Глава 2

Как нейробиология связана со здоровьем мозга?

Нейронаука присутствует везде. Пока вы не всегда можете распознать ее как таковую, публикации в газетах и журналах, статьи в Интернете, утренние ток-шоу и вечерние программы новостей регулярно освещают темы, связанные с мозгом. В рамках курса по укреплению здоровья мозга, который я преподаю, мы начинаем занятия со «сводки новостей»: студенты приносят статьи, которые они нашли в открытом доступе, чтобы мы могли их обсудить. Меня никогда не перестает удивлять, насколько широко распространена информация о мозге в наши дни.

В то время как освещение вопросов, связанных с нейробиологией, в средствах массовой информации в целом проходит в очень позитивном ключе, важно также отметить, что исследования могут быть неправильно использованы и неверно истолкованы. Если вы хотите свести результаты сложных исследований к короткой заметке в газетной колонке или новости в Интернете, то обычно избавляетесь от подробностей. В этой главе мы обсудим некоторые основы нейробиологии, чтобы ввести вас в эту область. Я надеюсь, что эта информация пригодится вам при чтении этой книги и при ознакомлении с материалами популярных СМИ.

Основная информация о нейробиологии

Давайте начнем с нескольких общих фактов о мозге. Он весит около трех фунтов (1,3 кг), что удивительно мало, учитывая его огромные вычислительные и обрабатывающие способности и возможность рассуждать. По большей части его силы зависят от клеток мозга, или нейронов (рис. 2.1), — их около 100 миллиардов. Каждый нейрон связан со многими другими, что составляет около одного триллиона связей. Просто для сравнения подумайте, что в галактике Млечный Путь насчитывается 400 миллиардов звезд — меньше половины числа соединений в человеческом мозге! Все эти связи позволяют нам участвовать в бесчисленных действиях и переживаниях в повседневной жизни: говорить, слушать, вспоминать, ходить, чувствовать, размышлять, фокусировать внимание и так далее.

Нейроны также уникальны по сравнению с другими клетками организма из-за того, что они взаимодействуют друг с другом и способны к значительному росту и перестройке.

Что касается последнего, то, как видно на рис. 2.1, клеточное тело нейрона имеет отходящие от него ветви, называемые дендритами (производными от греческого слова, которое означает «дерево»). Дендриты отвечают за критически важные задачи мозга, такие как сбор информации от других нейронов, чтобы помочь улучшить взаимодействие этих клеток друг с другом. Они также растут и адаптируются на протяжении всей жизни. Известно, что некоторые виды деятельности, включая интеллектуальное развитие, приводят к появлению новых дендритов, что, по-видимому, вызывает усиление перекрестных связей между нейронами по всему мозгу.

Рис. 2.1. Структура нейрона

Источник: рисунок 3.5 в книге Psychological Science, fifth edition, by Michael Gazzaniga, Todd Heatherton, and Diane Halpern. Copyright © 2016, 2013, 2010, 2006, 2003 by W.W. Norton & Company, Inc. Используется с разрешения W. W. Norton & Company, Inc.

* Дендриты — отростки нейронов, по которым к телу нейрона поступает информация от других клеток. — Прим. науч. ред.

** Аксон — отросток нейрона, который передает информацию от тела нейрона другим клеткам. — Прим. науч. ред.

*** Миелиновая оболочка — оболочка, покрывающая аксоны, подобно изоляционной ленте. По сравнению с немиелинизированными волокнами, по миелиновым нервные импульсы передаются в 5–10 раз быстрее. — Прим. науч. ред.

**** Узлы, или перехваты, Ранвье — периодические разрывы в миелиновой оболочке, покрывающей аксоны. Именно в этих областях много ионных каналов, что ускоряет передачу нервных ипульсов. — Прим. науч. ред.

***** Терминаль аксона — ветвящаяся концевая часть аксона, которая контактирует с другими клетками. — Прим. науч. ред.

****** Синапс — место контакта нейрона с другим нейроном или клеткой иного типа. — Прим. науч. ред.

Мозг также содержит большое разнообразие специализированных химических веществ — нейромедиаторов, которые помогают сигналам передаваться от одного нейрона к другому. Возможно, вы слышали о некоторых нейромедиаторах, особенно о том, что касается их связи с определенным поведением, чувствами или лекарствами. Одним из примеров является серотонин, важный нейромедиатор для регуляции настроения. Он используется в определенных антидепрессантах, таких как «Прозак» и «Золофт», которые служат для повышения уровня серотонина и контроля депрессии и тревоги.

