100 тысяч лет назад предки современного человечества (кроманьонцы, они же сапиенсы) были далеко не единственным видом разумных человекообразных, населявшим Евразию. Задолго до сапиенсов из Африканской колыбели человечества вышло два других вида – неандертальцы и денисовцы, которые сгинули с лица планеты, не выдержав конкуренции с нашими предками. Кости неандертальцев обнаружены на ближнем Востоке, по всей южной и центральной Европе, на Кавказе, Алтае и в средней Азии.

Как и неандертальцы, денисовцы названы по месту первого открытия – Денисовой пещере в Алтайском крае. Там были обнаружены немногочисленные останки (в основном зубы и косточки пальцев) этих загадочных людей. Денисовцы, по-видимому, обитали в окрестностях этой алтайской пещеры на протяжении многих тясячелетий, а в 2019 году появились публикации, в которых доказывалось, что денисовцы обитали и в высокогорном Тибете. Из-за скудости останков восстановить облик денисовцев сложно – однако они были темнокожими, с более крупными зубами и более широким лицом, чем кроманьонцы и неандертальцы.

Многое из описанного выше удалось установить благодаря тому, что ученые смогли прочитать геномы вымерших видов человека. И заодно установить, что исчезнувшие виды все же оставили после себя не только ископаемые кости – все внеафриканское человечество несет в своем геноме 2-4% неандертальских генов, а многие жители Азии имеют заметные примеси денисовских генов. Например, благодаря наследию денисовского человека современные тибетцы и непальцы прекрасно себя чувствуют на высоте выше 3 и даже 5 км – в то время как большинство людей на таких высотах страдают от гипоксии и горной болезни.

Вообще говоря, палеогеномные исследования поражают воображение. Наши гены рассказывают историю о других видах древних людей, исчезнувших с лица планеты (не без прямого вмешательства наших далеких предков), однако оставивших свой след, до сих пор оказывающий влияние на то, кто мы такие – что любим и что не любим, что умеем, от чего зависим и с чем способны справиться (например, в 2020 году обнаружилось, что один из генов, влияющих на тяжелое протекание COVID-19, тоже унаследован от неандертальцев)..

Недавнее исследование показало, что гены неандертальцев повлияли и на хронотип современных людей – проще говоря, на склонность людей быть жаворонками или совами. Исходно наши предки-сапиенсы были скорее совами – то есть были наиболее активны во второй половине дня и в течение ночи. Такое устройство биологических часов хорошо подходит для жизни в жарких регионах вблизи экватора, когда продолжительность дня меняется не очень сильно, а большую часть года днем слишком жарко, чтобы проявлять максимальную работоспособность.

Неандертальцы, за прошедшие тысячелетия приспособившиеся к жизни в более северных широтах, были скорее жаворонками – вставали вместе с солнцем и были особенно продуктивны в течение светового дня. Предки современных людей скрещивались с неандертальцами, и неандертальские гены, регулирующие настройки биологических часов, сохранились в наших геномах. Любопытно, что чем севернее живут современные люди, тем чаще у них встречаются такие унаследованные гены. Это указывает на то, что «жаворонковость» (или по крайней мере гены, которые за нее отвечают) действительно помогает лучше адаптироваться к жизни в северных широтах – с очень длинными летними и короткими зимними днями.

Вчера в соцсетях увидела пост, в котором автор жаловалась на бессонницу перед каждым полнолунием. Не важно, смотрит луна на человека прямо из окошка или спрятана за шторой, все равно невозможно заснуть. Под постом были десятки комментариев от людей, страдающих от той же самой проблемы. Кто-то рассказал, что на полную луну в семье приходились нервные срывы родственниц, в другом комментарии говорилось, что скорое наступление полнолуния легко можно предсказать по валу жалоб и претензий в службу поддержки, где работал человек. Я особо не слежу за фазами луны, но временами плохо сплю – и нередко оказывается, что той ночью никак не мог заснуть и мой муж (и вполне вероятно, такая синхронность связана с теми самыми фазами луны, хотя это еще предстоит проверить).

