и положения разных частей тела относительно друг друга), и данные наиболее важного органа чувств человека – кожного покрова.

Представить себе сложность процесса можно на конкретном примере: картинка, видимая правым глазом, передается на левую половину таламуса, а она, в свою очередь, посылает ее на левую затылочную долю [см. стр. 77], то есть в ту часть коры, которая отвечает за зрение. Таламус не ограничивается ролью почтальона – он получает и обратный сигнал из затылочной доли. Подобный механизм воспроизводится во всех других отделах коры головного мозга, занятых обработкой сенсорной и двигательной информации.

Из этих связей формируется плотный круговорот информации таламус-кора-таламус, регулирующий чередование состояний сна и бодрствования и переключение внимания, один из важнейших компонентов «волшебства», порождающего сознание [см. стр. 144].

Задачей миндалин, которых две, по одной в каждом полушарии, является мгновенная реакция на возникшую эмоцию и сохранение этой реакции в памяти. Среди всего богатства эмоций самой важной является страх, чрезвычайно важное для выживания переживание. Миндалевидные тела и были созданы эволюцией для управления реакцией на страх [см. стр. 134]. Своим названием они обязаны отдаленному сходству по форме с миндальным орехом.

Оба миндалевидных тела прилегают сбоку, справа и слева, к височным долям и функционируют вместе. Однако в их действиях исследователи отмечают некоторые различия – правое миндалевидное тело принимает на себя негативные эмоции и страх (это проверено в ходе эксперимента с электростимуляцией органа), в то время как левое больше расположено к позитиву и вовлечено, вероятно, в систему удовольствий. Обе миндалины получают информацию от нейронов, ответственных за зрение, обоняние, слух и чувство боли, и посылают приказы двигательному аппарату и сердечно-сосудистой системе.

В случае опасности миндалевидное тело приказывает телу замереть, сердцу биться ускоренно и гормонам стресса начать вершить свою работу [см. стр. 216]. Миндалины регулируют не только непосредственную реакцию на угрозу, но и выработку условных рефлексов, связанных со страхом [см. стр. 79]. Если крысе удалить миндалины из мозга, она не делает даже попытки сбежать при виде кота. Кроме того, миндалевидные тела участвуют в механизме долгосрочной памяти [см. стр. 83].

Современная технология «фотографирования» мозга [см. стр. 253] показала, что нарушения в работе миндалевидных тел, генетического происхождения, или спровоцированные недостаточностью нервных импульсов, могут лежать в основе тревожных состояний, аутизма, депрессии, фобий и посттравматического стресса [см. стр. 203]. Психическая травма, полученная на войне или при переживании сексуального насилия, может физически повредить миндальное тело в течение достаточного короткого периода времени. Возможно, это наиболее подверженная половому диморфизму структура головного мозга, и именно миндалины хранят в себе отличия мужского и женского мозга [см. стр. 196].

Гиппокамп, наверное, одна из наименее изученных частей мозга, после лобной коры, и вызывает самые ожесточенные споры в научной среде. Он постоянно порождает загадки и гипотезы, ученые пишут о нем невероятно толстые книги. Последний рекорд – изданная Оксфордским научным издательством книга толщиной в 840 страниц.

Гиппокамп формой отдаленно напоминает морского конька, он был открыт в XVI веке болонским анатомом Джулио Чезаре Аранци. Гиппокамп имеет парную структуру, его симметричные части расположены в обоих полушариях мозга, между таламусом и височными отделами. Кратко его задачу можно описать двумя словами – память и пространство.

Гиппокамп отвечает за краткосрочную память, то есть фиксацию собственного опыта [см. стр. 83], играет роль и в семантической памяти, запоминании как элементарных жизненных правил, так и сложных социальных ритуалов и понятий. И самое главное – участвует в процессе консолидации памяти, перехода данных из кратковременной в долгосрочную память. Экспериментально доказано, что повреждение гиппокампа делает невозможным только создание новых воспоминаний, притом что воспоминания, сформированные до травмы, остаются неизменными (хранятся в другом отделе мозга). Вдобавок человек сохраняет также способность обретения новых навыков ручного труда (за них тоже отвечает другой отдел мозга).

Обе части гиппокампа реагируют на трансмиссию серотонина, дофамина и норадреналина [см. стр. 36]. Исследователи обнаружили также загадочные электромагнитные волны, так называемые тета-колебания частотой от 6 до 10 Гц, которые проходят через гиппокамп каждые 6–10 секунд [см. стр. 29]. Недавние эксперименты в университете Беркли показали, что тета-колебания разной частоты тоже служат для передачи информации: вживленные в мозг мыши электроды помогли ей ориентироваться в лабиринте. Навигация в пространстве оказалась еще одной важной функцией гиппокампа – изучение мозга лондонских таксистов, обязанных выучить наизусть карту огромного города, чтобы получить лицензию, показало у них заметное увеличение задней части гиппокампа.

Будучи одной из важнейших составляющих лимбической системы, гиппокамп насыщен рецепторами кортизола [см. стр. 45], что делает его уязвимым перед воздействием длительного стресса. Экспериментально доказано, что у людей, страдающих от посттравматического синдрома, доли гиппокампа частично атрофируются [см. стр. 216]. Ученые полагают, что нарушение работы гиппокампа может быть связано и с тяжелой депрессией, и с шизофренией [см. стр. 220].

