Вы думаете, что неплохо знаете своё тело.
Сердце качает, желудок варит, мозг командует. Всё чинно, благородно, почти как в инструкции к холодильнику.
А теперь неожиданная новость: ваш организм — это не аккуратная биомашина, а слегка безумный проект природы, который каким-то чудом не развалился по дороге.
Судите сами.
Желудок каждый день живёт в режиме «как самому себя не сожрать». Счастье у вас вырабатывается не в голове, а в кишечнике — то есть бабочки в животе оказались не поэзией, а медицинским диагнозом.
А орган, который врачи десятилетиями выкидывали как бесполезный мусор, внезапно оказался запасным бункером для полезных бактерий.
И чем глубже смотришь в себя, тем сильнее ощущение, что человек — это не венец эволюции, а очень удачно собранный набор странных компромиссов.
Так что добро пожаловать внутрь собственного тела — места, где всё работает, но если вдуматься, вообще не должно было работать именно так.
Парадокс в том, что сам мозг — единственный орган в теле, лишённый болевых рецепторов. Боль есть в коже головы, в оболочках мозга, в кровеносных сосудах — но не в нервной ткани. Хирурги вводят местную анестезию в кожу, вскрывают черепную коробку, и дальше пациент не испытывает ровно ничего, пока им манипулируют. Орган, который обрабатывает каждый болевой сигнал в вашем теле, себя самого не чувствует.
Зачем тогда держать пациента в сознании? Для так называемого функционального картирования. Хирург прикладывает электрод к разным участкам мозга — и наблюдает реакцию. Если пациент вдруг перестал говорить или не может пошевелить рукой, значит, электрод задел критически важную зону. Хирург запоминает её координаты и обходит стороной.
В 2008 году американскому музыканту Бобу Вудсу таким образом удалили опухоль из зоны, вплотную примыкавшей к слуховой коре, — пациент пел во время операции, а хирург работал буквально в сантиметре от центра его музыкальности. После восстановления Боб вернулся на сцену.
Показатель успешного сохранения неврологических функций при таких операциях достигает 85–90% — против значительно худших результатов при операциях на спящем пациенте.
Эволюционное объяснение отсутствия боли в мозге, кстати, есть: если бы мозг чувствовал боль при внутреннем кровоизлиянии, человек был бы парализован в самый критический момент. Отсутствие боли позволяет ему продолжать работать даже тогда, когда с ним что-то идёт не так.
А теперь про то, что мозг делает с вами каждую ночь, пока вы об этом не подозреваете.
В 2013 году исследователи из Университета Висконсина обнаружили нечто, что резко изменило понимание функции сна. Оказалось, что каждую ночь мозг буквально поедает сам себя — и это не патология, а плановая уборка.
За день мозг создаёт огромное количество новых синаптических связей — крошечных соединений между нейронами, через которые передаётся информация. Обучение, впечатления, разговоры — всё это оседает в виде новых синапсов.
К вечеру мозг превращается в захламлённый склад: полезные связи перемешаны с мусором. Ночью в дело вступают глиальные клетки — специализированные клетки-«уборщики». Они методично обходят нейроны и поглощают слабые, редко используемые синапсы, оставляя сильные и важные нетронутыми. За одну ночь исчезает около 20% дневных синапсов.
Параллельно активируется глимфатическая система: мозг уменьшается в объёме, освобождая пространство для циркуляции спинномозговой жидкости. Эта жидкость буквально промывает мозг — вымывает токсичные белки, в том числе амилоид-бета, накопление которого связано с болезнью Альцгеймера.
Что происходит при недосыпе — очевидно: уборка не завершается, синаптический мусор накапливается, мозг теряет способность отличать важное от второстепенного.
Исследование Университета Дюка 2017 года показало: у людей, систематически спящих меньше шести часов, риск нейродегенеративных заболеваний на 30% выше. Недосып — это не просто усталость. Это немытый мозг, который работает в условиях собственного мусора.
Серотонин принято называть «гормоном счастья» — и тут же представлять его продуктом работы мозга. Это неточно.
95% всего серотонина в вашем организме производится в кишечнике, а мозгу достаётся лишь оставшиеся 5%. Производят его энтерохромаффинные клетки в стенке кишечника — и делают это под прямым влиянием кишечной микробиоты.
В кишечнике вообще сосредоточено около 80% иммунной системы человека и порядка 500 миллионов нейронов, образующих собственную нервную сеть — «второй мозг».
Она способна работать автономно, без команд сверху, и общается с мозгом через блуждающий нерв.
