Upptäckten av nya möjligheter hos den mänskliga hjärnan sker allt oftare. Samtidigt kan forskare inte helt förstå hur han fortfarande fungerar. Svyatoslav Medvedev, doktor i biologiska vetenskaper, motsvarande medlem av den ryska vetenskapsakademin, chef för Human Brain Institute, berättade för Rosbalt i en intervju med Rosbalt som en del av projektet Better Half of Life om vilka hemligheter och mysterier i hjärnan som fortfarande är olösta.
Doktor i biologiska vetenskaper, motsvarande medlem av den ryska vetenskapsakademin, chef för Human Brain Institute Svyatoslav Medvedev.
Svyatoslav Vsevolodovich, människor har studerat hjärnan i hundratals år. Hur mycket har du gjort under den här tiden?
- Inte ens hundratals år utan tusentals. Den första kraniotomin - kraniotomi - gjordes omkring 5000 f. Kr. Till och med Hippokrates hävdade att intelligens finns någonstans i den främre kammaren, det vill säga han gissade korrekt den främre cortex ledande roll. Och studenten från den forntida anatomisten Herophilus blev känd för det faktum att han, när han öppnade lik, kom fram till slutsatsen: hjärnan är för det första centrum för hela nervsystemet och för det andra tankens organ.
Människor har alltid varit intresserade av sin egen enhet. Men den mänskliga hjärnan förblev ett mysterium. Eftersom den ligger under en ganska stark skalle, och det är svårt att komma till den. Även om den här lådan öppnas ger hjärnan intrycket av gelé. Det verkar inget speciellt. Men när denna "gelé" började undersökas kom fantastiska saker fram.
Det visade sig att hjärnan hos en vanlig vuxen person väger 1-2 kg, och att den största hjärnan är idiotisk. Det vill säga, det kan inte sägas att ju större hjärnan är, desto smartare är personen. Hjärnan förbrukar en fjärdedel av all energi som kroppen behöver - 20% syre och 25% glukos. Råttacerebral cortex är 5 kvm. cm, schimpanser - 500 kvm. cm, och en person - så mycket som 2300 kvm. se I cortex finns det cirka 10 miljarder nervceller, och antalet anslutningar mellan dem är större än antalet partiklar i universum. Samtidigt är djurens tänkande förmåga, till exempel hundar och människor, radikalt olika, trots att hundar är mycket intelligenta. Vad gör skillnaden? Vad gör den mänskliga hjärnan till det mest perfekta föremål som är känt? Hur tänker en person? Forskarnas kontroverser kring dessa frågor fortsätter idag.
Vilka vetenskapliga upptäckter belyser hjärnans mysterier?
Kampanjvideo:
- Upptäckten av elektroencefalogrammet på 1900-talet gjorde det möjligt att observera hjärnans elektriska aktivitet från hårbotten. Och nästa genombrott i forskningen var att registrera aktivitet från elektroder som implanterats för terapeutiska ändamål hos patienter i specifika områden i hjärnan. Med deras hjälp gjorde neurofysiologen Natalya Petrovna Bekhtereva en fantastisk upptäckt: den berömda feldetektorn. 1968 upptäckte hon att hjärnan har en mekanism som stabiliserar både dess arbete och mänskliga beteende. Han kontrollerar ständigt om allt går rätt.
Faktum är att för de allra flesta av våra aktiviteter finns en standard för deras genomförande. Det gör att du inte kan distraheras av rutinen, upprätthåller ett stabilt tillstånd i en hälsosam kropp, liksom korrekt utförande av dagliga aktiviteter, svarar på en avvikelse mellan den verkliga situationen och modellen som lagras i minnesmatrisen.
När en person gör ett misstag - säg, säger att två gånger två är fem, eller gör en felaktighet i en dikt som han visste, tänds ett nödljus i matrisen. En feldetektor kontrollerar alla dina åtgärder. Du lämnar huset och tänker: "Något är fel!" Du kommer tillbaka - det är: du har glömt din plånbok, ljuset stängdes inte av, strykjärn eller spis i köket. Om den här hjärnan "enhet" fungerar korrekt kan du lugnt ta hand om dina dagliga aktiviteter, som vanligtvis görs automatiskt.
Uppstår störningar i detektorn?
