Забудьте научные мифы, чтобы лучше понять свой мозг и себя самого

Перевод статьи за авторством Лизы Фельдман Баррет, профессора психологии из Северо-восточного университета, автора книги "Семь с половиной уроков о мозге".

XXI век – время великих научных открытий. Автомобили водят сами себя. Вакцины против новых смертельных вирусов делаются менее, чем за год. Новый марсоход ищет признаки внеземной жизни. Но при этом мы окружены и научными мифами: устаревшими представлениями, регулярно попадающими в новостные заметки.

Ошибки – это нормальная и неизбежная часть научного процесса. Мы, учёные, делаем всё возможное с тем, что у нас есть, пока новые инструменты не расширят наши возможности и не позволят нам забираться глубже, смотреть шире или измерять точнее. Со временем из-за новых открытий мы основательно корректируем наше представление о том, как устроен мир – к примеру, о естественном отборе или квантовой физике. Неудача в итоге оборачивается возможностью открыть и научиться чему-либо [1].

Но иногда старые научные представления никуда не деваются, и их даже яростно защищают – довольно долго после того, как у нас уже появляются свидетельства, позволяющие отказаться от них. Я, как нейробиолог, постоянно встречаю научные мифы о работе мозга как в СМИ, так и в разных уголках научных исследований. Особенно стоят исправления три из них. Ведь у всех нас есть мозг, поэтому критически важно понять, как работает этот полуторакилограммовый пузырь, расположенный между вашими ушами.

Первый миф: у каждой определённой части мозга есть своя зона психологической ответственности. Согласно этому мифу мозг напоминает коллекцию кусочков головоломки, у каждого из которых есть определённая умственная функция. Один кусочек для зрения, другой для памяти, третий для эмоций, и т.д. Такой взгляд на мозг приобрёл популярность в XIX веке, когда его называли френологией. Его приверженцы верили, что могут разобраться в личности, измеряя размер шишек на черепе. Данные лучшего качества в итоге дискредитировали френологию, но основная идея пока не исчезла [2].

Сегодня нам известно, что мозг не делится на кусочки головоломки, у каждого из которых свои психологические функции. Мозг – это огромная сеть нейронов [3]. У большинства нейронов есть несколько задач, а не одна психологическая функция [4]. К примеру, нейроны в участке мозга под названием передняя поясная кора регулярно отвечают за работу памяти, эмоции, принятие решений, боль, моральные выборы, воображение, внимание и эмпатию.


Почему так популярна сказочка о том, что наши инстинкты проистекают от части нашего мозга, унаследованной от наших предков-рептилий? Потому, что если наше поведение основано на внутреннем звере, мы уже можем не так сильно отвечать за некоторые поступки.

Я не говорю, что любой нейрон может делать всё, что угодно, но большинство нейронов выполняют больше одной задачи. К примеру, участок мозга, тесно связанный с возможностью видеть, первичная зрительная кора, также передаёт информацию о слухе, прикосновениях и движении [5]. Если на несколько дней завязать людям с нормальным зрением глаза, и научить их читать шрифт Брайля, нейроны в их мозге начнут активнее откликаться на прикосновения [6]. После удаления повязки этот эффект исчезает примерно за сутки.

Кроме того, первичная зрительная кора участвует не во всех аспектах зрения. Учёные долго считали, что значительное повреждение зрительной коры левой части мозга лишит вас возможности видеть правым глазом. Это основывалось на убеждении, что возможность видеть глазом заключена в зрительной коре противоположной части мозга. Однако уже более 50 лет назад были проведены исследования корковой слепоты на кошках, и было показано, что восстановить утерянное зрение, до определённого предела, можно, при помощи разреза в глубине среднего мозга кошки. После ещё более серьёзного повреждения кошки смогли ориентироваться, глядя вперёд, и приближаться к движущимся объектам.

Наверное, наиболее знаменитым примером мышления в стиле кусочков головоломки будет «триединый мозг» – идея о том, что мозг в своём развитии рос тремя слоями. Самый глубокий слой – «рептильный мозг», якобы унаследованный от предков-рептилий, в котором должны корениться наши инстинкты. Средний слой, лимбическая система, якобы содержит эмоции, унаследованные от древних млекопитающих. Верхний слой, неокортекс, должен быть уникальным для человека – чем-то вроде глазури на готовом торте – и вроде как позволяет нам регулировать грубые эмоции и инстинкты.

Правдоподобная сказка о такой эволюции мозга появилась в середине XX века, когда самым мощным инструментом для изучения мозга был микроскоп. Однако после современных исследований в рамках молекулярной генетики стало очевидно, что триединый мозг – не более, чем миф. Мозг не развивался послойно, и мозги всех млекопитающих (и, вероятно, вообще все мозги позвоночных) созданы по единому плану при помощи одинаковых нейронов.

