Сколько использует человек мозга: Действительно ли люди используют всего 10% возможностей мозга

Содержание

Действительно ли люди используют всего 10% возможностей мозга

Тренды

Телеканал

Pro

Инвестиции

Мероприятия

РБК+

Новая экономика

Тренды

Недвижимость

Спорт

Стиль

Национальные проекты

Город

Крипто

Дискуссионный клуб

Исследования

Кредитные рейтинги

Франшизы

Газета

Спецпроекты СПб

Конференции СПб

Спецпроекты

Проверка контрагентов

РБК Библиотека

Подкасты

ESG-индекс

Политика

Экономика

Бизнес

Технологии и медиа

Финансы

РБК КомпанииРБК Life

РБК Тренды

Фото: Unsplash

В фильме Люка Бессона «Люси» обычная студентка за счет неких веществ получает неограниченные возможности мышления. Фабула основана на идее, что люди используют мозги только на 10%. Разбираемся, откуда взялся этот миф

Откуда пришла идея про 10%

Человеческий мозг — крайне сложный орган. Он весит от 1 до 2,2 кг и содержит около 100 млрд нейронов. Многие считают, что мы задействуем лишь часть его «вычислительной мощности». Согласно опросу 2013 года, 65% американцев убеждены в том, что люди используют всего 10% возможностей мозга. На самом деле, это миф, происхождение которого доподлинно не известно. По некоторым данным, неграмотные журналисты и авторы развили его в 1930-е годы, некорректно интерпретировав слова ученых об исследовании вундеркиндов. В любом случае неверность заключения неоднократно доказывалась исследователями.

Опровержение мифа

Множество фактов, связанных с мозгом, демонстрируют, что он не может «работать лишь на 10%». Разберем главные из них.

Исследование через фМРТ

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) позволяет ученым изучать работу мозга бесконтактным способом. В режиме реального времени они могут видеть, как по органу перемещается кровь пока доброволец выполняет разные действия или просто отдыхает. Такие эксперименты демонстрируют, что в жизни человека принимают участие практически все части мозга. Как писали специалисты, «множество исследований мозга показывают, что ни одна из его зон не бывает неактивной».

Повреждения мозга

Повреждения мозга от инсульта, травм, деменции и других проблем показывают важность совместной работы всех частей органа. Ни одну из них нельзя исключить без последствий. Тем более абсурдно утверждать, что неработающие зоны могут составлять 90% мозга.

Размер мозга

Нейробиологи отмечают, что мозг человека по сравнению с любыми животными — самый большой в пропорциональном отношении к телу. Он бы не смог так эволюционировать, если бы люди использовали только его часть.

Деградация неработающих клеток

Если клетки человеческого мозга не используются, они вырождаются и деградируют. Если бы 90% органа не использовалось, то вскрытие черепа любого взрослого продемонстрировало бы это.

Как улучшить работу мозга

Чтобы не просто использовать свой мозг на 100%, но и поддерживать его здоровым и сильным, стоит придерживаться ряда советов:

Высыпаться. Сон протяженностью от 7 до 9 часов восстанавливает и омолаживает мозг.
Питаться полноценно. Диета должна включать антиоксиданты (яркие фрукты и ягоды, овощи) и омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты (рыбу).
Регулярно пить воду. Мозгу постоянно нужна вода. Даже легкое обезвоживание на 2% снижает когнитивные функции. Поэтому в течение дня стоит часто употреблять воду и любые другие безалкогольные напитки (лучше без сахара и кофеина).
Тренировать мозг. Подойдет любая ментальная разминка: чтение, кроссворды, сборка пазлов, изучение языка и так далее.
Тренировать организм. Физические упражнения крайне важны для улучшения когнитивных способностей.

Обновлено 06.

05.2022

Текст

Семен Башкиров

Главное в тренде

Материалы по теме

Выживет ли человек, если ему удалить половину мозга?

Человеческий мозг — командный центр нервной системы. Он получает сигналы от органов чувств и передает информацию в мышцы, а в определенных областях левого или правого полушария, в зависимости от деятельности, формирует новые нейронные связи, другими словами — обучается. Но что если в результате лечения от тяжелой болезни человеку не просто отключили часть мозга, а физически удалили одно из полушарий? Возможно ли жить только с половиной мозга, и что это будет за жизнь?

