День из жизни мозга: Что происходит в голове, пока мы спим, работаем и пьем кофе - Бент Фрайвальд

он следит за тем, чтобы вам не было ни жарко, ни холодно, регулирует артериальное давление, отвечает за чувство голода и жажды, а заодно управляет 24-часовым циклом сна и бодрствования — так называемым циркадным ритмом.

Когда в окно проникает первый луч света, СХЯ включается в работу. Свет подавляет выработку мелатонина — гормона сна — и запускает системы, отвечающие за бодрствование. СХЯ активируется даже с закрытыми глазами, стоит яркому свету пробиться сквозь веки. Оно рассылает сигналы другим отделам мозга, постепенно выводя вас из сна. Чем-то это напоминает начальницу, которая приходит в офис первой, включает свет и объявляет о начале рабочего дня. Незадолго до пробуждения гипоталамус отправляет сигнал надпочечникам: пора выбрасывать кортизол. Возможно, вы знаете о кортизоле только как о гормоне стресса, но утром он играет совсем другую роль — запускает кровообращение и наполняет организм энергией. Он повышает уровень сахара в крови, ускоряет сердцебиение и обеспечивает мозг топливом. Если продолжить аналогию с начальницей, можно представить, что это как если бы она уже сварила вам эспрессо и протягивала чашку в тот момент, когда вы переступаете порог офиса. Пока кортизол делает свое дело, в игру вступает еще одно важное вещество — орексин. Этот нейромедиатор вырабатывается прямо в гипоталамусе и среди прочего отвечает за то, чтобы мозг оставался в состоянии бодрствования. Орексин «будит» другие активирующие вещества — ацетилхолин и норадреналин, которые усиливают электрическую активность мозга и обостряют внимание. Если представить мозг как фабрику, орексин — это начальник смены, который посылает бригаду электриков (ацетилхолин) и службу безопасности (норадреналин) запускать производство на полную мощность.

Пока все эти механизмы выводят вас из сна, система засыпания, наоборот, сворачивает работу. Главным образом за счет того, что в мозге падает уровень аденозина. Аденозин — это нейромодулятор, химический посредник, который действует на мозг не как выключатель, а скорее как диммер: он регулирует, насколько чутко нервные клетки реагируют на сигналы. В течение дня аденозин постепенно накапливается, вызывая сонливость. А его снижение утром — это сигнал мозгу: пора просыпаться. Если продолжить нашу офисную аналогию, можно сказать, что аденозин — что-то вроде коллеги из ночной смены, которую вы еще успеваете застать утром в коридоре. Она уже уходит (хотя и не покидает здание совсем — до конца аденозин не исчезает), а на ее место заступает дневная бригада.

Почему окружающий мир для вашего мозга похож на пазл

Когда первые солнечные лучи касаются ваших глаз, вместе с ними приходят фотоны — крошечные порции энергии, различающиеся длиной волны. Именно длина волны определяет цвет: короткие волны — это синий свет, длинные — красный. Сначала свет проходит через роговицу и хрусталик глаза, преломляется, фокусируется и попадает на сетчатку — светочувствительный слой клеток в глубине глазного яблока. Сетчатка работает как пленка в старом фотоаппарате: она улавливает свет. И вот что любопытно: изображение, которое на ней возникает, поначалу перевернуто вверх ногами. Мозг развернет его в правильное положение чуть позже.

В сетчатке есть два основных типа светочувствительных клеток, или фоторецепторов. Первый — палочки. Они реагируют на интенсивность света и помогают различать формы и движения в темноте. Но цвета они не воспринимают. К счастью, существует второй тип — колбочки. Они отвечают за цветовое зрение и лучше всего работают при дневном свете. Когда световые волны попадают на фоторецепторы, запускается химическая реакция. Сначала активируется светочувствительный белок: в палочках это родопсин, а в колбочках — один из трех фотопсинов, каждый из которых настроен на свой диапазон волн: короткие, средние или длинные. Так начинается цепочка химических реакций, превращающих свет в электрические сигналы.

На сетчатке окружающий мир поначалу перевернут вверх ногами. И к тому же отражен зеркально! Дело в том, что хрусталик, преломляя световые лучи, проецирует изображение на сетчатку в перевернутом и зеркальном виде — по тому же принципу, что и камера-обскура

Фоторецепторы можно представить себе как биологические солнечные батареи: они превращают свет в электрохимические сигналы. Эти сигналы передаются дальше по цепочке — сначала биполярным клеткам, затем ганглиозным. Ганглиозные клетки собирают информацию воедино и подготавливают ее для отправки в мозг, предварительно «рассортировав» по категориям: контрасты, цвета, движения. В зависимости от того, какие ганглиозные клетки сработали, мозг уже может определить, какого цвета шторы, на которые утром упал ваш первый взгляд.

От глаза электрический сигнал попадает в таламус — область, расположенную примерно в центре мозга, над мозговым стволом. Таламус — что-то вроде почтовой сортировочной станции: он решает, какую информацию передать дальше на обработку. Один из его отделов — латеральное коленчатое тело — работает как ретранслятор, направляя зрительные сигналы прямиком в первичную зрительную кору. Хотите узнать, где она находится? Поднимите руку и хлопните себя по затылку. Примерно там, под черепной коробкой, она и расположена. Здесь сигнал разбирается на составляющие: зрительная кора распознает линии, углы и контуры, анализирует скорость и направление движущихся объектов. Затем эти разрозненные фрагменты обрабатываются в соседних зонах и собираются в единое связное изображение. Мозг в этот момент ловко собирает пазл: он складывает разрозненные кусочки, чтобы вы могли увидеть цельную картину. И все это на головокружительной скорости — вы даже не успеваете заметить, что мозгу приходится буквально конструировать реальность у вас перед глазами.

Почему не стоит слепо доверять своему восприятию

Вы уже убедились, что во сне мозг способен устроить настоящий спектакль: мы видим то, чего нет, летаем, путаем времена и места. Полный хаос. Зато наяву на мозг можно положиться — сон и реальность все-таки разные вещи. То, что мы видим, слышим, ощущаем, — реально и достоверно. Или нет?

Я мог бы сделать вид, что никаких сомнений быть не может. Что световые волны преобразуются в электрохимические сигналы, сигналы передаются по цепочке, объекты и люди распознаются — и вот мы уже воспринимаем мир таким, какой он есть. Ура! Мы видим то, что есть. Мы называем вещи своими именами. Но это не так. Из сигналов, поступающих в мозг, не рождается объективная истина. Мозг интерпретирует эти сигналы. И тут многое может пойти не так.

Взгляните на рисунок. Он основан на знаменитой иллюзии с тенью на шахматной доске американского ученого Эдварда Адельсона. Обратите внимание на клетки A и B:

Клетка A явно темнее клетки B, правда? На самом деле они абсолютно одинакового цвета. Если вы сейчас снова посмотрите на картинку, вы наверняка подумаете: не может быть! Клетка A гораздо темнее! Но стоит рассмотреть обе клетки изолированно от окружения — и разница исчезает. Чтобы это показать, я наложил на картинку небольшую рамку.

Цвета