Smegenų mokslas yra neurobiologija. Dievo paslaptis ir smegenų mokslas

Sąmonės ekologija: gyvenimas. Visiškai įrodyta, kad mūsų smegenys yra beprotiškai plastiškas dalykas, o individualios treniruotės tai daro rimtą įtaką – daug labiau nei įgimtas polinkis.

Palyginus su kitų gyvūnų jaunikliais, galime pasakyti, kad žmogus gimsta su neišsivysčiusiomis smegenimis: jo masė naujagimiui sudaro tik 30% suaugusio žmogaus smegenų masės. Evoliucijos biologai teigia, kad turime gimti anksti, kad mūsų smegenys vystytųsi sąveikaujant su išorinė aplinka. Mokslo žurnalistė Asya Kazantseva paskaitoje „Kodėl smegenys turėtų mokytis? programos „Meno ugdymas 17/18“ rėmuose pasakojo

Apie mokymosi procesą neurologijos požiūriu

ir paaiškino, kaip smegenys keičiasi veikiamos patirties, taip pat kaip miegas ir tinginystė yra naudingi studijų metu.

Kas tiria mokymosi fenomeną

Klausimą, kodėl smegenys mokosi, sprendžia mažiausiai du svarbūs mokslai – neuromokslas ir eksperimentinė psichologija. Neurobiologija, tirianti nervų sistemą ir tai, kas vyksta smegenyse neuronų lygyje mokymosi metu, dažniausiai dirba ne su žmonėmis, o su žiurkėmis, sraigėmis ir kirmėlėmis. Eksperimentiniai psichologai bando suprasti, kokie dalykai turi įtakos žmogaus gebėjimui mokytis, pavyzdžiui, duoda jam svarbią užduotį, kuri patikrina atmintį ar mokymosi gebėjimus, ir stebi, kaip jis su tuo susidoroja. Šie mokslai sparčiai vystėsi m pastaraisiais metais.

Jei pažvelgsite į mokymąsi eksperimentinės psichologijos požiūriu, pravartu prisiminti, kad šis mokslas yra biheviorizmo paveldėtojas, o bihevioristai manė, kad smegenys yra juodoji dėžė, ir jų iš esmės nesidomėjo, kas vyksta tai. Jie smegenis suvokė kaip sistemą, kuri gali būti paveikta dirgiklių, po kurių jose vyksta kažkokia magija ir jos tam tikru būdu reaguoja į šiuos dirgiklius. Bihevioristai domėjosi, kaip ši reakcija gali atrodyti ir kas gali jai turėti įtakos. Jie tuo tikėjomokymasis – tai elgesio pasikeitimas dėl naujos informacijos įsisavinimo

Šis apibrėžimas vis dar plačiai naudojamas pažinimo moksluose. Tarkime, jei mokiniui buvo duotas Kantas paskaityti ir jis prisiminė, kad „virš jo galvos yra žvaigždėtas dangus, o manyje yra moralinis dėsnis“, tai jis išsakė per egzaminą ir jam buvo duotas penketas, tada mokymas įvyko. .

Kita vertus, tas pats apibrėžimas taikomas ir barzdoto ruonio (aplysia) elgesiui. Neurologai dažnai eksperimentuoja su šiuo moliusku. Jei sukrečiate Aplysia į uodegą, ji bijo supančios realybės ir atitraukia žiaunas, reaguodama į silpnus dirgiklius, kurių anksčiau nebijojo. Taigi ji taip pat patiria elgesio pasikeitimą, mokymąsi. Šis apibrėžimas gali būti taikomas net paprastesnėms biologinėms sistemoms. Įsivaizduokite dviejų neuronų, sujungtų vienu kontaktu, sistemą. Jeigu į jį pritaikysime du silpnos srovės impulsus, tai laidumas jame laikinai pasikeis ir vienam neuronui bus lengviau siųsti signalus kitam. Tai taip pat mokymas šios mažos biologinės sistemos lygiu. Taigi iš mokymosi, kurį stebime išorinėje realybėje, galima nutiesti tiltą į tai, kas vyksta smegenyse. Jame yra neuronų, kurių pokyčiai įtakoja mūsų reakciją į aplinką, t.y., įvykusį mokymąsi.

Kaip veikia smegenys

Tačiau norėdami kalbėti apie smegenis, turite turėti pagrindinį supratimą, kaip jos veikia. Galų gale kiekvieno iš mūsų galvose yra pusantro kilogramo nervinio audinio. Smegenys sudarytos iš 86 milijardų nervinių ląstelių arba neuronų. Tipiškas neuronas turi ląstelės kūną su daugybe procesų. Dalis procesų yra dendritai, kurie renka informaciją ir perduoda ją neuronui. Ir vienas ilgas procesas, aksonas, perduoda jį kitoms ląstelėms. Informacijos perdavimas vienoje nervinėje ląstelėje reiškia elektrinį impulsą, kuris eina per procesą, kaip išilgai laido. Vienas neuronas su kitu bendrauja per kontaktinį tašką, vadinamą „sinapse“, signalas ateina su cheminių medžiagų pagalba. Dėl elektrinio impulso išsiskiria molekulės – neuromediatoriai: serotoninas, dopaminas, endorfinai. Jie prasiskverbia pro sinapsinį plyšį, veikia kito neurono receptorius, ir jis keičia jo funkcinę būseną – pavyzdžiui, ant jo membranos atsiveria kanalai, per kuriuos pradeda praeiti natrio, chlorido, kalcio, kalio ir kt. kad savo ruožtu ant jo taip pat susidaro potencialų skirtumas ir elektrinis signalas eina toliau, į kitą celę.

Bet kai ląstelė perduoda signalą kitai ląstelei, to dažniausiai nepakanka tam tikriems pastebimiems elgesio pokyčiams, nes vienas signalas gali būti gautas ir atsitiktinai dėl kažkokio sutrikimo sistemoje. Siekdamos keistis informacija, ląstelės perduoda viena kitai daug signalų. Pagrindinis kodavimo parametras smegenyse yra impulsų dažnis: kai viena ląstelė nori ką nors perduoti kitai ląstelei, ji pradeda siųsti šimtus signalų per sekundę. Beje, ankstyvieji septintojo ir aštuntojo dešimtmečių tyrimo mechanizmai suformavo garso signalą. Į eksperimentinio gyvūno smegenis buvo implantuotas elektrodas, o pagal laboratorijoje pasigirdusį kulkosvaidžio traškėjimo greitį buvo galima suprasti, koks neurono aktyvumas.

Impulsų dažnio kodavimo sistema veikia skirtinguose informacijos perdavimo lygiuose – net ir paprastų vaizdinių signalų lygyje. Tinklainėje turime kūgius, kurie reaguoja į skirtingus bangos ilgius: trumpus (mokykliniame vadovėlyje jie vadinami mėlynais), vidutiniais (žaliais) ir ilgais (raudonais). Kai tam tikro bangos ilgio šviesa patenka į tinklainę, skirtingi kūgiai yra sužadinami nevienodu laipsniu. O jei banga ilga, tai raudonasis kūgis pradeda intensyviai siųsti signalą į smegenis, kad suprastumėte, jog spalva raudona. Tačiau čia ne viskas taip paprasta: kūgių jautrumo spektras persidengia, o žalia irgi apsimeta kažką panašaus mačiusi. Tada smegenys tai analizuoja pačios.

Kaip smegenys priima sprendimus

Principai, panašūs į tuos, kurie naudojami šiuolaikiniuose mechaniniuose tyrimuose ir eksperimentuose su gyvūnais su implantuotais elektrodais, gali būti taikomi daug sudėtingesniems elgesio veiksmams. Pavyzdžiui, smegenyse yra vadinamasis malonumo centras – nucleus accumbens. Kuo ši sritis aktyvesnė, tuo labiau subjektui patinka tai, ką jis mato, ir tuo didesnė tikimybė, kad jis norės ją nusipirkti ar, pavyzdžiui, suvalgyti. Eksperimentai su tomografu rodo, kad esant tam tikram nucleus accumbens aktyvumui, žmogui dar prieš išsakant savo sprendimą, pavyzdžiui, dėl palaidinės pirkimo, galima pasakyti, pirks ar ne. Kaip sako puikus neuromokslininkas Vasilijus Klyucharevas, mes darome viską, kad įtiktume savo neuronams, esantiems branduolyje.

Sunkumas tas, kad mūsų smegenyse nėra sprendimų vienybės, kiekvienas skyrius gali turėti savo nuomonę apie tai, kas vyksta. Istorija, panaši į ginčą dėl kūgių tinklainėje, kartojasi su sudėtingesniais dalykais. Tarkime, matai palaidinę, tau ji patinka, o tavo nucleus accumbens skleidžia signalus. Kita vertus, ši palaidinė kainuoja 9 tūkstančius rublių, o atlyginimas dar po savaitės - ir tada tavo migdolinis kūnas, arba migdolinis kūnas (centras, pirmiausia susijęs su neigiamomis emocijomis), pradeda skleisti savo elektrinius impulsus: „Klausyk, mažai. liko pinigų. Jei šią palaidinę pirksime dabar, turėsime problemų“. Priekinė žievė priima sprendimą priklausomai nuo to, kas šaukia garsiau – nucleus accumbens ar migdolinis kūnas. Ir čia taip pat svarbu, kad kiekvieną kartą vėliau galėtume analizuoti, kokias pasekmes privedė šis sprendimas. Faktas yra tas, kad priekinė žievė bendrauja su migdoliniu kūnu, branduoliu ir smegenų dalimis, susijusiomis su atmintimi: jie pasakoja, kas atsitiko po to, kai paskutinį kartą priėmėme tokį sprendimą. Priklausomai nuo to, priekinė žievė gali būti atidesnė tam, ką jai sako migdolinis kūnas ir branduolys. Taigi smegenys gali keistis veikiamos patirties.

Kodėl mes gimstame su mažomis smegenimis?

Visi žmonių kūdikiai gimsta nepakankamai išsivystę, tiesiog neišnešioti, palyginti su bet kurios kitos rūšies kūdikiais. Nė vienas gyvūnas neturi tokios ilgos vaikystės kaip žmogus, ir jie neturi palikuonių, kurie gimtų su tokiomis mažomis smegenimis, palyginti su suaugusio žmogaus smegenų mase: žmogaus naujagimyje ji yra tik 30 proc.

Visi tyrinėtojai sutinka, kad mes esame priversti pagimdyti žmogų nesubrendusį dėl įspūdingo dydžio jo smegenų. Klasikinis paaiškinimas yra akušerinė dilema, t. y. istorija apie konfliktą tarp dvikojų ir didelės galvos. Norint atsivesti jauniklį su tokia galva ir didelėmis smegenimis, reikia turėti plačius klubus, bet jų be galo platinti neįmanoma, nes trukdys vaikščioti. Pasak antropologės Holly Dunsworth, norint susilaukti brandesnių vaikų, pakaktų tik trimis centimetrais padidinti gimdymo takų plotį, tačiau evoliucija vis tiek kažkuriuo metu sustabdė klubų plėtimąsi. Evoliucijos biologai pasiūlė, kad tikriausiai turime gimti anksti, kad mūsų smegenys vystytųsi sąveikaudamos su išorine aplinka, nes įsčiose apskritai yra nemažai dirgiklių.

Yra žinomas Blackmore'o ir Cooperio tyrimas. Aštuntajame dešimtmetyje jie atliko eksperimentus su kačiukais: dažniausiai laikydavo juos tamsoje ir penkioms valandoms per dieną įdėdavo į apšviestą cilindrą, kur gaudavo neįprastą pasaulio vaizdą. Viena kačiukų grupė kelis mėnesius matydavo tik horizontalias juosteles, o kita grupė – tik vertikalias juosteles. Dėl to kačiukai turėjo didelių problemų suvokdami realybę. Vieni trenkėsi į kėdžių kojas, nes nesimatė vertikalių linijų, kiti lygiai taip pat nepaisė horizontalių – pavyzdžiui, nesuprato, kad stalas turi briauną. Su jais buvo išbandomi, žaidžiama su lazda. Jei kačiukas užaugo tarp horizontalių linijų, tada jis mato ir pagauna horizontalią lazdą, bet vertikalios tiesiog nepastebi. Tada jie implantavo elektrodus į kačiukų smegenų žievę ir žiūrėjo, kaip reikia pakreipti lazdelę, kad neuronai pradėtų skleisti signalus. Svarbu, kad tokio eksperimento metu suaugusiai katei nieko nenutiktų, tačiau mažo kačiuko, kurio smegenys dar tik mokosi suvokti informaciją, pasaulis dėl tokios patirties gali būti visam laikui iškreiptas. Neuronai, kurie niekada nebuvo veikiami, nustoja veikti.

Anksčiau manėme, kad kuo daugiau jungčių tarp skirtingų neuronų, žmogaus smegenų skyrių, tuo geriau. Tai tiesa, tačiau su tam tikromis išlygomis. Būtina ne tik tai, kad būtų daug sąsajų, bet ir tai, kad jie turi ką nors bendro su realiu gyvenimu. Pusantrų metų vaikas turi daug daugiau sinapsių, tai yra kontaktų tarp neuronų smegenyse, nei Harvardo ar Oksfordo profesorius. Problema ta, kad šie neuronai yra sujungti atsitiktinai. Ankstyvame amžiuje smegenys greitai bręsta, o jų ląstelės sudaro dešimtis tūkstančių sinapsių tarp visko ir visko. Kiekvienas neuronas išsklaido procesus visomis kryptimis ir prisiriša prie visko, ką gali pasiekti. Bet tada pradeda veikti principas „Naudok arba prarask“. Smegenys gyvena aplinką ir bando susidoroti su įvairiomis užduotimis: vaikas mokomas koordinuoti judesius, griebti barškutį ir pan.. Parodęs, kaip valgyti šaukštu, jo žievėje atsiranda jungčių, naudingų valgant šaukštu, nes būtent per juos jis varė nervinius impulsus. Ir ryšiai, atsakingi už košės mėtymą po visą kambarį, tampa ne tokie ryškūs, nes tėvai neskatina tokių veiksmų.

Sinapsių augimo procesai yra gana gerai suprantami molekuliniu lygmeniu. Ericui Kandeliui buvo suteikta Nobelio premija už tai, kad jis spėjo tyrinėti atmintį ne žmonėms. Žmogus turi 86 milijardus neuronų, ir kol mokslininkas nesupras šių neuronų, jam teks sunaikinti šimtus tiriamųjų. Ir kadangi niekas neleidžia tiek daug žmonių perpjauti smegenų, kad pamatytų, kaip jie išmoko laikyti šaukštą, Kandelis sugalvojo dirbti su sraigėmis. Aplysia yra labai patogi sistema: su ja galite dirbti tirdami tik keturis neuronus. Tiesą sakant, šis moliuskas turi daugiau neuronų, tačiau jo pavyzdyje daug lengviau atpažinti sistemas, susijusias su mokymusi ir atmintimi. Eksperimentų metu Kandelis suprato, kad trumpalaikė atmintis – tai laikinas esamų sinapsių laidumo padidėjimas, o ilgalaikė – naujų sinapsinių ryšių augimas.