Другим широко изучаемым нейромедиатором является норадреналин, который играет важную роль в таких функциях, как внимание, возбуждение и мотивация. Некоторые лекарства от синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) повышают уровень норадреналина, что приводит к улучшению способности фокусировать внимание. Дофамин часто рассматривается как нейромедиатор «удовольствия», который высвобождается, когда мы занимаемся стимулирующими или приятными видами деятельности, такими как употребление вкусной еды, секс или катание на лыжах. Он также участвует в регуляции физических движений, а при некоторых состояниях, таких как болезнь Паркинсона, его продукция прекращается.

Хотя и заманчиво рассматривать нейромедиаторы несколько упрощенно, но в реальности дело обстоит совсем не так. Изменения в одном из них влияют не только на другие соединения, но и на химическую регуляцию всего мозга. Также известно, что определенные виды деятельности, в частности, физические упражнения могут повышать уровень некоторых нейромедиаторов (и делать для мозга множество других полезных вещей).

Нейроны всегда напряженно работают, поэтому они нуждаются в своем собственном вспомогательном персонале и заслуживают его. Именно здесь в игру вступают нейротрофины [Совокупность белков, поддерживающих жизнеспособность нейронов, стимулирующих их развитие и активность. — Прим. науч. ред.]. Они помогают строить и поддерживать нейроны, повышают уровень нейромедиаторов и улучшают кровоток по всему мозгу. Один из широко изучаемых нейротрофинов называется «нейротрофический фактор головного мозга» (англ. brain-derived neurotrophic factor, далее BDNF [В русскоязычной литературе тоже используется англ. аббревиатура. — Прим. пер.]). BDNF был назван «чудодейственным средством для роста мозга» из-за его мощного питательного воздействия на нейроны. Одним из преимуществ физических упражнений является увеличение количества BDNF, доступного для поддержки миллиардов нейронов мозга. Позже мы обсудим это более подробно.

С точки зрения мозговых структур, мы могли бы посвятить целый том нейроанатомии, но вы, вероятно, читаете мою книгу не по этой причине. Позвольте мне лишь выделить некоторые из областей, которые будут особенно актуальны для нас. Внешний слой мозга называется корой головного мозга (кортекс — это латинский термин, который переводится как «древесная кора»). Кора головного мозга делится на четыре подразделения, или доли, которые можно запомнить с помощью аббревиатуры ЛТЗВ: лобную, теменную, затылочную и височную.

Взгляните на рисунок 2.2, чтобы получить представление о том, как выглядит кора головного мозга. Обратите внимание, что, как и в случае с другими структурами мозга, мы можем описать каждую долю коры в единственном числе (например, «лобная доля»). А также мы можем использовать множественное число («лобные доли»), особенно если говорим о левой и правой сторонах. Другой вариант описания кортикальных областей — использование таких терминов, как «лобная кора» или «височная кора».

Рис. 2.2. Четыре доли коры головного мозга

Источник: рисунок 4.1 в книге The Neuroscience of Psychotherapy: Building and Rebuilding the Human Brain by Louis Cozolino. Copyright © 2002 by Louis J. Cozolino. Copyright © 2002 by Louis J. Cozolino. Используется с разрешения W. W. Norton & Company, Inc.

Лобные доли играют решающую роль во многих уникальных человеческих способностях и могут расти в ответ на некоторые жизненные ситуации и виды деятельности (включая физические упражнения). Большинство нейробиологов считают, что лобные доли являются центром исполнительных функций. Мы обсудим исполнительные функции подробнее в следующей главе, а сейчас вкратце скажем, что это когнитивные навыки, которые помогают выполнять целенаправленные действия. Так, если нужно приступить к новой задаче (например, разобрать гараж), необходимо спланировать и организовать последовательность действий (начать с задней части гаража и двигаться вперед), настойчиво выполнять задачу (решить, что выбросить, а что оставить), оставаться гибкими (сделать перерыв, когда мы голодны или хотим пить, или когда сосед останавливается, чтобы посмотреть, может ли он дешево купить некоторые инструменты, которые мы решили продать) и в конечном итоге завершить то, что пытаемся сделать (провести гаражную распродажу и заработать несколько долларов).

Существует также множество областей, расположенных под корой мозга, которые называются подкорковыми структурами. Одна из них особенно важна для нашего обсуждения — это гиппокамп, структура в форме морского конька в середине мозга (рис. 2.3).

Проще говоря, для того, что большинство людей считают «памятью», гиппокамп более важен, чем любая другая структура мозга. Исследования, начатые много лет назад, показали, что повреждение гиппокампа неизбежно приводит к потере памяти, особенно к нарушению способности узнавать и запоминать новую информацию в повседневной жизни. Тот, кто помог нам многое узнать о гиппокампе — и о негативных последствиях его повреждения, — был известен большинству нейробиологов только по инициалам Х. М.