Оказывается, бессонница перед полнолунием – очень распространенная история, есть даже термин такой, лунная бессонница (lunar insomnia). Во многих сообществах – сельских и городских, у молодежи и стариков, – наблюдается один и тот же эффект: перед полнолунием люди засыпают дольше и спят меньше, чем в другие фазы луны. Используя трекеры сна на запястьях, исследователи изучали циклы сна в разных сообществах – не только у горожан, но и в общинах, которые совсем не пользовались электричеством и искусственным освещением. Оказалось, что независимо от условий проживания у людей за 3-5 дней до полнолуния начинаются проблемы со сном – люди подолгу ворочаются в постели, засыпая через 30-80 минут после того, как отправились спать, спят на 20-90 минут меньше, чем обычно, а фаза глубокого сна укорачивается в среднем на 30%.

Хотя кажется, что пик бессонницы должен совпадать с полнолунием, проблемы со сном на несколько дне опережают фазу полной луны. Примерно в это время луна особенно ярко светит именно в первой половине ночи, а ближе к полнолунию ее восход смещается на более позднее время. Уровни мелатонина в слюне участников исследования были связаны с качеством сна и уменьшались перед полнолунием. Синтез мелатонина подавляется в присутствии яркого солнечного света и возобновляется в темноте, регулируя суточный цикла сна и бодрствования. Однако свет (даже полной) луны намного тусклее солнечного и даже света настольной лампы или экранов смартфонов/компьютеров, которые есть у большинства городских жителей – каким же образом луна может оказывать влияние не только на сельских жителей, не пользующихся электричеством, но и на современных горожан?

Вот одно из предположений: хотя освещенность днем и ночью различается на много порядков, в сетчатке глаза млекопитающих есть фоторецепторы, покрывающие полный спектр освещенности – буквально от нескольких фотонов до яркого солнечного дня. Возможно, для разных диапазонов освещенности существуют свои специализированные популяции чувствительных клеток – клетки, активирующиеся светом, сопоставимым с лунным, перестают отвечать, если поднять освещенность выше, чем бывает в сумерках. Когда изучали влияние освещенности на выработку мелатонина, то эффекты тоже оказалось непростыми: слабый свет (в районе 0,3 люкс – это примерно свет полной луны на ясном безоблачном небе) почти не подавляет синтез мелатонина, однако сопоставимая или даже меньшая освещенность (менее 0,2 люкс) влияла на продолжительность полного суточного цикла биологических часов, а также ускоряла подстройку часов к изменениям длины светового дня – по крайней мере, у хомячков (:

Это исследование давно болталось у меня в списке тем, о которых я бы хотела когда-нибудь написать, а тут вдруг к месту пришлось: на прекрасном дружественном канале Timuroki (если вас интересуют тексты вообще и писательство в частности, горячо рекомендую подписаться) появился пост об избытке выбора. Казалось бы, чем больше вариантов, тем лучше можно попасть в ожидания человека, однако чаще всего необходимость выбирать из слишком большого числа вариантов, наоборот, утомляет нас и вгоняет в тоску и уныние.

Вряд ли кого-то удивит тот факт, что люди теряются, если число альтернатив превышает какой-то порог. Сталкиваясь с десятками или даже сотнями наименований сковородок/фенов/футболок/чего угодное еще на маркетплейсе, легко потеряться. В этом случае люди либо ищут 1-2 критерия, которыми руководствуются в выборе (например, размер и цена), либо просто отказываются выбирать. Самое удивительное, что люди, все-таки сделавшие выбор из огромного числа доступных альтернатив, могут совершенно не почувствовать удовлетворения от покупки, даже если она вроде бы приносит пользу и решает задачу.