Paaiškėjo, kad tai tinka ir žmonėms. tarsi eitume žole. Iš pradžių mums nesvarbu, kur eisime lauke, bet pamažu žingsniuojame taku, kuris vėliau virsta gruntiniu keliu, o vėliau – asfaltuota gatve ir trijų juostų greitkeliu su lempomis. Panašiai ir nerviniai impulsai eina savais keliais smegenyse.

Kaip susidaro asociacijos

Mūsų smegenys yra taip išdėstytos: jos sudaro ryšius tarp įvykių, kurie vyksta vienu metu. Paprastai, kai perduodamas nervinis impulsas, išsiskiria neuromediatoriai, kurie veikia receptorių, o elektrinis impulsas patenka į kitą neuroną. Tačiau yra vienas receptorius, kuris taip neveikia, ir jis vadinamas NMDA. Tai vienas iš pagrindinių atminties formavimo receptorių molekuliniame lygmenyje. Jo ypatumas yra tai, kad jis veikia, jei signalas atėjo iš abiejų pusių vienu metu.

Visi neuronai kažkur veda. Gali atsirasti didelis neuroninis tinklas, susijęs su madingos dainos skambesiu kavinėje. O kiti – į kitą tinklą, susijusį su tuo, kad nuėjai į pasimatymą. Smegenys yra paaštrintos, kad susietų priežastį ir pasekmę, jos anatominiu lygmeniu gali prisiminti, kad tarp dainos ir pasimatymo yra ryšys. Receptorius aktyvuojamas ir leidžia kalciui prasiskverbti. Jis pradeda įsilieti į daugybę molekulinių kaskadų, dėl kurių veikia kai kurie anksčiau neveikiantys genai. Šie genai vykdo naujų baltymų sintezę ir auga kita sinapsė. Taigi ryšys tarp neuroninio tinklo, atsakingo už dainą, ir tinklo, atsakingo už datą, tampa stipresnis. Dabar užtenka net ir silpno signalo, kad nueitų nervinis impulsas ir susidarytų asociacija.

Kaip mokymasis veikia smegenis

Valgyk garsioji istorija apie Londono taksi vairuotojus. Nežinau, kaip yra dabar, bet vos prieš keletą metų norint tapti tikru taksistu Londone reikėjo išlaikyti orientacinį egzaminą mieste be navigatoriaus – tai yra žinoti bent du. pusantro tūkstančio gatvių, vienpusis eismas, kelio ženklai, draudimai sustoti, taip pat sugebėti nutiesti geriausią maršrutą. Todėl norėdami tapti Londono taksi vairuotoju, žmonės kelis mėnesius lankė kursus. Tyrėjai įdarbino tris žmonių grupes. Viena grupė – įstojo į kursus tapti taksi vairuotojais. Antroji grupė – tie, kurie taip pat išėjo į kursus, bet iškrito. O trečios grupės žmonės net negalvojo tapti taksistais. Visoms trims grupėms mokslininkai padarė tomogramą, kad pamatytų pilkosios medžiagos tankį hipokampe. Tai svarbi smegenų sritis, susijusi su atminties ir erdvinio mąstymo formavimu. Nustatyta, kad jei žmogus nenorėjo tapti taksi vairuotoju arba norėjo, bet ne, tai pilkosios medžiagos tankis jo hipokampe liko toks pat. Bet jei jis norėjo tapti taksi vairuotoju, baigė mokymus ir tikrai įvaldė naują profesiją, tada pilkosios medžiagos tankis padidėjo trečdaliu - tai yra daug.

Ir nors nėra visiškai aišku, kur yra priežastis, o kur pasekmė (ar žmonės tikrai įvaldė naują įgūdį, ar iš pradžių ši smegenų sritis buvo gerai išvystyta, todėl jiems buvo lengva išmokti), mūsų smegenys neabejotinai yra beprotiškai plastiškas dalykas, o individualus mokymas tam daro didelę įtaką – daug daugiau nei įgimtas polinkis. Svarbu, kad net sulaukus 60 metų treniruotės turi įtakos smegenims. Žinoma, ne taip efektyviai ir greitai, kaip sulaukus 20 metų, bet apskritai smegenys visą gyvenimą išlaiko tam tikrą plastiškumo gebėjimą.

Kodėl smegenys turėtų tingėti ir miegoti

Kai smegenys ko nors išmoksta, jos užmezga naujus ryšius tarp neuronų. O šis procesas lėtas ir brangus, jam reikia išleisti daug kalorijų, cukraus, deguonies, energijos. Apskritai žmogaus smegenys, nepaisant to, kad jos svoris sudaro tik 2% viso kūno svorio, sunaudoja apie 20% visos gaunamos energijos. Todėl kiekviena proga jis stengiasi nieko nesimokyti, nešvaistyti energijos. Tiesą sakant, tai labai gražu iš jo pusės, nes jei išmoktume atmintinai viską, ką matome kasdien, tai gana greitai išprotėtume.

Mokantis, smegenų požiūriu, yra du pagrindiniai dalykai svarbias akimirkas. Pirma, kai įvaldome bet kokį įgūdį, mums tampa lengviau daryti teisingą dalyką nei neteisingą. Pavyzdžiui, išmoksti vairuoti automobilį su mechanine pavarų dėže, ir iš pradžių tau nesvarbu, ar perjungi iš pirmos į antrą, ar iš pirmos į ketvirtą. Jūsų rankai ir smegenims visi šie judesiai yra vienodai tikėtini; tau nesvarbu, kokiu būdu varyti nervinius impulsus. O kai jau esi labiau patyręs vairuotojas, fiziškai lengviau perjungti pavaras taisyklingai. Įsėdus į iš esmės kitokios konstrukcijos automobilį, vėl teks mąstyti ir valdyti valios jėga, kad pagreitis nenueitų pramintu keliu.

Antras svarbus punktas:

Miegas yra svarbiausias dalykas mokantis.

Jis atlieka daugybę funkcijų: palaiko sveikatą, imunitetą, medžiagų apykaitą ir įvairius smegenų aspektus. Tačiau visi neurologai su tuo sutinka Svarbiausia miego funkcija – darbas su informacija ir mokymasis. Kai įvaldome įgūdį, norime suformuoti ilgalaikę atmintį. Naujos sinapsės auga per kelias valandas, tai yra ilgas procesas, o geriausias laikas jūsų smegenims tai padaryti yra tada, kai nieko nedarote. Miego metu smegenys apdoroja per dieną gautą informaciją ir ištrina iš jos tai, ką reikia pamiršti.

Yra atliktas eksperimentas su žiurkėmis, kurių metu jos buvo mokomos vaikščioti labirintu su į smegenis įsodintais elektrodais ir išsiaiškino, kad miegodamos pakartojo savo kelią per labirintą, o kitą dieną ėjo geriau. Daugelis žmonių testų parodė, kad tai, ką išmokstame prieš miegą, labiau prisimenama nei tai, ką išmokstame ryte. Pasirodo, mokiniai, kurie pradeda ruoštis egzaminui kur nors arčiau vidurnakčio, viską daro teisingai. Dėl tos pačios priežasties svarbu prieš miegą pagalvoti apie problemas. Aišku, bus sunkiau užmigti, bet klausimą įkelsime į smegenis, o gal ryt koks sprendimas ateis. Beje, sapnai greičiausiai yra tik šalutinis informacijos apdorojimo poveikis.

Kaip mokymasis priklauso nuo emocijų

Mokymasis labai priklauso nuo dėmesio., nes juo siekiama vėl ir vėl siųsti impulsus tam tikrais neuroninio tinklo keliais. Iš didžiulio informacijos kiekio mes sutelkiame dėmesį į kažką, perkeliame į darbo atmintį. Be to, tai, į ką atkreipiame dėmesį, patenka į ilgalaikę atmintį. Galite suprasti visą mano paskaitą, bet tai nereiškia, kad jums bus lengva ją perpasakoti. Ir jei dabar ant popieriaus lapo nupiešite dviratį, tai nereiškia, kad jis gerai važiuos. Žmonės linkę pamiršti svarbias detales, ypač jei jie nėra dviračių ekspertai.

Vaikai visada turėjo dėmesio problemų. Tačiau dabar šia prasme viskas darosi lengviau. IN šiuolaikinė visuomenė konkrečių faktinių žinių nebereikia tiek daug - tiesiog jų yra neįtikėtinai daug. Daug svarbiau yra gebėjimas greitai naršyti informaciją, atskirti patikimus šaltinius nuo nepatikimų. Mums beveik nebereikia ilgai koncentruotis ties tuo pačiu dalyku ir įsiminti didelio kiekio informacijos – svarbiau greitai persijungti. Be to, dabar atsiranda vis daugiau profesijų, skirtų tik žmonėms, kuriems sunku susikaupti.

Yra dar vienas svarbus veiksnys, turintis įtakos mokymuisi – emocijos. Tiesą sakant, tai apskritai yra pagrindinis dalykas, kurį turėjome per daugelį milijonų metų evoliucijos, net prieš tai, kai sukūrėme visą šią didžiulę priekinę žievę. Mes vertiname konkretaus įgūdžio įsisavinimo vertę pagal tai, ar jis mums patinka, ar ne. Todėl puiku, jei mūsų pagrindiniai biologiniai emociniai mechanizmai gali būti įtraukti į mokymąsi. Pavyzdžiui, sukurti tokią motyvacijos sistemą, kurioje priekinė žievė nemano, kad turėtume kažko išmokti per atkaklumą ir susikaupimą, o kurioje branduolys sako, kad jai ši veikla tiesiog velniškai patinka.

Mūsų šeimoms

* * *

„Tai tikrai nuostabu... Viena nuostabiausių mano skaitytų knygų apie neuropsichiatriją ir intuiciją“.

Mona Lisa Schultz, medicinos mokslų daktarė, knygos „Awakening the Intuition“ autorė

„Šis darbas nepaprastai svarbus tolesnei mokslo ir religijos santykių plėtrai. Kaip mokslininkai, tyrinėję religinės patirties neurobiologinius pagrindus, atsižvelgiant į jos teologinę analizę ir vertinimą, šios knygos autoriai yra unikalūs. Knyga įtikinamai parodo, kad protas neišvengiamai linksta į dvasingumą ir religinius išgyvenimus.

Tėvas Ronaldas Murphy, Jėzuitų ordinas, Džordžtauno universiteto profesorius

„Ši svarbi knyga supažindina pasaulietį skaitytoją, tyrėją ir kliniką su naujais atradimais neurologijos srityje, susijusiais su dvasinių išgyvenimų poveikiu smegenims, sveikatai ir ligoms. Puikus vadovėlis."

David Larson, MD, MPH, Nacionalinio sveikatos tyrimų instituto prezidentas

„Nuostabus Pensilvanijos universiteto Medicinos tyrimų departamento darbas kyla nauja sritis neuroteologija“.

Nacionalinės farmacijos reguliavimo asociacijos (Kanada) leidinys NAPRA ReView

„Ši knyga privers rimtai susimąstyti apie religiją... nes ji suteikia bendrą pagrindą apmąstymams ir diskusijoms apie dvasinį gyvenimą. Newbergas, d'Aquili ir Rouse atliko puikų darbą parašydami šią drąsią knygą. Ją reikėtų skaityti ne tik religiniuose būreliuose, bet ir knygų diskusijų grupėse, mokyklose“.

Apvaizdos žurnalas

„Lengvai parašyta ir lengvai skaitoma... užburianti knyga apie mūsų proto ir galutinės tikrovės santykį“

„Catholic Digest“ žurnalas

1. Dievo nuotrauka. Įvadas į tikėjimo biologiją

Mažoje tamsioje didelės universitetinės ligoninės laboratorijoje jaunas vyras, vardu Robertas, uždega žvakes, uždega jazminų smilkalų lazdelę, tada atsisėda ant grindų ir lengvai užima lotoso padėtį. Ištikimas budistas, praktikuojantis Tibeto meditaciją, jis vėl ruošiasi leistis į vidinę kontempliacinę kelionę. Kaip įprasta, Robertas siekia nutildyti nenutrūkstamą tuščiažodžiavimą, kad galėtų pasinerti į gilesnę ir aiškesnę vidinę tikrovę. Jis tokias keliones jau yra padaręs tūkstantį kartų, bet dabar vyksta kažkas ypatingo: įžengdamas į vidinę dvasinę realybę, kad jį supantis materialus pasaulis virsta blyškia iliuzija, jis beveik tiesiogine to žodžio prasme lieka susijęs su fiziniu čia ir dabar. medvilninio špagato pagalba.

Vienas sulenktas virvelės galas guli šalia Roberto, kitas – už uždarų laboratorijos durų gretimame kambaryje ant mano piršto – sėdžiu su draugu ir ilgamečiu mokslo kolega daktaru Eugene d'Aquili.

Mes su Gene laukiame, kol Robertas mums per stygą praneš, kad jo meditacinė būsena pasiekė transcendentinę viršūnę. Tai dvasinio pakilimo momentas, kuris mus ypač domina. 1
Kadangi sprendimas, kada meditacija pasiekia piką, yra labai subjektyvus, jį labai sunku apibrėžti ir dar sunkiau išmatuoti. Nepaisant to, tokia „piko“ būsena yra nepaprastai įdomi, nes ji turi giliausią dvasinę prasmę ir stipriausiai veikia žmogų. Didžiausią patirtį galima nustatyti naudojant kelis skirtingus įrankius, kurie leidžia vienu metu stebėti skirtingų parametrų pokyčius. Lengviausias būdas nustatyti tokius momentus yra stebėti tokius rodiklius kaip kraujotaka smegenyse, elektrinis smegenų aktyvumas ir kai kurios somatinės reakcijos, ypač kraujospūdis ir širdies susitraukimų dažnis. Pradėdami tyrimą, stengėmės sutelkti dėmesį į subjektyvius savo išgyvenimus vertinančio žmogaus jausmus. Štai kodėl medituojantys subjektai šalia savęs laikė virvelę, kuri leido jiems, netrikdant meditacijos proceso, duoti mums ženklą tuo momentu, kai jie pasiekė giliausią būseną. Kadangi mes studijavome labiausiai patyrusius meditacijos specialistus, jie neturėjo problemų su styga arba jų visai nebuvo. Norint išsamiau ištirti šias sąlygas, reikės daugiau tyrimų. Kol kas pakanka pasakyti, kad galime tyrinėti ar iškelti hipotezes apie didžiausias būsenas, remdamiesi „mažiau gilių“ būsenų tyrimu, nors mums sunku suprasti, kada ir kaip atsiranda šios didžiausios patirtys. Verta paminėti ir kitų dviejų svarbiausių mūsų tyrimo dalyvių pavardes: Pensilvanijos universiteto ligoninės branduolinės medicinos vadovo daktaro Abaso Alavi, kuris mane labai palaikė, nors kartais darydavau gana keistus dalykus, ir dr. Michaelas Baymas, susijęs su tuo pačiu Pensilvanijos universitetu, vidaus ligų specialistas, praktikuojantis Tibeto budizmą.