«Второй мозг» управляет пищеварением — координирует перистальтику, секрецию ферментов и слизи, всасывание питательных веществ, а также защитные рефлексы вроде рвоты и кровотока в органах ЖКТ. Кроме того, он регулирует иммунитет через взаимодействие с микробиотой (70–80% иммунной системы). Также он влияет на настроение, стресс, тревогу, аппетит и даже когнитивные функции.
А пока мы говорим о кишечнике — давайте реабилитируем орган, который хирурги десятилетиями удаляли без особых раздумий.
Аппендикс долго считался наглядным примером эволюционного мусора, от которого организм просто не успел избавиться. Его удаляли без особых сожалений: ну и ладно, мол, зубы мудрости тоже не нужны. Но в конце 2000-х накопились данные, которые эту версию опровергли.
Исследователи из Университета Дьюка установили: аппендикс служит резервным хранилищем полезных кишечных бактерий. При тяжёлой диарее, после курса антибиотиков или острой кишечной инфекции, когда микрофлора кишечника частично уничтожена, бактерии из аппендикса выходят наружу и помогают её восстановить. Что-то вроде аварийного генератора — о нём вспоминают только тогда, когда свет выключился.
Стенки аппендикса выстланы лимфоидной тканью, которая входит в состав иммунной системы. Эволюционный анализ показал: у видов, у которых аппендикс появился на каком-то этапе развития, он не исчезал — продолжал развиваться. Это признак адаптивного органа.
Первоначальная функция аппендикса у травоядных предков и приматов заключалась в пищеварении — он помогал переваривать целлюлозу из листьев и растительной пищи, работая как часть слепой кишки для ферментации грубой клетчатки с помощью бактерий.
Да, свою изначальную функцию аппендикс и правда утратил. Поэтому справедливо и считается рудиментом (то есть, утратившим свою функцию). Но он заменил ее на другое. Рудимент - не означает не нужный.
Теперь о том, как вас обманывают ваши собственные чувства — причём каждый раз за обеденным столом.
Около 80% того, что вы воспринимаете как вкус еды, на самом деле является запахом. Язык различает лишь пять базовых вкусов: сладкий, кислый, солёный, горький и умами. Всё остальное — послевкусие хорошего вина, аромат жареного чеснока, разница между малиной и клубникой — это работа обонятельных рецепторов.
Мозг сшивает сигналы от языка и носа в единое ощущение, которое мы называем вкусом. При заложенном носе или в условиях пересушенного воздуха — например, в самолёте — обоняние работает хуже, и еда кажется пресной. Авиакомпании об этом знают: именно поэтому бортовое питание содержит больше соли и специй, чем аналогичные блюда на земле.
Нос, кстати, способен различить до 50 000 различных запахов и запомнить около триллиона ароматических комбинаций. Запах — эволюционно древнейшее из чувств, напрямую связанное с лимбической системой мозга, отвечающей за эмоции. Отсюда странная способность запаха мгновенно возвращать в прошлое: конкретный аромат вызывает воспоминания не хуже чем любая фотография.
Печень — единственный внутренний орган человека, способный полностью регенерировать. Отрежьте три четверти печени — через шесть-восемь недель она восстановит первоначальный объём. Это не преувеличение: именно на этом свойстве основана целая отрасль хирургии.
Живое донорство части печени — процедура, при которой здоровый человек отдаёт 60% своей печени больному родственнику или незнакомцу. Обе доли — и пересаженная, и оставшаяся у донора — восстанавливаются до нормального размера.
Первую такую операцию провели в Бразилии в 1989 году. Сегодня в странах Азии ежегодно проводится более тысячи подобных вмешательств. Смертность среди доноров — менее 1%.
Механизм регенерации запускается через несколько часов после операции: резкий скачок концентрации гепатоцитарного фактора роста (HGF) даёт сигнал оставшимся клеткам начать деление.
Через 24–48 часов печень уже восстановила 25–30% утраченного объёма. Через три недели — большую часть. Через восемь недель — практически всё. Порог выживания — 20–25% оставшейся ткани: меньше этого, и регенерация уже не успевает за потребностями организма.
Ещё один орган в вашем теле занимается постоянным самовосстановлением — причём по куда более жёсткой необходимости.
Желудочный сок имеет кислотность pH 1,5–3,5. Для сравнения: это примерно то же самое, что аккумуляторная кислота, — она растворяет металл. Если капнуть желудочный сок на бритвенное лезвие, лезвие начнёт разрушаться. Возникает логичный вопрос: почему желудок не переваривает сам себя?
Ответ в скорости обновления. Слизистая оболочка желудка полностью меняется каждые три-четыре дня. Клетки эпителия делятся настолько быстро, что успевают заменить повреждённые кислотой ткани раньше, чем разрушение станет критическим. Это непрерывная гонка: кислота атакует, эпителий восстанавливается быстрее, чем успевает погибнуть.