Дофамин играет важную роль в принятии решений: в тот момент, когда от наших действий зависит ожидаемый результат, выброс дофамина сигнализирует о размере ожидаемой награды, а когда мы получаем результат, то по изменениям в концентрации дофамина можно сказать, соответствует ли полученная награда нашим ожиданиям. Во всяком случае, именно так все выглядело в экспериментах на мышах. Однако у людей все оказалось несколько сложнее.

Первая сложность заключалась в том, чтобы технически измерить выброс дофамина в человеческом мозге. Обычно активность в тех или иных зонах изучают с помощью фМРТ, но этот сигнал ничего не говорит о химии происходящих процессов. Чтобы замерять дофамин, нужны инвазивные эксперименты: другими словами, нужно физически залезть человеку в мозг и разместить там специальный чувствительный сенсор.

Добровольцам в мозг не залезают (по очевидным соображениям), поэтому участниками исследования стали пациенты, которым требовалась нейрохирургическая операция. Когда мы принимаем решения, в этом обязательно участвуют подкорковые ядра, лежащие в глубине мозга, – базальные ганглии. По довольно удачному стечению обстоятельств примерно там же находятся мишени для нейрохирургического лечения болезни Паркинсона: для облегчения двигательных симптомов в ядра базальных ганглиев вставляют хронические стимулирующие электроды, которые помогают справиться с болезнью, когда начинаются побочки от лекарственных препаратов.

Так вот, во время операции участникам помимо основного регистрирующего электрода, нужного, чтобы правильно определить область стимуляции, погружали дополнительный карбоновый микросенсор неподалеку, так, чтобы он оказался в стриатуме – одном из важных центров принятия решений. Пока этот датчик калибровали, пациентам объясняли правила инвестиционной игры, в которой те участвовали прямо на операционном столе.

Пациенты делали ставки, распределяя по разным вариантам инвестиций от 0 до 100% своих средств, и либо теряли свои вложения, либо получали прибыль. А исследователи замеряли изменения дофамина, когда участникам сообщали о результатах их ставки. И поведение дофамина в этом исследовании тоже оказалось сложнее, чем можно было ожидать.

Если участник делал крупную ставку на один вариант, то рост или снижение дофамина действительно отражали то, принесло ли решение прибыль или ставка прогорела. Однако в случае, если ставка была небольшой, то все было наоборот: небольшая прибыльная ставка сопровождалась падением дофамина, а небольшая проигрышная приводила к скачку дофамина.

Получается, что изменения дофамина отражает не просто то, что мы получили, они зависят и от того, что мы в принципе могли бы получить: если мы делаем небольшую ставку и получаем с нее небольшую прибыль, то можем пожалеть о том, что не поставили больше; если, наоборот, небольшая ставка прогорела, то мы чувствуем облегчение от того, что проиграли не все деньги, а только небольшую их часть.

Фактически, в нашей системе подкрепления действует своя особая теория относительности: то, сколько радости мы получаем от того или иного выбора, зависит от контекста. Проще говоря, от того, как мы оцениваем другие опции, от которых нам пришлось отказаться при принятии решения. Мы радуемся, если наша ставка принесла прибыль – до тех пор, пока не узнаем, что остальные участники вложились в другой вариант и получили еще больше дивидендов. Люди не любят опаздывать на самолеты или поезда – но смотрят на ситуацию совсем другими глазами, если рейс, на который они опоздали, попал в аварию.

Однако чем шире пространство возможных опций, тем сильнее нас выматывает решение и тем больше остается неопределенности в том, насколько удачным был наш выбор. Когда мы выбираем из множества вариантов, нам приходится оценивать каждую доступную опцию , а это довольно утомительное занятие. Если, принимая решение, мы в итоге отказались от пары других альтернатив, то риск, что мы ошиблись, гораздо ниже, чем когда нам пришлось отметать сотню имеющихся вариантов.

Сердечный ритм-н-блюз
Мини-мозг внутри нашего сердца (Стрелки указывают на расположение нервных ганглиев — обозначены буквами G.P. — в сердце)

Ритм нашего сердца не похож на мерный механический стук метронома, – это скорее сложный мелодичный бит, и его сложность напрямую связана с нашим здоровьем и эмоциональным состоянием.

