ЧЕЛОВЕК И МОЗГ:Современные подходы к изучению деятельности мозга
Наличие разума является принципиальным отличием человека от остальных животных. С точки зрения эволюционной теории, разум возник при постепенном развитии и совершенствовании головного мозга. Поскольку все достижения человечества (искусство, политика, экономика, техника) существуют благодаря разуму, то могут рассматриваться как результат биологической эволюции. Это, помимо прочего, означает, что они адаптированы для того, чтобы человек находился в их окружении.
С другой стороны, на все продукты цивилизации наложены ограничения, связанные с ограничениями функциональности мозга. Например, наш мозг не способен получать и обрабатывать информации больше определенного объема, скорость его работы также ограничена. Бывают ситуации, когда необходимо запомнить большой объем информации. Это происходит, например, когда студенты готовятся к экзамену. Кому не хотелось выучить все и сразу. Наконец, мы не чувствуем многие поля, не способны видеть события происходящие в миллисекундных диапазонах, слух и зрение ограничены узкими диапазонами частот.
Понять как работает мозг - значит открыть секрет успеха во многих областях жизнедеятельности человека. Это знание не только выведет нас на прямой путь к созданию искусственного интеллекта и излечению нервных болезней, но и даст возможность усовершенствовать то, что дала нам природа. Почему бы не оснастить наш мозг более чувствительными анализаторами, улучшить обработку информации, увеличить возможности памяти и т.д.
Такие попытки предпринимались человечеством с незапамятных времен и привели к сознанию целого ряда технических приспособлений. Мы можем видеть то, что не позволяет нам зрение с помощью бинокля, микроскопа или радиотелескопа, измерять поля с помощью точных приборов, хранить информацию в памяти компьютера. Но что делать, если мы хотим получать еще больше от самих технических средств. Вот тогда ограничения нашего мозга вступают в силу.
Нужно четко определить, что скрывается под словом улучшить наш мозг. Это вовсе не значит, что запоминать все подряд, все слышать и видеть будет на пользу человеку. Ненужная или негативная информация, скорее всего, будет во вред и отрицательно скажется на психике. При этом мы подходим к мысли о том, что обращаться с мозгом нужно осторожно. Улучшить мозг - значит заставить его более эффективно работать во благо человека. Чувствовать, запоминать и осмысливать только то и так, как мы этого хотим сами.
Не стоит забывать, что любое знание может быть использовано как на пользу так и во вред. Открытие тайн мозга дает определенную власть тому, кто ими будет обладать. Возможность влияния на человека, на его решения, мысли, поступки будет посильнее атомного оружия. В новом веке, в котором особое внимание получат науки о человеке, проблема научной этики может встать и перед учеными исследующими мозг, как когда-то она стояла перед физиками-ядерщиками. И здесь очень важно помнить об ответственности ученых за свои открытия.
Сейчас такие рассуждения скорее принадлежат области фантастики, но, как показывает история, даже самые невероятные и фантастические предсказания иногда сбываются. Однако, в данном случае на пути исследований стоит принципиальная дилемма. Она возникает из вопроса о том, может ли система познать саму себя, или для этого требуется система более организованная?
Оставив философские рассуждения о познаваемости мозга, давайте посмотрим, как обстоит дело с исследованием его на настоящий момент. Можно сказать, что мы кое-что знаем о мозге. Хорошо изучена анатомия этого органа, клеточный состав. Определены основные сигнальные пути между его структурами. Ясно как возникает электрическая активность и как она предается от клетки к клетке. Но мы не знаем главного - как работает система в целом.
Изучение мозга оказалось невозможно без привлечения различных наук. В английском языке для обозначения науки о мозге используется слово - "neuroscience", которое дословно переводится как "нейронаука". Это отражает тот факт, что исследованием мозга занимаются не только биологи и медики, но и, например, физики, математики. Системный подход, с одной стороны, помогает лучше решить поставленную задачу, с другой, является источником разногласий. Специалисты в различных областях говорят на разных научных языках и порой с трудом понимают друг друга.
Здесь будет к месту вспомнить восточную сказку о трех слепцах, которые трогали слона, и пытались понять, на что тот похож. Один прикоснулся к хоботу и утверждал, что слон похож на шланг. Тот, что взялся за хвост, предполагал, что он похож на шнурок. Третий думал, чт слон похож на колонну, поскольку он обхватил руками его ногу.
Так же происходит в нейронауке. Можно выделить три основных подхода к исследованию мозга. Во-первых - "сверху вниз" В этом случае мозг рассматривается как целостная система, состоящая из связанных динамически подключающихся структур. Можно, например, исследовать его электрическую активность - наложив на голову электроды, получить электроэнцефалограмму. При этом, на ней видно появление областей повышенной или сниженной активности в мозге и генерацию ритмов при том или ином типе активности.
Другие методы, такие как магнитно-резонансная томография (MRI), позитронно-эмиссионная томография (PET), компьютерная томография (CT), позволяют видеть на экране изображение мозга, изменять объем его структур, определять число различных рецепторов и видеть как возникают вспышки активности в разных областях. Эти методы помимо научных иссследований нашли широкое применение в медицине для диагностики различных заболеваний.
Второй подход - "снизу вверх" В этом случае исследования проводятся на молекулярно-клеточном уровне. Ученые пытаются понять, как работает клеточная молекулярная машина, позволяющая клеткам мозга выполнять их функции и объединяться в локальные сети. Для изучения ультраструктуры мозга нервную ткань смотрят под световым или электронным микроскопом. Чуть больше десятка лет назад в нейронауке стали применяться лазерные сканирующие конфокальные микроскопы, которые позволяют видеть не только в деталях структуру клеток, но и происходящие в них процессы, например, изменения концентрации ионов кальция, играющих в нервной ткани принципиальную роль.
Помимо микроскопии в клеточной нейронауке используются методы электрофизиологии, позволяющие записывать электрическую активность с локальных нейрональных сетей или даже отдельных клеток и кусочков их мембраны. Морфологические и электрофизиологические исследования проводятся параллельно с биохимическим и молекулярно-биологическим изучением нейронов.
Третий подход - "мозг - черный ящик". Он осуществляется тогда, когда фармакологи пытаются непосредственно связать свойства того или иного рецептора с поведением. Нейрогенетики хотят найти ген, отвечающий за ту или иную функцию мозга. Такой подход, хотя и оставляет без внимания процессы, происходящие на клеточном уровне, но позволяет добиваться практически важных результатов (например, в создании лекарств или диагностике генетических заболеваний). В какой-то степени к третьему подходу можно отнести и методы традиционной психологии.
На всех вышеперечисленных уровнях исследования мозга исследования ведутся с применением различных методов статистического анализа и математического моделирования.
Что же лучше? Скальпель хирурга, физиологический электрод, биохимический анализ или компьютерная томография? Вероятно, все методы хороши, если они позволяют накапливать знания для последующих обобщений и решения задач во благо человека.
Источник информации:
www.inauka.ru
