Загадочное серое вещество: 15 фактов о мозге, которые просто не приходили нам в голову

Всемирный день мозга празднуют 22 июля. Ученые Пермского Политеха рассказали, есть ли связь между размером мозга и интеллектом, приводит ли стресс к раку, в каких продуктах содержатся самые полезные для серого вещества компоненты, стоит ли запрещать детям сладкое, чем может навредить медитация и как на состояние мозга влияет экология.

1. Человеческий мозг содержит до 95 млрд клеток

— По разным сведениям, в головном мозгу человека от 85 до 95 млрд нейронов. Узнать точное количество довольно сложно из-за их размеров. Один из способов подсчитать число нервных клеток — использовать метод «мозгового супа». Мозг растворяют до состояния каши. Далее путем специального окрашивания выделяют ядра клеток, что и позволяет их посчитать, — объясняет Юлия Неверова, старший преподаватель кафедры социологии и политологии ПНИПУ, когнитивно-поведенческий психолог.

2. Масса человеческого мозга не влияет на интеллект

— Ранее предполагали, что чем умнее человек, тем больших размеров должен быть мыслительный орган. Но это не так. Средний вес человеческого мозга — 1200–1400 г, при этом мозг Эйнштейна весил примерно 1230 г, — отмечает Екатерина Баньковская, кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ.

На самом деле важно количество связей между нейронами: чем их больше, тем выше интеллект и работоспособность мозга. При этом ученые выявили корреляцию между массой определенных отделов мозга и различными показателями когнитивных способностей. Так, правое полушарие отвечает за восприятие, обработку и формирование неречевой информации, пространственную ориентацию, эмоции, предрасположенность к музыке. Левое полушарие отвечает за языковые способности, контролирует речь, способности к чтению и письму, запоминание, аналитическое мышление, математические способности.

3. У каждого блока мозга — своя функция

В истории отечественной нейрофизиологии есть известное исследование функциональных блоков головного мозга, проведенного психологом и врачом-неврологом Александром Лурией. В результате исследования были описаны три функциональных блока.

1. Наиболее древние структуры мозга: ретикулярную формацию ствола мозга, неспецифические структуры среднего мозга и т.д. Эти отделы отвечают за общий тонус коры больших полушарий, что влияет на функционирование памяти, мышление.

2. Теменно-височно-затылочный блок. Он отвечает за прием, обработку и хранение поступающей извне информации и связан с работой зрительного, слухового и кожного анализаторов.

3. Лобные доли коры больших полушарий. Этот отдел отвечает за программирование, регуляцию и контроль, влияет на работу опорно-двигательного аппарата.

4. Мозг — самый энергозатратный орган нашего организма

Екатерина Баньковская рассказывает, что в обычных условиях мозг потребляет 10% всей энергии организма, а при критических умственных нагрузках — до 25%. На что же уходит столько калорий?

• Линейное визуальное мышление: способность человека проводить в уме операции сравнения различных изображений и их деталей, умение продолжить, дополнить, восстановить изображение по фрагментам.

• Структурное визуальное мышление: умение видеть закономерные связи в организации элементов изображений, оперировать этими закономерностями, мыслить по аналогии.

• Понятийно-интуитивное мышление связано с личным опытом, характеризуется возможностью человека самостоятельно разбираться в материале.

• Понятийно-логическое мышление — умение видеть связи и зависимости между предметами и явлениями.

От количества потребляемой мозгом энергии зависит скорость переработки информации (сформированность произвольного внимания и работоспособности), внимательность — точность переработки информации, зрительно-моторная координация.

5. Психические расстройства влияют на состояние мозга. И наоборот

Психические расстройства могут быть следствием сбоя в работе мозга или сопутствующим его симптомом. Сюда можно отнести нарушения функционирования кровеносной системы мозга и, как следствие, недостаточное питание его отделов.

Шизофрения, например, может быть связана с неверным функционированием дофамина и серотонина — нейромедиаторов, которые играют важную роль в передаче сигналов между нейронами. Это может привести к изменениям в поведении и мышлении человека. Биполярное расстройство зависит от работы гипоталамо-гипофизарной системы, которая регулирует гормональный баланс организма.

— С другой стороны, психические расстройства сами влияют на состояние мозга. Например, тревожные расстройства могут привести к изменению активности в префронтальной коре, которая отвечает за планирование и принятие решений. А депрессия приводит к изменению в работе миндалевидного тела, ответственного за эмоциональный контроль, — рассказывает Юлия Неверова.

