Достигло ли человечество «пика интеллекта»?

Наш IQ будет расти вечно или мы на пороге спада? Дэвид Робсон исследует прошлое, настоящее и будущее интеллекта.

Возможно, вы не заметили, но мы живем в интеллектуальный золотой век.

С тех пор, как тест интеллекта был изобретен более 100 лет назад, наши показатели IQ неуклонно росли. Даже обычный человек сегодня считался бы гением по сравнению с человеком, родившимся в 1919 году - явление, известное как эффект Флинна.

Возможно, нам придется наслаждаться этим, пока мы можем. Самые последние данные свидетельствуют о том, что сейчас эта тенденция может замедляться. Может быть даже обратное, а это означает, что мы уже прошли вершину интеллектуального потенциала человека.

Неужели мы действительно достигли пика интеллекта? И если это так, что может означать последующий упадок для будущего человечества?

Давайте начнем с изучения древних истоков человеческого разума, с того момента, как наши предки начали ходить прямо более трех миллионов лет назад. Сканирование ископаемых черепов позволяет предположить, что мозг первых двуногих обезьян, австралопитека, был около 400 кубических сантиметров - всего лишь треть от размера современного человека.

Это дорого обходится. Мозг современных людей потребляет около 20% энергии тела, поэтому наш более крупный мозг, должно быть, предлагал серьезные преимущества, чтобы восполнить эти лишние калории.

Наскальное искусство древних людей
предполагает удивительный интеллект

Есть много потенциальных причин для такого ускорения работы мозга, но, согласно одной из ведущих теорий, это было ответом на возрастающие когнитивные потребности групповой жизни.

Начиная с австралопитеков , предки человека начали собираться в большие и большие группы - возможно, поначалу для защиты от хищников, что представляло бы серьезную опасность, когда они начали спать на земле, а не на деревьях. Это также позволило бы людям объединить ресурсы - помогая распределить некоторые риски жизни в изменчивой среде - и обеспечить совместный уход за детьми.

Для людей сегодня отсутствие социального понимания вызывает смущение; для наших предков это был вопрос жизни или смерти.

Но, как многие из нас знают из наших собственных социальных кругов, жизнь с другими людьми может быть тяжелой работой: вам нужно отслеживать личности каждого человека, его симпатии и антипатии, а также то, можно ли им доверять сплетни. И если вы работаете над групповой деятельностью, например, охотой, вам нужно иметь возможность следить за тем, что делает каждый член, когда вы координируете свою деятельность. Для людей сегодня отсутствие социального понимания вызывает смущение; для наших предков это был вопрос жизни или смерти.

Помимо решения этих неотложных задач, более крупные социальные группы позволили бы членам обмениваться идеями и развивать изобретения друг друга, что приводило к новым технологическим и культурным инновациям, таким как инструменты, которые могли бы повысить эффективность охоты. А для того, чтобы это сработало, вам нужно обладать интеллектом, чтобы наблюдать и учиться у других, что дает еще один толчок к развитию умственных способностей.

Примерно 400 000 лет назад мозг Homo heidelbergensis достиг примерно 1200 кубических сантиметров - всего лишь на оттенок меньше, чем мозг современного человека, который составляет около 1300 кубических сантиметров. Когда наши предки покинули Африку около 70 000 лет назад, они были достаточно умны, чтобы адаптироваться к жизни почти в каждом уголке планеты. Удивительное наскальное искусство предполагает, что они были полностью способны задумываться над огромными космологическими вопросами, включая, возможно, свое собственное происхождение.

Показатели IQ людей в 1920-х годах были ниже, чем сегодня

Мало кто из экспертов станет утверждать, что недавние изменения IQ являются продуктом такого рода генетической эволюции - временные рамки просто слишком короткие.

В конце концов, всего 100 лет назад ученые впервые изобрели «коэффициент интеллекта» для измерения чьего-либо интеллектуального потенциала. Их успех основан на том, что многие когнитивные способности взаимосвязаны. Таким образом, ваша способность к пространственному мышлению или распознаванию образов связана с вашими математическими способностями, вашим словесным мастерством и так далее. По этой причине считается, что IQ отражает «общий интеллект» - своего рода базовую силу мозга.

Гориллы смеются так же, как люди

Британские ученые заключили из серии экспериментов, что смехом на щекотку реагируют не только люди, но и многие животные.

Щекотать гориллу — занятие не для слабонервных. Но хозяин одного из таких приматов Фил Риджес не боится экспериментировать со своей подопечной Эмми — гориллой, живущей в Парке дикой природы в Порт-Лимпн, графство Кент.

19-летняя горилла выросла в неволе и прожила большую часть жизни под опекой Фила. По его словам, обезьяна может казаться вполне равнодушной, но в хорошем настроении она может и похихикать, если ее пощекотать.

"Я уже давно имею дело с гориллами, и часто замечал, как они щекочут друг друга. Это приятное чувство, когда они тебя принимают и разрешают даже пощекотать", — говорит Фил Риджес.

Однако Марину Давила-Росс из университета Портсмута заинтересовала именно реакция Эмми — по ее словам, эти звуки очень напоминают человеческий смех. "Я была ошеломлена тем, как обезьяны реагируют на щекотку, — говорит она. — Это действительно похоже на реакцию людей на щекотку".

В научной работе, опубликованной в журнале Current Biology, Давила-Росс и ее коллеги сравнили звуки, издаваемые человекообразными обезьянами, когда их щекотали, с человеческим смехом.

Было отмечено много акустических параллелей, что позволило сделать вывод о том, что у человекообразных обезьян эволюционный источник смеха совпадает с человеческим, а это, вероятно, указывает на общего прародителя, который смеялся при щекотке. Руководитель проекта Давила-Росс объясняет: "На основе этого исследования мы можем сказать, что смеху 30-60 млн лет".

Однако, похоже, не только люди и обезьяны умеют смеяться. Несколько лет назад Джаак Панксепп, работающий ныне в колледже ветеринарии в университете штата Вашингтон, решил выяснить, как крысы реагируют на щекотку.

"Я немного лукавил, когда в первый раз заговорил об этом со своим студентом Джеффом Бергдерфом, — вспоминает ученый. — Поначалу идея казалась мне бредовой, но мы провели опыты и были шокированы яркими и последовательными результатами".

