Как на самом деле работает мозг / Хабр
На хабре довольно популярны статьи о различных техниках повышения работоспособности, улучшения памяти, самомотивации и т.д. и т.п. Увы, зачастую авторы этих статей совершенно не представляют себе, что такое мозг, как он работает и почему всё устроено именно так.
Прежде всего, необходимо понять вот что:
Думать — дорого
Изложенные ниже сведения почёрпнуты, большей частью, из книги С.В.Савельева «Происхождение мозга», которую я настоятельно рекомендую к прочтению, наряду с трудами Ричарда Докинза и Конрада Лоренца.
Мозг возник в результате эволюции как гибкий, универсальный и быстрый решатель. Обладание мозгом делает животное значительно более приспособленным, особенно в экстремальных ситуациях. Однако за все приходится платить: мозг — чрезвычайно затратный орган. У человека интенсивно работающий мозг потребляет четверть (!) ресурсов всего организма. Проблема заключается ещё и в том, что мозг никогда не находится в состоянии покоя; даже отдыхающий мозг потребляет 10% энергии организма, при этом составляя всего 2% от его массы.
Кроме того, организм элементарно не в состоянии поддерживать интенсивную работу мозга в течение длительного времени, через какое-то время неизбежно наступает нервное истощение. Ко всему прочему, мозг, лишенный нужных ресурсов (кислорода прежде всего), практически мгновенно (в течение 5 минут) погибает.
Оптимизация
Полагаю, большинство хабровчан к данному моменту уже представили себе, каким образом можно оптимизировать энергетические затраты мозга. ИТ-специалисты в этом плане ничего лучше природы не придумали.
Вариант А: ограничить активность мозга только действительно экстремальными ситуациями. На человеческом языке этот механизм называется «лень». Человек инстинктивно стремится не думать, до тех пор, пока в этом нет необходимости. Многие животные, например, кошки, вообще постоянно пребывают в одном из двух состояний: либо сонной дрёмы, либо гиперактивности. Лень является двигателем прогресса в самом что ни на есть буквальном смысле.
Вариант Б: кэш. Заложить как можно больше предопределенных моделей поведения и включать мозг только тогда, когда автопилот не может разрешить проблему сам.
Такая оптимизация свойственна прежде всего мелким животным, но, как нетрудно заметить, проявив минимум наблюдательности, человек ей тоже пользуется вовсю.
Кстати, отсюда идет знаменитый несуразный миф о том, что человек, якобы, использует десять (пять, два — нужное подчеркнуть) процентов своего мозга. В конкретный момент времени и в состоянии покоя — в каком-то приближении, да. Потому что использовать мозг целиком без необходимости — дорого и неразумно. Но держать 90% мозга не используемыми вообще — ещё более дорого и неразумно.
Реальность
Часто кажется, что поведение человека глупо и нелогично. Однако в свете предыдущего параграфа вполне очевидно, что поведение человека абсолютно умно и логично. Вопрос «о чем ты вообще думал», как правило, имеет простой ответ: ни о чём. Человеку свойственно ни о чем не думать, и это с эволюционной точки зрения самая выгодная программа.
Конечно, в современном мире у большей части человечества не возникает проблем с питательными веществами и механизмы оптимизации энергопотребления не нужны.
Но, увы, изменить собственную генетическую программу мы не в состоянии; да и нет никакой гарантии, что иная схема работы мозга окажется для homo sapiens более оптимальной.
Помнить — дорого
От мышления перейдём к памяти. Для понимания процессов запоминания и вспоминания полезно, прежде всего, усвоить одну простую вещь: человеческая память — энергозависимая. На хранение информации непрерывно расходуются ресурсы организма. Думаю, вы уже поняли, что это означает :-).
Во-первых, память разделяется на кратковременную и долговременную. В долговременную память попадает только небольшая часть потока информации.
Во-вторых, воспоминания непрерывно утрачиваются. Чем больше проходит времени, тем меньше информации о событии остается в памяти.
Запоминание случайно
На эти, и без того нерадостные для студентов 🙂 процессы накладывается ещё и вероятностная сущность запоминания. Дело в том, что запоминание — это образование в нейронной сети устойчивых циклических сетей, содержащих нужную информацию.