Когда этот баланс нарушается — например, из-за бактерии Helicobacter pylori, которая умеет жить в кислой среде и повреждает защитный слой слизи, — возникает язва. По сути, желудок начинает переваривать сам себя и восстанавливается медленнее, чем обычно.
Каждый год в мире фиксируется около 10 миллионов новых случаев язвенной болезни — наглядное подтверждение того, насколько тонкий баланс поддерживается в этом органе круглосуточно.
Человек моргает в среднем 15–20 раз в минуту. Формально глаза при этом закрыты примерно 10% времени бодрствования. Формально, потому что мозг научился незаметно «вырезать» эти паузы из потока восприятия: вы не замечаете темноты при каждом моргании, потому что мозг её скрывает.
Но есть кое-что интереснее. Исследование психологов из Университета Конкордии (2013) показало: при возрастании когнитивной нагрузки мозг начинает «откладывать» моргание.
При решении сложных математических задач частота морганий падает на 50–70%. При прослушивании речи в условиях шума — ещё сильнее. При подготовке к устному экзамену — на 55% от нормы. Рекордное снижение зафиксировано при попытке запомнить список несвязанных слов: мозг практически перестаёт моргать.
Объяснение простое: моргание — это кратковременная потеря и зрительной, и слуховой информации. Когда мозг работает в режиме максимальной концентрации, он жертвует зрением, чтобы не пропустить ничего важного.
А теперь об одной загадке, которая занимает учёных уже полвека: почему мы, при всём нашем развитом мозге, физически слабее обезьяны?
Если побрить шимпанзе и сфотографировать торс от шеи до пояса, снимок будет почти неотличим от человеческого. Расположение мышц, их форма, общая архитектура — практически идентичны. При этом шимпанзе в два раза сильнее тренированного атлетичного человека в верхней части тела, а в некоторых тестах на хватательную силу разрыв достигает трёх-четырёх раз. А горилла - так вообще в пять раз. Откуда такая разница при столь похожей анатомии?
Наиболее убедительную версию предложил палеоантрополог Гарварда Дэниел Либерман. Человек эволюционировал не для силы, а для выносливости. Наши предки охотились иначе, чем другие хищники: они не догоняли добычу в коротком спринте — они преследовали её на огромные расстояния, пока та не падала от истощения. Для этого нужны совсем другие мышцы: с преобладанием медленных окислительных волокон, длинными сухожилиями, суставами, оптимизированными для экономичного бега.
Именно это мы и имеем. Шимпанзе, у которого нет нужды бежать двадцать километров по саванне, получил совсем другую комплектацию. Зато, соответственно, у шимпанзе и с выносливостью проблемы, и на большие расстояния они не ходят.
Есть и другие версии. Эволюционный биолог Ричард Рэнгем предположил, что в ранних человеческих группах слишком агрессивных и сильных самцов попросту убивали коллективно — естественный отбор работал против грубой силы. Молекулярные генетики добавляют: у человека значительно ниже уровень тестостерона, чем у других приматов, а именно тестостерон определяет рост мышечной массы и силы.
И напоследок — самое странное из всего, что происходит в вашей голове прямо сейчас, пока вы это читаете.
То, что вы видите прямо сейчас, — не реальность. Точнее, не совсем реальность. Мозг не обрабатывает зрительные данные в режиме реального времени: обработка занимает время, а нервные импульсы идут от глаз к коре со скоростью, которой недостаточно для мгновенной реакции. Поэтому мозг пошёл на хитрость.
Он постоянно строит предсказательную модель — прогноз того, что должно быть перед вами в следующую долю секунды, основанный на прошлом опыте. То, что вы «видите», — это на самом деле эта модель. Сигналы от глаз используются преимущественно для коррекции ошибок предсказания, а не для построения картины с нуля. В нейронауке это называется предиктивным кодированием.
Именно из этого свойства вырастают зрительные иллюзии: мозг «достраивает» картинку по привычным шаблонам, даже когда реальность им противоречит.
Отсюда же — феномен слепого пятна, которого мы не замечаем.
Слепое пятно — это участок сетчатки глаза в месте выхода зрительного нерва, где нет светочувствительных клеток (палочек и колбочек), поэтому попадающее туда изображение физически не воспринимается. Фактически, у вас в изображении должна быть большая дыра у каждого глаза.
Но мозг автоматически «дорисовывает» недостающий фрагмент по окружению и предыдущему опыту, создавая иллюзию сплошной, непрерывной картины мира.
По существу, вы живёте в симуляции собственного производства, которую обновляете каждые несколько сотен миллисекунд.