Стефан Гийанэй - Голодный мозг. Как перехитрить инстинкты, которые заставляют нас переедать
Рис. 8. Человеческий мозг.
Рис. 9. Базальные ганглии и их части. Стриатум состоит из двух компонентов – хвостатого ядра и путамена.
Минога способна решать разноплановые задачи, но, конечно, не столь многочисленные по сравнению с человеком. Нам необходимо разбираться с тем, что приготовить на ужин, как выплатить ипотеку и выразить свое отношение к Богу. Очевидно, что в нашем мозговом оборудовании есть существенные отличия, которые позволяют нам осознавать окружающий мир и делать свой выбор. Но если диапазон интересов человека настолько отличается от забот миноги, то почему базальные ганглии в обоих случаях так схожи? Гриллнер и Стефенсон-Джонс предлагают этому феномену свое объяснение. Существует эволюционный процесс, который носит название экзаптация. Его можно рассмотреть как противоположность адаптации. При адаптации происходит развитие новых структур, например возникают легкие для дыхания воздухом или развивается четырехкамерное сердце. При экзаптации существующие структуры приобретают новые функции. Например, увеличение влияния базальных ганглиев и расширение границ влияния на принятие решений для того, чтобы решать новые, более сложные задачи. Гриллнер и Стефенсон-Джонс предполагают, что базальные ганглии у ранних позвоночных работали и так достаточно эффективно, поэтому эволюции не нужно было их преобразовывать с целью устранения ошибок. Строительство можно было продолжать на этом надежном фундаменте.
Если говорить о человеческом мозге, то самые многочисленные сигналы в стриатум поступают из коры больших полушарий. Кора развилась из рудиментарного паллиума (такого же органа, который мы сегодня можем найти у миног). Развитие коры мозга позволило перейти на усложненный уровень принятия решений. Конечно, без коры больших полушарий доступно выполнение большинства базовых функций, которыми управляют другие, более древние образования головного мозга.[25] Но вот разобраться с ипотекой или думать о Боге без нее не получится. У людей по сравнению с другими животными кора мозга гипертрофирована. Именно она играет ключевую роль в работе нашего исключительного интеллекта. У миног мантия мозга находится в зачаточном состоянии (рис. 10).[26] Возможно, по этой причине они избавлены от необходимости выплачивать ипотеку.
Рис. 10. Мозг миноги, лягушки, крысы и человека. Темным выделены участки коры головного мозга (или паллиум).
У высших животных запросы в стриатум поступают из коры больших полушарий головного мозга. Это значит, что базальным ганглиям досталась более значительная роль, чем они выполняли в те незапамятные времена, когда мы и миноги отделились от общего предка. Как показали исследования, кора не только посылает запросы к базальным ганглиям, но и принимает обратный сигнал, в точности, как паллиум у миног.[27] Эта двусторонняя связь формирует нейронные цепи, которые исходят из определенных участков коры и снова возвращаются к ним. Каждый из этих участков является генератором сигналов. Нейронные цепи соединяют базальные ганглии с различными частями мозга млекопитающих. Разные участки мозга регулируют не только физическую активность, но и мотивацию, эмоции, мысли, ассоциации и другие многочисленные процессы.
Способность базальных ганглиев обрабатывать сигнал увеличилась в ходе эволюции и процесса экзаптации. Они установили связь с новыми, современными генераторами сигналов, которые обладают усложненным набором опций и отвечают за высшую нервную деятельность. Базальные ганглии в человеческом мозге способны не только принимать решение о том, как двигаться, но и как себя чувствовать, что подумать, что сказать и, возвращаясь к нашей теме, что съесть.
Базальная ганглия отправляется в ресторан
Если разбить поведенческий акт на базовые элементы, то мы сможем подробно рассмотреть этот сложный совокупный процесс. Поведение формируется за счет скоординированной работы нескольких взаимодействующих частей мозга. Чтобы выполнить такую сравнительно простую задачу, как отобедать в ресторане, вы должны сначала обнаружить у себя мотивацию принять пищу. Затем обдумать, где бы вы хотели поесть и спланировать маршрут до этого места. После – привести в движение мышцы таким образом, чтобы добраться до нужного места и отправить еду себе в рот. Это задание намного превышает по сложности обязанности Робота 2, потому что каждый шаг на пути к цели предполагает принятие решения. Каждая из оговоренных выше мотивационных, когнитивных и двигательных задач обрабатывается независимо в разных отделах мозга. Но работа разных отделов мозга настолько хорошо скоординирована, любая операция выполняется так гладко и последовательно, что мы и не подозреваем о наличии у себя в мозге различных «ведомств». Как же мозгу удается принимать слаженные решения?