Metodas: kaip užfiksuoti dvasinę tikrovę

Bėgant metams, aš ir Gene tyrinėjome ryšį tarp religinės patirties ir smegenų veiklos, tikėjomės, kad ištyrę Roberto smegenų veiklą intensyviausiomis ir mistiškiausiomis meditacijos akimirkomis galėsime geriau suprasti paslaptingus ryšius tarp žmogaus sąmonės ir sąmonės. jo nuolatinis nenugalimas noras užmegzti santykius su kažkuo didesniu už save.

Anksčiau, kalbėdamas su mumis, Robertas bandė mums žodžiais apibūdinti, kaip jo meditacija pasiekia dvasinę viršūnę. Pirmiausia, anot jo, nusistovi protas, kuris leidžia atsirasti gilesnei ir labiau apibrėžtai savęs daliai.Robertas mano, kad vidinis aš yra pati tikriausia jo tapatybės dalis, ir ši dalis niekada nesikeičia. Robertui šis vidinis aš nėra metafora ar tik požiūris, jis turi tiesioginę prasmę, yra stabilus ir tikras. Tai ir lieka, kai protas palieka savo rūpesčius, baimes, troškimus ir kitą veiklą. Jis tiki, kad šis vidinis aš yra pati jo būties esmė. Jei Robertas bus spaudžiamas pradėti pokalbį, jis netgi gali vadinti save „siela“. 2
Čia žodis „siela“ vartojamas dažniausiai plačiąja prasme, kitaip tai gali sukelti painiavą tarp Rytų ir Vakarų idėjų apie religiją ir dvasingumą. Budizmo įsitikinimus labai sunku paaiškinti vakarietišku mąstymu. Tačiau čia mes stengėmės pateikti šiuos vaizdus kuo paprasčiau.

„Yra amžinybės ir begalybės jausmas...

Šią akimirką, atrodo, tampu visų ir visko dalimi, prisijungiu prie esamo “

Robertas sako, kad kai ši gili sąmonė (kad ir kokia ji būtų) atsiranda meditacijos akimirkomis, kai jis visiškai pasinėręs į vidinio apmąstymą, jis staiga pradeda suprasti, kad jo vidinis aš nėra kažkas izoliuoto, o neatsiejamai susijęs. su visa kūryba. Tačiau kai jis bando tai apibūdinti itin Asmeninė patirtisžodžiais, tai neišvengiamai reiškia pažįstamas klišes, kurias žmonės naudojo šimtmečius, bandydami kalbėti apie nepaaiškinamus dvasinius išgyvenimus. „Yra amžinybės ir begalybės jausmas“, – galėtų pasakyti jis. „Šiuo metu aš tarsi tampu visų ir visko dalimi, prisijungiu prie esamo. 3
Apibūdindami savo išgyvenimus, mūsų tiriamieji dažniausiai kalba apie vienybės su pasauliu jausmą, apie Aš išnykimą ir stiprias emocijas, dažniausiai susijusias su gilios ramybės būsena.

Tradiciniam mokslininkui tokie žodžiai neturi jokios vertės. Mokslas susijęs su tuo, ką galima pasverti, suskaičiuoti ir išmatuoti – ir viskas, ko negalima patikrinti remiantis objektyviu stebėjimu, tiesiog negali būti vadinama mokslu. Nors jei kurį nors mokslininką domintų Roberto patirtis, jis, kaip profesionalas, turėtų pareikšti, kad meditacijos praktikos žodžiai yra per daug asmeniški ir pernelyg spekuliatyvūs, todėl vargu ar nurodo kokį nors konkretų reiškinį materialiame pasaulyje. 4
Įprastu atveju mokslinis metodas leidžia „tikrais“ vadinti tik tuos dalykus, kuriuos galima išmatuoti.

Tačiau po daugelio metų tiriamasis darbas Genes ir aš tikėjome, kad Roberto pranešimai yra labai tikri ir gali būti išmatuoti bei patikrinti tikru mokslu. 5
Žodis „tikras“ čia nebūtinai reiškia tam tikros išorinės tikrovės, susijusios su tokia patirtimi, egzistavimą, tai rodo, kad ši patirtis turi bent vidinę tikrovę.

Štai dėl ko sėdžiu už Gene ankštame tyrimo kambaryje, laikau ploną virvelę tarp pirštų: laukiu Roberto mistinio skrydžio akimirkos, nes noriu „nufotografuoti“ patirtį. 6
Suprantame, kad tai ne tik „nuotrauka“, bet tokia ir yra mūsų darbo esmė. Tiksliai užfiksuoti intensyvaus mistinio potyrio akimirką nėra lengva, ir nors mūsų tiriamieji planuoja savo meditacijos pratimus, labai sunku nuspėti, kiek tokia būsena tęsis ir kokia ji bus stipri. Nepaisant to, tikime, kad sugebame ištirti smegenyse vykstančius procesus, kurie yra meditacijos proceso pagrindas, ir sukurti aiškų bei nuostabų smegenų darbo vaizdą dvasinių išgyvenimų akimirkomis.

Dvasinė patirtis yra tikra, ją galima išmatuoti ir patikrinti tikru mokslu.

Robertas medituoja, o mes laukiame apie valandą. Tada jaučiu, kaip jis švelniai traukia už virvelės. Tai reiškia, kad laikas man suleisti radioaktyviąją medžiagą į IV, kad ją per ilgą vamzdelį būtų galima tiekti į Roberto kairės rankos veną. Suteikiame jam šiek tiek daugiau laiko meditacijai užbaigti, o tada iškart nuvežame į vieną iš branduolinės medicinos skyriaus kambarių, kur yra moderniausias vieno fotono emisijos kompiuterinės tomografijos (SPECT) įrenginys. Robertas akimirksniu atsiduria ant metalinio stalo, o aplink jo galvą aiškiai judant robotams pradeda suktis trys gama kameros.

SPECT kamera yra aukštųjų technologijų vaizdo gavimo įrenginys, aptinkantis radioaktyviąją spinduliuotę 7
Yra keletas kitų vaizdo gavimo technologijų, tokių kaip SPECT, kurios gali būti naudojamos smegenų veiklai tirti. Tai yra pozitronų emisijos tomografija (PET) ir funkcinis magnetinio rezonanso tomografija (fMRI). Kiekvienas iš šių metodų turi savo privalumų ir trūkumų, palyginti su kitais. SPECT pasirinkome dėl praktinių priežasčių: ši technika leido tiriamajam medituoti už skenavimo įrenginio ribų, o tai būtų sunkiau padaryti naudojant PET ir visiškai neįmanoma naudojant fMRT.

SPECT kameros nuskaito Roberto galvą, ieškodamos radioaktyviosios medžiagos sankaupos, kurią suleidome tuo metu, kai jis patraukė virvę. Ši medžiaga pasiskirsto kraujagyslėmis ir beveik iš karto pasiekia smegenų ląsteles, kuriose išlieka kelias valandas. Taigi, SPECT metodas suteikia mums tikslų Roberto smegenų kraujotakos būsenos fiksavimo kadrą iškart po medžiagos injekcijos – tai yra būtent meditacijos piko momentu.

Padidėjęs kraujo tekėjimas į kurią nors smegenų dalį rodo aktyvumo padidėjimą šioje srityje. 8
Apskritai kraujotakos padidėjimas yra susijęs su aktyvumo padidėjimu dėl to, kad smegenys pačios reguliuoja savo kraujotaką, priklausomai nuo atskirų savo dalių poreikių. Nors tai nėra absoliuti taisyklė. Insulto ar galvos traumos atveju šis ryšys nepastebimas. Be to, kai kurios nervinės ląstelės aktyvina tam tikras smegenų dalis, o kitos – slopina jų veiklą. Taigi, kraujo tėkmės padidėjimas gali rodyti aktyvumo slopinimą, dėl kurio sumažės smegenų veikla apskritai.

Kadangi dabar gana gerai suprantame, kokias funkcijas atlieka atskiros smegenų sritys, galime manyti, kad SPECT mums pateiks vaizdą apie Roberto smegenų darbą jo meditacijos kulminacijos metu.

Duomenys, kuriuos gauname

Gauti duomenys tikrai įdomūs. Kompiuterinės tomografijos metu matome neįprastos veiklos požymius nedidelėje pilkosios medžiagos srityje, esančioje užpakalinėje smegenų dalyje (žr. 1 pav.). Šis neuronų rezginys, turintis labai specializuotą funkciją, vadinamas užpakaline viršutine parietaline skiltimi, tačiau šiai knygai mes sugalvojome kitą šios srities pavadinimą: orientacinės asociacijos sritis arba OAS. 9
Čia reikia pastebėti, kad šioje knygoje dažnai vartojame mokslui nežinomus terminus; kartais naudojame savo sąvokas, kurios turėtų padėti skaitytojui suprasti smegenų mechanizmą. Tačiau besidomintiems bandėme pateikti gaires apie mokslinius terminus.

Pagrindinė OAP užduotis yra žmogaus orientacija fizinėje erdvėje. Jis įvertina, kas yra aukščiau ir kas yra žemiau, padeda mums įvertinti kampus ir atstumus ir leidžia saugiai naršyti pavojingoje fizinėje aplinkoje. 10
Šioje knygoje kalbėsime apie skirtingų smegenų dalių funkcijas. Nors funkcijos tam tikru mastu yra susietos su tam tikromis smegenų dalimis, neturėtume pamiršti, kad smegenys visada veikia kaip viena sistema, kurioje kiekvienai atskirai daliai reikia koordinuoto kitų dalių darbo.

Norint atlikti tokią funkciją, ši zona pirmiausia turi turėti aiškų ir stabilų fizinių žmogaus ribų vaizdą. Paprasčiau tariant, jis turėtų aiškiai atskirti jus nuo viso kito, nuo to, kas nesate jūs, nuo to, kas sudaro likusią visatą.

Ryžiai. 1: Viršutinėje eilutėje rodomas tiriamojo smegenų vaizdas, kai jis ilsisi; galima pastebėti, kad aktyvumo lygis tolygiai pasiskirstęs smegenyse. (Viršutinė vaizdo dalis yra priekinė smegenų dalis, asociacinė dėmesio zona, CBA, o apatinė dalis atitinka orientacinę-asociacinę zoną OAZ.) Apatinėje eilutėje yra tiriamojo smegenų vaizdai. meditacijos metu, o kairiosios orientacijos zonos aktyvumas (į dešinę) pastebimai mažesnis nei atitinkamos dešinės zonos. (Kuo tamsesnė sritis, tuo aktyvesnė, o šviesesnė, tuo mažiau aktyvi.) Čia pateikiame nespalvotus vaizdus, ​​nes taip atspausdinus vaizdas suteikia reikiamą kontrastą, nors kompiuterio ekrane matome vaizdus spalvos.

Gali pasirodyti keista, kad smegenims reikėjo specialaus mechanizmo, kuris jus atskirtų nuo viso kito pasaulyje; normaliai sąmonei šis skirtumas atrodo juokingai akivaizdus. Bet taip yra būtent dėl ​​to, kad OAZ savo darbą atlieka sąžiningai ir nepastebimai. Ir nugalėjus šią smegenų sritį, žmogui labai sunku judėti erdvėje. Kai toks žmogus, pavyzdžiui, priartėja prie lovos, smegenys išeikvoja tiek energijos nuolat vertindamos kampus, gylius ir atstumus, kad be jo pagalbos tiesiog atsigulti žmogui tampa neįmanomai sunki užduotis. Be orientacijos zonos, kuri nuolat stebi kintančią kūno padėtį, pagalbos žmogus nei protiškai, nei fiziškai negali rasti savo vietos erdvėje, todėl bandydamas atsigulti ant lovos gali nukristi ant grindų ar , jei pavyks atsidurti ant čiužinio, kai nori patogiau atsigulti, atsispaus prie sienos nepatogioje padėtyje.

Tačiau įprastomis aplinkybėmis OAS padeda sukurti aiškų fizinės pasaulio padėties pojūtį, kad mums visai nereikėtų apie tai galvoti. Kad gerai atliktų savo darbą, orientacinė zona reikalauja nuolatinio nervinių impulsų antplūdžio iš jutimo jutiklių visame kūne. OAS rūšiuoja ir apdoroja šiuos impulsus neįtikėtinu greičiu kiekvieną mūsų gyvenimo akimirką. Savo neįtikėtinu darbingumu ir greičiu jis pranoksta pačius moderniausius kompiuterius.

Todėl nenuostabu, kad Roberto smegenų SPECT vaizdai, atlikti prieš medituojant jo normalioje sąmonės būsenoje (bazinis lygis), rodo, kad daugelis smegenų dalių, įskaitant orientacijos zoną, yra didelio aktyvumo būsenoje. Tuo pačiu metu ekrane matome pulsuojančius ryškiai raudonos arba geltonos spalvos blyksnius.

Kai Roberto meditacija pasiekia savo viršūnę, smegenų vaizdai rodo šią sritį kaip šaltą žalią ir mėlyną spalvą, o tai rodo staigų jos aktyvumo sumažėjimą.

Šis atradimas mus nustebino. Mes žinome, kad orientacijos zona niekada neilsisi: kaip tada galime paaiškinti tokį neįprastą šios mažos smegenų srities aktyvumo sumažėjimą?

Ir čia mums kilo nuostabi mintis: jei orientacijos zona ir toliau dirba normaliu intensyvumu, bet kažkas užblokavo jutiminės informacijos srautą į ją 11
Toks informacijos srauto blokavimas pastebimas kai kuriuose normaliuose ir patologiniuose procesuose. Daugelis smegenų struktūrų netenka informacijos antplūdžio dėl įvairių slopinančių sistemų veikimo. Šiuos procesus išsamiau aptarsime vėliau.

Ši hipotezė paaiškintų smegenų veiklos sumažėjimą šioje srityje. O dar kažkas keistesnis: tai gali reikšti, kad OAP kuriam laikui „apaksta“, iš jo netenka normaliam darbui reikalingos informacijos.

Kas turi nutikti, paklausėme savęs, kai OAP praranda informaciją, kurios jai reikia? Ar ji ir toliau laikysis kūno ribų? Bet jei reikiama informacija nustos tekėti į OAP, jis negalės nustatyti šių ribų.

Kaip tokiu atveju pasielgs smegenys? Gal orientacijos zona, nerasdama kūniškojo aš ribų, pripažins, kad tokių ribų nėra? Galbūt tokiu atveju smegenys sugebės apdovanoti Save begalybe ir suvokti ją kaip ryšių su visais ir viskuo, kas yra proto sferoje, sistemą. Ir toks vaizdas suvokiamas kaip galutinė ir nepaneigiama tikrovė.

