Эволюция мозга, вестибулярный аппарат и морская болезнь
Опубликованный в научно-популярном издании «Чердак» отрывок из книги нейробиолога Дина Бернетта «Идиотский бесценный мозг. Как мы попадаем на все уловки и хитрости нашего мозга».
Много миллионов лет назад не существовало механизмов, благодаря которым мы сейчас способны думать и рассуждать. Первая рыба, которая на заре времен выбралась на сушу, не терзала себя мучительными сомнениями, размышляя: «Зачем я это делаю? Здесь невозможно дышать, и у меня вообще нет легких, что бы они из себя ни представляли...». Нет, до сравнительно недавнего времени мозг выполнял очень простую и понятную роль: всеми доступными средствами сохранял телу жизнь.
Очевидно, что мозг первобытного человека хорошо справлялся с этой задачей, потому что человечество как вид выжило и стало самой главной формой жизни на земле. С тех пор у людей развились сложные познавательные способности, однако функции, которые выполнял мозг первобытного человека, не потеряли своей значимости. Пожалуй, они стали даже еще важнее; способность рассуждать и разговаривать стоит не так уж многого, если при этом вы умираете от того, что просто все время забываете поесть или гуляете над пропастью.
Тело необходимо мозгу, чтобы его питать, а мозг необходим телу, чтобы его контролировать и заставлять делать то, что нужно. (На самом деле они связаны еще сильнее, чем следует из этого утверждения, но не будем пока углубляться в детали.) Поэтому в мозге протекает множество базовых физиологических процессов: контроль за работой внутренних органов, реакция на возникающие проблемы, удаление отходов. В общем, техобслуживание. За эти жизненно важные процессы отвечают ствол мозга и мозжечок. Иногда, чтобы подчеркнуть их примитивную природу, эти структуры называют «древний мозг», потому что даже в незапамятные времена, когда мы были еще рептилиями, они делали все то же самое. (Млекопитающие появились позднее всех других представителей жизни на Земле.) Напротив, все высшие функции, которые есть у современных людей, – например, сознание, внимание, восприятие, мышление, – обеспечиваются работой неокортекса, или новой коры («нео» на латыни означает «новый»). На самом деле все устроено сложнее, чем следует из названий этих мозговых структур, но удобства ради будем на них ориентироваться.
Итак, можно было бы рассчитывать, что древний мозг и неокортекс сработаются или хотя бы не станут мешать друг другу. Ну, хоть немного надеяться на это. Однако, если вы когда-нибудь работали под началом чрезмерно дотошного руководителя, то знаете, что это бывает ужасно непродуктивно. А когда ваш формальный начальник менее опытен, чем вы, постоянно отдает дурацкие приказания и задает глупые вопросы, работать становится еще сложнее. Именно это неокортекс постоянно творит с древним мозгом.
Хотя, опять же, все не совсем так просто. Неокортекс гибок и отзывчив; древний мозг закостнел в своих привычках. Все мы сталкивались с людьми, которые считают, что лучше знают, как надо делать, просто потому, что они старше, или потому, что дольше чем-нибудь занимались. Работать с ними – сущий кошмар. Например, если вы попытаетесь вместе с таким человеком написать компьютерную программу, он будет настаивать, что код нужно печатать на машинке, потому что «всегда так делали». Древний мозг ведет себя примерно так же, своим упрямством пресекая полезное начало…Мозг вносит путаницу в самые базовые телесные процессы.
Никогда раньше люди не сидели на месте так помногу, как сейчас. Работа в офисе пришла на смену многим видам физического труда. При помощи машин и других видов транспорта мы можем путешествовать сидя. Благодаря интернету мы можем теперь всю жизнь не вставать с места, общаясь, совершая покупки и проводя банковские операции онлайн.
У этого есть обратная сторона. На разработку эргономических офисных кресел, которые позволяют предотвратить ущерб для здоровья, вызванный слишком продолжительным сидением на месте, тратятся астрономические суммы. Если слишком долго сидеть в самолете, можно даже умереть от тромбоза глубоких вен. Звучит странно, но сильная нехватка движения крайне опасна для здоровья.