Теги:

Нетленка

Здоровье

Медицина

Болезни

Мозг

Вы не поверите, но отличить такого человека от здорового будет не так уж и просто. Этот морщинистый и таинственный орган, который мы носим в наших черепах, обладает почти волшебной способностью изменяться и адаптироваться. Он содержит около 86 миллиардов нервных клеток — нейронов — то самое «серое вещество», а «белое вещество» состоит из миллиардов дендритов и аксонов. Все это переплетено триллионами связей или синапсами, и каждая клетка тут на особом счету.

В 2019 году группа исследователей из Калифорнийского технологического института проанализировала мозг шести взрослых людей в возрасте от 20 до 30 лет, перенесших гемисферэктомию — редкую нейрохирургическую операцию по удалению половины головного мозга. Эта процедура показана в экстремальных случаях эпилепсии и проводится аж с конца XIX века. Авторы также проанализировали мозг контрольной группы из шести здоровых людей, у которых были оба полушария. Все участники прошли функциональную магнитно-резонансную томографию.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Результаты показали, что у однополушарных пациентов мозговые сети, которые отвечают за зрение, речь и многие другие функции, были на удивление целы и работают так же, как и у здоровых людей. Более того, авторы обнаружили, что связь между частями различных сетей и их плотность на самом деле выше у тех пациентов, которые перенесли гемисферэктомию. Стало быть, мозг способен не только адаптироваться к условиям, но и компенсировать потерю целостности органа без потери функциональности.

В 2014 году семилетнему мальчику, страдающему тяжелой формой эпилепсии, удалили правую часть затылочной доли, в которой располагается зрительный центр, и большую часть его правой височной доли, где находится звуковой центр. Дело в том, что наш мозг для обработки изображения использует оба полушария: левое отвечает за правую сторону нашего поля зрения, правое — за левую сторону. Когда мы смотрим прямо перед собой, наш мозг объединяет визуальную информацию в одну картинку.

Мозг мальчика в отсутствие правой стороны затылочной доли адаптировался. Представьте, что вы делаете панорамный снимок и перемещаете камеру, чтобы захватить всю сцену. Именно так стала работать зрительная система мальчика. Более того, оба его глаза абсолютно здоровы и воспринимают информацию, но поскольку на правой стороне его мозга отсутствует обрабатывающий центр, этой информации попросту некуда деться. Это очередной пример пластичности: клетки мозга начинают формировать новые нейронные связи и брать на себя новые задачи.

Сканирование мозга у 29-летней женщины было, по меньшей мере, озадачивающим. Выяснилось, что ей не хватает определенных структур мозга, которые необходимы для восприятия запахов, но ее обоняние было даже лучше, чем у среднего человека. Ученые пока не могут до конца расшифровать этот феномен, но совершенно точно ясно — мозг умеет замещать неработающие или отсутствующие центры. Именно по этой причине другая часть мозга девушки взяла на себя задачу обработки запахов.

Конечно, все не так просто, скорость и способность к адаптации мозга зависит от множества факторов, в том числе от возраста, поэтому ученые из Калифорнийского технологического института работают над новым исследованием. Они надеются лучше понять, как именно мозг реорганизует себя после травмы, операции или инсульта, и как некоторые области мозга способны компенсировать те, которые повреждены или утеряны. Но факт остается фактом — без половины мозга человек способен жить и вести такой же образ жизни, как и тот, у кого мозги месте.

Сколько энергии мы тратим на размышления и использование нашего мозга?

После долгого рабочего дня или учебы ваш мозг может чувствовать себя истощенным. Но расходует ли наш мозг больше энергии при занятиях умственной атлетикой, чем при других видах деятельности, таких как просмотр телевизора?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны заглянуть в машинное отделение нашего мозга: нервные клетки. Основной энергетической валютой клеток нашего мозга является молекула под названием аденозинтрифосфат (или АТФ), которую наш организм вырабатывает из сахара и кислорода.

Отслеживание потребления энергии мозгом можно проводить как с помощью сахара, так и с помощью кислорода, но кислород является более доступным вариантом.

Отслеживая потребление кислорода, на головной мозг приходится около 20% энергии, потребляемой организмом, несмотря на то, что он составляет всего 2% от его веса.

Это около 0,3 киловатт-часа (кВтч) в день для среднего взрослого человека, что более чем в 100 раз больше, чем обычно требуется обычному смартфону в день. И это эквивалентно 260 калориям или 1088 килоджоулей (кДж) в день (общее потребление энергии в среднем взрослым составляет около 8700 кДж в день).

Читать далее: Любознательные дети: сколько весит мозг?

Откуда мы знаем?

В 2012 году британский нейробиолог Дэвид Аттвелл и его коллеги измерили потребление кислорода в срезах мозга крыс.

