Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Наверное, вы не раз слышали об эндорфинах. Эти природные опиаты оказывают эффект ингибирования активности нейронов и, следовательно, так же уменьшают размер нейронных ансамблей.[140] Оказывается, что даже быстрая ходьба может стимулировать нейрогенез,[141] в результате чего стволовые клетки – универсальные заготовки, способные превращаться в разнообразные типы клеток, начинают трансформироваться в нейроны и стимулировать выделение химических веществ, способствующих росту клеток. И это еще не все. В то время как энергичная физическая активность увеличивает производство клеток мозга, дополнительная стимуляция обогащенной среды повышает стабильность нейронных связей.

[142]

Как мы видели, окружающая среда способна влиять на мышление. Представим теперь, что может происходить обратное, и процесс мышления окажет влияние на сам физический мозг. Вспомните, как воображаемая игра на фортепиано отразилась на результатах сканирования мозга. Подобные результаты можно увидеть в эксперименте Фреда Гейджа, профессора лаборатории генетики калифорнийского Института Солка. Но помимо прочего Гейдж доказал, что для достижения этого эффекта упражнения должны быть добровольными.[143] Крысы должны активно интересоваться игрой.[144]

Интересно, что только когда крысы занимаются добровольной физической активностью, вступают в силу важные физиологические факторы: главный из них – отсутствие стресса,[145] что обеспечивает низкий уровень связанных с ним гормонов, в частности кортизола.[146] Исследования доказывают, что регулярное добровольное упражнение предотвращает связанные со стрессом заболевания и улучшает познавательную функцию у мышей.

[147] Хотя мы все еще не можем отследить, как именно отсутствие одного набора химических веществ приводит к состоянию, благоприятному для нейрогенеза. Тем не менее еще одна, действительно увлекательная подсказка заключается в том, что процесс сопровождается определенным паттерном волн – тета-ритмом,[148] который также возникает у человека в моменты концентрации внимания.[149]

Но мы слишком углубились в тонкие материи. Давайте посмотрим на проблему немного под другим углом. На этот раз мы не будем думать о сознании как о механизме адаптации, а сосредоточимся на самих нейронных ансамблях. Охватывая множество связей и настраивая их для согласованной работы, они приводят к широкомасштабной активации, что является одной из их определяющих особенностей. Это, в свою очередь, позволяет значительно повысить адаптивные возможности мозга, а не только лишь сгенерировать небольшой локальный ответ, который возник бы и при отсутствии крупных ансамблей. И будь это так, это означало бы следующее: если нейронные ансамбли действительно коррелируют с сознанием, то, обладая сознанием, мозг становится гораздо более адаптированным к окружающей среде. И это будет означать, что животные, обладающие наиболее глубоким сознанием, имеют наибольшие перспективы в плане выживания. Это интуитивно понятно: просто взгляните на нас, людей, на то, как мы адаптируемся и меняем среду вокруг себя сообразно своим потребностям, обладая, безусловно, самым глубоким сознанием среди всех видов.

Упражнение, удовольствие, нейрогенез и ансамбли

Может ли существование нейронных ансамблей в мозге помочь нам понять связь между пластичностью, нейрогенезом, физическими упражнениями и самым таинственным явлением кажущейся первичности мысли как фактора, инициирующего изменения в мозге? Чтобы изучить этот вопрос, рассмотрим два возможных сценария, каждый из которых связан с энергичным движением, но будет характеризоваться разными размерами нейронных ансамблей.

Первый сценарий берет начало извне. Громкая музыка, крутой горнолыжный спуск или накрывающая с головой морская волна – все это приводит к сильному возбуждению, характеризующемуся мощным выбросом дофамина и последующему высвобождению эндорфинов. Эти процессы направлены на уменьшение размеров нейронных ансамблей, что, в свою очередь, феноменологически коррелирует с опытом наслаждения жизнью здесь и сейчас.[150] Чем мощнее и стремительнее «сенсационная» стимуляция извне и чем меньше ансамбль, тем более пассивным будет сознание, и реакция в некоторых случаях будет граничить со страхом.