Маленький размер гипоталамуса совершенно не соответствует огромности задачи, которая перед ним стоит: он обеспечивает выживание в буквальном смысле. Гипоталамус весит всего 4 г и имеет в длину 4 мм, расположен в самой середине мозга и собирает самые разнообразные сведения, приходящие от тела. В тревожной ситуации гипоталамус использует химические и нейронные рычаги для поддержания гомеостаза, то есть оптимального баланса жизненно важных ресурсов организма.

Гипоталамус живет точно в центре мозга, в месте, где соприкасаются полушария, чуть-чуть ниже половинок таламуса. У него тоже есть левая и правая части, но в отличие от таламуса он имеет вид единого органа, что позволяет так его и рассматривать.

Гипоталамус состоит из выделенных анатомически групп нейронов, именуемых ядрами, которые с помощью разнообразных инструментов контролируют температуру тела, регулируют потребление воды и пищи через чувства жажды и голода, управляют физиологическим откликом на смену дня и ночи, так называемым циркадным ритмом [см. стр. 129] и определяют сексуальное поведение.

Крошечный гипоталамус обладает такой мощью, поскольку помимо арсенала нейронов держит под контролем расположенный совсем близко гипофиз – властителя эндокринной системы. Гипофиз производит восемь гормонов, играющих фундаментальную роль в сохранении гомеостаза, и два из них синтезируются непосредственно в гипоталамусе.

Это и стратегический гормон роста (стимулирующий воспроизводство и регенерацию клеток), и кортикотропин-релизинг-гормон (кортикотропин помогает противостоять стрессу), и окситоцин с вазопрессином (нейротрансмиттеры, необходимые для возникновения влюбленности), и пролактин (регулирует выработку грудного молока), и гонадотропин (управляет половым развитием). Таким образом, гипоталамус отвечает не просто за выживание особи, но и за благополучие вида в целом.

В самой сердцевине полушарий расположена группа ядер серого вещества, каждое со своей анатомической и нейрохимической конфигурацией, но объединенных связью с верхними слоями коры мозга и нижней частью мозгового ствола. Они управляют автоматическими и произвольными движениями, движениями глаз, а также эмоциями и процессом познания.

• Путамен (Скорлупа)

Эта структура значительных размеров расположена под таламусом и вовлечена в сложный механизм управления движением. Не случайно путамен связан с таким дегенеративным заболеванием, как болезнь Паркинсона, то есть расстройством двигательной системы.

• Хвостатое ядро

Парная структура, расположенная в обоих полушариях, выходящая из путамена и обвивающая его наподобие утончающейся, сходящейся на конус спирали. Хвостатые ядра тоже отвечают за моторику и болезнь Паркинсона, но не только, – они участвуют в реализации когнитивных способностей (обучение, память, речь), а также определяют некоторые психологические переживания человека. Магнитно-резонансное сканирование показывает, что хвостатое ядро активизировано как у влюбленных, так и у восхищающихся чьей-либо красотой. Путамен и хвостатое ядро вместе образуют стриатум.

• Прилежащее ядро

Парная структура, которую тоже было бы правильнее назвать прилежащие ядра, поскольку в каждом полушарии находится по ядру. Она участвует в системе вознаграждения [см. стр. 159], составляя важную часть так называемого мезолимбического пути, по которому из вентральной зоны [см. стр. 42] поступает дофамин [см. стр. 59]. Зависимость – тоже дело прилежащего ядра. А совсем недавно были обнаружены доказательства того, что ядро активизируется не только при переживании удовольствия, но и, напротив, отвращения. Играет роль в импульсивных проявлениях, а также создает эффект плацебо [см. стр. 207] и вместе с обонятельным бугорком составляет так называемый вентральный стриатум.

• Стриатум

Дорсальный и вентральный стриатумы (описанные выше структуры) образуют вместе полосатое тело, чьи функции состоят в поддержании сложной системы обучения и других когнитивных функций, обеспечения системы вознаграждений, в том числе и их возможного перехода в зависимости. В целом полосатое тело делает приятными действия или переживания [см. стр. 79].

• Бледный шар

Бледный шар получает информацию от полосатого тела и отправляет ее в черную субстанцию. Играет ключевую роль в осознанном движении.

• Субталамус

Принимает сигналы полосатого тела и помогает регулировать движения тела.

Эта удлиненная парная структура является одновременно частью как коры головного мозга, так и лимбической системы, осуществляя переход от «мозга млекопитающего» к «мозгу примата»; в обоих полушариях она обволакивает мозолистое тело.

Если говорить о мозге языком архитектуры, можно сказать, что поясная кора находится на верхнем этаже лимбической системы. Она принимает информацию как с крыши (кора головного мозга), так и с нижних этажей (таламус) [см. стр. 62]. Поясная извилина участвует в переживании эмоций [см. стр. 133], обучении [см. стр. 179], запоминании [см. стр. 83]. И этим ее функции не ограничиваются – список ее ролей в жизненных процессах весьма обширен.

Передняя часть поясной извилины отвечает и за базовые процессы, такие как кровяное давление и сердцебиение, и за высшую нервную деятельность – управление эмоциями [см. стр. 192], планирование [см. стр. 79] и принятие решений [см. стр. 188]. Задняя часть осуществляет автоматические реакции [см. стр. 184], участвует в процессе вспоминания забытого и в работе сознания [см. стр. 144].