Человеческий мозг – один из самых сложных органов человеческого тела, а также самый малоизученный. И хотя за последние несколько лет мы существенно продвинулись в расшифровке его таинственных механизмов – благодаря беспрецедентным достижениям в таких областях, как нейробиология – мы ещё многого не знаем о нём.

Начиная от сознания и заканчивая памятью и расстройствами, которых не должно существовать, некоторые из основных функций нашего мозга по-прежнему остаются загадкой для науки.

10. Природа против воспитания

Учёные давно ведут споры о том, кто мы – продукты окружающей среды или существа, обусловленные биологией и генетикой. Общее мнение традиционно находится где-то посередине, то есть природа и воспитание играют одинаково важную роль, и невозможно отделить влияние одного фактора от другого.

Однако результаты растущего числа исследований за последние несколько лет показывают, что природа может оказывать гораздо большее влияние на то, как функционирует наш мозг, чем факторы окружающей среды. В ходе одного исследования было установлено, что генетические различия составляют до 49 % всех черт, включая интеллект, психические заболевания, здоровье и личность. Факторы окружающей среды также играют большую роль, поскольку на их долю приходится вторая половина; тем не менее, было выявлено, что их влияние в значительной степени носит случайный характер.

9. Головная боль из-за холодовых стимулов

Головная боль из-за холодовых стимулов – это то, что каждый из нас испытывал хотя бы раз в жизни. Обычно она не причиняет беспокойства и длится недолго. Как правило, вы можете испытать её сразу после того, как вы съедите что-то очень холодное.

Тем не менее, если мы углубимся в её биологические или эволюционные корни, то не совсем понятно, почему она вообще происходит. Никто не знает, что происходит с мозгом, когда вы испытываете головную боль из-за холодовых стимулов.

 

Одна теория гласит, что неприятные ощущения появляются по причине внезапного увеличения притока крови к мозгу, вызванного употреблением чего-то холодного. Поскольку приток мозга создаёт давление, мозг интерпретирует это как своего рода боль. И хотя эта теория описывает, как работает механизм, она не в состоянии объяснить, почему мозг вообще воспринимает это как боль, а не какую-либо другую эмоцию.

8. Зрительные галлюцинации

Синдром Шарля Бонне – или СШБ – назван в честь швейцарского клинициста, который впервые описал данное состояние в 1760 году; он считается одной из самых удивительных и загадочных особенностей функционирования нашего мозга. В просторечии известное как зрительные галлюцинации или фантомные видения, это заболевание встречается довольно редко и затрагивает лишь небольшой процент людей, которые лишились зрения из-за специфических заболеваний глаз, таких как катаракта и глаукома, или диабета.

Получается, что слепые люди после потери зрения начинают страдать зрительными галлюцинациями, даже если большинству из нас это кажется невозможным. И это не просто обычные галлюцинации. Пациенты с СШБ сообщали, что видели искажённые лица, размытые фигуры в экзотических, ярких платьях и марширующих миниатюрных солдатиков.

 

И хотя это определённо одна из самых удивительных – а также изнурительных – дисфункций мозга, мы по-прежнему не знаем, что её вызывает. Похоже, что тех, кто страдает СШБ, не объединяет ничего, кроме того факта, что все они в какой-то момент своей жизни лишились зрения.

7. Восприятие

Восприятие – это наша способность интерпретировать окружающий мир на основе сигналов, которые мы получаем от органов чувств. Именно так мозг создаёт осмысленный образ окружающего нас мира, который обновляется в режиме реального времени при получении новых сигналов.

И хотя это не похоже на редкую способность, тот факт, что мы вообще можем это делать, просто поражает. Каждый день мы подвергаемся влиянию огромного количества бессвязных фрагментов информации, поступающих из различных источников. Тем не менее, мозг без проблем обрабатывает всю эту информацию каждый день.

 

Это, по сути, одна из самых больших загадок нейробиологии. Мы даже не знаем точно, как мозг воспринимает различные типы стимулов, не говоря уже о том, как он их обрабатывает. Более того, мы не знаем, полностью ли подсознателен процесс восприятия или мы можем частично контролировать его.

6. Нейронное кодирование

Всякий раз, когда мы что-то делаем – встаём, чтобы прогуляться, пользуемся телефоном, садимся за руль и так далее – наш мозг ищет необходимую информацию об этой деятельности. Исходя из того, что ему известно, он посылает сигналы соответствующим мышцам и частям тела для выполнения задач. Он знает, как это делать, благодаря базовому набору правил, регулирующих поведение нейронов – нейронному коду.