- Naturligtvis och blir ofta orsaken till psykisk sjukdom. Detektorn, som hjärnans grundläggande mekanism, är mycket resistent. Men om den bryts sönder förvandlas den så att säga till en feldeterminant - och stabiliserar det patologiska tillståndet. Låt oss säga att du hade en terminal sjukdom men överlevde. Och då föredrar feldetektorn att inte experimentera, inte ändra något till det bättre eller till det sämre. Till exempel bröts höger arm, personen började göra allt med vänster. Gipsen avlägsnades och han fortsätter att arbeta med sin vänstra hand … Tidigare band de till och med den skadade handen mot kroppen så att personen skulle utveckla en frisk på nytt.
Detsamma gäller för tvångsmässiga tillstånd som narkotikamissbruk. En person förstår att detta inte är nödvändigt, men han kan inte motstå nedbrytningen av hjärnans huvudmekanism. I vissa fall desorganiserar detta hans liv helt.
Detta är priset att betala för hjärnans höga stabilitet, som tillhandahålls av detektorn inte bara i "normen" utan också i patologin. Fysiologiskt är detta förståeligt: organismens överlevnad garanteras åtminstone, och varje förändring är fylld med destabilisering och försämring - trots allt vet feldetektorer inte vad som är bra och vad som är dåligt.
Och om en person medvetet gör ett misstag? Till exempel i syfte att manipulera - det vill säga ljuga?
- Även med en avsiktlig och lönsam lögn rapporterar detektorn fortfarande en "oordning". Detta är nödvändigt så att en person inte tror på sina egna lögner. Till exempel, om du säger till någon: "Gå, isen är tillräckligt stark", med vetskap om att det i verkligheten inte är det, kommer du själv inte att följa.
Det är omöjligt att medvetet blockera feldetektorn. Därför är all tvång på detta område - till exempel försök att sätta poliser på drogmissbrukare - meningslöst.
Vilka metoder för hjärnforskning används idag?
- Positronemissionstomografi, funktionell magnetisk resonanstomografi, magnetoencefalografi, elektroencefalografi och andra. Till exempel kartlägger EEG den elektriska aktiviteten i cortex mycket exakt. Du kan se hur hjärnans exciteringscentrum rör sig under dess aktivitet (den så kallade "ljusa medvetandepunkten", som formulerats av fysiologen Ivan Pavlov). Samtidigt ligger alla befintliga och ständigt utvecklade tekniska metoder för att registrera hjärnaktivitet betydligt före de accepterade beräkningsmetoderna för dataanalys. Det finns också fysiologiska begränsningar - till exempel kan du öka den rumsliga upplösningen av PET, men detta leder automatiskt till en ökning av strålningsexponeringen, vilket är oacceptabelt för människors hälsa.
Tekniska framsteg har gjort det möjligt att få en enorm mängd ny information om hjärnan under de senaste decennierna. Vissa årliga vetenskapliga forum samlar mer än 3000 deltagare - det här är kilometer affischer med en otrolig mängd information. Nästan alla hjärnområden och hjärntillförsel av nästan alla tänkbara kroppsfunktioner har undersökts. De uppgifter som forskarna får tolkas dock ofta felaktigt. Vi har samlat en enorm mängd faktiskt material om hjärnkartläggning. Men kunskapen om hjärnlagarna är ganska blygsam.
Men vad förstod du? Vad är hjärnan för dig?
- Hjärnan är ett gränssnitt, en mellanhand, en länk mellan materialet och idealet. Det är ett organ som förbinder den mänskliga psykens värld, idévärlden och verklighetens värld. Ett verktyg med vilket våra tankar förvandlas till handlingar. Det vill säga hjärnan förvandlar det som finns i vår fantasi till verklighet. Och som fysiologen Ivan Sechenov sa, ler Garibaldi när han skäls ut för överdriven kärlek till sitt hemland, darrar flickan före första dagen - båda blir till slut rörelse.
Dessutom är hjärnan ett system. Dess högre funktioner tillhandahålls inte av arbetet i enskilda områden, utan av deras interaktion. Som ett resultat genereras något mer än deras initiala specialisering, till exempel: tal, kreativitet, etc., det vill säga vad en person utvecklar i livsprocessen.
Du sa att hjärnan är mycket motståndskraftig mot skador. Hur mycket?
- Väldigt mycket. Det finns häpnadsväckande fall. Till exempel, på 1800-talet slogs en engelsman genom huvudet med en kofot, så mycket att en järnstång gick igenom ögonhålan och kom ut på andra sidan skallen. Men den här mannen överlevde, behöll fullständigt förnuft och levde länge. Han blev mycket krånglig och grinig, och allt annat förblev oförändrat. Historien känner också till ett fall då en viss armékapten fick ett genomgående kulsår i ögat: en musketkula krossade sannolikt de främre delarna av frontloben - utgångshålet var i templet. Ändå senare blev denna kapten med namnet Kutuzov en fältmarskal …
Kan hjärnan "överleva" utan en skalle alls?