Они определили, что в то время как 25% потребности в энергии используется для ведения домашнего хозяйства, например, поддержания клеточных стенок, основная часть 75% используется для обработки информации, такой как вычисления и передача нейронных сигналов.

Мы не можем таким образом измерить потребление энергии мозгом у людей, но мы можем следить за кислородом, так как повышенная активность мозга требует больше кислорода.

Одним из подходов к измерению изменений потребления кислорода нашим организмом является измерение уровня CO₂ с помощью устройства для капнографии (где воздух поступает в трубку). Это требует, чтобы участники носили маску, но в остальном это неинвазивно.

Наш мозг использует больше кислорода при выполнении более сложных задач. Это инженерия/Pexels

Исследования действительно показывают, что повышенная умственная нагрузка (например, выполнение арифметических действий в уме, рассуждение или многозадачность) связана с повышенным потреблением кислорода (измеряемым по выбросу CO₂).

Однако повышенное потребление кислорода также может быть связано с реакцией всего организма на эмоциональную, стрессовую ситуацию и не отражать реальных изменений в активности мозга.

Можем ли мы измерить потребление кислорода только мозгом?

Это сложно. Повышенная мозговая активность вызывает увеличение притока богатой кислородом крови. Этот дополнительный запас богатой кислородом крови специфичен для региона и может быть (буквально) направлен с микрометровой точностью к активным нейронам.

Поскольку кровь и содержащийся в ней кислород слабо притягиваются магнитными полями, мы можем использовать МРТ (магнитно-резонансную томографию), безрадиационный инструмент, чтобы получить, хотя и косвенное, измерение мозговой активности.

Но, к сожалению, мы не можем использовать МРТ, чтобы сказать нам, сколько энергии наш мозг использует для различных умственных действий. Исследования МРТ могут выявить только относительные различия в активности мозга и потреблении энергии, а не абсолютные значения.

Читать далее: 5 причин, почему встречи в Zoom такие утомительные

Это имеет смысл, однако, учитывая, что наш мозг всегда включен и, следовательно, всегда нуждается в энергии. Даже в моменты, когда мы можем небрежно рассматривать состояния праздного ума, мы все равно обрабатываем огромное количество информации.

Во-первых, всегда присутствует сенсорная информация: обычно мы не проводим день в темном флоат-камере.

Во-вторых, наша умственная деятельность, даже в кажущемся беззаботном состоянии, будет отскакивать от воспоминаний о прошлых событиях и планирования нашего будущего.

Наконец, есть наши эмоции, которые, даже если они малозаметны (такие как чувство безмятежности или неуверенности), являются продуктами мозговой деятельности и, следовательно, сопровождаются постоянными энергетическими затратами.

Мы постоянно обрабатываем огромное количество информации. Энтони Уэйд/Unsplash

Итак, насколько увеличивается активность мозга?

Возьмем что-нибудь простое, например, внимание. Исследования МРТ показали, что внимательное наблюдение за движущимися объектами по сравнению с пассивным наблюдением за ними увеличивает активность мозга в зрительной коре примерно на 1%.

Кажется, это не так уж и много, особенно если учесть, что затылочная доля, в которой находится зрительная кора (отвечающая за то, что мы видим), составляет лишь около 18% массы нашего мозга.

Но интересно, что обработка визуальной информации приводит к снижению активности в слуховых областях, а это означает, что мы тратим меньше энергии на обработку звуков в окружающей среде. Это работает и в обратном направлении: когда мы обращаем внимание на слуховую информацию, мы уменьшаем нашу визуальную активность обработки.

На уровне всего мозга стоимость внимания к зрительному стимулу, вероятно, уже компенсируется экономией на слуховой обработке.

Наш мозг идет на компромиссы, когда мы фокусируемся на разных вещах. Шаттерсток

Итак, в двух словах, исследования говорят нам, что умственная активность действительно связана с повышенным потреблением энергии. Тем не менее, это увеличение является минимальным, специфичным для региона и часто компенсируется снижением энергопотребления в других областях.

Тогда почему мы чувствуем себя истощенными после слишком большой умственной деятельности?

Вероятно, это результат психического стресса. Сложные умственные задачи, как правило, также являются эмоционально сложными и приводят к повышенной активации нашей симпатической нервной системы, что в конечном итоге приводит к умственной и физической усталости.

Хорошая новость заключается в том, что нам не нужно беспокоиться о том, что чрезмерная умственная деятельность истощит энергию нашего мозга. Тем не менее, все же рекомендуется контролировать себя, чтобы избежать умственной перегрузки, стресса и усталости.

