Какой объем мозга нам реально нужен?
Шрифт:
Доктор Грэм Мюррей, преподаватель Отделения психиатрии в Кембриджском университете и психиатр, консультирующий на общественных началах в центре оказания ранней психиатрической помощи CAMEO, Кембриджшир и Питерборо, Общественный фонд государственной службы здравоохранения (NHS Trust), Великобритания.
Грэм совмещает две основные роли: он одновременно и исследователь, и практикующий врач. Как нейробиолог и психиатр он с особым интересом исследует визуализацию мозга. Предмет его исследования – развитие мозга и когнитивных способностей в течение жизни человека; также в круг его интересов входит физиологическая основа психических заболеваний. Как врач-психиатр он работает в сфере «раннего вмешательства при душевных расстройствах». Это значит, что он специализируется на лечении молодых людей, кому впервые ставят диагноз «шизофрения» или другие диагнозы, связанные с психическими расстройствами. Грэм был одним из тех двух психиатров, чей разговор и подтолкнул нас к написанию этой книги, а также он участвовал в работе над проблемой, о которой идет речь.
– Итак, Грэм, расскажите нам подробнее о своем исследовании. Что вы пытались найти и зачем?
– Нам было интересно, происходит ли при шизофрении прогрессивная нейродегенерация. Психиатров давно интересует этот вопрос, потому что у некоторых больных шизофренией с течением болезни состояние ухудшается. Я имею в виду, что чем дольше они болеют, тем хуже они справляются с когнитивными задачами. Симптомы ухудшаются, им все труднее даются повседневные дела, задействующие умственные способности. Ситуация может ухудшаться до такой степени, что они не могут жить самостоятельно и должны жить там, где им круглосуточно обеспечивают поддержку. Неизвестно, почему у некоторых больных состояние ухудшается, но уже давно существует теория, что это может быть вызвано прогрессивной атрофией мозга.
Нам стало интересно, происходит ли у больных шизофренией снижение объема мозга с течением времени. При этом мы знаем, что у всех нас мозг уменьшается, поскольку мы стареем, поэтому нам нужно измерить скорость снижения объема мозга у людей с шизофренией по сравнению с контрольной группой, то есть с теми, у кого заболевания нет. Клинический опыт говорит о том, что шизофрения – очень непостоянное состояние, так что одни пациенты становятся инвалидами, а другие полностью выздоравливают, поэтому нам было интересно изучить варианты изменений головного мозга при этом заболевании. Отдельно мы рассмотрели вопрос, может ли лечение быть связано с ростом или сокращением потери объема мозга, а также наблюдались ли у пациентов с большими потерями симптомы или когнитивные функции, которые ухудшались со временем.
Мы проводили сканирование головного мозга у каждого пациента с интервалом примерно в девять лет. С помощью компьютеров мы посчитали степень потери объема головного мозга между двумя сканированиями. Мы обнаружили, что в среднем потери у больных шизофренией были больше, чем у контрольной группы, а степень уменьшения объема мозга соотносилась с количеством антипсихотических лекарств, которые принимали больные.
– Удивили ли вас и ваших коллег результаты? Или они совпали с вашими предположениями?
– Мы не догадывались об этом, когда только начали исследование. Многие ученые утверждали, что лекарственные препараты нейропротективны и предотвращают потери объема мозга. Однако наша работа заняла несколько лет, и к тому моменту, как мы получили результаты, другая группа ученых, из Айовы, провела похожее исследование и пришла к тем же результатам, что и мы. По сути, мы подтвердили их открытие.
– Учитывая все эти результаты, как вы думаете, что происходит у нас в мозге?
– Самое простое объяснение: медикаменты ускоряют сокращение объема мозга. Однако в исследовании, проведенном исключительно методом наблюдения, как наше, очень сложно доказать причинно-следственную связь. Возможно, что у людей с самой тяжелой степенью шизофрении были наиболее сильные темпы сокращения объема, и поэтому врачи назначали более высокие дозы лекарств. Мы знаем, что чем выше доза препарата, тем больше потери, но мы не можем сказать наверняка, были ли эти потери вызваны большим количеством лекарств или же изначально те, кому нужно было больше препаратов (то есть те, кто был болен сильнее), теряли большие объемы мозга. Другими словами, мы не можем точно различить действие препарата и воздействие болезни на мозг.