Taip Robertas ir ankstesnės Rytų mistikų kartos apibūdino savo aukščiausius mistinius ir dvasinius išgyvenimus bei aukščiausias meditacijos akimirkas. Štai kaip tai pasakė induistų upanišados:

Kaip upė, tekanti į rytus ir vakarus
Įkrenta į jūrą ir tampa viena su ja,
Visiškai pamiršęs apie atskirų upių egzistavimą,
Taigi visi kūriniai praranda savo atskirumą,
Kai jie pagaliau susilieja.12
Cit. Citata iš: „Easwaran“, 1987 m.

Robertas buvo vienas iš aštuonių mūsų tiriamųjų, kurie praktikavo Tibeto meditaciją. Kiekvienu atveju tai buvo ta pati įprasta procedūra, o praktiškai visiems tiriamiesiems SPECT skenavimas atskleidė orientacijos zonos aktyvumo sumažėjimą tuo momentu, kai jų meditacija pasiekė viršūnę. 13
Nors ne visi tiriamieji parodė specifinį aktyvumo sumažėjimą orientacijos zonoje, galima buvo rasti stiprią neigiamą koreliaciją tarp padidėjusio aktyvumo priekinėje skiltyje (smegenų sritis, susijusi su dėmesio sutelkimu) ir aktyvumo orientacijos zonoje. Iš šių duomenų buvo padaryta tokia išvada: kuo geriau tiriamasis meditacijos metu fiksuoja dėmesį, tuo labiau slopinamas informacijos srautas į orientacijos zoną. Bet kodėl ne visiems tiriamiesiems sumažėjo orientacinės zonos aktyvumas? Čia yra du galimi paaiškinimai. Pirma, gali būti, kad tiriamasis, kurio OAS aktyvumas nesumažėjo, meditavo ne taip sėkmingai kaip kiti, ir nors mes visą laiką stengėmės įvertinti meditacijos procesą, tai yra giliai subjektyvi būsena, kurią sunku išmatuoti. Antra, šis tyrimas leido mums ištirti tik vieną konkretų meditacijos momentą. Gali būti, kad pradinėje stadijoje padidėja orientacijos zonos aktyvumas, kai subjektas sutelkia dėmesį į regimąjį vaizdą. Galbūt galėtume pastebėti, kad orientacinės zonos aktyvumas pakyla, išlieka baziniame lygyje arba mažėja priklausomai nuo meditacijos stadijos, kurioje tiriamasis iš tikrųjų yra, nors jis pats tiki, kad yra gilesnėje stadijoje. Šių radinių pasekmes plačiau aptarsime mistinės patirties skyriuje.

Vėliau išplėtėme eksperimento apimtį ir lygiai taip pat maldoje išnagrinėjome kelias vienuoles pranciškones. 14
Daugiau apie šiuos eksperimentus rasite Newberg ir kt. 1997, 2000 m.

Dar kartą SPECT skenavimas parodė, kad religinių patirčių piko metu seserys galėjo stebėti panašius smegenų veiklos pokyčius. Tačiau skirtingai nei budistės, seserys savo patirtį apibūdino kitaip: kalbėjo apie aiškų Dievo artumo jausmą ir susiliejimą su Juo. 15
Kalbėdami apie Dievą mes paprastai vartosime vyriškąją lytį, nors apie Jį galima galvoti ir kitaip.

Jų aprašymai buvo panašūs į praeities krikščionių mistikų žodžius, įskaitant XIII amžiaus pranciškonės vienuolės Angelos iš Folinjo žodžius: „Koks didelis gailestingumas To, kuris sukuria šią sąjungą... Aš turėjau Dievą tokioje pilnatvėje. kad nebegyvenau savo įprastoje būsenoje, o buvau nuvestas į pasaulį, kuriame buvau susijungęs su Dievu ir galėjau viskuo džiaugtis.

Atlikdami tyrimus ir kaupdami duomenis, Genas ir aš radome, mūsų nuomone, tvirtus įrodymus, kad mūsų tiriamųjų mistinė patirtis – pakitusi sąmonės būsena, kurioje jie sako, kad Aš susilieja su kažkuo didesniu – nebuvo tik emocinis. tik fantazijos vaisius, bet visada atitiko daugybę stebimų neurologinių reiškinių, gana neįprastų, bet ne už įprasto smegenų veikimo būdo. Kitaip tariant, mistinė patirtis yra biologiškai tikra, stebima ir gali būti mokslinių tyrimų objektas.

Religinių išgyvenimų piko momentais galima pastebėti reikšmingus smegenų veiklos pokyčius.

Toks rezultatas mums nebuvo netikėtas. Tiesą sakant, visi mūsų ankstesni tyrimai tai numatė. Per daugelį metų žiūrėjome mokslo darbai skirta religinių praktikų ir smegenų santykiams, bandant suprasti, kas yra biologinis tikėjimo pagrindas. Mes mokėmės didelis skaičius dauguma skirtingos medžiagos. Kai kurie tyrimai mus dominančius klausimus nagrinėjo paprastos fiziologijos lygmeniu – tarkime, jie kalbėjo apie pokyčius kraujo spaudimas meditacijos metu. Kiti sprendė daug didingesnius reikalus – pavyzdžiui, buvo bandoma išmatuoti maldos gydomąją galią. Peržiūrėjome klinikinės mirties tyrimus, tyrinėjome mistines emocijas, kurias sukelia epilepsija ir šizofrenija, rinkome duomenis apie haliucinacijas, kurias išprovokavo cheminės medžiagos ar smegenų sričių elektrinė stimuliacija.

Be mokslinės literatūros studijavimo ieškojome mistinių patirčių aprašymų pasaulio religijose ir mituose. Visų pirma, Jin tyrinėjo senovės kultūrų ritualines praktikas ir bandė rasti ryšį tarp ritualų atsiradimo ir žmogaus smegenų evoliucijos. Yra daugybė duomenų apie šį ryšį tarp religinių ritualų ir smegenų, tačiau nedaugelis iš jų buvo nuoseklūs arba įtraukti į nuoseklų vaizdą. Tačiau mums su Gene tyrinėjome kalnus informacijos apie religinę patirtį, ritualus ir smegenis, kai kurios dėlionės dalys pavirto į paveikslėlius, turinčius gilią prasmę. Palaipsniui kūrėme hipotezę, kad dvasinė patirtis – savo šaknimis – glaudžiai susijusi su biologine žmogaus esme. Tam tikra prasme biologija apibrėžia dvasinius siekius.

Dvasinis patyrimas savo šaknimis yra glaudžiai susijęs su biologine žmogaus esme.

SPECT skenavimas leido mums pradėti tikrinti savo hipotezę tiriant dvasinėmis praktikomis užsiimančių žmonių smegenų veiklą. Negalime teigti, kad gauti rezultatai absoliučiai patvirtina mūsų atvejį, tačiau jie patvirtina mūsų hipotezę, parodydami, kad dvasinio patyrimo momentu smegenys elgiasi taip, kaip numato mūsų teorija. 16
Šie tyrimai buvo tik pirmasis mūsų bandymas empiriškai ištirti dvasinės patirties neurofiziologiją. Nepaisant to, gauti rezultatai, kaip ir kitų tyrimų rezultatai (žr.: Herzog et al. 1990-1991, Lou et al. 1999), patvirtino svarbiausias mūsų hipotezės nuostatas.

Šie vilčių teikiantys rezultatai sustiprino mūsų entuziazmą darbui ir padidino mūsų susidomėjimą klausimais, kurie rūpinosi per daugelį tyrimų metų. Tai klausimai, į kuriuos atkreipėme dėmesį. Ar būtinybė žmonėms kurti mitus kyla iš jų biologinės prigimties? Kokia yra ritualo galios neurologinė paslaptis? Koks yra didžiųjų mistikų vizijų ir apreiškimų pobūdis: ar šie reiškiniai yra susiję su psichikos ar emociniais sutrikimais, ar jie yra pilna sistema juslinių duomenų apdorojimas normaliai, neurologiniu požiūriu, sveikos ir stabilios psichikos darbo metu? Ar evoliuciniai veiksniai, tokie kaip seksualumas ir poros paieška, gali turėti įtakos biologiniam religinės ekstazės aspektui?

Bandydami geriau suprasti, kas išplaukia iš mūsų teorijos, mes vėl ir vėl susidūrėme su tuo pačiu klausimu, kuris, atrodo, yra pagrindinis iš visų: ar radome bendras visų religinių patirčių biologines šaknis? O jei rasta, ką ši teorija mums sako apie dvasinių ieškojimų pobūdį?

Skeptikas gali pasakyti, kad jei visi dvasiniai siekiai ir išgyvenimai, įskaitant žmonių norą užmegzti ryšį su dieviškumu, yra biologinio pobūdžio, tai yra dėl kliedesinės būsenos, nervų ląstelių kaupimosi biocheminių procesų pažeidimo.

Tačiau SPECT tyrimų duomenys rodo kitą galimybę. Orientacinė zona čia veikė neįprastai, tačiau negalima teigti, kad ji veikė netinkamai, ir manome, kad spalvoti tomogramos vaizdai kompiuterio ekrane parodė, kaip smegenys dvasinę patirtį paverčia realybe. Po daugelio metų literatūros ir tyrimų mes su Gene ir toliau manome, kad susiduriame su tikrais neurologiniais procesais, kurie išsivystė tam, kad mums, žmonėms, būtų suteikta galimybė peržengti materialią egzistenciją ir susijungti su gilesne, dvasine savo dalimi, kurią mes suvokiame kaip absoliučią universali tikrovė, jungianti mus su viskuo, kas egzistuoja.

Šioje knygoje ketiname pateikti šių stebinančių hipotezių kontekstą. Pažvelgsime į biologinę žmogaus troškimo kurti mitus pusę ir parodysime neurologinius mechanizmus, kurie suteikia šiems mitams formą ir galią. Kalbėsime apie mito ir ritualo santykį ir paaiškinsime, kaip ritualinis elgesys veikia smegenų nervines ląsteles, sukurdamas būsenas, kurios yra susijusios su transcendento išgyvenimais, nuo lengvo dvasinės bendruomenės jausmo su kongregacijos nariais iki gilesnis vienybės jausmas, pasireiškiantis dalyvaujant intensyviose ir užsitęsusiose religinėse apeigose. Parodysime, kad bet kurios religijos ir bet kokio amžiaus šventųjų ir mistikų gili dvasinė patirtis gali būti siejama ir su smegenų veikla, kuri ritualui suteikia transcendentinės galios. Taip pat parodysime, kaip smegenų noras interpretuoti tokią patirtį gali tapti įvairių specifinių religinių įsitikinimų biologiniu pagrindu.

Mano kolega ir draugas Gene d'Aquili, deja, mirė prieš pat šios knygos pasirodymą, ir jo čia labai trūksta. Tai buvo Gene, kuris įkvėpė mane tyrinėti proto ir dvasios santykį, būtent jis išmokė pažvelgti į sudėtingą unikalaus organo, esančio mūsų kaukolėje, struktūrą kitomis akimis. Mūsų bendras darbas Moksliniai tyrimai kurios yra šios knygos pagrindas, privertė mane iš naujo išnagrinėti savo pagrindines idėjas apie religiją ir iš esmės apie gyvenimą, tikrovę ir net savo paties jausmą. Tai buvo kelionė atrasti save, kurioje aš pasikeičiau, ir kaip manau, kad mūsų smegenys mus vadina. Tai, kas pateikiama šiuose puslapiuose, yra kelionė į daugiausiai gilios paslaptys smegenys, iki pat mūsų pačių šerdies.Jis prasideda nuo paprasčiausio klausimo: kaip smegenys nustato, kas yra tikra?

Asociatyvios dėmesio zonos gebėjimą formuoti ketinimus ir pasiekti jų įgyvendinimo liudija ir jos pažeidimo atvejų tyrimai. Jei ši zona neveikia, pacientas praranda gebėjimą susikaupti, planuoti būsimą elgesį ir atlikti sudėtingas suvokimo užduotis, kurioms reikia sutelkto ar nuolatinio dėmesio. Pavyzdžiui, tokios žalos auka dažnai negali užbaigti ilgo sakinio ar suplanuoti dienos. Dažnai tai lemia ir jausmų susilpnėjimą, valios praradimą ir gilų abejingumą supančio pasaulio įvykiams. Šie faktai, taip pat smegenų vaizdavimo tyrimai rodo, kad priekinės skiltys dalyvauja emocijų apdorojime ir valdyme, sąveikauja su limbine sistema, su kuria jos turi daug tarpusavio ryšių.
Asociatyvios dėmesio zonos darbą gerai iliustruoja toks eksperimentas. Kai tiriamųjų buvo paprašyta skaičiuoti garsiai, tai padidino smegenų veiklą pirmiausia motorinėje srityje, kuri kontroliuoja liežuvio, lūpų ir burnos judesius. Bet jei tiriamieji skaičiavo patys, tai padidino asociatyvios dėmesio zonos aktyvumą: ši zona tikriausiai padeda smegenims susikoncentruoti į užduotį, ypač nesant motorinės veiklos.
Asociatyvi dėmesio zona, kaip jau buvo parodyta, vaidina svarbų vaidmenį formuojant įvairius religinius ir dvasinius išgyvenimus. Keletas smegenų vaizdavimo tyrimų, įskaitant mūsų, parodė, kad tam tikrų rūšių meditacijos metu asociacinės dėmesio srities aktyvumas padidėja. Nemažai kitų tyrimų, naudojant elektroencefalografiją (EEG), parodė, kad priekinės smegenų skilties elektrinis aktyvumas kinta nuolatinės koncentracijos būsenose ir kad šie pokyčiai ypač ryškūs medituojant Zen praktikuojantiems žmonėms.
Nors yra daug duomenų apie EEG pokyčius intensyvaus susikaupimo metu, deja, yra tik vienas EEG tyrimas tuo metu, kai tiriamasis patiria kažką panašaus į didžiausią patirtį. Kadangi piko potyriai yra gana reti, gana sunku nustatyti tokio patyrimo momentą EEG. Šiuo atveju meditacijos metu reikšmingi EEG pokyčiai įvyko, ypač asociacinėje dėmesio zonoje ir orientacinėje-asociacinėje zonoje.
Manome, kad dvasinių praktikų, tokių kaip meditacija, metu suaktyvėja asociatyvi dėmesio zona, nes ji dalyvauja formuojant emocines reakcijas – o religinius išgyvenimus dažniausiai lydi stiprios emocijos. Todėl turime teisę manyti, kad asociatyvi dėmesio zona meditacinių ir religinių būsenų metu aktyviai sąveikauja su kitomis smegenų struktūromis, atsakingomis už emocijas.

Pasaulio katalogo kūrimas: verbalinė-konceptuali asociatyvi zona

Už abstrakčių sąvokų formavimąsi ir jų žodinę raišką pirmiausia atsakinga žodinė-konceptualinė asociacinė zona, esanti laikinosios, parietalinės ir pakaušio skilčių sankirtoje. Dauguma pažintinių operacijų su kalbos vartojimu ir jos supratimu – sąvokų palyginimas, priešybių tyrimas, objektų ir jų kategorijų įvardijimas, taip pat aukštesnės eilės gramatinės ir loginės funkcijos – atliekamos būtent žodinė-konceptuali asociatyvi zona. Šios operacijos būtinos sąmonės ugdymui ir sąmonės turinio išraiškai žodžių pagalba.