Организация этого ритма имеет многоступенчатую иерархию. Фундамент составляют сердечные водители ритма, основной и дополнительный: первый порождает волну сокращений с частотой около 60-90 импульсов в минуту, а запасной вступает в дело, если главный водитель ритма по каким-то причинам отказывает – тогда базовая частота сокращений падает до 40-50 ударов в минуту. На следующей ступени в дело вступает целая сеть нервных ганглиев, опутывающих сердце - собственный минимозг, адаптирующий ритм сокращений к состоянию сердечной мышцы. Эта сеть обеспечивает краткосрочную и долгосрочную память - т.е. настройку пульса в зависимости от того, как сердце работало до того. Сердечная нервная система умеет выделять ряд нейромедиаторов и гормонов, влияющих на параметры сокращений.

Еще один уровень регуляции сердечного ритма – симпатическая и парасимпатическая ветви нервной системы, которые сдвигают режим работы либо в сторону большего напряжения («симпатический» режим бей-беги), либо в сторону большего расслабления («парасимпатический» режим лежи-переваривай). эти ветви отличаются по скорости распространения сигнала и продолжительности воздействия на сердечный ритм, а на каждую из этих ветвей, в свою очередь, влияет информация о химическом составе крови, положении тела и растяжении стенок аорты, которая попадает в продолговатый мозг от периферических рецепторов.

Наверху иерархии расположены подкорковые лимбические зоны и отделы коры больших полушарий: их проекции к нижележащим отделам также способны влиять на сердечный ритм, подстраивая пульс к тому, что мы чувствуем прямо сейчас или чего ожидаем.

Взаимодействия между всеми этими уровнями и задают динамику сердечного ритм-н-блюза, и относительная сложность этого ритма – важный показатель физического и эмоционального здоровья. В норме соседние промежутки между сокращениями всегда немного отличаются друг от друга – это называется вариабельностью сердечного ритма. Сниженная вариабельность говорит о проблемах со здоровьем: она выявляется при астме, диабете, воспалении и гипертензии, а еще при депрессии и тревожных расстройствах. У тревожных людей снижение вариабельности сердечного ритма отмечалось именно тогда, когда они чувствовали беспокойство, и чем сильнее было беспокойство, тем сильнее снижался показатель вариабельности.

https://biomolecula.ru/articles/likbez-po-tsns

В феврале на Биомолекуле вышла большая статья, где мы попытались собрать в одном месте основную вводную информацию о работе нашей центральной нервной системы.

Обычно я статьи на биомолекуле иллюстрирую или редактирую, а здесь не только рисовала картинки, но и писала текст. Это, конечно, не книгу написать, но статья вышла очень объемной и разноосторонней и стоила мне немалых сил и времени (и захватила далеко не все важные темы – пришлось ограничиваться тем, что показалось нам самым-самым важным, без чего ну совсем никак).

Статься написана скорее для начинающих специалистов или изучающих/обучающих нейробиологии. Но! Там есть симпатичное концептуальное введение о том, зачем нам в голове вообще нужен такой дорогостоящий и прожорливый орган, а в конце раздел про обучение и нейропластичность, где я постаралась рассказать про три типа обучения в мозге А еще я адаптировала анатомические иллюстрации к книге, и теперь это картинки в цвете, которые можно показывать школьникам и студентам.

Однако по-моему самое ценное - список источников после статьи: там есть ссылки на другие "нервные" статьи на биомолекуле (отмечены зелеными кружками), в которых можно почерпнуть много интересного. Тут можно прочитать про основные нейромедиаторы мозга – о них написал практикующий психиатр и талантливый просветитель Виктор Лебедев (ссылки с 13 по 19), – а еще узнать про болезни нервной системы, о том, как восстанавливаются нервные клетки, как спорт помогает мозгу не "прокисать" и многое-многое другое.