Исследователи узнали, что грызуны при щекотке издают высокочастотный писк, не воспринимаемый человеческим слухом. Такие же звуки крысы издавали при игре с другими крысами. В своих работах ученые утверждают, что опыты помогли установить первобытную форму смеха.

"Тот факт, что характеристики смеха были одинаковыми у всех исследуемых животных, заставил нас отказаться от остальных запланированных экспериментов, — говорит один из ученых. — Это одно из самых ярких проявлений радости социума у животных".

Но что же насчет других видов животных? На этот вопрос и пытается ответить Давила-Росс. "Уже несколько лет поступает информация о различных экспериментах, в которых удается зафиксировать звуки, издаваемые животными при щекотке. Это очень любопытно", — говорит она.

Для дальнейших исследований ее команда обратилась за помощью к порталу Youtube, на котором размещено множество видеоклипов с участием животных.

Ученый утверждает, что все большее число исследователей поведения животных обращаются к интернету, потому что там они имеют доступ к огромному количеству любительских видеозаписей, которые потом систематизируются и анализируются.

Быстрый поиск находит большое количество животных — таких, как совы, собаки, сурикаты, пингвины и даже верблюды и дельфины, — которые издают звуки при щекотке.

Группа ученых наиболее заинтересована в щекотке, потому что это дает им возможность напрямую сравнить реакции животных разных видов. Исследователи хотят собрать и сравнить как можно больше "щекотливого" материала различных животных.

Как говорит Давила-Росс: "У щекотки есть много интересных элементов — она является частью игрового поведения, и очень важно сохранять в опытах фактор неожиданности".

Ученый не называет это смехом. Она говорит, что ищет животных, умеющих выражать "позитивную вокализацию", то есть звуки, которые те издают в приступе радости. "Я уверена, что позитивное общение напрямую связано с эволюцией смеха", — говорит ученый.

Сарпа Салпа (Sarpa salpа) - галлюциногенная рыба, которая использовалась в качестве развлекательного наркотика в Римской империи

Сарпа Салпа (Sarpa salpа)

Древние римляне всегда жили в гармонии с природой, выживание и статус зависели от земли. Даже дети в Римской империи могли определять, какие растения и животные были полезны, и они знали о множестве применений, которые могли дать многие образцы.

Римляне использовали растения и животных в пищу, косметику и красители для одежды и ремесел, а также в медицинских целях. Римляне даже использовали одно рекреационное лекарство, полученное не из растений, а из рыбы, называемой сарпа сальпа, широко известной как салема порги.

Сегодня известно, что многие лекарства получают из растений и животных. Например, салема может вызвать галлюцинации, если вы ее съедите.

Состояние, которое вызывает эти галлюциногенные эффекты после употребления этой экзотической рыбы, называется ихтиоаллейинотоксизмом и характеризуется как тип пищевого отравления, которое может проявляться яркими слуховыми и зрительными галлюцинациями, бредом, нарушением координации движений, тошнотой, кошмарами, головокружением и т. Д. и другие нарушения центральной нервной системы.

Сарпа Салпа (Sarpa salpа)

Распознаваемый по золотым полосам, идущим по бокам, салема порги - ничем не примечательный в остальном житель умеренных и тропических регионов, от атлантического побережья Африки до Средиземного моря. Хотя кажется, что это обычная рыба, она может действовать как галлюциноген. Рыба может вызывать яркие, похожие на ЛСД галлюцинации, о которых знали древние римляне.

Салема, называемая на арабском «рыбой, которая вызывает сны», может вызвать галлюцинации, если проглотить ее голову. Помимо того факта, что в Римской империи его употребляли в качестве рекреационного наркотика, он также использовался в церемониях среди полинезийцев.

Посидония океаническая (Posidonia oceanica), водоросли,
обитающие на лугах вдоль побережья Средиземного моря

Но по какой причине эта рыба вызывает галлюцинации? Исследование, опубликованное в журнале In Vitro Cellular and Developmental Biology в 2012 году, связывает потребление рыбами фитопланктона, растущего на водорослях Posidonia oceanica, которые являются одним из основных компонентов их рациона. Но доподлинно неизвестно, какие токсины вызывают у едока такую яркую реакцию.

Это могут быть алкалоиды индольной группы, соединения, встречающиеся в природе в некоторых водорослях и фитопланктоне, которые ест рыба, и которые по своей химической структуре похожи на ЛСД.

Рыба стала широко известна своей психоактивностью после широко разрекламированных статей в 2006 году, когда двое мужчин проглотили ее в средиземноморском ресторане и начали ощущать множество слуховых и визуальных галлюциногенных эффектов.

Наш мозг помнит второй язык дольше, чем мы сами

Даже если человек успел забыть язык, на котором начинал говорить в глубоком детстве, его мозг всё равно сохраняет готовность работать с несколькими языками.

Выучить иностранный язык означает не только вызубрить слова, грамматику, идиомы и научиться понимать их в письменном и в устном виде. Выучить иностранный язык означает в прямом смысле изменить собственный мозг. Два года назад исследователи из Университета Макгилла опубликовали в Brain and Language работу, где описывали изменения, происходящие с мозгом у тех людей, которые учили второй язык.

При этом обнаружились некоторые любопытные нюансы: например, оказалось, что у одноязычных людей и у тех, кто начал учить оба языка с самого раннего детства (точнее, с рождения до трёх лет) кора полушарий выглядит одинаково. А вот у тех, кто приступил ко второму языку в 4 года, в 7 или вообще в 13 лет, мозг отличался: некоторые зоны коры, особенно в районе левой нижней лобной извилины, были заметно утолщены, а симметричная область в районе правой нижней лобной извилины, наоборот, была тоньше.

Иными словами, поздний старт в изучении иностранного приводил к появлению новых нервных клеток и к перестройке серого вещества. Для нового языка требуются новые нейронные цепи, в первую очередь, связанные с моторикой и координацией речевого аппарата. Что, кстати, отчасти объясняет, почему язык начинать учить чем раньше, тем лучше, и лучше всего – с рождения: в таком случае развитие мозга происходит одновременно с развитием двуязычности.

Здесь возникает другой вопрос – если обучение языкам шло не одновременно, то может ли исходный (условно родной) язык как-то влиять на усвоение нового (условно иностранного), и проявляется ли такое влияние на уровне мозга, в активности его речевых центров? Ответ на него даёт новая статья в Nature Communications от той же исследовательской группы из Университета Макгилла под руководством Дениз Кляйн (Denise Klein).

