Dėl ko mūsų smegenys ypatingos, ar jos kada išsijungia, ar protingesnių žmonių smegenys kitokios? Štai ką mokslas sako apie sąmonę ir kitas didžiausias mūsų smegenų paslaptis

Jūsų galvoje yra galintis skaičiuoti, kurti ir suprasti supančią visatą įrenginys, tevartojantis energijos, kaip 20 vatų lemputė.

Apie žmonių smegenis jau nemenkai suprantame. Pastaraisiais metais sužinojome, kad smegenų ląstelės gali regeneruotis ir išsiaiškinome, kas nutinka, kai pradedame šnekėti, dar prieš žinodami, ką norime pasakyti. Bet kuo daugiau sužinome, tuo geriau suprantame, kiek dar nežinome. Toliau aptarsime didžiausius klausimus apie smegenis, stengdamiesi atskleisti šio nuostabios pilkos masės veikimo mechanizmus ir paslaptis.

Dėl ko mūsų smegenys ypatingos?

Mums patinka sau tvirtinti, kad mūsų smegenys yra išskirtinės. Kiti gyvūnai gali naudoti įrankius ar pereiti labirintus, bet ar jie gali išrasti kompiuterius ar rašyti sonetus?

Tačiau netgi tokiu ypatingu protu nelengva paaiškinti, kodėl žmonių smegenys tokie ypatingi. Mūsų maždaug pusantro kilogramo smegenys triskart lengvesnės už dramblio ir yra vos penktadalio kašaloto smegenų masės.

Tačiau atsižvelgiant į smegenų santykį su kūno dydžiu, mūsų smegenys neįprastai didelės: 7–9 kartus didesnės nei būtų galima tikėtis iš mūsų dydžio žinduolio. Bet vien toks grubus matavimas mūsų intelekto nepaaiškina. Kapucinų smegenų ir kūno dydžio santykis aukštesnis už gorilų, tačiau gorilos yra protingesnės.

Tad, aišku, kad dydis dar ne viskas. Svarbesnė metrika galėtų būti smegenų veikliųjų elementų – neuronų – skaičius. Neuronų skaičiavimo metodo pionierės Suzana'os Herculano-Houzel iš Vanderbilt universiteto Tenesyje vertinimu, žmonės jų turi maždaug 86 milijardus.

Tiesą sakant, primatų smegenyse yra daugiau neuronų, nei bet kurių kitų panašaus dydžio žinduolių smegenyse. Žmonių smegenyse neuronų yra daugiau, nei bet kurių kitų primatų, – ir tikriausiai bet kurių kitų gyvūnų – smegenyse. Tai tapo įmanoma išradus kepimą, nes termiškai apdorotas maistas iš to paties jo kiekio suteikia daugiau kalorijų šiam energijos trokštančiam organui.

Svarbus ne tik neuronų skaičius, bet ir kur jie yra. Ypatingi mūsų gebėjimai radosi dėl didesnės nei kitų gyvūnų jų dalies smegenų žievėje – raukšlėtame smegenų išoriniame sluoksnyje, sako Herculano-Houzel. Tokia struktūra suteikia galimybę išsivystyti sudėtingesniam elgesiui, nei vien atsakas į stimulus. „Jei turite žievę, nebesate aplinkos vergas. Galite pasirinkti ką nors daryti kitaip,“ paaiškina Herculano-Houzel.

Be to, jos komanda neseniai atrado, kad tarp šiltakraujų gyvūnų, neuronų skaičius smegenų žievėje koreliuoja su ilgaamžiškumu. Herculano-Houzel mano, kad tai irgi yra mūsų kognityvinio pranašumo faktorius: žmonės ilgai bręsta. „Mūsų smegenys išties ilgai formuojasi,“ sako ji. „Ir visą tą laiką iš pasaulio siurbiame informaciją.“

Neuronai dar ne viskas: intelektui svarbios ir ląstelės, vadinamos astrocitais (žr. „Iš ko sudarytos smegenys?“). Bet panašu, kad svarbiausiu mūsų kognityvinio dominavimo faktoriumi yra 16-os milijardų smegenų žievės neuronų skaičiavimo galia.

Kas yra sąmonė?

Pagalvokite apie sąmoningą protą kaip apie žaizdrą. Jei giliai miegate, sąmonės liepsna nurimusi iki žemo, bet pastovaus lygio. REM miego fazės metu, kai sapnuojate, liepsna šokinėja ir šviečia ryškiai, bet nenuspėjamai. Esant komoje, sąmonė tėra blausiai švytintys pelenai.

Kitaip tariant, sąmonė būna įvairiausių būsenų. Vienas to paaiškinimas, kad visiškas sąmoningumas randasi, daugeliui smegenų dalių transliuojant informaciją į neuronų tinklą, vadinamą globalia darboviete. Kai ši transliacija nevyksta, jutimai lieka pasąmonėje. Kai transliavimas nevisiškas, pasiekiamas skirtingas sąmoningumo lygis, toks, koks būna sapnuojant, ar susitrenkus galvą.