- Varför då? Tekniskt sett kan det vara möjligt, men vad är poängen med en sådan operation? Om hjärnan inte dör, separerad från kroppen, kommer den att vara i ett läge "inlåst" - "en låst person". Detta fenomen observeras hos patienter i koma. Den autonoma hjärnan har inga förbindelser med sinnesorganen, den kommer inte att känna någonting, det kommer inte att vara möjligt att kommunicera med den. Du kommer inte ens kunna förstå om han tänker eller inte. Vetenskap behöver inte detta och är inte intressant.
Är det realistiskt att skapa en konstgjord protes av en del av hjärnan, en neurochip, som kommer att ersätta någon sjuk, skadad yta?
- Jag antar det ja. Mest troligt kan en hörselprotes eller synprotes göras. Men hittills är vi fortfarande långt ifrån det.
De säger att amerikanska forskare har hittat ett sätt att befria människor från dåliga minnen, fobier och depression med hjälp av en enhet som liknar "minnesgummi" från science fiction-filmen "Men in Black". Jag tryckte på knappen och blev av med mardrömmen eller psykotrauman … Är det möjligt?
- Även om ja, så återställs detta minne i en mycket utvecklad varelse. Allt i vår hjärna är extremt sammanflätat. Du tar ett avsnitt ur ditt minne, anslutningen till det försvinner, men hjärnan hittar det på något sätt och ber inte om ditt tillstånd. Det undermedvetna är en oförutsägbar sak.
Och här är en nyhet: neurofysiologer från Israel har utvecklat en anordning som gör att blinda människor kan "se" med öronen. Bilden från kameran översätts till en ljudvåg som i sin tur bearbetas av hjärnans visuella cortex. Som ett resultat ger hjärnan en person en "bild" som den som delfiner ser …
- Du kan inte se med öronen! Det är inte de områden i hjärnan som arbetar här som får den primära informationen, det vill säga synorganen, utan de som analyserar den. När en person inte ser börjar han förstå signalerna. Det är som att parkera din bil: om du parkerar din bil med hjälp av radar piper systemet. Du hör ljudet av "kissa-kissa-kissa …" och från dem uppskattar du avståndet till hindret, även om du inte ser det. Detta är inte en vision, utan överföring av information om vissa specifika saker. Att beundra på detta sätt, till exempel, fungerar inte en bild i all sin mångfald.
Och om bilden är fylld med marker som kommer att börja publicera denna mycket "pee-peep …" vid olika frekvenser? Vad händer då?
- Låt oss räkna. Upplösningen i målningsverken är någonstans i regionen av millimeterfraktioner. Det betyder att på en duk, till exempel en meter två, borde det finnas nästan en miljard chips. Det blir helt enkelt orealistiskt att bearbeta alla deras signaler, och en blind person kommer inte att kunna se på bilden på detta sätt.
Är det möjligt för en person att skriva text med hjälp av tanke?
- Lätt. Bara det kommer att vara längre än vanligt
Den engelska teoretiska fysikern Stephen William Hawking, helt immobiliserad till följd av en sjukdom, kontrollerar datorn med en sensor som är fixerad mot hans ansiktsmuskler. Enligt din åsikt gör han verkligen vetenskapligt arbete och kommunicerar med andra på detta sätt?
- Det finns faktiskt en sådan kontroll.
Men även den vanliga skrivningen på detta sätt måste vara otroligt långsam …
- Och han gör det snabbt nog - han vänjade sig … Nyligen såg jag hur en tjej stod i kö i en butik och skrev ett SMS i samma hastighet som professionella skrivare skriver. Hon hade en lång nagel, och hon bankade snabbt på skärmen med den. Det är en fråga om vana.
Du sa att problemet för hjärnforskare nu är att lyckas analysera hela flödet av inkommande information. Det vill säga nya data kommer snabbare än du kan bearbeta den?
- Ja - och hur vi förstår hur vi ska hantera dem.
Betyder detta att hjärnvetenskap befinner sig i någon form av kris?
- Tvärtom utvecklas den intensivt. Ju mer vi inte förstår något, desto mer intressant är det.
Intervjuat av Vladimir Voskresensky