В эксперименте участвовали три группы детей и подростков в возрасте от 10 до 17 лет: одни родились и выросли во франкоязычных семьях и французский был их единственным языком; другие были китайцами, которых в самом раннем детстве (до трёх лет) усыновили канадские французы, и которые после усыновления перестали слышать китайский и говорить на нём; наконец, в третьей группе были те, которые свободно говорили и по-китайски, и по-французски. Все они слушали одно языковое задание, в котором были как настоящие слова на французском, так и «псевдослова», которые по звучанию как бы относились к французскому языку.

Хотя все участники эксперимента справились с заданием одинаково хорошо, магнитно-резонансное сканирование показало существенные различия в том, как у них при этом работал мозг. У тех, кто с детства знал только французский, работали преимущественно левая нижняя лобная извилина и передняя область островковой доли, про которые известно, что они обрабатывают речевые звуки, так что их активность была вполне ожидаемой.

Однако у тех, кто говорил на двух языках, и у тех, кто хотя бы в раннем детстве начинал осваивать китайский, к вышеупомянутым участкам коры добавлялись правая средняя лобная извилина, одна из височных извилин, новые зоны в лобной коре. То есть, проще говоря, на одну и ту же лингвистическую задачу мозг реагировал по-разному в зависимости от собственного языкового опыта. Те добавочные участки коры, которые включались у билингвальных детей, вовлечены в управление рабочей памятью и вниманием. Это понятно – человеку нужно сориентироваться между двумя языками, и возникает потребность в соответствующих мозговых отделах.

Внутренний GPS, или Как мы ориентируемся в пространстве и времени

«Внутренний GPS» головного мозга

Способность ориентироваться в пространстве, находить дорогу даже на самых запутанных маршрутах — одна из жизненно важных функций и загадок мозга человека и всех животных. Открытие существования в мозге врождённой системы глобального позиционирования — «внутреннего GPS» — было удостоено в 2014 году Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

Изучение ориентационной системы мозга имеет фундаментальное значение. Но, прежде всего, оно является важным с точки зрения медицины: известно, что такие заболевания нервной системы, как болезнь Альцгеймера, сопровождаются нарушением пространственной памяти и пространственного ориентирования. Изучение этих процессов может открыть новые пути для восстановления утраченных функций мозга.

Впервые идея о врождённых качествах и способностях головного мозга была высказана немецким мыслителем, философом И. Кантом. В частности, к таким способностям мозга могла относиться и возможность ориентироваться в пространстве и времени. Однако эта идея мыслителя долгое время не поддерживалась учёными, которые полагали, что навигация осуществляется последовательностью восприятия сенсорных стимулов и ответной двигательной реакцией.

Один из немногих учёных, кто поддерживал идею Канта, был Э. Толмэн, который изучал процесс обучения крыс навигации. В 50-х годах ХХ в. он предположил, что после изучения окружающего пространства в головном мозге крысы формируется когнитивная карта, которая в дальнейшем помогает животному выбирать оптимальный маршрут.

Первые экспериментальные исследования, подтверждающие идею Толмэна, были проведены спустя 20 лет Дж. О’Кифом (Университетский колледж Лондона), который открыл «клетки места» в гиппокампе. Эти клетки активировались, когда подопытные животные оказывались в определённом месте, а при смене места активировался другой набор подобных клеток. Таким образом, эти клетки «превращались» в своеобразную внутреннюю карту места, где находилось животное.

Первые экспериментальные исследования были проведены
Дж. О’Кифом, который открыл «клетки места» в гиппокампе.

Супруги Мозер, которые работали некоторое время в лаборатории Дж. О’Кифа, продолжили изучение «клеток места» и роли гиппокампа в ориентации в пространстве. Усовершенствовав экспериментальную установку, которая позволила животному перемещаться на большие расстояния, учёные смогли обнаружить в участке мозга рядом с гиппокампом т.н. «клеточную координатную сеть». При этом само поведение клеток этой сети оказалось даже более интересным, чем поведение «клеток места». Отдельные нейроны этой сети активировались (по ним непрерывно проходили сигналы), когда животное находилось в нескольких точках поля. Клетки этой сети взаимодействуют с некоторыми другими клетками, которые также используются головным мозгом для определения положения тела и границ воспринимаемого им пространства.

Наркотики во Второй мировой войне

Тема применения наркотиков военными, особенно во время войны, не нова, не является тайной за семью печатями, и время от времени выплескивается на страницы СМИ. Однако освещаются лишь отдельные факты применения отдельных препаратов в различных армиях. Системного анализа в открытых источниках нет до сих пор, может потому, что тема не очень удобная, а может из-за того, что наркотики до сих пор на вооружении современных армий. Создание универсального солдата с помощью наркотиков до сих пор не покидает воинствующие умы во многих странах.

Использование наркотиков в армии известно еще с незапамятных времен (за 5 тысяч лет до нашей эры), и не только в медицинских целях. Описывать это весьма долго и скучно, поэтому остановимся лишь на небольшом временном отрезке их применения — в период Второй мировой войны. При этом, постараемся охватить лишь те армии, где наркотики были узаконены государством и применялись массово. Жевание или курение травы, и прочие народные, хотя и эффективные способы одурманивания человеческого сознания рассматриваться не будут.

Германия

По оценке экспертов, наиболее массовое применение наркотиков наблюдалось в войсках нацисткой Германии. История их использования тянется еще со времен франко-прусской войны 1870–1871 годов, когда боевой дух солдат поддерживался морфием. Процесс подсаживания солдат на наркотики был значительно усовершенствован после изобретения инъекционного шприца.

Набор для подкожных инъекций с морфином
производства Parke, Davis Co., 1908-1918 гг.

Пик вакханалии употребления наркотиков пришелся на Первую мировую войну. Наркотики использовали не отдельные декаденты, а миллионы людей. Возбуждающие вещества широко применялись в армиях западных стран для «поддержания тонуса» и просто «для храбрости». Даже нейтральная в войне Голландия имела огромную фабрику по переработке «дурман-травы», сырье для которой поставлялось из Голландской Ост-Индии (нынешняя Индонезия). Беспристрастные нейтралы, продавали кокаин и немцам и англичанам до 13 тонн в год. А в самой Германии производства наркотиков были значительно мощнее голландских. Результат оказался плачевным — после Первой мировой войны в психиатрических клиниках лежало больше наркоманов, чем алкоголиков.