Ну и заглавная картинка, по-моему, неплохо получилась :)

Люди «от сохи» нередко смотрят на интеллектуальный труд со скепсисом, не воспринимая сидячую работу за компьютером всерьез. Со стороны действительно может показаться, что в этом нет ничего сложного. Сидит себе человек перед компом, теребит мышку и стучит про клавиатуре, с чего бы ему вообще жаловаться на усталость в конце рабочего дня, он ведь, в конце концов, не кирпичи разгружает? Но это, разумеется, только на непосвященный взгляд. Вообще говоря, написать/придумать/спроектировать/скоординировать что-то по-настоящему интересное и незаурядное не так-то просто. Такие задачи могут вымотать и опустошить человека гораздо сильнее, чем физические нагрузки на свежем воздухе. Для этого требуется немало ресурсов – не тренированности мышц, но тренированности мышления и компонентов рабочей памяти.

Чтобы делать что-то полезное и не отвлекаться, нам нужна саморегуляция. Люди постоянно регулируют свои мысли, чувства и действия, чтобы стащить себя с пути наименьшего сопротивления и делать не то, что приятнее всего прямо здесь и сейчас, зато может подарить нам больше комфорта и ништяков в будущем. Благодаря саморегуляции мы встаем по будильнику, чтобы сделать запланированное, вместо того, чтобы валяться в кровати до полудня. Мы воздерживаемся от ругани, стараясь подобрать не слишком оскорбительные формулировки для ответа обидчику. Мы пытаемся бороться с прокрастинацией, стараемся следить за питанием и образом жизни, пробуем разное, чтобы постоянно не отвлекаться от сложных или скучных, но нужных задач, и все это требует изрядного самоконтроля. Таким образом мы копим напряжение, отказываясь от самых простых решений, с тем, чтобы обеспечить себе более благоприятное будущее.

Интеллектуальный труд нагружает рабочую память. Этот термин пришел в нейробиологию из компьютерных наук: чтобы как-то использовать хранящуюся на жестком диске информацию, ее нужно выгрузить в специально предназначенное для этого место, где мы сможем вносить изменения в файл и откатывать их назад, если потребуется. Производительность компьютера - то, сколько задач он может выполнять одновременно - зависит от объема оперативной памяти. По аналогии, наша работоспособность тоже зависит от вместительности рабочей памяти, и по всей видимости она у нас довольно скромная.

В 1974 году Алан Бэддели и Грэм Хитч предложили многокомпонентную модель рабочей памяти, где каждый из компонентов имеет собственную специализацию. Первоначально в модели было 3 компонента: центральный исполнитель, фонологическая петля и визуально-пространственный блокнот. Впоследствии Бэддели добавил 4й компонент - эпизодический буфер. Центральный исполнитель координирует работу всех систем, остальные системы занимают подчиненное положение.

В фонологической петле обрабатывается аудиоконтент - прежде всего, внутренняя речь, «блокнот» работает с визуальной информацией - образами и фигурами, а эпизодический буфер временно хранит нужную информацию. Многокомпонентная модель помогала объяснить, почему люди лучше или хуже справляются с двумя задачами одновременно. Если, выполняя пространственную задачу, люди прерываются на вербальную, их результаты в пространственной задаче почти не ухудшаются. Но когда обе задачи используют один и тот же (например, вербальный) компонент, результаты оказываются гораздо хуже: две параллельные задачи мешают друг другу.

Центральный исполнитель - ключевой элемент, который позволяет сфокусировать внимание на задаче и контролирует все остальные когнитивные процессы, не давая нам отвлекаться на посторонние стимулы. Предполагается, что центральный исполнитель участвует в переключении между задачами, координирует работу подчиненных систем, агрегирует, комбинирует и обновляет поступающую информацию и тормозит автоматические процессы, отвлекающие от работы. Рабочая память непосредственно связана с интеллектом. Способность человека обновлять информацию и избирательно направлять фокус внимания, подавляя посторонние стимулы, предсказывает уровень общего интеллекта.