Laikinoji skiltis atlieka svarbiausią vaidmenį formuojant religinius išgyvenimus.

Verbalinė-konceptualioji asociatyvinė zona yra nepaprastai svarbi mūsų psichikos darbui, todėl nereikėtų stebėtis, kad ji vaidina lemiamą vaidmenį formuojant religinius išgyvenimus, nes beveik visi religiniai išgyvenimai turi pažintinį, arba konceptualų, komponentą - tai yra ta jų dalis, apie kurią galime žinoti. VS Ramachandrano Kalifornijos universitete Los Andžele atliktas tyrimas parodė, kad smilkininės skilties epilepsija sergantys pacientai labiau reaguoja į religinę kalbą, ypač į religinius terminus ir vaizdus. Remiantis šiais duomenimis, galima daryti prielaidą, kad laikinoji skiltis vaidina svarbų vaidmenį formuojant religinius išgyvenimus. Čia taip pat atliekamos kitos svarbios smegenų funkcijos, pavyzdžiui, mąstymas dėl priežasties ir pasekmės, kurios yra susijusios su mūsų gebėjimu kurti mitus ir su tuo, kaip mitai išreiškiami per ritualus.

* * *

Keturios mūsų aprašytos asociacijos sritys yra sudėtingiausios neurologinės smegenų struktūros. Tobulo apdorojimo ar skirtingais kanalais sklindančios informacijos dėka galime sukurti gyvą holistinį tikrovės vaizdą, kuris sklandžiai ir suprantamai keičiasi kiekvieną sekundę. Kuo išsamesnis šis suvokimas, tuo didesnės mūsų galimybės išgyventi, ir dėl to visa neurobiologinė smegenų veikla yra pavaldi išgyvenimo uždaviniui.

Kaip smegenys kuria savo protą

Žmogaus smegenų evoliucijos eigoje įvyko kažkas nuostabaus: smegenys, turėdamos puikų gebėjimą suvokti tikrovę, pradėjo jausti savo egzistavimą, todėl žmogus įgijo gebėjimą reflektuoti, tarsi galvodamas, kas vyksta išorėje, apie tikrovės vaizdą, kurį sukuria jo paties smegenys. Taigi žmogaus galvoje atsirado kažkas panašaus į vidinę asmeninę savimonę – savarankišką Aš, užsiimantį stebėjimu.
Aš su visomis emocijomis, pojūčiais ir mintimis dažniausiai skambiname protas.
Neurologija negali įtikinamai paaiškinti, kaip tai vyksta – kaip biologinės funkcijos sukelia nematerialų protą; kaip smegenų aparatas, jų „mėsa ir kraujas“, gali staiga virsti savimone. Tiesą sakant, mokslas ir filosofija su šiuo klausimu kovoja jau ne vieną šimtmetį, tačiau iki šiol nerado aiškaus atsakymo į jį ar net užuominos apie jo įsigijimą artimiausioje ateityje.

Smegenys kuria protą. Mokslas gali parodyti, kad protas neegzistuoja be neurologinės smegenų veiklos

Iki šiol sąvokas „smegenys“ ir „protas“ vartojome gana laisvai. Dabar mums padės pora paprastų ir nedviprasmiškų apibrėžimų, pagrįstų vis geresniu svarbių psichinių procesų supratimu. Šie apibrėžimai visų pirma rodo harmoningą smegenų struktūrų bendradarbiavimą, kurio tikslas – neapdorotus jutimo duomenis paversti nuosekliu pasaulio už kaukolės vaizdu. Taigi, smegenys yra aibė materialių struktūrų, kurios renka ir apdoroja jutiminę, pažintinę ir emocinę informaciją; protas yra mąstymo, atminties ir emocijų reiškiniai, kuriuos sukelia suvokimo procesai smegenyse.
Paprasčiau tariant, smegenys kuria protą. Mokslas gali parodyti, kad protas neegzistuoja be neurologinės smegenų veiklos. Jei smegenys nebūtų visiškai pajėgios apdoroti Įvairių tipųį jį ateinantys duomenys, mintys ir jausmai, sudarantys protą, proto tiesiog nebūtų. Tuo pačiu metu nepaliaujamas smegenų noras sukurti kuo ryškesnį ir sudėtingesnį suvokimo vaizdą neišvengiamai sukelia minčių ir emocijų, iš kurių formuojasi protas.
Taigi, neurologijos požiūriu, protas negali egzistuoti be smegenų, o smegenys negali sustabdyti noro sukurti protą savaime. Tarp proto ir smegenų yra toks glaudus ryšys, kad būtų protingiau šias dvi sąvokas laikyti dviem skirtingais tos pačios tikrovės aspektais.
Pavyzdžiui, verta atsiminti, kad norint, kad žmoguje atsirastų viena mintis, reikalingas sudėtingiausias bendras šimtų tūkstančių neuronų darbas. Jei norėtume atskirti protą nuo smegenų, turėtume psichiškai atskirti kiekvieną neuroną nuo jo funkcijos – tai būtų tolygu bandymui atskirti sūrų vandenyno vandenį nuo energijos, kuri verčia bangas judėti ir suteikia jiems tam tikrą formą. . Bangos egzistavimui reikalingi abu elementai: be energijos vandens paviršius išliktų plokščias, be vandens ši energija nerastų išraiškos. Panašiai neįmanoma atskirti neuronų nuo jų funkcijų. Jei galėtume tai padaryti, mintis būtų išlaisvinta iš savo neurobiologinio pagrindo ir galėtume žiūrėti į protą kaip į kažką atskirto nuo smegenų, kaip į sąmonę, sklandančią ore, kurią galima pavadinti „siela“.
Tačiau atskirti vieną nuo kito, net ir vienos minties atveju, visiškai neįmanoma. Kai galvojate apie daugiamatę ir holistinę neurobiologinę smegenų veiklą, negalite atskirti neuronų nuo jų funkcijų. Protas vėl ir vėl mums sako, kad protui reikia smegenų, kad smegenys kuria protą ir kad dvi esybės iš esmės yra viena, bet mes vartojame šiuos du terminus tik todėl, kad į šią visumą žiūrime iš dviejų požiūrių.

Kad žmoguje atsirastų viena mintis, reikalingas sudėtingiausias bendras šimtų tūkstančių neuronų darbas.

Nesuvokiama biologinių smegenų ir bekūnio proto vienybė yra pirmasis aspektas to, ką vadiname mistiniu proto potencialu. Antrasis aspektas, į kurį netiesiogiai nurodo mūsų SPECT tyrimai, yra tas, kad protas suvokia dvasinius išgyvenimus kaip kažką tikro. Ši savybė, susijusi su proto gebėjimu pereiti į pakitusias sąmonės būsenas ir atitinkamai modifikuoti savo tikrovės vertinimą neurologiniame lygmenyje, nulemia glaudų biologijos ir religijos ryšį. Tačiau prieš pradėdami svarstyti šio ryšio prigimtį, pakalbėkime apie emocinius ir neurobiologinius komponentus, dėl kurių smegenys yra mistinio proto pagrindas.

3. Smegenų architektūra. Kaip smegenys kuria protą

Kiekvieną kartą, kai sielos jėgos sąveikauja su sukurtu pasauliu, jos iš kūrinijos gauna sukurtus vaizdus ir panašumus ir juos sugeria. Taigi sieloje atsiranda pažinimas apie kūrybą. Sukurti dalykai negali tapti artimesni sielai, nei buvo pasakyta, o siela gali priartėti prie kūrybos tik kryptingai suvokdama vaizdinius. Ir tik per tokį atvaizdą siela priartėja prie sukurto pasaulio, nes vaizdas yra tai, ką siela kuria savo jėgomis. Siela trokšta pažinti, tarkim, akmens, žirgo, žmogaus prigimtį. Tada ji sukuria įvaizdį.

Meistras Eckhartas, Mystiche Schriften, op. autorius: Evelyn Underhill, Mistika

Viduramžių vokiečių mistikas Meisteris Eckhartas gyveno kelis šimtmečius iki neurologijos mokslo atsiradimo. Tačiau atrodo, kad jis intuityviai suvokė vieną pagrindinių šios disciplinos principų: kad tai, ką mes suvokiame kaip tikrovę, iš tikrųjų yra tik smegenų sukurtas tikrovės vaizdas.
Mūsų dabartinis supratimas apie smegenų suvokimo galią patvirtina jo teiginį. Niekas nepatenka į sąmonę kaip užbaigta visuma. Nėra tiesioginės ir objektyvios tikrovės patirties.
Viską, ką smegenys suvokia – visas mintis, jausmus, intuicijas, prisiminimus, įžvalgas, troškimus ir apreiškimus – informaciją apdorojančios smegenys sujungė iš neuronų impulsų srauto, jutimo duomenų ir atskirų kognityvinių elementų, išsibarsčiusių po jos struktūras ir nervų sistemas. keliai..

Niekas nepatenka į sąmonę kaip užbaigta visuma. Nėra tiesioginės ir objektyvios tikrovės patirties. Viską, ką smegenys suvokia, informaciją apdorojančios smegenys sujungė iš neuronų impulsų srauto, jutimo duomenų ir atskirų pažinimo elementų.

Nuomonė, kad mūsų tikrovės patirtis – ir tai, tuo klausimu, visa mūsų patirtis – yra tik „antrinis“ vaizdas to, kas galėtų (arba negalėtų) būti objektyviai tikra, kelia gilius klausimus apie pačius žmogaus egzistencijos pagrindus. neurobiologinis dvasinio patyrimo pobūdis. Pavyzdžiui, mūsų tyrimai, kuriuose dalyvavo Tibeto meditacijos specialistai ir vienuolės pranciškonės, parodė, kad išgyvenimai, kurie joms atrodė dvasingi, buvo tiesiogiai susiję su pastebėtu tam tikrų smegenų sričių aktyvumo padidėjimu. Redukcionistai iš to galėtų padaryti tokią išvadą: religinė patirtis yra nervų sistemos vaizduotės vaisius, todėl Dievas fiziškai gyvena „jūsų mintyse“. Tačiau gilus supratimas, kaip smegenys ir protas sujungia tikrovę ir ją patiria, rodo ką kita.

Jei Dievas egzistuoja ir jei Jis jums pasirodė kokiu nors pavidalu įsikūnijęs, jūs negalėtumėte patirti Jo buvimo niekaip kitaip, kaip tik per jūsų nervų sistemos sukurtą tikrovės vaizdą.

Pavyzdžiui, įsivaizduokite, kad jūsų smegenys tiriamos vaizdavimo būdu. Studijų metu kviečiama suvalgyti didelį gabalėlį naminio obuolių pyrago. Kol jūs mėgaujatės skoniu, mokslininkai gauna vaizdą apie neurologinę veiklą skirtinguose informacijos apdorojimo centruose, kur pojūčių įvestis paverčiama specifiniais neurobiologiniais modeliais, susijusiais su skanaus pyrago valgymo patirtimi: uoslės zonos registruoja malonų kvapą. obuolių ir cinamono vizualinės zonos sukuria nuostabaus aukso rudos spalvos vaizdą, lietimo centrai – kažką traškaus ir minkšto tuo pačiu metu, o tuo pačiu skonio zona praneša, kad valgote ką nors saldaus. turtingi skonio pojūčiai. SPECT parodys beveik tą patį vaizdą, kokį stebėjome tyrinėdami medituojančius budistus ir besimeldžiančias vienuoles, o kompiuterio monitoriuje pamatysime ryškias dėmes. Skanaus pyrago valgymo patirtis tiesiogine prasme yra jūsų smegenyse, tačiau tai nereiškia, kad pyragas yra iliuzinis ar nerealus.
Panašiai, kai išsiaiškiname, kokie neurobiologiniai procesai slypi už dvasinės patirties, tai nereiškia, kad paskelbiame šią patirtį nerealiu. Jeigu, tarkime, Dievas egzistuoja, ir jeigu Jis tau pasirodė kokiu nors pavidalu įsikūnijęs, tu negalėtum jo buvimo patirti kitaip, kaip tik per nervų sistemos sukurtą tikrovės vaizdą. Jums reikės klausos analizatoriaus, kad išgirstumėte Jo balsą, vizualinės sistemos, kad matytumėte Jo veidą, ir kognityvinio apdorojimo, kad suprastumėte, ką Jis norėjo pasakyti šiuo reiškiniu. Ir net jei Jis kalba su tavimi mistiškai, be žodžių, tau prireiks ir pažintinių funkcijų, kad suvoktum to, kas sakoma, prasmę, ir informacijos antplūdžio iš emocinių smegenų centrų, kad galėtum patirti gilų susižavėjimą ir baimę. Čia su neuromokslais viskas aišku: Dievas negali patekti į tavo galvą niekaip kitaip, kaip tik per smegenų nervinius kelius.

Dievas negali egzistuoti kaip sąvoka ar realybė niekur už jūsų smegenų ribų.

Atitinkamai, Dievas negali egzistuoti kaip sąvoka ar realybė niekur už jūsų smegenų ribų. Šia prasme tiek dvasinė patirtis, tiek įprasti materialios prigimties išgyvenimai smegenims tampa realybe vienodai – smegenyse apdorojant informaciją ir veikiant kognityviniams proto gebėjimams. Kad ir kokia būtų galutinė dvasinių patirčių prigimtis – ar tai būtų autentiškos dvasinės tikrovės atspindžiai, ar tiesiog grynai neurobiologinio pobūdžio vaizdai – visi reikšmingi įvykiai, susiję su žmogaus dvasingumu, vyksta galvoje. Kitaip tariant, protas pagal apibrėžimą turi mistišką prigimtį. Negalime tiksliai pasakyti, kaip jame atsirado tokie sugebėjimai, tačiau galime rasti jų neurobiologinį pagrindą: kai kurias svarbiausias struktūras ir funkcijas, pirmiausia autonominę nervų sistemą, limbinę sistemą ir sudėtingas analitines smegenų funkcijas.