На данный момент мы почти ничего знаем о том, как – или даже где – нейроны кодируют информацию, хотя нам известно, что это происходит не в одном месте. Всё больше и больше исследований доказывают, что даже в случае простых задач (например, подобрать предмет), задействуется несколько частей мозга. Например, центр Брока отвечает за речь, однако, когда мы говорим, активируются и другие части мозга, не связанные с областью Брока.

5. Память

За последние несколько десятилетий мы сделали существенный вклад в развитие понимания того, как мозг формирует воспоминания. Сегодня мы знаем, что память больше напоминает набор синапсов (или соединений) между различными нервными клетками в нейронной сети мозга, нежели жёсткий диск – как большинство из нас её себе представляет. Проще говоря, память является продуктом связей между нервными клетками и имеет мало общего с самими нервными клетками. Вот почему воспоминания, как правило, искажаются и становятся менее точными со временем, связи ведь слабеют.

И хотя мы понимаем, как работает память, мы всё ещё не можем физически отобразить процесс формирования и извлечения воспоминаний внутри мозга. Также есть огромные пробелы в нашем понимании всех задействованных механизмов. Мы даже не знаем, какие именно части мозга активируются всякий раз, когда нам нужно что-то вспомнить.

4. Сны

Почти все знают, что такое сны, даже несмотря на то, что их частота и содержание зависят от множества факторов, таких как возраст, стресс, количества сна и так далее. Тем не менее, мы до сих пор не установили, что именно происходит внутри мозга, когда мы видим сны.

Согласно одному исследованию, в формировании сновидений участвует несколько частей мозга (например, те, которые отвечают за память, эмоции и вознаграждение), а не одна, хотя это не объясняет, как именно они взаимодействуют, создавая сны. Более того, неясно и то, когда мы видим сны. Ранее считалось, что мы видим сны только во время фазы быстрого сна, хотя ряд недавних исследований показал, что мы можем видеть сны и во время других фаз.

3. Нейродегенерация

Нейродегенерация относится к специфическому виду повреждения нервных клеток, наблюдаемому при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Нам известны сотни нейродегенеративных заболеваний, хотя лишь некоторые из них – такие как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона – были изучены.

Мы по-прежнему не знаем, что именно вызывает нейродегенеративные заболевания. Похоже, единственный критерий – это старость. Кроме возраста, пациентов с нейродегенеративными расстройствами, по-видимому, ничего больше не объединяет. Это делает практически невозможным прогнозирование – и, следовательно, эффективное лечение – одних из самых изнурительных психических расстройств, известных медицине. Мы точно не знаем, что происходит в мозге, когда эти болезни возникают и прогрессируют, или как именно они разрушают нейроны с течением времени.

2. Отслеживание времени

Наш мозг почти всегда следит за временем, и у него это неплохо получается. Возможно, вы уже слышали о циркадных ритмах, которые помогают различным органам регулировать свои функции в соответствии со временем суток. Отслеживание времени требуется даже для выполнения простых повседневных задач, таких как вождение, разговоры и прослушивание музыки.

И хотя мы знаем, что мозг способен на это, мы не уверены, как он это делает. Части мозга, которые отвечают за отслеживание времени, до сих пор остаются неуловимыми. Мы традиционно верили, что есть «главные часы», которые определяют все процессы в организме, однако современные учёные считают, что каждая часть мозга обладает уникальным механизмом отслеживания времени. Например, при извлечении воспоминаний будут задействованы иные процессы в мозге, чем при отслеживании времени, необходимого, чтобы поймать мяч.

1. Сознание

Вопрос сознания – это вопрос о смысле самой жизни. На протяжении всей истории человечества многие эксперты, от древних философов до современных нейробиологов, пытались понять связь между физическими частицами, составляющими мозг, и субъективными, уникальными переживаниями, которые мы испытываем благодаря им, но безуспешно.

Сознание – одна из величайших тайн науки и философии, и если бы мы разгадали её, мы смогли бы решить ряд давних медицинских проблем, таких как вышеупомянутые нейродегенеративные заболевания. Мы до сих пор не знаем, какие части мозга отвечают за сознание и обладает ли оно физическими аспектами. Есть пациенты с серьёзными повреждениями спинного мозга, которые утратили чувствительность и мозговую активность, однако они продолжают пребывать в сознании и воспринимать мир в той или иной форме.