Этот процесс не очень быстр и довольно непредсказуем. Нельзя сколько-нибудь точно предугадать, в какой момент изменится конфигурация нейронов. Именно поэтому человек частенько запоминает на всю жизнь совершенно бессмысленную и ненужную информацию — потому что так сложилось, что в момент образования новой конфигурации нейронов он думал именно об этой ерунде. Для того, чтобы гарантировать запоминание приходится постоянно обновлять информацию в течение довольно длительного периода времени.
Память врёт
Как было сказано в предыдущем разделе, память нужна человеку прежде всего для того, чтобы не думать. Запомненные решения и модели поведения позволяют не напрягать мозг, а действовать на автопилоте. Это — фактически главная функция памяти.
Однако в силу того, что память энергозависима, запомнить всю нужную информацию нельзя. С одной стороны, постоянно поступает новая информация, которая потенциально может быть важной. С другой стороны, старая информация постоянно утрачивает актуальность.
Таким образом, старые воспоминания постоянно конкурируют с новыми за место в памяти. Более того, в целях масимально полного использования доступного ресурса, новые и старые информационные сигналы циркулируют по одним и тем же путям. В результате, старые воспоминания постоянно искажаются, что со временем приводит к довольно неожиданным эффектам вплоть до полного несоответствия старого воспоминания реальности, причем старые воспоминания со временем становятся всё более идеализированными. Это характерно не только для людей, но и для других животных тоже.
Welcome to the Real World
Не знаю, как вы, а я значительно лучше стал понимать поведение людей, когда всё это прочитал. Представления о том, почему мозг ведёт себя именно так, а не иначе, на мой взгляд, гораздо более полезно, чем абстрактные рекомендации про то, как повысить работоспособность и улучшить память. Надеюсь, и вам они окажутся полезными.
10 интересных фактов о нашем мозге
“Нейрохирургия — в мелочах”, — сказал доктор-нейрохирург Алексей Ерошкин в интервью для Doc.
ua. Суть этой фразы кроется в том, что на самом деле мелочей нет, ведь их слаженная работа обеспечивает правильное функционирование головного мозга человека.
Мозг — один из самых малоизученных органов человека. Ведь даже для опытного нейрохирурга мозг — загадка. Ниже мы собрали 10 интересных фактов, которые помогут узнать о нем немного больше.
1. Объем памяти мозга неограничен
В мозге, в отличие от компьютеров и телефонов, место никогда не заканчивается. Невозможно узнать настолько много информации, чтобы не было куда ее разместить. Важно только помнить, что мозгу необходимо высыпаться, чтобы лучше запоминать новую информацию.
2. Мозг не устает от интеллектуальной работы
Чувство усталости и апатии появляются только из-за эмоций и переживаний. При умственной работе состав крови, проходящий через мозг, не меняется.
3. Влюбленность можно увидеть на фМРТ
Кто-то считает, что влюбленность — это состояние души человека. Но на самом деле, когда человек влюблен, в мозге происходят изменения.
Если сделать фМРТ, то на снимках будет заметно как «загораются» места, в которых присутствует дофамин — нейромедиатор, вызывающий приятные ощущения.
4. Мозг не чувствует боль
В мозге нет болевых рецепторов. Они присутствуют только в мозговых оболочках и кровеносных сосудах. К примеру, когда человек испытывает головную боль, болит вовсе не сам мозг, а окружающие его ткани.
5. Мозг состоит на 60% процентов из жиров
Мозг — орган, в котором содержится больше всего жиров. Поэтому для его здоровья так необходима диета, богатая полезными жирами (омега-3 и омега-6). Они укрепляют стенки мозговых клеток, а также переносят и хранят жирорастворимые витамины.
6. Мозг не может существовать ни без кислорода, ни без глюкозы
Нервным клеткам необходимы эти два вещества для функционирования и выживания. Если в течение 3–5 минут мозг не получает достаточно кислорода или глюкозы, в нём происходят необратимые нарушения. Доказано, что смерть практически никогда не бывает мгновенной.
Пока в клетках мозга еще есть кислород и глюкоза, он не погибает ещё в течение нескольких минут.
7. Мозг генерирует от 25 000 до 50 000 мыслей в день
Подсчитано, что у большинства людей 70% этих мыслей отрицательные. Кроме того, более 100 000 химических реакций происходят в мозгу каждую секунду.
8. Разные части мозга отвечают за разные функции
Задумывались ли вы когда-либо, что произойдет у человека с сознанием, если удалить часть мозга? Резекция тех или иных отделов будет сопровождаться утратой какой-то из функций мозга, ведь разные его части, на самом деле, отвечают за разные функции, начиная от движений в руках, заканчивая речью.