Tyrinėdami tokias būsenas, vieną dieną turėtume perprasti sąmonę kuriančius smegenų mechanizmus. Tad kodėl sąmonės paaiškinimas – kaip kilogramas ar panašiai nervinių ląstelių iš minčių ir pojūčių maišalynės sukuria mentalinį potyrį – pavadintas „sunkiąja problema“? Visų pirma, filosofai susitelkė į potyrių suvokimo paaiškinimą. Jų naudojamas terminas „qualia“ apibūdina potyrių savybes, tarkime, žemuogių raudonumo ar vyno skonio pajutimą. Bandymai paaiškinti kvaliją tarp neuromokslininkų sukėlė nesibaigiančią sumaištį.

„Jei mūsų smegenys yra išmanusis telefonas, tai sąmonė yra ekranas“

Vienas iš problemos sprendimų – jos ignoravimas. „„Kvalija“ yra meno terminas, sugalvotas filosofų, norinčių, kad sąmonės prigimties klausimai būtų atsakomi tik baugiai ir nebiologiškai,“ sako Patricia Churchland iš Kalifornijos universiteto San Diege. Galų gale, įprastai apie kvaliją nekalbame, o kalbame apie tokius dalykus, kaip nuovargis alkis ar net įsimylėjimas – jausmus, kurie turi aiškią, nebaugią biologinę kilmę.

Dauguma žmonių apie savo kvaliją nežino, kol filosofai jų to nepaklausia, sako Daniel Dennett iš Tufts universiteto Masačiusetse. Dennettas ne tik mano, kad čia nėra jokios sunkios problemos, jis įsitikinęs, kad pati sąmonė yra savotiška iliuzija. „Reikia nemenkai įtikinėti, kad žmonės „pastebėtų“ savo kvaliją,“ sako jis, „o kai jie mano ją pastebėję, jie tiesiog pasiduoda dar vienai iliuzijai“

Ši iliuzija, pasak Dennetto, yra tokia: kiekvienas iš mūsų tikime, kad turime privilegijuotą prieigą prie kai kurių įspūdingų savo proto būsenų, su kuriomis esame artimai susipažinę, ir kurias suvokiame kaip patirtis. Bet smegenys mūsų sąmonei pateikia tik tai, kas mums svarbu, ir atlieka tai mums suprantamu būdu. Pavyzdžiui, būtent todėl dalykus matome tam tikros spalvos. Tikras pasaulis toks nėra, bet mūsų regos sistemos iš esmės nuspalvina mums pasaulį, kad jis taptų paprastesnis.

Proto iliuzijos

Dennettas teigia, kad lygiai kaip spalva yra smegenų sukurta iliuzija, taip ir sąmonė. „Sąmonė yra evoliucijos sukurta naudotojo iliuzija, skirta palengvinti gyvenimą smegenims, vedančioms mūsų kūnus per gyvenimo sunkumus,“ sako jis.

Išmaniųjų telefonų dizaineriai ekranus vadina naudotojų iliuzija. Ekranas yra sąsaja su telefone esančiu kompiuteriu, tačiau piktogramos – pavyzdžiui, žinutę žymintis voko paveikslėlis – yra simboliniai ir neturi jokio ryšio su tikra technine ir programine telefono žinučių sistemos įranga. Jei mūsų smegenys yra išmanusis telefonas, tai sąmonė yra ekranas, sąsaja su smegenimis. Tačiau metafora nėra tiksli, pabrėžia Churchlandas. Kai, pavyzdžiui, jaučiamės apsvaigę ar nustatome, iš kur sklinda garsas, tai yra smegenyse vykstančių procesų rezultatas. Sąmonė veikiau yra kaip telefono ekranas, rodantis skirtingas programėles, priklausomai nuo likusios bakterijos ar to, kiek jį pakratėte.

Kitaip tariant, sąmonė yra dalinė iliuzija, paveikslėlis, kurį numezgė smegenys, atsižvelgdamos į visa tai, ką gauna, ir tai, kiek jos transliuoja.

Ar protingesnių žmonių smegenys kitokios?

Trumpas atsakymas – taip. Žmonių protai skiriasi, tad, kaip kitaip būtų galima paaiškinti šį skirtumą, jei ne smegenų struktūros ar funkcionavimo skirtumais? O štai kokie konkrečiai tie skirtumai, atsakymų ieškoma intensyviai.

Pirmas pažymėtinas dalykas, yra tai, kad didesnių smegenų savininkų IQ įprastai būna didesnis, bet svarbu ne tik dydis (žr.: „Dėl ko mūsų smegenys ypatingos?“). Kad išsiaiškintume daugiau, turime įsigilinti į mūsų smegenis sudarančią baltąją ir pilkąją medžiagą. Pilkąją medžiagą sudaro neuronų kūnai, o baltąją – gijos, kuriomis neuronai siunčia signalus. Rogier Kievit iš MRC Kognityvinių ir smegenų mokslų centro Kembridže, JK su kolegomis išsiaiškino, kad pilkosios medžiagos tūris kaktinėje žievėje yra susijęs su intelekto lankstumu, tai yra, gebėjimu spręsti naujoviškas problemas. Jie taip pat atrado, kad tai susiję ir su baltosios medžiagos kiekiu jungtyse tarp dviejų kaktinės dalies smegenų žievės pusių.