В 1937 году, доктор-фармацевт фирмы «Temmler Werke» в Берлине Фриц Хаусчайлд, вдохновленный успешным применением американского амфетамина «Benzedrine» в 1936 году на Олимпийских играх, разработал и запатентовал наркологическое стимулирующее средство первитин (Pervitin), или как его ещё называли – метамфитамин.

В 1939 году военврач Института Общей Физиологии Отто Ранке «обкатал» препарат на 90 студентах и получил положительные результаты. У испытуемых, принимавших пирвитин наблюдался прилив энергии, значительно повышалась концентрация и двигательная активность, понижалось чувство страха, голода и жажды. Кроме того, на длительное время, до двух дней, пропадала сонливость. С 1939 года первитин стали применять в войсках. После Польской кампании, подтвердившей высокую эффективность препарата, наркостимулятор запустили на массовый поток. Только лишь для операции «Вестфельдцуг» по захвату стран Бенилюкса и Франции в апреле 1940-го вермахт заказал 35 миллионов таблеток первитина.

Живые клетки научились выполнять логические и арифметические операции

Клетка является основой всякого живого организма

Клетка живого организма – это удивительный и чрезвычайно сложный микроскопический объект, который может сам заботиться о себе. Но клетка – это не та вещь, которую можно назвать умной. Но в будущем все может измениться благодаря тому, что ученым удалось сделать клетки, которые способны на биохимическом уровне выполнять логические и несложные арифметические операции. Такая новая функция клеток может стать основой для создания в будущем живых имплантируемых органов или их частей, которые смогут действовать как компьютер, выполняя заложенную в них программу.

Ученые из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich), взяв образцы эмбриональных клеток почечных тканей, внедрили в них биологические версии цифровых логических цепей и элементов.

Каждая модифицированная клетка становилась логическим суммирующими или вычитающим устройством, способным работать с двоичными числами, закодированными в виде биохимической информации.

Группа биоинженеров, возглавляемая Мартином Фассенеггером (Martin Fussenegger), создали молекулярные логические элементы, используя в качестве элементов биологических транзисторов молекулы флоретина, белкового фермента, активирующего нервные клетки, и молекулы эритомицина, лекарственного препарата антибиотического действия. Оба эти вещества работают как биологические транзисторы разной проводимости.

Из молекул вышеупомянутых веществ ученые формировали сложные логические цепи, аналоги самых основных логических элементов.

Связь между сном и настроением

Спящий капуцин

Наверное, все мы знаем, как весь день может быть испорчен, если мы плохо выспались. Ученые тоже давно подозревали, что между настроением и качеством сна есть взаимосвязь – примером могут служить аномалии сна у людей с психическими нарушениями, такими как депрессии, мании или состояние, называемое сезонным аффективным расстройством, обострения которого связывают с длиной светового дня. Но непонятно, влияет ли настроение (состояние психики) на сон или, наоборот, дурной сон портит настроение, или некий третий фактор влияет и на то и на другое? Молекулярная основа подобных взаимосвязей до сих пор оставалась загадкой. Недавние исследования обнаружили связь между сном, настроением и двумя редкими вариантами последовательности ДНК гена, который участвует в регуляции циркадных (циркадианных) ритмов – околосуточных циклических колебаний интенсивности биологических процессов, включая цикл сон-бодрствование.

Суточные ритмы – это не только цикл сна и бодрствования, им подчинены, например, процессы пролиферации (размножения) и апоптоза («самоубийства») клеток. Белки – продукты генов циркадных ритмов контролируют кроме цикла сон-бодрствование еще и ряд обменных процессов в клетке, а мутации в некоторых из них могут сопровождаться нарушениями противоопухолевого иммунитета, проблемами репродуктивной сферы, ожирением. Так что, в общем, неудивительно обнаружение связи между мутациями в этих «многоканальных» генах с еще одной патологией – с наследственными расстройствами настроения и нарушениями сна.

Гены циркадных ритмов известны с 1970-х гг., когда был открыт ген Per (от слова period) у мушки Drozophila melanogaster. Позднее у млекопитающих было открыто целое семейство циркадных генов: Bmal1, Clock, Cry1-2, Per1-3. Работают циркадные часы по принципу отрицательной обратной связи: белки BMAL1 и CLOCK активируют гены Per и Cry, в результате чего синтезируются белки PER и CRY. Когда PER и CRY становится достаточно много, они начинают угнетать активность BMAL1 и CLOCK, тем самым подавляя свой синтез. Когда количество PER и CRY снижается до определенного уровня, вновь активируются BMAL1 и CLOCK – и так далее. Но иногда в этой отлаженной системе случаются сбои.

Мутации в гене Per приводят к изменению продолжительности суточного цикла: он становится меньше или больше, а иногда и полностью асинхронным. Но, в отличие от Per1 и Per2, «выключение» у мышей гена Per3 приводит к относительно небольшим изменениям циркадных ритмов, поэтому считалось, что функция Per3 малосущественна для работы биологических часов. Но, похоже, Per3 все же играет важную роль в регуляции цикла сон-бодрствование и не только его.

Ученые под руководством Ин-Хуэй Фу из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) исследовали на наличие мутаций/полиморфных (множественных) вариантов ген Per3 у троих людей (из одной семьи), страдающих наследственными расстройствами настроения и сна, а именно, сезонным аффективным расстройством в сочетании с «синдромом жаворонка», состоянием, при котором люди просыпаются и засыпают раньше, чем обычно. В результате у всех троих были обнаружены два редких варианта Per3, частота встречаемости которых в целом по популяции составляет всего 0,55%.

Чтобы подтвердить, что мутации Per3 вносят вклад в сочетанную патологию состояния психики и нарушений сна, с помощью методов генной инженерии ученые создали мышей с генетическими вариантами Per3, аналогичными имеющимся у больных людей, и мышей с полностью нефункционирующим Per3. Действительно, у мышей с мутациями в гене Per3 наблюдался нестандартный цикл сна-бодрствования и некоторые признаки депрессии, а зверьки с «выключеным» Per3 обнаруживали симптомы достаточно тяжелой депрессии в условиях искусственно созданного в лаборатории короткого светового дня – то есть, симптомы сезонного аффективного расстройства.