А все потому, что движение жизненно важно. Люди умеют хорошо двигаться и двигаются много. Доказательством этого является то, что как биологический вид мы покрыли большую часть земной поверхности и даже побывали на Луне. Ученые говорят, что проходить пешком 3 километра в день полезно для мозга, но в таком случае это, скорее всего, полезно и для всего тела . Наши скелеты устроены так, чтобы мы могли подолгу ходить. В равной степени наши стопы, голени, бедра и вообще все строение тела идеально подходят для постоянных передвижений. Но речь идет не только о строении тела; судя по всему, ходьба, даже без участия мозга, является частью нашей внутренней «программы».
В позвоночнике есть пучки нервов, которые позволяют контролировать наши движения без участия сознания . Эти связки нервных волокон называются генераторами шаговых движений. Они расположены в центральной нервной системе в нижних отделах позвоночника. Генераторы шаговых движений посылают сигналы в мышцы и сухожилия ног, и в результате человек начинает шагать (отсюда возникло их название). Также они получают обратную связь от мышц, сухожилий, кожи и суставов, например, при спуске под уклон. Благодаря этому мы способны менять манеру ходьбы в зависимости от обстоятельств. Это объясняет, почему люди могут ходить, даже находясь без сознания, а позже в этой главе мы обсудим явление лунатизма.
Во многом из-за того, что человек способен двигаться не задумываясь и независимо от того, чем он занят – убегает ли из опасной местности, занимается поиском пищи, преследует добычу или спасается от хищника, – человечество и выжило как вид. Когда-то первые живые существа вылезли из моря и заселили сушу, благодаря чему возникла вся жизнь на земной поверхности. Этого бы не произошло, если бы они не были столь активны.
Но тогда возникает вопрос: если наша жизнь и здоровье зависят от движения и в ходе эволюции у нас возникли сложные биологические системы, ответственные за то, чтобы нам было как можно проще двигаться и чтобы мы двигались как можно чаще, то почему иногда движение вызывает у нас тошноту? Это явление известно как «укачивание», или «морская болезнь». Так бывает во время поездки – из нас ни с того ни сего извергается завтрак, или обед, или еще что-нибудь, чем мы недавно перекусили.
Причиной тому мозг, а не желудок или другие внутренности (хотя по ощущениям кажется, что именно они). Как можно объяснить, почему наперекор миллионам лет эволюции наш мозг решает, что путешествие из пункта А в пункт Б – это достаточно веская причина, чтобы вызвать у человека рвоту? На самом деле мозг вовсе не препятствует работе появившихся у нас в ходе эволюции механизмов. Проблема в том, что для движения нам необходимо огромное множество различных механизмов и систем. Морская болезнь возникает, только если мы передвигаемся с места на место искусственным образом, то есть на транспорте. И вот почему.
У людей есть сложный набор ощущений и неврологических механизмов, на которых основана проприоцепция, то есть способность чувствовать положение собственного тела в пространстве и направление движения его отдельных частей. Если вы спрячете за спиной руку, то, даже не видя ее, все же будете ее ощущать, знать, где она находится и какие неприличные жесты делает. Это и есть проприоцепция.
Еще у людей есть вестибулярный аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Он представляет собой множество наполненных жидкостью каналов (то есть в данном случае маленьких костяных трубочек), необходимых для восприятия равновесия и положения тела в пространстве. В них достаточно места для того, чтобы жидкость могла перемещаться в зависимости от направления действия гравитации. Внутри трубочек расположены нейроны, которые определяют, где сейчас находится жидкость. Они передают в мозг информацию о положении и ориентации нашего тела. Если жидкость находится в верхней части трубочек, значит, мы стоим вниз головой, а это, скорее всего, нехорошо и должно быть срочно исправлено.
Когда человек двигается (ходит, бегает, прыгает или даже ползает на четвереньках), в мозг поступает очень конкретный набор сигналов. Это постоянные покачивающиеся движения, неразрывно связанные с ходьбой на двух ногах, скорость как таковая, различные внешние факторы вроде движения окружающего нас воздуха, а также вызванное ходьбой перемещение жидкости во внутреннем ухе. Из всего этого складывается проприоцепция, и наш вестибулярный аппарат все это учитывает.
Глазами мы воспринимаем движение мира относительно нас. Мы видим одно и то же, когда двигаемся сами и когда стоим на месте, а наше окружение движется. На самом базовом уровне оба толкования верны. Тогда откуда мозг знает, какое из них соответствует истине? Он получает информацию от зрения, сравнивает ее с информацией о перемещении жидкости во внутреннем ухе и делает вывод: «тело двигается, все в порядке», – а затем возвращается к размышлениям о сексе, о том, как поквитаться с недругом, о покемонах или о чем вы там еще думаете. Наше зрение и внутренние системы работают синхронно, чтобы дать объяснение происходящему.