Читать далее: Мы изучали психологическую устойчивость бегунов на сверхмарафонские дистанции. Разум над материей реален, но не проведет вас до конца

Исследование проливает новый свет на источник энергии мозга

Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Communications , представляет собой потенциально фундаментальный сдвиг в нашем понимании того, как нервные клетки в мозге генерируют энергию, необходимую для функционирования.

Исследование показывает, что нейроны более независимы, чем считалось ранее, и это исследование имеет значение для ряда неврологических расстройств.

«Эти результаты предполагают, что нам нужно переосмыслить то, как мы смотрим на метаболизм мозга», — сказал Майкен Недергаард, доктор медицинских наук, содиректор Центра трансляционной нейромедицины Университета Рочестера и ведущий автор исследования. «Нейроны, а не поддерживающие клетки мозга, являются основными потребителями глюкозы, и это потребление, по-видимому, коррелирует с активностью мозга».

Мозгу требуется огромное количество энергии для выполнения своей работы. Хотя он составляет всего 2 процента от массы тела среднего взрослого человека, мозг потребляет примерно 20 процентов энергии тела. Следовательно, выяснение того, как именно клетки мозга, в частности нейроны, генерируют энергию, имеет важное значение не только для понимания фундаментальной биологии, но и для неврологических заболеваний, которые могут быть связаны со слишком слабым или чрезмерным метаболизмом в мозгу.

Наша пищеварительная система преобразует содержащиеся в пище углеводы в глюкозу, молекулу сахара, являющуюся основным источником энергии для организма, которая затем транспортируется по всему телу через систему крови. Оказавшись внутри клеток, митохондрии, которые служат крошечными клеточными электростанциями, объединяют эти сахара с кислородом для выработки энергии.

В отличие от остального тела, мозг поддерживает свою собственную уникальную экосистему. Ученые долгое время считали, что опорная клетка, обнаруженная в мозге, называемая астроцитом, играет посредническую роль в снабжении нейронов энергией. Эта теория называется гипотезой лактатного челнока.

Ученые предположили, что астроциты являются основным потребителем глюкозы в мозге, и, подобно птице-матери, которая помогает своим птенцам переваривать пищу, эти клетки преобразуют молекулы в другое производное (лактат), прежде чем оно будет передано нейронам. Лактат — это форма молекулы сахара, которая используется митохондриями в качестве топлива.

«Проблема с гипотезой лактатного челнока заключается в том, что передача производства лактата астроцитам ставит нейрон в опасное положение», — сказал Недергаард. «Почему нейроны, тип клеток, наиболее важный для нашего выживания, зависят от других клеток в плане энергоснабжения?»

Новое исследование, которое проводилось как на мышах, так и на клетках человеческого мозга, стало возможным благодаря новым технологиям визуализации, называемым 2-фотонной микроскопией, которые позволяют ученым наблюдать активность в мозге в режиме реального времени.

Используя аналог глюкозы, исследователи обнаружили, что именно нейроны, а не астроциты, напрямую поглощают больше глюкозы в мозге. Они также обнаружили, что при стимуляции и большей активности нейроны увеличивают потребление глюкозы, а когда мышей подвергали анестезии, нейроны поглощали глюкозу меньше. С другой стороны, поглощение глюкозы астроцитами оставалось относительно постоянным независимо от активности мозга.

На клеточном уровне исследователи заметили, что нейроны выполняют свою собственную работу по преобразованию глюкозы в лактат и что фермент, который играет ключевую роль в создании лактата, называемый гексокиназой, присутствует в нейронах в большем количестве, чем в астроцитах. .

Эти результаты имеют важное значение для понимания множества заболеваний. Перепроизводство лактата может привести к лактоацидозу, который может повредить нервные клетки и вызвать спутанность сознания, делирий и судороги. При инсульте накопление лактата способствует потере мозговой ткани и может повлиять на выздоровление. Метаболизм нейронов также играет важную роль в таких состояниях, как болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.

Недавние исследования показали, что ингибирование переноса лактата между клетками может уменьшить судорожную активность у мышей. Однако большая часть этой предыдущей работы предполагала, что лактат вырабатывается астроцитами, а нейроны являются пассивными наблюдателями. Новое исследование ставит под сомнение эти предположения, показывая, что нейроны потребляют глюкозу напрямую и не зависят от производства и доставки лактата астроцитами.

«Понимание точных и сложных биологических механизмов мозга является важным первым шагом в исследованиях болезней», — сказал Недергаард.