Sužadinimo ir raminimo sistemos

Susijaudinimo ir ramybės sistemos yra svarbiausia kūno nervų sistemos dalis, o jų skaidulos tarnauja kaip svarbus neurologinis tiltas tarp smegenų ir visų kitų kūno dalių. Priimdama informaciją iš įvairių smegenų struktūrų, autonominė nervų sistema dalyvauja reguliuojant tokias svarbias funkcijas kaip širdies ritmas, kraujospūdis, kūno temperatūra ir virškinimas. Tuo pačiu metu, kadangi jis yra susijęs su aukštesnėmis struktūromis, jis turi didelę įtaką daugeliui kitų smegenų veiklos aspektų, įskaitant emocijų ir nuotaikų generavimą.
Autonominė nervų sistema turi du skyrius: simpatinę ir parasimpatinę. Simpatinė nervų sistema yra kūno reakcijos „kovok arba bėk“ pagrindas, kuris padidina adrenaliną tuo metu, kai reikia apsiginti nuo pavojų ar pabėgti. Šią susijaudinimo sistemą suaktyvina ir teigiami išgyvenimai – dėl to, pavyzdžiui, medžiotojo širdis artėjant prie savo grobio pradeda smarkiai plakti. Taip nutinka ir žmogui priartėjus prie savo seksualinio partnerio. Tiesą sakant, bet kokia situacija, turinti kažką bendro su išgyvenimu, suaktyvina simpatinę sistemą. Nesvarbu, ar tai nauja potenciali galimybė, ar tai yra grėsmė, reakcija ta pati – tai organizmo įvedimas į parengties būseną, susijaudinimas. Fiziologiniu lygmeniu tai išreiškiama širdies susitraukimų dažnio padidėjimu, kraujospūdžio padidėjimu, kvėpavimo padažnėjimu ir raumenų tonuso padidėjimu. Susijaudinimo būsenoje kūnas dosniai eikvoja energiją, kad galėtų imtis ryžtingų veiksmų.
Kadangi simpatinė sistema paruošia kūną veiksmui, ją, įskaitant jos ryšius su smegenimis ir antinksčiais, vadinsime sužadinimo sistema.
Jaudinimo sistema turi savo atsvarą – parasimpatinę nervų sistemą. Jis atsakingas už energijos taupymą ir harmoningą pagrindinių organizmo funkcijų balansą. Jis reguliuoja miegą, skatina atsipalaidavimą, skatina virškinimą ir kontroliuoja ląstelių augimą. Kadangi jis turi raminantį ir stabilizuojantį poveikį organizmui, parasimpatinę nervų sistemą kartu su kai kuriomis su ja susijusiomis struktūromis viršutinėje ir apatinėje smegenų dalyse vadinsime nusiraminimo sistema.
Apskritai sužadinimo ir pataikavimo sistemos veikia antagonizmo principu: kai vienos iš jų aktyvumas didėja, kitos aktyvumas mažėja. Tai leidžia kūnui ir smegenims sklandžiai dirbti ir tinkamai reaguoti į bet kokią naują situaciją. Tarkime, iškilus pavojui, raminamoji sistema užleidžia vietą sužadinimo sistemai, leisdama jai eikvoti energiją, kuri fiziologiškai paruošia organizmą veiksmui. Panašiai sužadinimo sistema atsitraukia į antrą planą, kai grėsmė praeina, o tada, veikiant nusiraminimo sistemai, sumažėja kraujospūdis, sulėtėja kvėpavimas, o kūnas pradeda kaupti reikiamas kuro ir energijos atsargas.
Šios dvi sistemos, kaip taisyklė, ne kartą perduoda valdžią viena kitai vykdydamos kasdienius reikalus. Tačiau kai kuriais atvejais abi sistemos veikia vienu metu, kai kažkas priverčia jas maksimaliai suaktyvėti, ir tai pastebima, kai atsiranda alternatyvios sąmonės būsenos. Šias neįprastas pakitusios sąmonės būsenas sukelia koks nors stiprus fizinis ar psichinis trigeris, pavyzdžiui, šokis, bėgimas ar nuolatinis susikaupimas. Šios būsenos gali būti suaktyvintos sąmoningai specialių, tiesiogiai su religija susijusių veiksmų – ritualų ar meditacijos pagalba. Tai, kad tiek tyčia sukeltos, tiek nevalingos tokio pobūdžio būsenos yra labai panašios, rodo, kad autonominė nervų sistema yra tiesiogiai susijusi su galimu smegenų gebėjimu patirti dvasinius išgyvenimus.
Manome, kad iš tikrųjų autonominė nervų sistema yra esminė dvasinių patirčių atsiradimui. Daugelis ankstesnių tyrimų parodė, kad tokios praktikos kaip tantrinė joga ar transcendentinė meditacija yra susijusios su reikšmingais širdies ritmo ir kvėpavimo pokyčiais, taip pat kraujospūdžio lygio pokyčiais – visa tai kontroliuoja autonominė nervų sistema.

Atsakymas į klausimą, ką studijuoja neuromokslai, yra gana trumpas. Neurobiologija yra biologijos ir mokslo šaka, tirianti smegenų struktūrą, funkcijas ir fiziologiją. Pats šio mokslo pavadinimas sako, kad pagrindiniai tyrimo objektai yra nervinės ląstelės – neuronai, sudarantys visą nervų sistemą.

• Iš ko, be neuronų, sudarytos smegenys?
• Neurologijos raidos istorija
• Neurobiologinių tyrimų metodai

Iš ko, be neuronų, sudarytos smegenys?

Nervų sistemos struktūroje, be pačių neuronų, taip pat dalyvauja įvairios ląstelinės glijos, kurios sudaro didžiąją smegenų ir kitų nervų sistemos dalių tūrį. Glia yra skirta tarnauti ir glaudžiai sąveikauti su neuronais, užtikrinant normalų jų funkcionavimą ir gyvybinę veiklą. Todėl šiuolaikinė smegenų neurobiologija taip pat tiria neurogliją ir įvairias jų funkcijas, teikiančias neuronus.

Neurologijos raidos istorija

Šiuolaikinė neurobiologijos, kaip mokslo, raidos istorija prasidėjo XIX ir XX amžių sandūroje nuo atradimų grandinės:

1. J.-P. atstovai ir rėmėjai. Mulleris iš Vokietijos fiziologijos mokyklos (G. von Helmholtz, K. Ludwig, L. Hermann, E. Dubois-Reymond, J. Bernstein, K. Bernard ir kt.) sugebėjo įrodyti perduodamų signalų elektrinį pobūdį. nervinių skaidulų.
2. Yu. Bernshtein 1902 m. pasiūlė membranų teoriją, aprašančią nervinio audinio sužadinimą, kur lemiamas vaidmuo buvo priskirtas kalio jonams.
3. Jo amžininkas E. Overtonas tais pačiais metais atrado, kad natris yra būtinas nervo sužadinimui generuoti. Tačiau amžininkai nevertino Overtono kūrinių.
4. K. Bernardas ir E. Dubois-Reymondas pasiūlė, kad smegenų signalai perduodami cheminėmis medžiagomis.
5. Rusų mokslininkas V.Yu. Jis taip pat eksperimentiškai patvirtino, kad elektros srovė turi dirginantį fizinį ir cheminį poveikį.
6. Elektroencefalografijos ištakose buvo V.V. Pravdich-Neminsky, kuris 1913 metais pirmą kartą sugebėjo užfiksuoti šuns kaukolės elektrinį jo smegenų aktyvumą. O pirmąjį žmogaus elektroencefalogramos įrašą 1928 metais padarė austrų psichiatras G. Bergeris.
7. E. Huxley, A. Hodžkino ir K. Cole tyrimuose buvo atskleisti neuronų jaudrumo mechanizmai ląstelių ir molekulių lygiu. Pirmasis 1939 m. sugebėjo išmatuoti, kaip milžiniškų kalmarų aksonų membranos sužadinimas keičia jo joninį laidumą.
8. 60-aisiais Ukrainos TSR mokslų akademijos Fiziologijos institute, vadovaujant ak. P. Kostyukas pirmasis užregistravo jonų sroves stuburinių ir bestuburių gyvūnų neuronų membranų sužadinimo momentu.

Tada neurobiologijos raidos istorija buvo papildyta daugelio komponentų, dalyvaujančių intracelulinio signalizacijos procese, atradimu:

• fosfatazės;
• kinazės;
• fermentai, dalyvaujantys antrųjų pasiuntinių sintezėje;
• daug G-baltymų ir kt.

E. Neer ir B. Sakman darbuose aprašyti pavienių jonų kanalų varlės raumenų skaidulose, kuriuos aktyvavo acetilcholinas, tyrimai. Tolesnis tyrimo metodų tobulinimas leido ištirti įvairių ląstelių membranose esančių pavienių jonų kanalų aktyvumą. Per pastaruosius 20 metų į neurobiologijos pagrindus buvo plačiai diegiami molekulinės biologijos metodai, kurie leido suprasti cheminė struktūraįvairūs baltymai, dalyvaujantys tarpląstelinio ir tarpląstelinio signalizacijos procesuose. Elektroninės ir pažangios optinės mikroskopijos bei lazerinių technologijų pagalba tapo įmanoma ištirti nervinių ląstelių ir organelių fiziologijos pagrindus makro ir mikro lygmenimis.

Vaizdo įrašas apie neuromokslą – smegenų mokslą:

Neurobiologinių tyrimų metodai

Teoriniai žmogaus smegenų neurobiologijos tyrimo metodai daugiausia pagrįsti gyvūnų CNS tyrimais. Žmogaus smegenys yra ilgos bendros gyvybės planetoje evoliucijos, prasidėjusios Archeano laikotarpiu ir besitęsiančios iki šiol, rezultatas. Gamta išgyveno daugybę centrinės nervų sistemos ir ją sudarančių elementų variantų. Taigi pastebėta, kad neuronai su procesais ir juose vykstantys procesai pas žmogų išliko lygiai tokie patys, kaip ir kur kas primityvesniuose gyvūnuose (žuvyse, nariuotakojų, roplių, varliagyvių ir kt.).

Pastaraisiais metais plėtojant neurobiologiją, vis dažniau naudojami jūrų kiaulyčių ir naujagimių žiurkių smegenų skyriai. Dažnai naudojamas dirbtinai išaugintas nervinis audinys.

Ką gali parodyti šiuolaikiniai neurologijos metodai? Visų pirma, tai yra atskirų neuronų veikimo mechanizmai ir jų procesai. Procesų ar pačių neuronų bioelektriniam aktyvumui registruoti naudojama speciali mikroelektrodų technologijos technika. Jis, priklausomai nuo užduočių ir tiriamųjų dalykų, gali atrodyti kitaip.

Dažniausiai naudojami dviejų tipų mikroelektrodai: stiklo ir metalo. Pastariesiems dažnai imama 0,3–1 mm storio volframo viela. Norint užfiksuoti vieno neurono aktyvumą, į manipuliatorių, galintį labai tiksliai jį perkelti gyvūno smegenyse, įkišamas mikroelektrodas. Manipuliatorius gali dirbti atskirai arba būti pritvirtintas prie objekto kaukolės, priklausomai nuo sprendžiamų užduočių. Pastaruoju atveju įrenginys turi būti miniatiūrinis, todėl jis vadinamas mikromanipuliatoriumi.

Užregistruotas bioelektrinis aktyvumas priklauso nuo mikroelektrodo antgalio spindulio. Jei šis skersmuo neviršija 5 mikronų, tada tampa įmanoma užregistruoti vieno neurono potencialą, jei šiuo atveju elektrodo galas priartėja prie tiriamos nervinės ląstelės maždaug 100 mikronų. Jei mikroelektrodo galiuko skersmuo yra dvigubai didesnis, tai vienu metu registruojamas dešimčių ar net šimtų neuronų aktyvumas. Taip pat plačiai paplitę mikroelektrodai iš stiklo kapiliarų, kurių skersmuo svyruoja nuo 1 iki 3 mm.

Ką įdomaus žinote apie neuromokslą? Ką manote apie šį mokslą? Papasakokite mums apie tai komentaruose.

Mokslas apie smegenis yra vienas. Ji apima ne tik fiziologiją, bet praktiškai visas biologines ir daugybę medicinos disciplinų, fiziką su techniniais pasiekimais, chemiją su naujų vaistų sintezės galimybėmis, matematiką ir informatiką, nes laikas pabandyti susisteminti didžiulį masyvą. sukauptų duomenų ir, bent jau pirmuoju aproksimavimu, sukurkite smegenų informacijos teoriją. Ir, žinoma, šis mokslas apima psichologiją ir filosofiją.

Vieni pirmųjų, kurie pradėjo tiesti tiltą nuo fiziologijos į psichologiją, buvo didieji mūsų mokslininkai Ivanas Sechenovas ir Ivanas Pavlovas, kurie davė galingą postūmį Rusijos fiziologijos mokyklos raidai. Laimei, ji išgyveno. Pasiekimai šiuolaikinis mokslas apie smegenis yra nuostabios. Dabar jie įgyvendina grandiozinius nacionalinius projektus, skirtus žmonių sveikatai ir naujų kūrimui informacines technologijas(JAV ir Kinija jau pradeda juos įgyvendinti). Šį laiko iššūkį Rusija turi priimti. Turime tam mokslinį potencialą. Viskas, ko jums reikia, yra stipri parama. Kokios neurologijos tyrimų sritys mums yra svarbiausios? Man atrodo, kad smegenų tyrime yra mažiausiai šešios srovės kryptys.

Jonų kanalas yra membraninis baltymas, „įterptas“ į biologinę membraną – esminę gyvos ląstelės molekulinę „lustą“.

EVOLIUCIJA IR INDIVIDUALI VYSTYMASIS

Neįmanoma suprasti žmogaus smegenų prigimties su aukštesniais protiniais sugebėjimais, nesuvokus evoliucijos proceso prigimties. Beje, terminą „evoliucinė fiziologija“ 1914 metais pasiūlė zoologas Aleksejus Severtsovas (akademikas nuo 1920 m.). Ir šios pagrindinės mokslo krypties formavimas yra susijęs su vidaus mokslu, fiziologų akademiko Leono Orbeli ir SSRS mokslų akademijos nario korespondentu Khachatur Koshtoyants vardais. 1956 m. Orbeli Leningrade įkūrė Evoliucinės fiziologijos ir biochemijos institutą, kuriam buvo suteiktas Ivano Sechenovo vardas. Daugiau nei pusę amžiaus čia vykdomi aktyvūs tyrimai evoliucinės fiziologijos srityje. Tuo pačiu metu atsižvelgiama į įvairių lygių gyvųjų sistemų sudėtingumas. Taigi, remiantis akademiko Jurijaus Natochino ir Rusijos mokslų akademijos nario korespondentu Nikolajaus Veselkino sukurta idėja, cheminio reguliavimo ir signalizacijos sistema, atsiradusi ankstyviausiuose primityvių vienaląsčių organizmų evoliucijos proceso etapuose, pasirodė esanti. paklausa, kai atsirado daugialąsčiai organizmai, iki primatų ir žmonių. Tuo pačiu metu ji išsivystė į hormoninę ir specializuotą neuroendokrininę sistemą. Pastaroji palaiko homeostazę, reguliuoja esmines funkcijas smegenys ir visceraliniai (susiję su Vidaus organai) sistemos.

Ontogenezės mechanizmo tyrimas yra aktualiausia šiuolaikinio smegenų mokslo kryptis. Akademikas Michailas Ugryumovas sėkmingai sprendžia šią problemą Raidos biologijos institute. N. K. Koltsova iš Rusijos mokslų akademijos (Maskva), aktyviai bendradarbiaujanti su prancūzų neurobiologais.