Мы не можем точно сказать, как это происходит, потому что у нас нет возможности проводить всесторонние инвазивные исследования человеческого мозга. Мы можем проникнуть так глубоко только в мозг животных. Но все же ученые уже разработали убедительную гипотезу на основе экспериментальных данных. Чтобы разобраться в этой гипотезе, я побеседовал с исследователями из Шеффилдского университета Питером Редгрейвом и Кевином Гурни. Они успешно описали функции базальных ганглиев в контексте процесса принятия решений. Вот что они мне рассказали.
Давайте представим, что вы длительное время не принимали пищу. Если рассмотреть вопрос с позиции выживания, то вашему телу требуется энергия, а значит принять пищу сейчас – это самое подходящее действие. Каким образом вы можете решить эту задачу? Сначала должна возникнуть мотивация к еде. Вентральная (нижняя) часть полосатого тела отвечает за отбор наиболее подходящей на текущий момент мотивации или эмоции.[28] «В этой области находятся мотивационные каналы, которые обрабатывают сигналы первостепенной важности», – объяснил мне Редгрейв. «Так вы понимаете, что чувствуете голод, жажду, страх, вожделение, холод или жару». Генераторы сигналов голода, жажды, страха, вожделения, чувства холода и жары посылают конкурирующие сообщения в вентральный стриатум. В настоящий момент генератор сигналов голода посылает самый настойчивый запрос, потому что в вашем теле не осталось энергии (так он расставляет свои ловушки, но об этом позже). Он обходит своих противников, выигрывает соревнование и получает возможность проявить себя в действии. Вы начинаете чувствовать, что проголодались.
Как только генератор «голодных» сигналов получает поддержку стриатума и вызывает мотивацию к принятию пищи, он начинает активировать другие генераторы сигналов, которые располагаются в коре головного мозга. Ему нужны партнеры, которые отвечают за поиск пищи и планирование в целом. Генераторы, которые дают сигнал холодильник, служба доставки пиццы, ресторан на углу, очень хороший ресторан в другом районе города начинают соревноваться за первенство в дорсальном (верхнем) стриатуме. Интенсивность сигнала «голод» определялась низким уровнем энергии в теле, подобным образом интенсивность сигнала о том или ином способе поесть определяется сопутствующей информацией: насколько было вкусно в прошлый раз, что подумали об этой еде другие люди, сколько усилий нужно затратить на то, чтобы добыть пищу, и во сколько это обойдется. В итоге вы приходите к выводу, что ресторан в другом районе – очень хороший вариант, но вы не хотите садиться за руль. Дешевле всего будет добыть еду в холодильнике, но ведь ее нужно готовить. Ресторан на углу располагается ближе всего и там недорого, поэтому ответственный за него генератор отправляет самый настойчивый запрос и побеждает в соревновании.
Теперь у вас есть план, но как его реализовать? Вы пойдете пешком, поедете на велосипеде или на автобусе? Опция «ресторан на углу» инициирует следующее соревнование между сигналами «ходить», «ехать на велосипеде», «сесть в автобус», которые направляются из коры головного мозга в дорсальный стриатум. Если вам хочется подышать свежим воздухом, но в то же время хочется добраться до места побыстрее, то опция «ехать на велосипеде» побеждает. Когда вы сядете на велосипед, как нужно двигаться, чтобы он поехал вперед? Нужно махать руками, шевелить пальцами на ногах, качать головой или крутить педали? Ответ очевиден, но за ним все равно стоит соревнование различных сигналов из отдела мозга, отвечающего за моторику. Сигнал крутить педали слышен очень отчетливо, поэтому вы садитесь на велосипед и устремляетесь к ресторану. Этот процесс схематично представлен на рис. 11, а на рис. 12 показано направление нейронных связей.
Рис. 11. Последовательный процесс принятия ряда решений, которые приводят к потреблению пищи. Сначала мозг определяет низкий уровень энергии, что приводит к активации сигнала «голод» и запускает когнитивные процессы. Когнитивный отдел определяет, как добыть пищу, и следом запускает релевантный генератор в двигательном отделе.