Тем не менее, идея триединого мозга невероятно устойчива – поскольку она даёт притягательное объяснение природы человека. Если плохое поведение проистекает из нашего внутреннего зверя, то мы несём меньше ответственности за некоторые свои действия. А если рациональный неокортекс, присущий лишь человеку, управляет этими зверями, то во всём животном царстве у нас самый развитый мозг. «Ура» людям – не так ли? Но это лишь миф. Мозг каждого вида уникально и эффективно адаптирован к окружающей среде, и ни у одного животного мозг не развит «больше», чем у другого.

Почему же миф о разделённом на отсеки мозге такой устойчивый? Одна из причин состоит в том, что изучение мозга сканированием – занятие дорогое. И обычно в исследованиях сканирование ограничивается демонстрацией самой сильной и надёжной активности мозга. Такие неполноценные исследования выдают красивые картинки, на которых видны островки активности в спокойном по большей части мозге. Однако они упускают огромное количество другой, менее заметной активности, которая может иметь психологический и биологический смысл. И наоборот, когда исследования проводятся по всем правилам, активность видна в большей части мозга [7].

Ещё одна причина этого в том, что исследования животных часто концентрируются на одной части мозга, или всего на нескольких нейронах. В погоне за точностью они ограничивают рамки исследования теми участками мозга, в которых ожидают увидеть результат. Если же исследователи избирают более целостный подход, изучая все нейроны мозга – допустим, у мух, червей и даже мышей – результаты оказываются связанными больше с мозгом целиком [8].

Практически всё, что создаёт ваш мозг, от видений и звуков до воспоминаний и эмоций, возникает при работе мозга целиком. Каждый нейрон взаимодействует с тысячами остальных одновременно. В такой сложной системе мало что можно отследить до простой суммы частей.

Второй миф заключается в том, что мозг реагирует на окружающие события. Будто бы вы живёте с отключёнными частями мозга, а потом что-то происходит, и эти части включаются и зажигаются активностью.

Но мозг не работает посредством стимулов и реакций. Все ваши нейроны активируются с разной частотой всё время. Чем они занимаются? Предсказаниями [9]. В каждый момент ваш мозг использует всю имеющуюся информацию (память, текущую ситуацию, состояние тела) чтобы догадаться о том, что случится в следующий момент. Если догадка оказывается правильной, у мозга появляется фора: он уже запустил действия тела и создаёт то, что вы видите, слышите и чувствуете. Если догадка неправильная, мозг исправляет себя и обучается, чтобы в будущем догадываться лучше. А иногда решает ничего не исправлять, и вы видите или слышите то, чего нет, или делаете то, чего не хотели делать осознанно. И все эти предсказания и корректировки происходят мгновенно, без вашего осознания.

Если вам кажется, что предсказывающий мозг – это какая-то научная фантастика, давайте проведём быструю демонстрацию. Что изображено на картинке?



Если вы видите только кривые линии, ваш мозг пытается сделать хорошее предсказание, и ему это не удаётся. Он не может сопоставить картинку с чем-то похожим на то, что вы видели в прошлом. Учёные называют это «эмпирической слепотой». Чтобы излечить эту слепоту, прочтите скрытое описание, и взгляните на картинку ещё раз.



Внезапно ваш мозг начинает придавать картинке смысл. Описание дало вашему мозгу новую информацию, вызвавшую похожий опыт из прошлого, и ваш мозг использует этот опыт, чтобы лучше предсказывать то, что вы видите. Мозг превратил неоднозначные кривые в осмысленное восприятие. И вы уже никогда не сочтёте эту картинку бессмысленной.

Выработка предсказаний и их корректировка – это более эффективный способ существовать в неопределённом мире, чем постоянно пытаться реагировать на происходящее. Это очевидно при просмотре бейсбола. Когда питчер отправляет мячик со скоростью в 155 км/ч по направлению к домашней базе, у отбивающего просто нет времени на то, чтобы подождать, пока мяч подлетит, осознать, что видит его, подготовиться и выполнить удар. Вместо этого мозг отбивающего автоматически предсказывает будущее местоположение мяча на основе богатого опыта, и запускает удар на основании этого предсказания, надеясь, что попадёт по мячу. Без предсказывающего мозга в известные нам виды спорта невозможно было бы играть.

Что всё это значит лично для вас? Вы не просто реагирующий на стимулы организм. Сегодняшний ваш опыт влияет на действия, которые ваш мозг будет запускать завтра.

Третий миф состоит в том, что между заболеваниями тела, типа проблем с сердечно-сосудистой системой, и заболеваниями разума, типа депрессии, есть чёткая линия раздела. Идею о раздельности тела и разума популяризовал философ Рене Декарт в XVII веке (она известна, как картезианский дуализм). Она жива и сегодня, в том числе, в медицинских практиках. Однако нейробиологи обнаружили, что цепи в мозге, отвечающие за управление вашим телом, создают и ваше сознание [10]. Прекрасным примером служит и упомянутая ранее передняя поясная кора. Её нейроны участвуют не только во всех перечисленных психологических функциях, но и регулируют ваши органы, гормоны и иммунную систему.