Sąmonės evoliucija yra dar viena aktuali ir įdomi šiuolaikinio neurologijos sritis. Jei gyvūnai turi „pirminę sąmonę“, tai žmonės – daugiausia dėl kalbos buvimo – aukščiausia jos forma. Štai kodėl žmogaus sąmonės prigimtis negali būti suprantama be žinios apie genetinius pagrindus ir evoliucinę kalbos raidą. Klausimas, kaip ir kada atsirado kalba, lieka atviras. Aptariamos dvi galimybės: arba jis yra genetinio „sprogimo“ produktas, arba laipsniškos, natūralios mažų mutacijų atrankos rezultatas. Nepriklausomai nuo atsakymo, ekspertai sukūrė primatų būrio, hominidų šeimų evoliucijos medį, Homo gentis sapiens datavimas taip: neuroanatominis kalbos substratas atsirado Homo erectus maždaug prieš 2 milijonus metų; prokalbė Homo habilis atsirado maždaug prieš 1 milijoną metų; galiausiai Homo sapiens visiškai susiformavusi kalba datuojama maždaug prieš 75 tūkst. Įdomiausius neurolingvistinius tyrimus fiziologijos ir kalbotyros sankirtoje Sankt Peterburgo universitete aktyviai atlieka biologijos mokslų daktarė ir filologijos mokslų daktarė Tatjana Černigovskaja.

MOLEKULINĖ FIZIOLOGIJA

Suaugusiųjų smegenyse yra apie 100 milijardų nervinių ląstelių ir apie 100 trilijonų jungčių tarp jų, vadinamų sinapsėmis. Kalbant apie informacijos apdorojimą smegenyse, apie „neuroninius tinklus“, reikia turėti omenyje, kad „tinklai“ yra grynai informacinė sąvoka. Tiesą sakant, nervų sistema yra visai ne tinklas, kaip manyta anksčiau, o 100 milijardų atskirų ląstelių, besiliečiančių viena su kita.

Informacija tarp jų perduodama naudojant elektrinius ir cheminius signalus. Viena iš pagrindinių molekulinės fiziologijos užduočių yra tiksliai suprasti, kaip veikia elektrinis signalas (žinoma, kalbame ne apie elektros srovę, o apie jonines sroves - pavyzdžiui, teigiamai įkrautus kalio, natrio, kalcio jonus ir neigiamo krūvio jonus). , chloras) plinta išilgai nervinės ląstelės ilgųjų (aksonų) ir trumpųjų (dendrito) procesų ir kaip jis chemiškai perduodamas sąlyčio taške (sinapsėje).

Cheminio perdavimo nešėjai (neurotransmiteriai arba neurotransmiteriai) yra mažos molekulinės masės junginiai – acetilcholinas, glutamatas, dopaminas ir daugybė kitų.

Nervinės ląstelės „elementinė bazė“ apima vadinamuosius „membranos baltymus“, tarsi „įterptus“ į biologinę membraną. Iš šių membranoje įmontuotų baltymų apsistokime ties jonų kanalais (per juos selektyviai perduodami teigiamai arba neigiamai įkrauti jonai – katijonai ar anijonai) ir prie receptorių – membraninių baltymų, ant kurių „atsisėda“ ir su jais sąveikauja neuromediatorių molekulės. Baltymų receptorių sudėtis iš tikrųjų apima tiek receptorių dalį, kuri „atpažįsta“ neurotransmiterio molekulę, tiek kanalo dalis – per ją perduodami jonai. „Klasikiniai“ jonų kanalai yra uždaromi, t.y. atidaryti ir uždaryti keičiant elektros įtampą visoje membranoje. Būtent jonų kanalai užtikrina elektrinio signalo (nervinio impulso) sklidimą nervų ląstelių procesais. Informacija, perduodama iš neuronų į neuronus, yra užkoduota tokių impulsų seka. Iš esmės impulsų seka yra smegenų informacinė „kalba“.

Didžiulę baltymų receptorių šeimą sudaro vadinamieji G baltymai arba signaliniai baltymai, nes jie yra universalūs tarpininkai perduodant ląstelėje šviesos, cheminius (skonio, kvapo), nervinius, hormoninius signalus kitiems atsakingiems baltymams. vienai ar kitai specifinei gyvos ląstelės funkcijai. Iš G baltymus surišančių receptorių „superšeimos“ labiausiai ištirtas šviesai jautrus regos baltymas rodopsinas. Jo pirminę struktūrą (aminorūgščių seką) devintojo dešimtmečio pradžioje nustatė akademikas Jurijus Ovčinikovas ir jo bendradarbiai Rusijos mokslų akademijos Maskvos Bioorganinės chemijos institute, kuris dabar pavadintas M. M. Šemjakino ir Ju. A. Ovčinikovo vardu.

Neatidėliotinas molekulinės fiziologijos uždavinys šiandien yra išsamus kanalų ir receptorių trimatės struktūros aprašymas, suprasti jų sąveikos su kitais baltymais subtilybes. Akivaizdu, kad tik fundamentalios ląstelės „elementinės bazės“ žinios leis suprasti jos trikdžių prigimtį. Tiesiog nėra kito būdo išsiaiškinti pagrindines ligų priežastis ir jas sėkmingai gydyti, taip pat sukurti naujus vaistus, įskaitant neurologinius ir psichotropinius.

Už išskirtinę pažangą tiriant jonų kanalų ir receptorių baltymų struktūrą ir funkciją per pastaruosius dešimtmečius, daugiau nei vienas Nobelio premija. Šioje srityje sėkmingai dirba nemažai mokslinių mokyklų, laboratorijų ir grupių. Taigi akademikas Platonas Kostyukas įnešė didžiulį indėlį į jonų kanalų tyrimą. Jo mokinių dabar galima rasti Rusijoje, Ukrainoje ir daugelyje kitų šalių. Vienas ryškiausių šios mokyklos atstovų yra Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas ir Ukrainos nacionalinės mokslų akademijos akademikas Olegas Krystalis. Jo darbai, įskaitant jo atrastus protonams jautrius jonų kanalus, publikuojami prestižiškiausiuose mokslo žurnaluose. Plačiai žinoma medicinos mokslų daktaro Boriso Chodorovo mokslinė mokykla (Rusijos medicinos mokslų akademijos Bendrosios patologijos ir patofiziologijos institutas), kurios darbai apie jonų kanalus ir nervinių ląstelių jaudrumą tapo klasika. Aukščiausios klasės tyrimus šioje molekulinės fiziologijos srityje atlieka Rusijos mokslų akademijos narė korespondenta Galina Možajeva ir jos kolegos Rusijos mokslų akademijos Citologijos institute (Sankt Peterburgas).

Išskirtinai svarbi kryptis yra modelių sistemų tyrimas, t.y. į jas „įterptos“ dirbtinės membranos ir jonų kanalai. Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas Jurijus Chizmadževas ir jo studentai Fizinės chemijos ir elektrochemijos institute, pavadintame I.I. A. N. Frumkinas RAS (Maskva).

Dabar šiek tiek daugiau apie sinaptinius receptorius, kurie „atpažįsta“ ir sąveikauja su neurotransmiterių molekulėmis. Smegenyse yra apie 100 trilijonų sinapsinių kontaktų. Tačiau sinapsė yra ne tik kontaktas, bet ir pati sudėtingiausia molekulinė „mašina“. Jame yra visi procesai, lemiantys pagrindines smegenų veiklos rūšis: suvokimą, judėjimą, mokymąsi, elgesį ir atmintį. Sinapsė yra tokia svarbi struktūra, kad jos tyrimas leido sukurti atskirą neurologijos sritį - sinaptologiją, kurioje Rusijos mokslininkai užima vertingą vietą.

Jau 1946 m. ​​minėti Khachatur Koshtoyants ir Tigran Turpaev (akademikas nuo 1992 m.) paskelbė novatorišką straipsnį žurnale Nature, kuriame pirmą kartą pristatė rezultatus, rodančius neurotransmiterio acetilcholino sinapsinio receptoriaus baltymingumą. 60-aisiais - XX amžiaus 80-ųjų pradžioje. pasaulinio lygio nugaros smegenų sinapsių ir sinapsinio perdavimo evoliucijos darbus atliko SSRS mokslų akademijos narys korespondentas Aleksandras Šapovalovas iš Evoliucinės fiziologijos ir biochemijos instituto. I. M. Sechenovas.

Neseniai to paties instituto darbuotojai – Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas Levas Magazanikas ir jo studentas, biologijos mokslų daktaras Denisas Tikhonovas – paskelbė pranešimą apie glutamato receptorių – svarbiausios baltymų receptorių klasės centrinėje dalyje – raidą. nervų sistema ir smegenys.

Glutamatas yra pagrindinis sužadinamasis neuromediatorius, o jo receptorius, kaip paaiškėjo, yra vienas seniausių: jo pirmtakai randami net augaluose ir prokariotuose (primityviuose vienaląsčiuose nebranduoliniuose organizmuose). Žinios apie šių receptorių erdvinę organizaciją ir molekulinę fiziologiją leidžia Magazanik laboratorijai atlikti prasmingą, tikslinę naujų neurologinių ir psichotropinių vaistų paiešką. Kai kurie iš jų jau bandomi su gyvūnais.

Kitas pavyzdys, kaip suprasti baltymų receptorių evoliuciją, struktūrą ir funkciją, yra acetilcholino receptoriaus tyrimas. Kaip ir glutamatas, acetilcholinas taip pat yra pagrindinis neurotransmiteris. Prioritetinius šios „karštosios“ sinaptologijos srities tyrimus atlieka Rusijos mokslų akademijos nariai korespondentai Viktoras Cetlinas ir Jevgenijus Grišinas Bioorganinės chemijos institute. M. M. Šemjakinas ir Yu. A. Ovčinikovas.

Originalus ir tuo pačiu metu tradicine kryptimi sinaptologija – nervų ir raumenų ląstelių sinapsės tyrimas. Jį sėkmingai kuria RAS narys korespondentas Jevgenijus Nikolskis ir RAMS narys korespondentas Andrejus Zefirovas (Kazanės Biochemijos ir biofizikos institutas RAS ir Kazanės valstybinis medicinos universitetas).

Kartoju: sinapsė yra sudėtingiausia molekulinė „mašina“. Jo pažeidimuose slypi nervų ir psichiniai sutrikimai; dabarties ir ateities neuro- ir psichofarmakologija yra susijusi su sinapse.

JUTIMO SISTEMŲ FIZIOLOGIJA

Mūsų šalyje tai tradiciškai viena stipriųjų sričių. Jos ištakos buvo akademikai fiziologas Leonas Orbelis ir fizikas Sergejus Vavilovas. Būtent jie ketvirtajame dešimtmetyje davė galingą postūmį tyrimams, pirmiausia regėjimo fiziologijos srityje, kuria užsiėmė jie patys, o vėliau klausos ir kitų jutimo būdų. Yra trys pagrindiniai bet kurios jutimo sistemos veikimo etapai. Pirmoji – priėmimas, t.y. išorinio poveikio – šviesos (regėjimo), mechaninės (lytėjimo, klausos) ar cheminės (skonio, kvapo) energijos suvokimas ir pavertimas fiziologiniu signalu. Antrasis – signalų perdavimas ir informacijos apdorojimas visuose jutimo sistemos lygiuose: nuo receptorių iki specializuotų subkortikinių ir žievės smegenų dalių. Trečia – subjektyvaus objektyvaus išorinio pasaulio vaizdo formavimasis smegenų žievėje. Kiekvienas etapas yra įvairių žinių sričių specialistų tyrimo objektas.

Sensorinė fotorecepcija sėkmingai tiriama keliose laboratorijose, tarp jų ir biologijos mokslų daktaras Viktoras Govardovskis Evoliucinės fiziologijos ir biochemijos institute. I. M. Sechenovas iš Rusijos mokslų akademijos, Olegas Sineščekovas ir Pavelas Filippovas Maskvos valstybiniame universitete. M. V. Lomonosovas, šio straipsnio autorius Biocheminės fizikos institute. N. M. Emanuelis RAS. Rusijos mokslų akademijos Ląstelių biofizikos instituto Puščino Stanislavo Kolesnikovo laboratorijoje sėkmingai atliekami skonio recepcijos darbai. Suvokus juslinės recepcijos „molekulinę mašiną“, atsiveria naujos galimybės tiek medicinai, tiek technologijoms. Pavyzdžiui, pirminių fotocheminių reakcijų tyrimo rezultatai šviesai jautraus regėjimo baltymo rodopsino molekulėje gali būti perspektyvūs kuriant didelės spartos informacijos apdorojimo įrenginius. Faktas yra tas, kad ši fotocheminė reakcija rodopsine vyksta per itin trumpą laiką – 100–200 fs (1 femtosekundė – 10–15 s). Pastaruoju metu bendrame fizinių ir matematikos mokslų daktaro Olego Sarkisovo laboratorijų darbe Cheminės fizikos institute. N. N. Semenovas RAS, akademikas Michailas Kirpichnikovas Bioorganinės chemijos institute. M. M. Shemyakin ir Yu. A. Ovchinnikovas iš Rusijos mokslų akademijos ir šio straipsnio autorius parodė, kad ši reakcija yra ne tik itin greita, bet ir fotoreversinė. Tai reiškia, kad rodopsino atvaizde ir panašume gali būti sukurtas molekulinis „fotojungiklis“ arba „fotolustas“, veikiantis femto ir pikosekundžių laiko skalėse.

Jutimo informacijos perdavimas ir apdorojimas, subjektyvaus išorinio pasaulio vaizdo atpažinimas ir formavimas, jo biologinės ir semantinės reikšmės įvertinimas yra sparčiai besivystanti jutiminės fiziologijos sritis. Šioje srityje turime vaisingą laboratoriją Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos institute, kuriai iki 2010 m. pradžios vadovavo akademikas Igoris Ševelevas, taip pat medicinos mokslų daktaro Jurijaus Šelepino laboratorijas. , Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas Yakovas Altmanas, Fiziologijos institutas. IP Pavlov RAS (Sankt Peterburgas), Ekologijos ir evoliucijos instituto biologijos mokslų daktaras Aleksandras Supinas. A. N. Severtsov RAS (Maskva).

JUDĖJIMO FIZIOLOGIJA

Sechenovo žodžiai, kad „visas išorines smegenų veiklos apraiškas galima redukuoti į raumenų judėjimą“, yra teisingi ir šiandien. Šiuolaikinė judesių fiziologija yra fiziologų, matematikų ir valdymo teorijos specialistų susidomėjimo sritis.