– Как вы думаете, отражается ли как-то на человеке уменьшение размеров мозга? Заметно ли это влияние? Учитываете ли вы это в своей работе?
– Мы не нашли связи между степенью сокращения объема мозга и изменениями когнитивной функции. Иначе говоря, ощутимого воздействия на умственную деятельность нет. Картина, которую мы обнаружили у больных шизофренией, отличается от классических нейродегенеративных заболеваний, таких как слабоумие. Нам кажется, что при слабоумии потеря мозга управляет клиническим течением болезни, однако при шизофрении картина не так ясна. Слишком примитивно было бы думать, что потеря объема мозга – это всегда плохой признак. При определенных обстоятельствах даже хорошо, что некоторые части мозга сжимаются. Например, при нормальном развитии в мозге ребенка содержится меньше серого вещества, чем у человека более старшего возраста (хотя количество белого вещества с возрастом, напротив, увеличивается). В ходе исследований было обнаружено, что дети, теряющие большее количество серого вещества в раннем подростковом возрасте, сильнее всего развиваются интеллектуально. Но давайте вернемся к нашему исследованию. С одной стороны, может быть тревожно от мысли, что у людей с шизофренией высокие показатели потери объема мозга, но с другой, не исключено, что эти потери – результат процесса адаптации мозга, и это может быть даже полезно.
Теперь вы, наверное, понимаете, что показатель потери объема мозга в психиатрической клинической работе в настоящее время не особо полезен, так как неясно, что все это значит. Но есть вероятность, что в будущем мы сможем использовать эти данные при уходе за больными, если поймем, о чем говорит потеря объема мозга на индивидуальном уровне.
– Как вы думаете, какой объем мозга нам необходим?
– Кажется, что большинству из нас удается довольно неплохо справляться, несмотря на то что после тридцати наш мозг уменьшается год от года, по мере того как мы становимся старше. Это не значит, что процесс совсем безвредный: может оказаться, что в конечном итоге у нас перестанет получаться компенсировать потери, и с того момента наши умственные способности начнут постепенно снижаться. Также не стоит забывать, что речь идет не только о размере мозга, но и о том, насколько эффективно он работает. Важно и то, насколько хорошо связаны между собой различные области мозга, на достаточном ли уровне обеспечивается поток информации, а также важен баланс химических посредников в головном мозге. Итак, вероятно, в идеале нам нужен весь мозг целиком, но обычно удается приспособиться к тем небольшим изменениям, которые в нем происходят.
I
Суть вопроса
Какого размера наш мозг и имеет ли это значение?
1
Глава рода: почему у человека такой большой мозг?
Наш мозг далеко не всегда был структурой столь великолепной в своей сложности. С тех пор как мы выползли из «первичного бульона», он прошел феноменальный путь развития, но все эти изменения произошли с ним далеко не за одну ночь. На создание этого удивительного органа ушли миллиарды лет, и началось все задолго до того, как наши самые ранние предки появились на планете.
Прежде чем начать разбираться, каковы же функции нашего мозга и действительно ли он необходим нам весь, давайте сделаем шаг назад и посмотрим: почему мозг именно такой, какой он есть? Понимание процесса развития мозга поможет нам определить, какие отделы нам нужны больше (или меньше) всего и почему мы живем именно так, а не иначе. Человеческий мозг увеличивался с самого начала существования наших далеких предков и до недавнего времени, а теперь снова начал сжиматься. Как же развивался наш мозг и чем мы отличаемся от других биологических видов?
Давайте начнем с самого начала (это отличное место для старта)
Когда на Земле зародилась жизнь, мозг – в том виде, в котором мы его знаем, – не существовал. Все мы вначале были крошечными бактериями без видимого мозга и жили так миллиарды лет. Однако со временем эволюция отдавала предпочтение организмам, способным найти пищу и избежать опасности, и постепенно эти простейшие создания развились в нечто более интересное. Этому «нечто» сначала потребовались механизмы регуляции, способные управлять более сложными поведенческими процессами (а не просто реакцией на раздражители), а затем, много позже, у него появились преимущества, позволяющие лучше согласовывать свое поведение с поведением других представителей вида.