У мышей, имеющих мутантный Per3, наблюдалось более короткое время жизни белков PER1 и PER2, что говорит о том, что PER3 выполняет регуляторную функцию относительно остальных белков PER, и при этом он служит связующим звеном между регуляцией циркадных ритмов и настроением. «Роль Per3 в регуляции настроения никогда ранее не была прямо показана», говорит Фу, – «Наши результаты указывают на то что Per3 может функционировать, помогая нам приспособиться к сезонным изменениям», модулируя работу внутренних часов организма.

Почему мозг не может забыть ампутированную конечность

Инвалиды зачастую сообщают о феномене «фантомной боли», или «фантомных конечностей», когда они ощущают присутствие отсутствующих пальцев, кистей рук, ног или голеней, а иногда даже чувствуют боль в когда-то ампутированных конечностях. До сих пор наука никак не могла объяснить это явление. Однако теперь, используя снимки сверхвысокого разрешения, ученые Оксфордского университета смогли изучить мозг ампутантов и увидели, как меняются их мозги после потери руки. Детализация мозга на столь высоком уровне впервые выявила удивительное: мозг ампутанта сохраняет невероятно подробную карту недостающей руки и отдельных пальцев.

Phantom Pain
Source: for NRC Wetenschap

Существование этой подробной карты руки в головном мозге — даже спустя десятилетия после ампутации — может частично объяснить явление фантомной конечности.

Сенсорная депривация у людей, к примеру, испытавших слепоту, глухоту или ампутацию, давно стала плодотворным полем для исследования пластичности мозга. Ведущий исследователь Санна Киккерт и ее коллеги из Лаборатории рук и мозга под руководством доцента Тамара Макина взяли за основу изучения один из аспектов явления фантомной конечности, когда ампутанты не только ощущают присутствие или чувства в недостающей конечности, но и могут «управлять» своей фантомной рукой. Попросив людей двигать своими фантомными пальцами по отдельности, параллельно сканируя их мозг, ученым удалось составить подробную карту представления фантомной руки в мозге.

Предыдущие исследования показали, что перемещение фантомной руки создает активность в мозге ампутанта, но до сих пор было трудно сказать, что именно представляет собой эта активность. Например, трудно доказать, что активность мозга указывает на существование карты недостающей руки, а не является какой-то аномальной активностью, вызванной ампутацией.

Исследование Киккерт показывает, что модели активности фантомной руки содержат важные признаки «нормального» представления руки, например, пространственное расположение пальцев по отношению друг к другу. Команде ученых удалось продемонстрировать, что карты рук фантомных конечностей были в пределах диапазона, указанного в контрольном образце участников с двумя руками. Учитывая то, что испытуемые потеряли свои руки от 25 до 31 года назад, это невероятно.

Black arrow indicate preference for digits 1-5: thumb (red); index (yellow); middle (green); ring (blue) and little finger (purple) in two-handed controls (A) and amputees (B). Participants performed single digit flexion and extension movements with their non-dominant (controls) or phantom hand (amputees) in a travelling wave paradigm. Qualitatively similar digit topographies were found in each amputee and controls. White arrows indicate the central sulcus. A = anterior; P = posterior. Credit: Kikkert et al, Revealing the neural fingerprints of a missing hand

В работе, опубликованной в журнале eLife, ученые также смогли опровергнуть некоторые другие, более тривиальные объяснения фантомной активности мозга. Они показали, что фантомная активация руки не является простым результатом активности мышц или нервов в оставшейся после ампутации культе. К примеру, у ампутантов, потерявших свои мышцы (из-за ампутации выше локтя), карты рук остались такими же, как и у тех, кто не мог посылать или принимать сигналы от конечности вообще (из-за повреждения нерва). Тем не менее до сих пор остается загадкой, вызывает ли сохраненная карта руки в мозге фантомные ощущения конечности или же сами ощущения сохраняют карту руки в мозге.

Как мозг видит тело

Эти результаты вдвойне интересны, поскольку противоречат расхожему мнению относительно того, как мозг формирует и поддерживает сенсорную карту тела. Эта сенсорная карта называется соматосенсорным гомункулусом (от греч. «маленький человек») и давно удивляет ученых своей высокоорганизованной структурой. Организованной в том, что мозг раскладывает части тела очень похоже на то, как они расположены на теле:

Интеллектуальные способности осьминогов

Осьминог

Осьминоги — это самые известные представители головоногих моллюсков. Как можно понять из названия отряда, эти создания имеют голову с исходящими от него восемью щупальцами. На каждой из них имеется около 2000 присосок. Осьминоги имеют три сердца: одно гонит голубую кровь по телу, а остальные проталкивают ее через жабры. Благодаря своему мягкому телу без скелета, некоторые виды этих созданий могут полностью менять форму своего тела. Например, они могут распластываться по дну и становиться незаметными, или же просто проходить через очень маленькие отверстия. Это поистине удивительные существа, не так ли?

Возможно, вы также слышали о том, что осьминоги — это одни из самых умных существ в мире. Некоторые люди даже осмеливаются предполагать, что эти создания прилетели к нам из далеких планет. Точно никто не знает, но их развитый интеллект это доказанный факт. Но каким образом осьминоги доказывали наличие развитого интеллекта?

Кто такие осьминоги?

Для начала давайте еще немного поговорим о физических особенностях осьминогов. В зависимости от вида, длина тела осьминогов составляет от 1 сантиметра до 4 метров. Самым крупным представителем этого отряда животных считается осьминог Дофлейна (Enteroctopus dofleini). Поговаривают, что однажды людям удалось увидеть 9,6-метровую особь, которая весила 270 килограммов.

При всем этом, осьминогов нельзя назвать долгожителями, потому что длительность их жизни редко превышает 3 лет. Они питаются моллюсками и рыбами, а обитают на дне тропических морей и океанов. В качестве убежища они часто используют потонувшие сундуки и даже мусор — выше мы уже выяснили, что они могут забраться даже в очень узкие места.

Осьминоги содержат свои убежища в чистоте,
избавляясь от мусора при помощи струй воды

Интеллект осьминогов

Осьминоги по праву считаются одними из самых умных животных в мире. Среди беспозвоночных созданий же они вовсе считаются самыми умными — им просто нет равных. В ходе многочисленных исследований было выяснено, что эти создания легко поддаются дрессировке.

