3. Удивительные факты о нашем мозге
Прежде всего давайте поближе познакомимся с нашим главным инструментом – головным мозгом. Если вы хотите получить максимум от своего мозга, то должны знать, как он работает и каким образом от него можно добиться оптимальной интеллектуальной продуктивности.
3.1. 160 миллиардов клеток и 8 квадриллионов[4] соединений
Человеческий мозг – самый сложный из всех известных нам физических объектов во Вселенной. Пресловутая Всемирная паутина со всеми ее серверами, точками доступа, широкополосными магистральными сетями, маршрутизаторами, модемами, хабами, мостами, коммутаторами и миллиардами подключенных к ней компьютеров – проста и примитивна по сравнению с мозгом человека.
В нашем мозге находится около 80 млрд нейронов (от греческого слова «волокно») 10 000 различных типов. Каждый нейрон функционирует как крошечный компьютер или микропроцессор, обрабатывающий электрические сигналы. Одновременно он действует как химическая фабрика, обмениваясь химическими сигналами с другими нейронами. Эти химические сигналы, а точнее – вещества называются нейромедиаторами или нейропередатчиками, поскольку передают сообщения от одного нейрона к другому. Нервные клетки влияют не только друг на друга, но и на связи между другими клетками. Один из важных нейромедиаторов – дофамин, который, помимо прочего, создает у нас ощущения радости и счастья. Есть нейромедиаторы, чье действие похоже на опиум: они снимают боль и вызывают ощущение удовольствия. О них мы поговорим чуть позже, чтобы лучше понять, почему так трудно отключиться от Интернета и почему у многих людей развивается настоящая зависимость от него.
Кроме того, в нашем мозге около 80 млрд глиальных клеток. До недавнего времени считалось, что они играют лишь вспомогательную роль: окружая нейроны, они выполняют опорную и защитную функцию, обеспечивают многообразные метаболические процессы и создают матрицу для развития. Поскольку нейроны обновляются не так регулярно, как большинство других клеток нашего организма, глиальные клетки заботятся о них, создавая все условия для нормального функционирования. Однако в последнее время ученые все чаще сходятся во мнении, что клетки глии также участвуют в мыслительных процессах посредством того, что влияют на связи между нейронами{8}. Кроме того, как мы узнаем в главе о сне, глиальные клетки отвечают за управление отходами. Представляете, насколько важна эта функция в ткани, где клетки ежесекундно производят огромное разнообразие химических веществ!
Таким образом, общее количество клеток головного мозга, помогающих нам обрабатывать информацию, составляет примерно 160 млрд. Это в 48 раз больше, чем пользователей Интернета на всей нашей планете в 2012 году. И в два раза больше, чем звезд в Млечном Пути.
Каждый нейрон связан с от 1 000 до 400 000 других нейронов. Это дает нам больше 8 квдрлн постоянно меняющихся соединений. Если рассматривать везикулы[5] как транзисторы, то наш мозговой компьютер содержит 400 квдрлн транзисторов. (См. приведенную ниже иллюстрацию.)
Наш мозг представляет собой супер-супер-суперкомпьютер или, точнее говоря, миллиарды микрокомпьютеров, соединенных в сложнейшую сеть, состоящую из сетей, которые в свою очередь состоят из сетей, и т. д. Каждая нервная клетка сама по себе функционирует как маленькая сеть. Чтобы сохранить новую информацию или навык, нам не нужны новые нейроны – достаточно создать новые соединения. И значительная часть процессов по созданию новых, разрыванию ненужных и восстановлению поврежденных соединений происходит у нас во время сна.
До недавнего времени считалось, что эти соединения во многом похожи на медные провода, которые передают электрические сигналы между клетками быстро (со скоростью около 400 км/ч), но пассивно. Однако оказалось, что эти «провода» функционируют вовсе не пассивно. Они регулируют поток сигналов, некоторые из них могут отправлять обратно и в целом активно участвуют в обработке информации{9}. Это делает общую, совокупную вычислительную мощность нашего мозга и вовсе непостижимой для нашего ума (извините за парадокс!). В таблице ниже приведены основные численные характеристики этой удивительной сети.
8
Targeting Glia Cells: Novel Perspectives for the Treatment of Neuro-psychiatric Diseases. B. Di Benedetto and R. Rupprecht; Current Neuropharmacology, 2013, 11, 2.
9
Nonlinear dendritic integration of sensory and motor input during an active sensing task. Ning-long Xu, Mark T. Harnett, Stephen R. Williams, Daniel Huber, Daniel H. O’Connor, Rarel Svoboda & Jeffrey C. Magee; Nature 492. 247–251 (13 December 2012).
Dendrites. Yuh-Nung Jan and Lily Yeh Jan. Genes & Dev. 2001. 15: 2627–2641.
Dendritic computation. Michael London and Michael Häusser. Annual Review of Neuroscience. Vol. 28: 503–532.
Active dendrites: colorful wings of the mysterious butterflies, Daniel Johnston, Rishikesh Narayanan, Trends in Neurosciences. Volume 31. Issue 6. June 2008, pp. 309–316.
Dendritic spikes enhance stimulus selectivity in cortical neurons in vivo. Spencer L. Smith, Ikuko T. Smith, Tiago Branco & Michael Häusser. Nature. Letter 27 October 2013.
Orientation and Direction Selectivity of Synaptic Inputs in Visual Cortical Neurons: A Diversity of Combinations Produces Spike Tuning, Cyril Monier, Frédéric Chavane, Pierre Baudot, Lyle J. Graham, Yves Frégnac, Neuron. Volume 37, Issue 4. February 20 2003, pp. 663–680.
Wave Propagation Along Spiny Dendrites. Paul C. BressloffWaves. Neural Media. Lecture Notes on Mathematical Modelling in the Life Sciences 2014, pp. 101–136.