9. У мозга есть немые зоны
Действительно, так называемые “немые” зоны мозга, которые не отвечают за важные функции, существуют. Только на первый взгляд кажется, что после резекции этих зон, мы не увидим утраты функций человека. На самом деле, свободных зон нет, в разной степени все отделы головного мозга активны. Пример этому наводит врач-нейрохирург в своем интервью для Doc.
ua, которое можно посмотреть ниже.
10. Мы используем мозг не на 100%?
Правда ли что мозг человека при всех этих фактах работает всего на 9%? Некоторые люди и ученые, включая даже Альберта Эйнштейна, полагают, что мы используем мозг на 9%. Алексей Ерошкин утверждает, что это миф, потому как мозг работает на все 100% круглосуточно и находится в функциональной активности на протяжении всей жизни, даже когда мы спим. Но, если мы говорим об интеллектуально-мнестических особенностях (мыслительных) — тогда это индивидуально и зависит от развитости полей головного мозга. Чем больше человек работает над развитием своих интеллектуальных способностей, тем больше объем головного мозга он может включать в работу. В этом потенциал не ограничен. Как именно развивать эти способности Алексей Ерошкин поделился в нашем видео.
Более детально об этом вопросе, а также о других вы узнаете из специального интервью для Doc.ua.
5em;text-align:center;font:48px/1.5 sans-serif;color:white;text-shadow:0 0 0.5em black}</style><a href=https://www.youtube.com/embed/hwZ0-Qhi4KM?autoplay=1><img loading=lazy src=https://img.youtube.com/vi/hwZ0-Qhi4KM/hqdefault.jpg>▶</a>» title=»YouTube video player» src=»https://www.youtube.com/embed/hwZ0-Qhi4KM» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»> Справка DOC.ua: Записаться на прием к врачу-нейрохирургу можно на сайте.
Оценка энергетического баланса мозга
1. Кларк Д.Д. и Соколофф Л. (1999) в Основах нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты, под ред. Сигель Г.Дж., Агранофф Б.В., Альберс Р.В., Фишер С.К. и Улер М.Д. (Липпинкотт, Филадельфия), стр. 637–670.
2. Sokoloff L., Mangold, R., Wechsler, R., Kennedy, C. & Kety, S.S. (1955) J. Clin. Вкладывать деньги. 34 , 1101-1108. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
3. Raichle M. E. (1998) Проц. Натл. акад. науч. США 95 , 765-772.
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
4. Smith A.J., Blumenfeld, H., Behar, K.L., Rothman, D.L., Shulman, R.G. & Hyder, F. (2002) Proc. Натл. акад. науч. США 99 , 10765-10770. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
5. Hyder F., Rothman, D.L. & Shulman, R.G. (2002) Proc. Натл. акад. науч. США 99 , 10771-10776. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
6. Абелес М., (1991) Corticonics: Neural Circuits of the Cerebral Cortex (Cambridge Univ. Press, Нью-Йорк).
7. Брайтенберг В. и Шуз А. (1998) Кортекс: статистика и геометрия нейронной связи (Спрингер, Нью-Йорк).
8. Attwell D. & Laughlin, S.B. (2001) J. Cereb. Кровоток Метаб. 21 , 1133-1145. [PubMed] [Google Scholar]
9. Sibson N.R., Dhankhar, A., Mason, G.F., Rothman, D.L., Behar, K.L. & Shulman, R.G. (1998) Proc. Натл. акад. науч. США 95 , 316-321. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
10.
Шиен Н. Р., Петерсен К. Ф., Бехар К. Л., Никсон Т. В., Мейсон Г. Ф., Петрофф О. А. К., Шульман Г. И., Шульман Р. Г. и Ротман Д. Л. (1999) Тр. Натл. акад. науч. США 96 , 8235-8240. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
11. Raichle M.E., MacLeod, A.M., Snyder, A.Z., Powers, WJ, Gusnard, D.A. & Shulman, G.L. (2001) Proc. Натл. акад. науч. США 98 , 676-682. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
12. Gusnard D.A. & Raichle, M.E. (2001) Nat. Преподобный Нейроски. 2 , 685-694. [PubMed] [Google Scholar]
13. Fox P. T. & Raichle, ME (1986) Proc. Натл. акад. науч. США 83 , 1140-1144. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
14. Fox P.T., Raichle, M.E., Mintun, M.A. & Dence, C. (1988) Science 241 , 462-464. [PubMed] [Google Scholar]
15. Блумквист Г., Зейтц Р. Дж., Шегрен И., Халлдин К., Стоун-Эландер С., Уиден Л., Солин О. и Хаапаранта М.