Также они имеют хорошую память, умеют различать размеры и геометрические фигуры. Существовали особи, которые привыкали к кормящим их людям и узнавали их по лицу. Некоторые люди убеждены, что если проводить с осьминогами достаточно времени, со временем они могут стать домашними животными.

Осьминог

Считается, что осьминоги способны узнавать людей.

Ученые часто проводят эксперименты с участием осьминогов — их просто не счесть. Относительно недавно команда Octolab TV, которая пытается узнать как можно больше об этих созданиях, построила для одного из них целую полосу препятствий. Для эксперимента была выбрана особь по кличке Руди.

Выбор пал на него потому, что он достаточно взрослый для решения сложных задач и молодой для прохождения препятствий. Авторы эксперимента отметили, что в каждой комнате осьминога держали не больше нескольких минут, чтобы он не начал испытывать стресс.

Видео от команды Octolab TV

Эксперимент с осьминогом был разделен на четыре части и Руди без особых проблем прошел все этапы.

На первом уровне ему нужно было найти потайную дверь за яркими водорослями и он ее легко обнаружил. На втором этапе эксперимента осьминогу было необходимо пройти через узкую трубку и Руди опять же нашел выход. Третий уровень назывался «Мост» и, как можно догадаться, осьминог догадался, через что ему нужно пройти и успешно сделал это. Чтобы пройти четвертый этап, осьминогу нужно было нажать на кнопку и успеть пройти через открывшуюся дверь. Наверное, уже не стоит говорить, что и тут он показал себя с наилучшей стороны?

Ученые наладили двухстороннюю связь со спящими

Эксперименты продемонстрировали возможность задавать вопросы человеку, находящемуся в осознанном сновидении, – и даже получать на них правильные ответы.

Некоторые специальные техники и психические состояния позволяют переживать осознанные сновидения, при которых человек понимает, что находится во сне, и даже может управлять его содержанием. Это весьма любопытный феномен, который открывает совершенно уникальные возможности для изучения сна. Ученым удалось продемонстрировать, что между находящимся в осознанном сновидении и реальным миром можно наладить связь.

До сих пор такие контакты оставались односторонними: погрузившись в осознанное сновидение, люди могли сообщить об этом движениями глаз или выполнить заранее обговоренное задание. Но недавно была продемонстрирована связь в обоих направлениях: люди слышали вопросы экспериментаторов и отвечали на них, оставаясь во сне. Об этом рассказывается в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

В работе участвовали несколько команд ученых из Европы и США под руководством Кена Паллера (Ken Paller) из американского Северо-Западного университета. Они проводили эксперименты с 35 добровольцами, обладавшими различным опытом осознанных сновидений, и еще одним, который страдает нарколепсией и осознает себя во сне из-за неврологического расстройства.

Схема постановки эксперимента ©Konkoly et al., 2021

Как вера в высшие силы влияет на мозг человека

Конфликт между наукой и религией длится столетиями: он есть и в истории античности, и сегодня на интернет-форумах. Ученые из американского Case Western Reserve University решили искать его причины в противоборстве двух схем человеческого мышления, исследуя мозг.

В итоге им пришлось провести восемь разных экспериментов на взрослых людях — тех, кто верит в Бога или некие высшие силы, и тех, кто не верит. Оказалось, что у людей с религиозными взглядами больше развита эмпатия, но подавляется аналитическое мышление. А у тех, кто далек от религии, наоборот, преобладает рационализм.

«Вопросы веры с прагматической точки зрения могут казаться абсурдными, — говорит в пресс-релизе Тони Джек, возглавлявший исследование. — Но из того, что мы знаем о работе мозга как ученые, получается, что вера в сверхъестественные силы, блокируя критическое мышление, отторгая его, помогает человеку достичь большей социальной и эмоциональной проницательности».

Эти две схемы мышления с трудом взаимодействуют между собой, балансируя на грани: согласно исследованию, одна неизменно старается подавить другую. Тем не менее ученые говорят, что ни один из этих способов мышления сам по себе не может привести человека к однозначному пониманию важнейших глобальных вопросов. Сама наша природа подталкивает нас к изучению накопленного опыта, используя обе схемы — рациональную и эмоциональную. «Религия не говорит нам что-либо о физиологической структуре мира: это прерогатива науки. Наука же направляет наши нравственные поиски, но не может дать определение тому, что такое «нравственность», или объяснить, как мы должны строить нашу жизнь, искать в ней смысл и цель», — добавляет Тони Джек.

Что объединяет нервную систему, кишечные микробы и пресноводную гидру

Гидра (Hydra vulgaris)

Собственная независимая нервная сеть есть не только у сердца, но и у кишечника. Именно она заставляет его сокращаться. И судя по недавнему исследованию на древних водных беспозвоночных (пресноводных гидрах), у этого процесса нашелся неожиданный «кукловод» – кишечный микробиом. Новые результаты открывают и новые возможности в терапии болезней, связанных с нарушениями кишечной перистальтики.

Кажется очевидным, что нервная система с самого начала своего возникновения у многоклеточного организма в ходе эволюции отвечала за его чувствительные и двигательные функции. Но, судя по недавним исследованиям ученых из Кильского университета (Германия), она с самого начала решала задачу налаживания взаимодействия между самим организмом и населяющими его симбиотическими микробами (микробиомом). Причем посредником в этом случае выступал «предшественник» еще одной важнейшей системы – иммунной.

В качестве объекта исследований ученые выбрали пресноводную гидру (Hydra vulgaris) – представителя древнего типа кишечнополостных организмов. Это крошечное создание, обитающее на нашей планете уже более 600 млн лет, обладает удивительной способностью к регенерации: даже разрезанная пополам, гидра быстро восстанавливает нервную, мышечную и другие ткани.

Основная, более тонкая и длинная часть тела этого просто устроенного сидячего организма представлена пищеварительной трубкой, которая начинает сокращаться, когда гидра своими щупальцами захватывает проплывающую мимо мелкую добычу. И-за таких ритмичных перистальтических движений тело гидры может служить неплохой моделью (прототипом) кишечника высших животных. Кстати сказать, у гидр есть и свой «микробиом», представленный симбиотическими одноклеточными водорослями.