Pagrindinį vaidmenį organizuojant motorinį elgesį atlieka grįžtamasis ryšys, leidžiantis įvertinti atlikimo eigą bei judesio rezultatą ir prireikus juos koreguoti. Mūsų puikūs fiziologai Nikolajus Bernšteinas, SSRS medicinos mokslų akademijos narys korespondentas, ir akademikas Piotras Anokhinas buvo pirmieji, kurie tai suprato dar 1930-1940 m. Vėlesni 1960-aisiais akademinio fiziologo Viktoro Gurfinkelio ir matematiko Israelio Gelfando kartu su jų mokiniais atlikti tyrimai tapo klasika. Tada gauti rezultatai buvo pagrindas sukurti vaikščiojantį robotą, naujus pacientų, patyrusių nugaros smegenų pažeidimus, reabilitacijos metodus. Klasika tapo ir SSRS mokslų akademijos Informacijos perdavimo problemų instituto darbuotojų Grigorijaus Orlovskio, Fiodoro Severino ir Marko Šiko darbas, išleistas 1967 m., kuriame pirmą kartą aprašytas žingsniuojančių judesių stuburo generatorius.

Visai neseniai – biologijos mokslų daktaras Jurijus Gerasimenko iš Fiziologijos instituto vardo Judesių fiziologijos laboratorijos. Rusijos mokslų akademijos I.P.Pavlovo institutas kartu su amerikiečių fiziologais įrodė, kad stuburo smegenų elektrinė stimuliacija kartu su farmakologiniu poveikiu žiurkėms sukelia gerai koordinuotus žingsniuojančius judesius, t.y. vaikščioti su visu kūno svoriu (šie rezultatai paskelbti Neurobiological mokslinis žurnalas„Gamtos neuromokslas“ 2009 m.)

Eksperimentų su gyvūnais sėkmė suteikia vilties tūkstančiams paralyžiuotų stuburo ligonių bent dalinei reabilitacijai.

Judėjimo fiziologija ir toliau yra mūsų aktyvaus tyrimo objektas.

Motorinės sistemos fiziologija yra svarbiausias gravitacinės fiziologijos komponentas, prie kurio nepaprastai daug prisidėjo mūsų mokslininkai. Tyrimai nesvarumo sąlygomis leido nustatyti smegenų sistemų, pirmiausia jutiminių, vaidmenį užtikrinant normalų motorinį elgesį. Šia kryptimi aktyviai dirba Rusijos mokslų akademijos narės korespondentinės Inesos Kozlovskajos laboratorija Rusijos mokslų akademijos Biomedicininių problemų institute.

Fiziologinių judėjimo mechanizmų supratimas yra neurologijos pagrindas, o šioje svarbioje medicinos ir fiziologijos srityje jau seniai sėkmingai dirba daktaro Marato Ioffe'o laboratorija Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos institute. laikas.

PSICHINIŲ FUNKCIJŲ FIZIOLOGINIAI PAGRINDAI

Ši kryptis yra viena įdomiausių, sparčiausiai besivystančių ir, galima sakyti, revoliucingiausių. Pastaraisiais metais šioje srityje padaryta didžiulė pažanga ir, ko gero, dar svarbiau, kad iškilo naujų klausimų, į kuriuos dar reikia atsakyti. Ivano Sechenovo ir Ivano Pavlovo numestas tiltas iš fiziologijos į psichologiją virsta bendru šiuolaikinio neurologijos keliu. Kas čia yra svarbiausia fiziologinių mechanizmų požiūriu? Faktas, kad jose dalyvauja ir sinapsės, ir genai, tiek tarpląstelinė sąveika, tiek tarpląstelinė „mašina“. Šiuo atžvilgiu neįmanoma neprisiminti puikaus ispanų histologo Ramón y Cajal. Dar 1894 m. jis išreiškė mintį, kad mokymasis grindžiamas sinapsės efektyvumo padidinimu (dabar tai nustatyta naudojant ploną šiuolaikiniai metodai). Be to, pakartotinis aktyvinimas padidina efektyvumą.

Išskirtinę reikšmę turi elektrofiziologinis mokymosi ir atminties mechanizmų tyrimas. Mūsų šalyje jis sėkmingai vystomas, pavyzdžiui, Vladimiro Skrebitskio, Rusijos mokslų akademijos ir Rusijos medicinos mokslų akademijos nario korespondento (Rusijos medicinos mokslų akademijos Neurologijos mokslinis centras) laboratorijoje: gaminami vaistai. čia sukurti, gerinantys atmintį, susilpnėję sergant smegenų ligomis arba susilpnėjantys dėl senėjimo.

Nuo 1970-ųjų ląstelinių ir molekulinių atminties mechanizmų tyrimo pažanga daugiausia buvo siejama su bestuburių paprastų nervų sistemų tyrimais. Pirma, jie yra patogus objektas įvairiems eksperimentams, antra, jie yra nepaprastai įdomūs evoliucijos ir lyginamosios fiziologijos požiūriu. Vienas pirmųjų, septintajame ir aštuntajame dešimtmetyje išsamiai tyrinėjusių sinaptinį perdavimą ir neuromediatorių įvairovę moliuskuose, buvo biologijos mokslų daktaras Dmitrijus Sacharovas, pavadintame Vystymosi biologijos institute. N. K. Koltsova RAS. Tarp pirmaujančių mokslo grupių, tiriančių bestuburių mokymosi, atminties ir elgesio mechanizmus, yra biologijos daktaro Pavelo Balabano laboratorija Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos institute. Naudodamas šiuolaikinius elektrofiziologinius ir optinius kochlearinių neuronų aktyvumo registravimo metodus, jam ir jo kolegoms pavyko paprastai apibūdinti nervų tinklų organizavimą. nervų sistemos. Kuriant būsimą smegenų informacijos teoriją, tokio pobūdžio eksperimentinių duomenų kaupimas yra išskirtinė vertė.

Tiek sinapsės, tiek tarpląstelinė „mašina“ dalyvauja mokymosi ir atminties mechanizmuose. Trumpalaikė atmintis (minutės – dešimtys minučių) priklauso nuo konformacinių sinaptinių struktūrų baltymų molekulių pokyčių, o ilgalaikę atmintį (dienų ir metų) lemia genų ekspresija, naujų baltymų, RNR molekulių sintezė ir naujų sinapsių atsiradimas. Kyla klausimas, kurie genai aktyvuojami mokymosi metu ir ką tiksliai jie veikia nervinėse ląstelėse? Šia kryptimi Normalios fiziologijos institute sėkmingai dirba atitinkamo Rusijos mokslų akademijos ir Rusijos medicinos mokslų akademijos nario Konstantino Anokhino laboratorija. P. K. Anokhin RAMS (Maskva).

Stulbinanti pažanga buvo padaryta suprantant lokalizaciją Įvairios rūšys atmintį naudojant naujus smegenų vaizdavimo metodus. Pirmiausia kalbame apie funkcinį magnetinio rezonanso tomografiją, nors mūsų šalyje jis vis dar naudojamas daugiausia klinikoje. Kalbant apie pozitronų emisijos tomografiją, ją fundamentiniams tyrimams sėkmingai naudoja Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas Svjatoslavas Medvedevas ir jo darbuotojai Žmogaus smegenų institute. N. P. Bekhtereva RAS (Sankt Peterburgas).

Taikant šiuos metodus buvo įrodyta, kad atmintis smegenyse nepasiskirsto difuziškai, kaip manyta anksčiau, o yra lokalizuota tam tikrose jų dalyse. Tai iš esmės svarbi išvada fiziologijai (neuro- ir psichofiziologijai) ir medicinai (neurologijai, neurochirurgijai, psichiatrijai).

Dabar apie sąmonę – problemą, esančią mažiausiai trijų mokslų – fiziologijos, psichologijos ir filosofijos – sandūroje. Kas čia yra pagrindinis dalykas? Svarbiausios pozicijos įsisąmoninimas, pagal kurią SĄMONĖ yra procesas, veiksmas, o ne „kažkas“, kuris pasyviai glūdi smegenyse. Dabar niekas negali pateikti glausto ir aiškaus sąmonės apibrėžimo. Buvo iškelta nemažai hipotezių dėl jos mechanizmų. Vieną iš jų devintajame – dešimtajame dešimtmetyje pasiūlė Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas Aleksejus Ivanitskis (Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos institutas). Jo esmė ta esminis elementas sąmonė – subjektyvus išorinio pasaulio vaizdas – atsiranda projekcinėje smegenų žievėje dėl jutiminės informacijos, ateinančios iš išorės, su atmintyje esančia informacija sintezės. Naujos, gaunamos ir saugomos informacijos srauto palyginimas yra esminis „sąmonės srauto“ momentas. Sintezė vyksta sukamaisiais nervinių impulsų judėjimais. Panašias idėjas kiek vėliau išplėtojo ir kiti mokslininkai, tarp jų 1972 m. Nobelio premijos laureatas Geraldas Edelmanas (JAV).

Baigiant šį skyrių, reikia pabrėžti, kad „sąmonės ir smegenų“ problema reikalauja gamtos mokslų ir humanitarinių žinių derinimo.

NEUROINFORMATIKA

Tampa akivaizdu, kad išsivysčiusių šalių mokslo politika pirmoje XXI a. daugiausia dėmesio skirs smegenų ir aukštesnių jų funkcijų tyrimams. Sprendžiant šias problemas svarbiausias vaidmuo tenka neuroinformatikai. Neuroinformatikos matematika ir skaičiavimas neįsivaizduojami atskirai nuo neurologijos.

Medžiagas substratas informacijos perdavimui, apdorojimui ir analizei smegenyse yra elektriniai nerviniai impulsai sinapsėse – nuo ​​neurono iki neurono. Taigi, kai kalbama apie informacijos apdorojimą „neuroniniuose tinkluose“, kalbama apie impulsų kodų supratimą, nešantis informaciją, ir apie pačių šių „tinklų“ struktūrą, t.y. ryšių sistemos tarp neuronų. Be to, būtina suprasti atskirų neuronų „molekulinę mašiną“. Tai būtina, nes daugelis ląstelės viduje vykstančių fizikinių ir cheminių procesų ne tik užtikrina jos gyvybinę veiklą, bet, matyt, kartu atlieka ir skaičiavimo operacijų vaidmenį.

Nepaisant didžiulio darbo apimties neuroinformatikos srityje, reikia pripažinti, kad patenkinama matematinė kalba neformalizuojamoms gyvoms sistemoms – gyvai ląstelei ar „nervų tinklams“ – apibūdinti dar nesukurta. Tai vienas „karščiausių“ šiuolaikinio smegenų mokslo taškų. Skaičiavimo neuromokslai visame pasaulyje yra labai aktyvūs. Mes turime grupes ir laboratorijas, kurios sėkmingai dirba šia kryptimi Maskvoje, Rostove prie Dono, Sankt Peterburge, Nižnij Novgorodas. Tačiau, skirtingai nei JAV, daugelyje Europos ir Azijos šalių, jų, deja, yra labai mažai.

Kalbant apie praktinius pritaikymus, ypač medicininius, jie yra prieinami ir gana įspūdingi. Viena iš jų – tiesioginio smegenų sujungimo su išoriniu techniniu prietaisu technologija. Dabar sukurtos sistemos, galinčios perduoti informaciją viena kryptimi – iš smegenų į kompiuterį. Pavyzdžiui, registruojant sužadintus potencialus iš tam tikrų smegenų žievės sričių ir perduodant juos į išorinį prietaisą, kalbėti ir judėti negalintis pacientas gali per atstumą perduoti reikiamą informaciją medicinos personalui. Artimiausioje ateityje standartinė veikimo procedūra bus elektroninės sistemos implantavimas į smegenis valdyti neįgaliųjų vežimėlis, protezuota ranka ar koja.

Visais šiais atvejais kalbame apie patikimai aptinkamų tam tikrų smegenų sričių generuojamų elektrinių signalų (potencialų) registravimą ir perdavimą. Darbus šioje taikomojoje srityje atlieka kelios komandos. Pavyzdžiui, Rusijos mokslų akademijos Aukštosios nervų veiklos ir neurofiziologijos instituto biologijos mokslų daktaro Aleksandro Frolovo laboratorijoje buvo pasiūlyti originalūs ankstyvosios judesių ligų diagnostikos metodai.

Kitas medicinos pritaikymas yra neuroprotezavimas. Milijonai pacientų jau yra įdiegę klausos lustus, kurie suvokia garsą ir perduoda informaciją tiesiai į atitinkamų smegenų centrų neuronus. Dėl to kurtieji gali girdėti ir suprasti kalbą. Ateityje galimas regos ir uoslės elektroninių protezų atsiradimas. Informaciją iš išorės, be jutimo organų, bandoma perduoti tiesiai į smegenis.

Kita sparčiai besivystanti neuroinformatikos praktinio taikymo sritis – robotika. Aštuntajame – dešimtajame dešimtmetyje šioje srityje buvo atliktas novatoriškas darbas pagal nacionalinę Mėnulio programą. Kalbame apie roboto, galinčio judėti nelygiu reljefu, sukūrimą. Iš pradžių užduotis atrodė beveik neįmanoma. Ją pavyko išspręsti supratus gyvūnų motorinės veiklos organizavimo mechanizmus. Fiziologų komanda, vadovaujama akademiko Viktoro Gurfinkelio (SSRS mokslų akademijos Informacijos perdavimo problemų institutas) ir mechanikų, vadovaujamų akademiko Dmitrijaus Okhotsimskio ir fizinių ir matematikos mokslų daktaro Jevgenijaus Devjanino (TSRS Taikomosios matematikos institutas ir SSRS mokslų akademijos). Maskvos valstybinio universiteto Mechanikos institutas, pavadintas M. V. Lomonosovo vardu) sukūrė garsųjį „Šešakojį“ – mechaninį „vabzdį“. Ji tapo daugelio modernių, sudėtingų antropomorfinių robotų, galinčių, pavyzdžiui, žaisti stalo tenisą, prototipu (Japonija). Darbas šia kryptimi (judesio valdymas) tęsiamas Biologijos mokslų daktaro Jurijaus Leviko laboratorijoje Informacijos perdavimo problemų institute. A. A. Charkevič RAS.

Kalbant apie kūrybą dirbtinis intelektas ir naujos kartos kompiuteriai, tuomet šioje sparčiai besivystančioje srityje dirba įvairaus profilio specialistai. Žinoma, šiandieniniai superkompiuteriai daugeliu atžvilgių yra pranašesni už žmogaus smegenų galimybes. Tačiau skirtingai nei Homo sapiens, net patys tobuliausi iš jų neturi intelekto. Tačiau, pasak daugelio informatikos srities tyrinėtojų, ši problema yra techninė ir bus išspręsta gana netolimoje ateityje.

Žmonijos laukia nuostabi ar baisi ateitis? Sparti pažanga neurologijos srityje lemia šią esminę etikos problemą. Atsiveriančios nuostabios galimybės daryti įtaką žmogaus asmenybei ir socialiniam visuomenės gyvenimui, antropomorfinių „kognityvinių kompiuterių“ kūrimo perspektyva ir daug daugiau neišvengiamai kelia šį „prakeiktą“ klausimą. Atsakymas į jį, kaip ne kartą nutiko istorijoje, priklauso ne tik ir ne tiek nuo mokslininkų, kiek nuo pačios visuomenės.

Akademikas Michailas OSTROVSKII, Fiziologų draugijos prezidentas. I. P. Pavlova, Biocheminės fizikos instituto laboratorijos vedėja. N. M. Emanuelis RAS