У каждого чувственного опыта есть физические причины, а у физических изменений вашего тела часто есть умственные последствия – и всё из-за предсказывающего мозга. В любой момент времени ваш мозг осмысливает вихрь активности, идущей в вашем теле, точно так же, как и данные, поступающие из внешнего мира. И такое осмысление может принимать разные формы. Если у вас появится давление в груди, и ваш мозг расценит это, как физический дискомфорт, вы, скорее всего, отправитесь к кардиологу. Но если ваш мозг осмыслит этот дискомфорт как душевное страдание, вы, вероятно, запишитесь к психиатру. Мозг не пытается различить два физических ощущения. Они очень похожи, и неправильное предсказание может стоить вам жизни. У меня было три подруги, матерям которых ошибочно поставили диагноз «тревожное расстройство» [11], когда у них на самом деле были серьёзные заболевания, и в итоге две из них умерли.

В болезнях граница между физическим и умственным размывается. Депрессия обычно считается психическим расстройством, но это такое же расстройство метаболизма, как сердечно-сосудистое заболевание, у которого есть свои симптомы, связанные с настроением. Эти заболевания так часто идут рука об руку, что некоторые исследователи считают, что одно может вызвать другое. Такая точка зрения происходит из картезианского дуализма. Как депрессия [12], так и сердечно-сосудистые заболевания [13] связаны с проблемами метаболизма, поэтому вполне вероятно, что у них есть общая причина.

Размышляя о взаимоотношениях тела и разума, заманчиво будет поддаться мифу о том, что разум живёт в мозге, а тело живёт само по себе. Однако там, под капотом, ваш мозг создаёт ваш разум, одновременно регулируя все системы вашего тела. Это значит, что регулирование вашего тела является частью вашего разума.

Наука, как и мозг, работает через предсказание и корректировки. Учёные используют знания, чтобы порождать гипотезы о работе мира. Затем они изучают мир, и их наблюдения становятся свидетельствами для проверки гипотез. Если гипотеза не предсказала свидетельства, они обновляют её. Мы все видели, как работает этот процесс во время пандемии. Сначала мы узнали, что COVID-19 распространяется через поверхности, поэтому все побежали за спиртом и салфетками. Потом мы узнали, что вирус в основном передаётся по воздуху, и сфокусировались на вентиляции и масках. Такое изменение – нормальная часть науки: мы адаптируемся по мере приобретения знаний. Но иногда гипотезы оказываются настолько сильными, что отказываются меняться. Они поддерживаются не свидетельствами, а идеологией. И становятся научными мифами.

Ссылки

1. Firestein, S. Failure: Why Science Is So Successful Oxford University Press, Oxford, UK (2015).

2. Uttal, W.R. The New Phrenology MIT Press, Cambridge, MA (2001).

3. Sporns, O. Networks of the Brain MIT Press, Cambridge, MA (2010).

4. Anderson, M.L. After Phrenology MIT Press, Cambridge, MA (2014).

5. Liang, M., Mouraux, A., Hu, L., & Lannetti, G.D. Primary sensory cortices contain distinguishable spatial patterns of activity for each sense. Nature Communications 4, 1979 (2013).

6. Merabet, L.B., et al. Rapid and reversible recruitment of early visual cortex for touch. PLoS One 3, e3046 (2008).

7. Gonzalez-Castillo, J., et al. Whole-brain, time-locked activation with simple tasks revealed using massive averaging and model-free analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences 109, 5487-5492 (2012).

8. Kaplan, H.S. & Zummer, M. Brain-wide representations of ongoing behavior: A universal principle? Current Opinion in Neurobiology 64, 60-69 (2020).

9. Hutchinson, J.B. & Barrett, L.F. The power of predictions: An emerging paradigm for psychological research. Current Directions in Psychological Science 28, 280-291 (2019).

10. Kleckner, I.R., et al. Evidence for a large-scale brain system supporting allostasis and interoception in humans. Nature Human Behavior 1, 0069 (2017).

11. Martin, R., et al. Gender disparities in common sense models of illness among myocardial infarction victims. Health Psychology 23, 345-353 (2004).

12. Pan, L.A., et al. Neurometabolic disorders: Potentially treatable abnormalities in patients with treatment-refractory depression and suicidal behavior. The American Journal of Psychiatry 174, 42-50 (2016); Shao, L., et al. Mitochondrial involvement in psychiatric disorders. Annals of Medicine 40, 281-295 (2008).

13. Tune, J.D., Goodwill, A.G., Sassoon, D.J., & Mather, K.J. Cardiovascular consequences of metabolic syndrome. In-Depth Review of Metabolic Syndrome 183, 57-70 (2017).