Как известно, стенки нашего кишечника волнообразно сокращаются, что способствует продвижению его содержимого. Как и биение сердца, правильную перистальтику кишечника обеспечивает сеть пейсмекерных нейронов («водителей ритма»), способных самостоятельно генерировать ритмические электрические потенциалы. Их работа очень важна: нарушения перистальтики вызывают крайне неприятные желудочно-кишечные расстройства, такие как синдром раздраженного кишечника или хронический запор.

Нейрон с ритмической активностью в кишечном ганглии краба Иона (Cancer borealis). Флуоресцентное окрашивание.

Изучая в нейронах пресноводной гидры совокупности молекул РНК, по которой можно судить об активности тех или иных генов, немецкие ученые обнаружили у нее нервные клетки, подобные нейронам – «водителям ритма» человека, участвующим в контроле моторики кишечника. В этих прототипах пейсмейкерных нейронов активировались те же гены, что и у людей с синдромом разраженного кишечника.

Ранее ученые выяснили, что все нейроны гидры секретируют антимикробные белки, а в водителях ритма дополнительно активируются гены, кодирующие иммунные молекулы, которые могут взаимодействовать с микробами. Из этого следовало, что перистальтика у гидр зависит не только от работы пейсмейкерных нейронов, но и, каким-то образом, от микробиоты. Что и было подтверждено в эксперименте, в ходе которого изменение симбиотической микрофлоры привело к изменению активности генов-водителей ритма и, соответственно, к нарушению перистальтики тела гидр.

Почему привычка говорить неправду изменяет структуру нашего мозга

Склонность лицемерить не только ставит под угрозу отношения с близкими людьми, но и существенно вредит здоровью того, кто врет. Что же происходит с головным мозгом у хронических лжецов, и какими заболеваниями чреват сознательный обман?

Как показали исследования ученых Университетского колледжа Лондона, у человека, который врет, срабатывает «детектор ошибок», что приводит к повышению активности амигдалы (или миндалевидного тела) – области в височной доле головного мозга, отвечающей за генерацию страха. Поэтому заядлые лгуны намного больше подвержены стрессу, тревожности, повышенному кровяному давлению и учащенному сердцебиению, чем честные люди. При этом ученые обнаружили, что те же физиологические реакции возникают у «наблюдателей лжи», которые в процессе обмана участия не принимают.

Склонность врать вызывает нарушения и в работе других отделов мозга. Так, в префронтальной коре у патологических лжецов на 14,2% уменьшен объем серого вещества и на 22% повышен объем белого вещества.

Высокая частота лжи в течение длительного времени способна даже увеличить риск возникновения серьезных заболеваний. В исследованиях ложь связывают с повышенной опасностью развития раковых опухолей, ожирения, депрессии и зависимостей.

А вот сознательная честность заметно укрепляет физическое и психическое здоровье. Исследователи заметили, что испытуемые, которые не использовали ложные оправдания даже по пустякам и не приукрашали собственные достижения, чувствовали себя гораздо лучше, им было легче строить отношения с близкими людьми и устанавливать новые контакты.

Филипп Пинель: Освободитель умалишенных

Филипп Пинель —

французский врач, основоположник психиатрии во Франции. Работал в парижских больницах Бисетр и Сальпетриер; получил широкую известность благодаря реформе содержания и лечения психически больных. Член Французской академии наук.

25 октября 1826 года ушел из жизни врач, основоположник общественной, клинической и научной психиатрии во Франции и христианин, Филлип Пинель. Он выступал за гуманное обращение к людям с психическими заболеваниями. Главная акция Пинеля заключалась в том, что он впервые в истории медицины снял цепи с душевнобольных, превратив тем самым психиатрические заведения из мест тюремного заключения в лечебные учреждения.

«Эпоха Пинеля» — это словосочетание стало символом времени, когда в душевнобольном был узнан страдающий человек, а не опасное животное; когда были сняты цепи с несчастных узников «сумасшедших домов». А «сумасшедшие дома» наконец-то стали не тюрьмами, а клиниками, где лечили (по мере сил), а не репрессировали больных самыми жестокими способами. Больные стали объектом внимания медицины и научной психиатрической мысли. Все это связывают с именем Филиппа Пинеля.

Пинель был человеком разносторонне образованным: учился сначала в семинарии, затем в университете в Тулузе, впитывал философские веяния эпохи Просвещения. В 1778 году тридцатитрехлетний Пинель приходит в Париж пешком и без денег, но с надеждами и широкими планами. Он и не предвидел, какую роль предстоит ему сыграть в психиатрии конца 18 века и начала века 19-го…

Но чтобы оценить масштаб инициативы Пинеля, сначала обратимся к тому, в каких условиях содержались душевнобольные до «эпохи Пинеля». Вот что, например, говорит Мишель Фуко, философ и историк, представитель направления антипсихиатрии:

«Создаются (и это происходит по всей Европе) крупные изоляторы, которые дают приют не только безумцам, но и целому ряду чрезвычайно несхожих, — по крайней мере на наш взгляд, — между собой индивидов; в них помещают бедных инвалидов, несчастных стариков, нищих, убежденных тунеядцев, венерических больных, различных либертинов, тех, кого семья или королевская власть стремятся оградить от общественного наказания, расточительных отцов семейства, беглых священников — одним словом, всех тех, кто по отношению к законам разума, морали и общества проявляют признаки повреждения. Именно по этим соображениям правительство открывает в Париже Общий госпиталь, Бисетр, Сальпетриер; чуть раньше подобного рода тюрьму из бывшего лепрозория в Сен-Лазаре создает св. Винсент де Поль, и вскоре Шарантон… Эти учреждения не имеют никакого медицинского предназначения…»

Эти «приюты», где были перемешаны преступники, бродяги, неизлечимые сифилитики и душевнобольные, предстают в исторических описаниях одинаково мрачно и безысходно. Каменные стены и окошки с решетками, люди, лежащие на гнилой соломе, прикованные цепями, жестоко избиваемые надзирателями за любую «провинность». Голод и холод, крысы, крики и стоны людей, обезумевших от истязаний, колодок и цепей, мрачных каменных казематов… Естественно, тут никто не признавал «безумных» больными и не занимался вопросами их лечения. Более того, как замечает Юрий Каннабих в своей книге «История психиатрии», в этот ад любила наведываться праздная публика и за умеренную плату развлекаться зрелищем страдания и безумия, будто бы в зверинце. Да, Филиппу Пинелю предстояло начинать свое дело в такой обстановке…