6. Стресс способен усугубить онкологию

— Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, приводит ли стресс к развитию рака мозга. Однако это фактор, который способствует прогрессированию уже имеющейся болезни. Известно, что раковые клетки распространяются по внутренним органам по кровеносным сосудам или посредством лимфатической системы. Адреналин, влияя на физические изменения в лимфатических сосудах, позволяет раковым клеткам с большой скоростью перемещаться в другие части организма, — рассказывает ученый-провизор Пермского Политеха.

7. Нехватка сна снижает активность мозга

Сон играет ключевую роль в функционировании мозга. В это время происходит восстановление его клеток. Недостаток сна может привести к ухудшению памяти. Когда мы спим, мыслительный орган обрабатывает информацию, приобретенную за день, и закрепляет ее. Если мы не получаем достаточного количества сна, этот процесс нарушается, и мы забываем то, что изучали или слышали накануне.

— Недосып влияет на зоны, отвечающие за контроль и принятие решений. В целом, отмечают снижение активности головного мозга в результате недостатка сна. Это приводит к рассеянности и трудностям в работе памяти. Нехватка сна влияет на нашу способность концентрироваться. Когда мы устали, нам сложнее сосредоточиться на одной задаче или следить за ходом мысли. Замедление реакций — еще одно последствие недостатка сна, — отмечает психолог ПНИПУ.

8. Медитация повышает внимание, но может усугубить психическое расстройство

Медитация представляет собой сосредоточение психической активности на каком-либо объекте — музыке, звуке, дыхании, движении и т.д. Это представляет собой тренировку такой когнитивной функции как внимание. Медитация также снижает тревожность, подверженность стрессу.

— При этом не стоит относиться к медитации как к панацее. Она способна снизить негативные явления когнитивных функций, но не изменит серьезные нарушения. Существуют и противопоказания к медитации: например, серьезные психические расстройства или пережитое травматическое событие: медитация может всколыхнуть сильные эмоции, — добавляет Юлия Неверова.

9. Мозг восстанавливает утраченные связи благодаря нейропластичности

Нейропластичность — это способность мозга изменяться под воздействием опыта, а также восстанавливать утраченные связи после повреждения или болезни. Этот термин впервые был использован в 1948 году канадским психологом Дональдом Хеббом. Он описал механизм, благодаря которому нейроны могут формировать новые связи друг с другом.

Эта способность позволяет мозгу адаптироваться к новым условиям и компенсировать утраченные функции. Например, у людей, потерявших зрение, обостряется слух и тактильные ощущения. У слепых от рождения эти чувства развиты сильнее, чем у зрячих.

Екатерина Баньковская добавляет: распространен миф, что современные дети умнее, чем были их сверстники 20-30 лет назад. Но исследование познавательного развития современных дошкольников не подтверждают этого. Умение «обращаться» с различными гаджетами, что и принимается за высокие умственные способности, не отражает реальный уровень развития интеллекта ребенка.

10. Сладкое полезно для мозга, особенно детского

Вернее, на его развитии благоприятно сказывается сбалансированное питание, которое должно включать и углеводы. Ученый-химик ПНИПУ отмечает, что организму необходимы сахара (к примеру, сахароза, глюкоза, фруктоза) и крахмал, которые расщепляются ферментами человека. Любые поступившие внутрь углеводы перерабатываются в глюкозу, которая является основным источником энергии, используемой мозгом.

Правильный план питания для пользы мозга включает также белок в нескольких видах — соевый, рисовый, пшеничный, молочный и яичный, липиды — животные и растительные, пробиотики и пребиотики и растворимую клетчатку.

11. Мозгу необходимы жирные кислоты, витамины, железо и йод

— Жирные кислоты составляют немногим более 50% сухого веса мозга. Фосфолипиды мозга содержат большую долю арахидоновой кислоты (ARA). Мозг также необычайно богат жирными кислотами омега-3, в частности докозагексаеновой кислотой (DHA). Она накапливается в мозге в детском возрасте, так что рост мозга в основном завершается в возрасте 5-6 лет. Причем DHA особенно обильна в фоторецепторах палочек сетчатки и сером веществе. В мозге DHA и ARA могут синтезироваться из линолевой и α-линоленовой кислот, — рассказывает Екатерина Баньковская.

Такая разновидность липидов, как сфингомиелин, способствует эффективному и быстрому распространению электрических нервных сигналов. В пищевую композицию входит естественным образом как природный компонент молока, в частности коровьего.

Что еще необходимо для мозга

• Помимо жирных кислот, мозгу необходимы сиаловые кислоты. Они играют незаменимую роль в межклеточном взаимодействии, коммуникации, передаче и хранении информации в мозге. Содержатся в молоке, к примеру, в коровьем и козьем.