Нервная система развивалась медленно, поскольку некоторые клетки (нейроны) приспособились для передачи информации, и у них постепенно появились длинные отростки (аксоны) для взаимодействия с другими клетками в синапсах, то есть местах соприкосновения с ними. Когда такая нервная система сформировалась, мозг стал центром ее управления. Группы нейронов объединились, и получилось то, что мы сейчас называем центральной нервной системой. Она позволила обрабатывать более сложную информацию, и у животных появилась возможность эффективнее действовать и реагировать на окружающую среду.
Мозг постепенно увеличивался и совершенствовался. Если смотреть с точки зрения эволюции, то самые старые отделы мозга те, благодаря которым мы выживаем. Они контролируют различные функции: дыхание, сердцебиение, поддерживают температуру тела и равновесие. Если вы все еще живы и читаете эти строки, то вы, вероятно, догадались, что эти отделы функционируют и по сей день (больше о них вы узнаете в главе 2). Но появлялись и новые, более сложно устроенные и интересные структуры, расширяющие возможности нашего мозга, и развитие на этом не остановилось.
Со временем появилась способность учиться и запоминать, и обработка данных в нейронной сети становилась все более продуктивной. Поскольку мозг получал больше информации через органы чувств, в основном через зрение и слух, то развивался так называемый неокортекс, или новая кора (которую в дальнейшем мы будем называть просто корой). Это самая последняя пристройка к нашему мозгу, и, если говорить об умственных способностях человека, она часто считается довольно специфической структурой. Благодаря коре головного мозга возникли сложные виды деятельности, особенно социальное поведение; ее появление сделало возможным сложную жестикуляцию, осознанное мышление, способность рассуждать и в конце концов язык.
Вы наверняка знаете, что у первых млекопитающих на планете (появившихся примерно 200 млн лет назад) была лишь небольшая кора. Некоторые из них стали лазать по деревьям. Чтобы лучше ориентироваться в среде обитания и замечать движущуюся очень быстро добычу – например насекомых, – им пришлось адаптироваться к новому образу жизни: улучшить координацию движений и зрение. Такие перемены в поведении привели к расширению зрительной области коры, поскольку те, кто лучше всего адаптировался к жизни на деревьях, передавали свои генетические преимущества следующим поколениям. Установились комплексные связи между различными отделами мозга, и у млекопитающих, особенно приматов, сформировался более сложный стиль поведения.
Теперь вы видите, что мозг проделал долгий путь развития еще до появления гоминид (то есть всех разновидностей как вымерших, так и современных человекообразных обезьян, к которым относимся и мы, люди). Несмотря на то что самые ранние предки современного человека жили приблизительно 6–7 млн лет назад, несколько видов гоминид успели возникнуть и впоследствии исчезнуть до того, как появились мы, современные люди (Homo sapiens [3] ). Это произошло всего-навсего 200 000 лет назад. Итак, чем же занимался питекантроп все это время и, что еще интереснее, что происходило с его мозгом?
3
Полное видовое название, включающее подвид, – Homo sapiens sapiens.
Немного об эволюции
Прежде чем подробно рассмотреть, как мозг человекообразной обезьяны превратился в столь высоко ценимый сегодня мощный инструмент, давайте не будем забывать, как должна работать эволюция, теорию которой подарил нам Чарльз Дарвин, применив собственный выдающийся мозг. В книге «Происхождение видов», вышедшей в 1859 году, он называет эволюцию естественным отбором, процессом, в ходе которого организмы меняются с течением времени из-за изменений физических и поведенческих черт, наследуемых из поколения в поколение. Полезные черты, которые помогают организмам лучше приспосабливаться к среде обитания и благополучно в ней развиваться, увеличивают их шансы на выживание и размножение.
Многочисленные виды царства животных появились в результате эволюции, у них развились более сложные способности и усовершенствовался внешний вид. Однако стоит отметить, что процесс эволюции не обязательно происходит линейно. Изменения могут произойти в любой момент и очень по-разному, и, что касается наиболее полезных, развитие может отклониться в сторону. Таким образом, возникает совершенно новый биологический вид, который не будет просто усовершенствованием старого. К примеру, хотя мы знаем, что являемся близкими родственниками других приматов, и часто самодовольно мним себя более продвинутой их версией, это не повод считать, что современный человек – эволюционировавшая обезьяна. Мы знаем, что множество видов обезьян и по сей день живут и здравствуют. При этом у современных обезьян и современных людей существовал общий предок, от которого развитие шло по разным веткам, далеким друг от друга.