Лечебница в Лондоне, известная как Бедлам

Освобождающий от оков

Дальше история и легенда, факты и красивые домыслы — неразделимы. Назначенный в 1793 году в больницу-каземат Бисетр, Пинель приступает к реформе и начинает освобождать людей с психическими расстройствами от цепей. Слухи о таком новшестве вызывают подозрения властей, и в Бисетр приезжает организатор революционных трибуналов Жорж Кутон, подозревая, что между «помешанными» могут скрываться политические враги. Кутон был парализован, и его огромное тело несли двое, подводя его к закованным в цепи несчастным. Грозный паралитик пытался их допрашивать, но кроме дикой ругани и воплей ничего не добился. Его унесли, а Филиппу Пинелю он бросил: «Сам ты, вероятно, помешан, если собираешься спустить с цепи этих зверей».

Как только Кутон уехал, Пинель освободил несколько десятков больных. Одичавшие и озлобленные узники вдруг стали вполне тихими и благодарными больными. Есть, конечно, в этом рассказе оттенок красивой легенды, есть и сомнения историков, что Кутон посещал Бисетр, однако и легендарное в этой истории лишь акцентирует огромную значимость (в том числе и символическую) дела Пинеля, боровшегося за человеческое отношение к душевнобольным, что почти не находило широкого понимания и признания. В Сальпетриере, женской больнице, Пинель также начал освобождение узников, что несколько мелодраматично запечатлела известная картина Р. Флери «Пинель в Сальпетриере». Так или иначе, но даже аура легенды не умаляет, а подчеркивает все значение его инициатив, всю весомость реального и символического жеста, указывающего на начало новой психиатрии. Ведь легенды появляются только тогда, когда событие несет особую смысловую нагрузку.

Тони Робер-Флёри. «Доктор Филипп Пинель освобождает от оков
психически больных в больнице Сальпетриер в 1795 году»

Как на самом деле выглядит мир?

Многие понимают, что с физической точки зрения этот вопрос в принципе некорректен, поскольку мир на самом деле не «выглядит», он просто существует. «Выглядеть» он начинает только при его восприятии наблюдателем.

Ощущаем мы на самом деле не мир, а некоторую его модель, формируемую мозгом. Мысль эту, в общем-то, не трудно принять, но полностью понять ее и прочувствовать не так просто. Лично мне осознать это помогла аналогия с восприятием мира летучими мышами, приведенная в книге Р. Докинза «Слепой часовщик». Цитаты из книги выделены.

Летучие мыши для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг используют эхолокацию — способ, при помощи которого положение объекта определяется по времени задержки возвращений отражённой ультразвуковой волны.

Эхолокационная система летучей мыши так совершенна, что она слышит «шаги» насекомых, изменения потоков воздуха, вызванные вибрацией крыльев насекомых, даже рябь на поверхности пруда, вызванную плавником мелкого пескарика. Испуская звуковые сигналы сверхвысокой частоты, примерно 10 раз в секунду, они принимают звуковые волны, отражающиеся от предметов. Время задержки отраженного сигнала и его угол показывает мыши положение цели. Это сканирование настолько точно, что позволяет мыши различать чешуйки на крыльях моли и отличать камешек от жука. Причем обработка данных ведется мозгом с быстротой в микросекунды — мышь может поймать и съесть двух насекомых за одну секунду.

То, что проделывает мозг летучей мыши, для того, чтобы ориентироваться в полной темноте, мы можем повторить только при помощи аппаратуры, реализующей сложные математические вычисления. Но как же «видит» летучая мышь?

Вообще-то, если бы мне пришлось постараться сделать невозможное и представить себе каково быть летучей мышью, я бы предположил, что эхолокация для них могла быть довольно близким подобием того, что есть зрение для нас. Мы столь неотъемлемо визуальные животные, что вряд ли понимаем, насколько это сложное дело — видение. Объекты — «вон там», и мы полагаем, что мы «видим» их там. Но я полагаю, что в действительности наше восприятие — это компьтерная модель в мозгу, тщательно построенная на основе информации, поступающей оттуда, однако преобразованная в голове в удобную для использования форму. Различия длин волн наружного света будут закодированы как «цветовые» различия в компьютерной модели у нас в голове. Очертание и другие атрибуты объекта кодируются сходным образом в форму, удобную для дальнейшей работы с ними. Восприятие видения очень отлично для нас от восприятия слышания, но не потому, что свет и звук очень физически отличаются. И свет, и звук — в конце концов, транслируются соответствующими органами чувств в те же самые нервные импульсы. Исходя из физических параметров нервных импульсов, невозможно определить, идёт ли по этому нерву передача информации о свете, звуке или запахе.

Причина, по которой зрительное ощущение настолько отлично от слухового и обонятельного в том, что мозг полагает удобным использовать различные модели для внутреннего визуального мира, внутреннего мира звука и мира запаха. Из-за того, что мы внутри себя используем визуальную и слуховую информацию различным образом и для различных целей, наши визуальные и слуховые ощущения настолько различны. Но не из-за непосредственного физического различия между светом и звуком. Но летучая мышь использует свою звуковую информацию для почти тех же самых целей, для которых мы используем визуальную. Она использует звук для восприятия и непрерывного уточнения положения объектов в трёхмерном пространстве — точно так же, как мы используем свет. Следовательно, потребный тип внутренней компьютерной модели должен отвечать задаче внутреннего представления меняющегося положения объектов в трёхмерном пространстве. Моё мнение таково, что форма этого субъективного представления мира животным будет определяться свойствами внутренней компьютерной модели. Какая именно модель будет разработана эволюцией для её удобного и продуктивного внутреннего представления, не будет зависеть от физических характеристик стимулов, воспринимаемых ею извне. И мы, и летучие мыши, нуждаемся в однотипной внутренней модели для представления расположения объектов в трёхмерном пространстве.

Тот факт, что летучие мыши строят свою внутреннюю модель на основании сигналов эхо, а мы строим нашу на основании световых сигналов, не имеет значения. Эта внешняя информация в любом случае транслируется те же самые нервные импульсы, гуляющие в мозге.