• Холин — это витаминоподобное соединение, которое используется для выработки ацетилхолина. Он является одним из ключевых химических соединений мозга, задействованных в памяти. Наиболее высокое содержание холина в печени, почках, сердце, легких у потребляемых в пищу животных и яичном желтке.

• Витамин В1 функционирует как часть кофермента в системах, вырабатывающих энергию, особенно тех, что участвуют в метаболизме углеводов и в расщеплении глюкозы с выделением энергии. Он играет роль в проведении нервных импульсов. Дефицит тиамина может вызывать ухудшение кратковременной памяти, помрачение сознания и раздражительность. Лучшие источники витамина: семена, орехи, ростки пшеницы, дрожжи, свинина, овсяные хлопья, ржаной хлеб, облепиха, печень, куриное филе, цельнозерновой рис, лосось, бобовые, яйца.

• Фолиевая кислота (витамин В9) необходима для деления и поддержания клеток, образования ДНК и РНК, синтеза и расщепления аминокислот. Содержится в листовых овощах, бобовых, грибах, яйцах, мясных субпродуктах (в печени, почках), дрожжах.

• Витамин D особенно важен для развития и функционирования мозга. Наибольшее его количество встречается в жирных сортах рыбы, молочных продуктах, яичном желтке. Если человек получает необходимую дозу солнечного ультрафиолета, необходимость в витамине полностью компенсируется.

• Железо является незаменимым компонентом для функционирования организма и, разумеется, для мозга. Оно участвует в продукции миелина, синтезе нейромедиаторов (например, дофамина) и их расщеплении. Наблюдалась связь между железодефицитной анемией и когнитивными или поведенческими нарушениями у детей. Железо содержится в сухофруктах, бобовых, крупах, яблоках, сливе, гранате, мясе и его субпродуктах.

• Йод необходим для нормального роста и развития мозга. Дефицит йода может вызывать психические нарушения, которые проявляются плохими оценками в школе, снижением умственных способностей и ухудшением работоспособности. Главные источники — морская рыба (треска, минтай, сайра, скумбрия, лососевые), морепродукты (креветки, омары, мидии), водоросли.

12. Спорт снижает риск развития заболеваний нервной системы

— Физическая активность способствует улучшению работы мозга, так повышается питание и насыщение его кислородом. Необходимость координировать движения приводит к формированию новых связей между нейронами. Занятия спортом оптимизируют работу памяти и мышления, сказываются на способности к обучению. Физическая активность является профилактикой старческих изменений в мозге. При этом чрезмерные физические нагрузки приводят к переутомлению мозга, что снижает когнитивные функции, — объясняет Юлия Неверова.

13. Нейроны головного мозга практически не восстанавливаются

А вот клетки периферической нервной системы способны к регенерации. При повреждении нервных волокон и отсутствии очагов воспаления и соединительнотканных рубцов возможно восстановить соединения. Регенерация нервных отростков идет со скоростью 2-4 мм в сутки.

14. У головной боли множество причин

Всего выделяют 20 видов такой боли, вот самые распространенные из них: мигрень, головная боль напряжения, пучковая головная боль, боли, связанные с травмой или повреждением головы и/или шеи, поражениями сосудов головного мозга и шеи, внутричерепными поражениями, приемом различных веществ или их отменой, инфекциями, нарушением гомеостаза, психическими нарушениями, патологией черепа, шеи, глаз, ушей, носовой полости, пазух, зубов, ротовой полости или других структур черепа и лица.

15. Неблагоприятная экологическая обстановка — один из факторов развития патологий мозга

— Сегодня существует теория, что в основе многих хронических заболеваний лежит накопление тяжелых металлов в окружающей среде. Например, свинец способствует развитию аллергий, появлению раздражительности, дефициту внимания, дисфункции щитовидной железы, депривации сна, дислексии. Кадмий вызывает нарушение памяти, гиперактивность, необоснованную агрессию. При накоплении алюминия возникают усталость, ухудшение памяти и аппетита, онемение конечностей, — рассказывает эксперт-провизор Пермского Политеха.

Наиболее опасным и разрушительным является накопление ртути —сильнейшего нейротоксина. Исследования показали, что более 250 различных заболеваний связаны с высокими концентрациями ртути в организме человека. В длинном списке числятся болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Вредные вещества попадают в организм вместе с некачественной питьевой водой, продуктами питания, загрязненным воздухом. Свинец, например, может попасть внутрь с немытых рук. У курильщиков через легкие абсорбируется порядка половины попавшего в организм кадмия.