(1994) Acta Physiol. Сканд. 151 , 29-43. [PubMed] [Google Scholar]
16. Raichle M.E. (2000) в Brain Mapping: The Systems, eds. Тога, А. В. и Мацциотта, Дж. К. (Академический, Сан-Диего), стр. 33–75.
17. Ogawa S., Tank, D.W., Menon, R., Ellermann, J.M., Kim, S.-G., Merkle, H. & Ugurbil, K. (1992) Proc. Натл. акад. науч. США 89 , 5951-5955. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
18. Квонг К.К., Белливо, Дж.В., Чеслер, Д.А., Голдберг, И.Е., Вайскофф, Р.М., Понселе, Б.П., Кеннеди, Д.Н., Хоппель, Б.Е., Коэн, М.С. , Тернер Р., 9 лет0063 и др. (1992) Proc. Натл. акад. науч. США 89 , 5675-5679. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
19. Thulborn K.R., Waterton, JC, Matthews, P.M. & Radda, G.K. (1982) Biochim. Биофиз. Acta 714 , 265-270. [PubMed] [Google Scholar]
20. Ogawa S., Lee, T.M., Kay, A.R. & Tank, D.W. (1990) Proc. Натл. акад. науч. США 87 , 9868-9872.
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
21. Огава С., Ли Т. М., Найчик А. С. и Глинн П. (1990) Маг. Резон. Мед. 16 , 9-18. [PubMed] [Google Scholar]
22. Уэки М., Линн Ф. и Хоссманн К.-А. (1988) Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 8 , 486-494. [PubMed] [Google Scholar]
23. Magistretti P.J., Pellerin, L., Rothman, D.L. & Shulman, R.G. (1999) Science 283 , 496-497. [PubMed] [Google Scholar]
24. Shulman R.G., Hyder, F. & Rothman, DL (2001) Proc. Натл. акад. науч. США 98 , 6417-6422. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
25. Логотетис Н.К., Паулс Дж., Аугат М., Тринат Т. и Олтерманн А. (2001) Nature (Лондон) 412 , 150-157. [PubMed] [Google Scholar]
26. Lauritzen M. (2001) J. Cereb. Кровоток Метаб. 21 , 1367-1383. [PubMed] [Google Scholar]
27. Шварц В. Дж., Смит С. Б., Дэвидсен Л., Саваки Х., Соколофф Л., Мата М.
, Финк Д. Дж. и Гейнер Х. (1979) Наука 205 , 723-725. [PubMed] [Google Scholar]
28. Мата М., Финк Д. Дж., Гейнер Х., Смит С. Б., Дэвидсен Л., Саваки Х., Шварц В. Дж. и Соколофф Л. (1980) Дж. Нейрохим. 34 , 213-215. [PubMed] [Google Scholar]
29. Salinas E. & Sejnowski, TJ (2001) Nat. Преподобный Нейроски. 2 , 539-550. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
30. Freeman WJ, (1975) Mass Action in the Nervous System (Academic, New York).
31. Shadlen M.N. & Newsome, W.T. (1994) Curr. мнение Нейробиол. 4 , 569-579. [PubMed] [Google Scholar]
32. ван Вресвейк К. и Сомполинский Х. (1996) Наука 274 , 1724-1726. [PubMed] [Google Scholar]
33. Тонони Г. и Эдельман Г. М. (1998) в книге «Сознание: на рубежах нейронауки», под ред. Джаспер, Х.Х., Дескаррис, Дж.Л., Кастеллуччи, В.Ф. и Россиньол, С. (Липпинкотт, Филадельфия), Vol. 77.
34. Salinas E.
& Sejnowski, T.J. (2000) J. Neurosci. 20 , 6193-6209. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
35. Фриман В. Дж., (2000) Как мозг принимает решения (Columbia Univ. Press, Нью-Йорк).
36. Horwitz B., Friston, K.J. & Taylor, J.G. (2000) Neural Netw. 13 , 829-846. [PubMed] [Google Scholar]
Как увеличить объем мозга с 5% до 40%
Однажды я выступал с речью, это было недавно, в прошлом году, и я рассказывал свою историю. После того, как я сошла со сцены, ко мне подошел этот парень, который оказался главой Гарвардского института мозга. Он также был спикером на мероприятии.