Центральный исполнитель, вероятно, помогает нам не только принимать «холодные» рациональные решения, анализируя условия задачи и входящую информацию. Те же участки префронтальной коры участвуют и в эмоциональной саморегуляции: помогают нам справляться с сильными эмоциями и удерживают нас от поспешных действий, о которых мы скорее всего пожалеем. Люди, хорошо справляющиеся со сложными задачами, требующими сосредоточенного внимания, лучше контролируют свои эмоциональные импульсы. С другой стороны, сильные эмоции могут отвлекать нас, перетягивая внимания с рабочих задач. Поэтому периоды стресса, тяжелых переживаний, всевозможные жизненные передряги так сильно «отъедают» когнитивные ресурсы и ухудшают нашу работоспособность.

Творческое мышление – способность мыслить нешаблонно и находить новые интересные решения для возникающих задач – оказывается очень ресурсоемкой деятельностью. Под творчеством здесь понимается не просто любой продукт мышления (образы, идеи, тексты или мелодии), а новый продукт, отвечающий определенным требованиям и ограничениям: яркий образ, хорошо выражающий определенный набор идей, текст, достаточно легкий для восприятия и в то же время передающий глубокую и сложную мысль, оригинальная мелодия, которую легко запомнить и которая создает у слушателя определенное настроение. Короче, творчество – это когда мы создаем не абы что, а нечто, достигающее определенной цели (или сразу нескольких целей). То, что понравится аудитории, что запомнится, развлечет или будет полезным, чем захочется поделиться.

В таком случае требуется не просто порождать поток идей, но и проверять их на то, насколько они удачные – т.е. соответствуют тем целям, которых мы хотим достичь. По-видимому, за генерацию мыслей и за их проверку «на вшивость» отвечает две разные сети внутри мозга. Дефолт-система мозга активна тогда, когда наше внимание направлено скорее вовнутрь, а не вовне: она поддерживает состояние «блуждания в мыслях» (mind wandering). Человек в это время не только предается досужим фантазиям и «считает ворон», но и способен придумывать оригинальные идеи и яркие образы, высвобождая живой и спонтанный поток мыслей.

Чтобы критически оценить появившиеся идеи, требуется работа другой системы – сети исполнительного контроля. В отличие от дефолт-системы, сеть исполнительного контроля обеспечивает внимание, направленное вовне, – например, на те условия задачи, по которым предстоит оценить новые идеи и отобрать самые удачные, и потом прикинуть, чего новым идеям не хватает, чтобы действительно попасть «в яблочко».

Обычно эти две сети работают как антагонисты: когда одна сеть активна, работа второй подавлена. Погружаясь мыслями в себя, мы чаще всего не пытаемся критично оценивать свои фантазии на соответствие законам физики или нормам права. Разбираясь с условиями задачи в учебнике, редко задумываемся о том, как известные нам параметры треугольника или коэффициенты уравнения связаны с нашими жизненными ценностями и приоритетами.

Для творческого мышления эти две оппонирующие системы требуется подружить. Подчинить поток идей когнитивному контролю, но при этом отыскивать в голове не шаблонные и нестандартные идеи, способные заинтересовать и увлечь. Когда мы придумываем идеи, активна в основном дефолт-система мозга, а когда анализируем и оцениваем свои идеи, обе сети начинают работать совместно: здесь к способности дефолт-системы порождать идеи подключается способность направлять поток в нужное русло со стороны сети исполнительного контроля. Взаимодействие этих двух систем, по-видимому, также требует участия определенных участков из третьей сети – сети значимости (salience network). Вероятно, она может использоваться как промежуточный механизм переключения между двумя дополняющими режимами.

Получается, что творчество требует немало концентрации внимания и гибкости ума, чтобы совмещать восходящие (порождение идей) и нисходящие (оценка идей) процессы. Здесь требуются не только навыки и кругозор, но и саморегуляция – развитая способность управлять своим мышлением и искать доступные решения в поле возможностей, не «передавливая» активность нужных для этого систем.