Поездка на транспорте вызывает совсем другие ощущения. Как правило, для автомобиля не характерны те ритмичные покачивающиеся движения, которые наш мозг связывает с ходьбой (конечно, если только у вас не сломается подвеска), и то же самое относится к самолетам, поездам и кораблям. Когда вас куда-то везут, вы, по сути, не двигаетесь; вы просто сидите на месте и чем-нибудь развлекаетесь, чтобы скоротать время. Ваш мозг не получает всех этих сложных проприоцептивных сигналов и не понимает, что происходит. Отсутствие сигналов означает, что в древнем мозге ничего не происходит, и это подтверждает ваше зрение, которое сообщает, что вы неподвижны. Но на самом деле вы двигаетесь, и на упомянутую выше жидкость в ухе действуют силы, вызванные высокой скоростью движения и ускорением. Поэтому ваш мозг получает сигналы о том, что вы перемещаетесь, причем весьма быстро.
В итоге мозг получает противоречивые сигналы от тонко настроенной системы восприятия движений. Считается, что морская болезнь возникает именно из-за этого. На уровне сознания мы запросто справляемся с этими противоречиями, но более глубокие, неподвластные сознанию системы, которые управляют нашими телами, на самом деле не умеют решать подобные внутренние проблемы. Им непонятно, из-за чего мог возникнуть такой сбой в системе. По сути дела, поскольку древний мозг сбит с толку, напрашивается только один ответ: это все из-за яда. В дикой природе это практически единственное, что может настолько сильно повлиять на наши внутренние процессы и так нарушить их.
Яд – это плохо, и если мозг решает, что в организм попал яд, то реагирует единственным доступным ему способом: немедленно избавляется от него при помощи рвотного рефлекса. Новые и наиболее продвинутые отделы мозга лучше разбираются в ситуации, но взять контроль над запущенными процессами в древних отделах им непросто. Их уже буквально не обратить вспять.
Явление укачивания изучено пока еще не до конца. Почему нас не укачивает все время? Почему некоторых вообще никогда не укачивает? Вполне возможно, что морская болезнь возникает в результате взаимодействия множества внешних или внутренних факторов, таких как характеристики конкретного транспортного средства, на котором вы в данный момент едете, или некая обусловленная особенностями нервной системы повышенная чувствительность к определенным видам движения… Я кратко описал наиболее популярную из существующих теорий.
Другое объяснение – это «гипотеза нистагма» . Она предполагает, что вызванное движением непроизвольное растяжение глазодвигательных мышц (которые поддерживают и двигают глазное яблоко) раздражает блуждающий нерв (один из главных нервов, контролирующих лицо и голову) нестандартным образом, и это приводит к укачиванию. В любом случае мы страдаем морской болезнью из-за того, что наш мозг легко впадает в замешательство и реагирует на возникающие проблемы крайне ограниченным набором способов, прямо как менеджер, попавший на превышающую его способности должность и в ответ на любую просьбу дает формальные отписки или начинает рыдать.
Судя по всему, на море людей укачивает сильнее всего. На суше находится множество предметов, взглянув на которые вы можете понять, что движетесь (например, деревья); однако с корабля, как правило, видны только волны, а все остальные объекты расположены слишком далеко и не дают мозгу никакой информации о движении. В результате зрительная система с еще большей вероятностью решает, что никакого движения нет. Вдобавок к этому во время путешествия по морю нас непредсказуемо бросает вверх-вниз, из-за чего жидкость в ухе посылает еще больше сигналов в сбитый с толку мозг.
В своих военных мемуарах под названием «Адольф Гитлер и моя роль в его падении» Спайк Миллиган рассказывает, как во время Второй мировой войны его на корабле перевозили в Африку. Оказалось, что он был одним из немногих солдат своего отделения, которых не укачивало. Когда его спросили, как лучше всего бороться с морской болезнью, он ответил просто: «Представить, что сидишь под деревом». Эффективность этого метода не доказана в исследованиях, но лично я абсолютно уверен, что он поможет и от укачивания в самолете тоже.
Источник: научно-популярное издание «Чердак».