Он говорит: « Бо, простите меня, ммм… вы знаете, почему вы смогли достичь таких уровней, которых вы смогли достичь в, казалось бы, совершенно разных дисциплинах, таких как безопасность в футболе, драматургия, выступления на сцене и писательство? Это совершенно не связанные между собой дисциплины.
Он продолжает: Знаете ли вы, почему вы смогли достичь высшего уровня в различных дисциплинах?
Я сказал: « Ммм… нет, я даже не знаю почему. У меня есть идея, но почему бы тебе не сказать мне. »
И он продолжает: » Это потому, что ты используешь слова «Лучший». Вы используете слова «Лучший» во всех своих снах. ”
Итак, в моей жизни было четыре сна. Я хотел быть лучшим защитником в мире, когда мне было девять лет, и это случилось. Я хотел быть лучшим артистом на сцене в мире. Это произошло. Я хотел быть лучшим драматургом в мире. Так случилось, когда The New York Times назвал мою пьесу самой мощной пьесой последнего десятилетия.
Вот такие вещи и произошли, а потом, когда я захотел стать лучшим оратором, публичным оратором в мире, это начало происходить.
Он сказал: « Поскольку вы используете слова «Лучший», ваш мозг точно знает, что делать с этой информацией ». Он сказал мне, что если бы я сказал: « Эй, я хочу быть посредственным охранником, », мой мозг не знал бы, что делать с этой информацией, поэтому ничего бы не сделал.
Но когда вы говорите: « Я хочу быть лучшим охранником в мире» или «Я хочу быть лучшим артистом на сцене в мире, », ваш мозг точно знает, что делать.
Он дал мне эту статистику, он сказал: » Знаете ли вы, что среднестатистический человек использует 5 процентов своего мозга? Отличники… отличники используют 20 процентов возможностей своего мозга. Золотые медалисты Олимпийских игр используют 40 % возможностей своего мозга… потому что мастерство — это высшая форма интеллекта. »
Итак, представьте, что вы выиграли серебряную или бронзовую медаль. Те люди, которые выигрывают эти медали, используют 20 % возможностей своего мозга. Это много. Они получают доступ ко многим. Но человек, стоящий на вершине подиума, на вершине коробки с золотой медалью на шее, использует на 20 % больше, чем использует возможности своего мозга.
Поскольку я использую термин « Лучший », я хочу быть Лучшим в этом, мой мозг сплачивает войска, берется за работу и воплощает ее в жизнь в течение нескольких лет или времени, независимо от дисциплины. Вот почему я использую термин « The Best » — для сплочения войск. Вот почему я использую его для вас. Я использую его для вас, потому что я хочу иметь больше доступа к вам.
Если вы хотите быть рассказчиком, оратором, докладчиком и лидером, каким я вас вижу, тогда вам нужно получить доступ к 40 процентам возможностей вашего мозга. В противном случае вы будете сидеть на подиуме и получать серебряную или бронзовую медаль, а меня это просто не интересует. Меня просто не волнует серебряная медаль. Мне плевать на бронзовых призеров. И самое смешное, что серебряные и бронзовые медалисты им тоже наплевать. Они этого не хотели. Я вам гарантирую, они не хотели ни бронзы, ни серебра. Они хотели золота. Они хотели Лучшего. В ту минуту, когда эти камеры выключаются, они снимают эту медаль со своей шеи, кладут ее в черный пакет в темноте и застегивают этот пакет на молнию, чтобы их больше никогда не видели.
Это то, что я строю, это единственное, что меня интересует. Я заинтересован в большем количестве из вас. Я заинтересован в большем доступе к вашим мозговым возможностям. Мне нужно 40 процентов твоего мозга, а не 20. Я хочу 40, чтобы твои мечты реализовались. И я делаю это эгоистично, действительно, я действительно делаю, потому что я оглядываюсь на лидерство и оглядываюсь на тех, кто на сцене, и кто стоит на подиумах, и кого я вижу по телевизору, и кто эти гуру, и кто эти так называемые лидеры-дилетанты. Я думаю, что они делают очень плохую работу, и они не отдают всего себя. Они используют 5, 6, 8 процентов возможностей своего мозга, а я хочу 40.
Когда кто-то находится на сцене, я хочу, чтобы этот человек вел меня. Когда кто-то говорит со мной и ведет меня, я хочу следовать. Ну не за кем следить.