Svarbus ne tik audinių kiekis. Viena iš nuostabiausių žinduolių smegenų ypatybių yra paviršiuje esančios gilios pilkosios medžiagos klostės, suteikiančios graikiško riešuto branduolio išvaizdą. Šios raukšlės padidina paviršiaus plotą, suartina ląsteles ir taip jos gali sparčiau bendrauti. Tad, nieko keisto, kad susiraukšlėjimo lygis koreliuoja sugalvojimo sparta ir atminties darbu: protingesnių žmonių smegenys labiau susiraukšlėjusios.

Bet iš to vis vien nėra aišku, kur yra smegenų intelektas. Kad tai išsiaiškintume, galime atsisukti į vieną iš populiariausių idėjų apie jo buvimo vietą, vadinamąją parieto-frontalinės integracijos teoriją. Pagal ją, biologinė intelekto bazė yra tinklas, jungiantis skirtingus smegenų aktyvius taškus.

Šių taškų užuominų galima rasti tiriant smegenų atvaizdus. Tirdami, kurios smegenų dalys suaktyvėja, atliekant kognityvines užduotis, Ulrike Basten iš Goethe universiteto Frankfurte Vokietijoje su kolegomis aptiko tinklą, jungiantį 20 atskirų kaktinės ir smilkininės smegenų žievės sričių, kurios susietos su intelektu. Žmonės, šiose zonose turėję daugiau pilkosios medžiagos ar kurių šios zonos buvo aktyvesnės, buvo protingesni.

Atrodo, jau kažką apčiuopėme, tačiau šis rezultatas rodo ne tik tai, kad protingesnių žmonių smegenys fiziškai kitokie: panašu, jie ir veikia efektyviau. Smegenys gali turėti dideliam našumui tinkamą važiuoklę, bet tai nelabai ką reiškia be kompiuterio, reguliuojančio, kaip galia tiekiama ir kaip konkrečiu momentu paskirstyti resursus, sako Emiliano Santarnecchi iš Harvard Medicinos mokyklos.

Santarnecchio darbas rodo, kad intelektą galima pagerinti, magnetine stimuliacija padidinus smegenų veikimo efektyvumą. Dar jis pabrėžė plastiškumo, gebėjimo keistis svarbą. Tikriausiai kai kurių žmonių smegenys yra plastiškesnės, geriau gebančios mokytis.

O kur dar genetika. Nors žinome, kad intelektą veikia šimtai genų, jų poveikio niuansų išsiaiškinimas užtruks dar ilgai. Bet vietos, kurioje glūdi intelektas – svarbiausia žmogaus savybė – radimas smegenyse – sudėtingiausiame žinomame visatos objekte – niekados ir nežadėjo būti lengva užduotimi.

Kas vyksta galvojant?

Pradėjus galvoti apie galvojimą, protas netrukus nugarma triušio urvan. Mintys mums kyla savaime, bet apčiuopti, kas jos tiksliai yra, sudėtinga. Kadaise jos laikytos nematerialiomis esybėmis, atskiromis nuo biologinės smegenų medžiagos. Dabar žinome, kad kiekviena mūsų mintis – apie paprastus dalykus ar abstrakčiausias idėjas – yra 86 milijardų smegenų ląstelių tinkle pulsuojančių elektros impulsų rezultatas.

„Man mintis yra paprasčiausiai smegenų atliekamas įvesčių transformavimas į išvestis,“ sako Ethan Solomon iš Pensilvanijos universiteto.

Bet jei 100 neuromokslininkų paklausite apibrėžimo, gausite 100 skirtingų atsakymų, pastebi Avgusta Shestyuk iš Kalifornijos universiteto Berklyje. „„Galvojimas“ yra apibendrinantis terminas daugybei skirtingų kognityvinių procesų,“ sako ji. Kai kurios mintys būna kaip paveikslėliai, kitos atrodo sudėtos iš žodžių, o daug ir iš viso kyla nesąmoningame lygyje, mums jų net nepastebint.

Naujausi neurologiniai tyrimai suteikia galimybę pasiklausyti galvojimo elektrinių signalų. Jie rodo, kad net paprasčiausios mintys sukelia stulbinamai didelį aktyvumą, kai skirtingos smegenų sritys siunčia viena kitai informaciją, o tam tikri „centriukai“ reguliuoja signalų judėjimą.

„Minčių skaitytuvai jau nebe mokslinė fantastika“

Pavyzdžiui, pernai Shestyuk su kolegomis įrašė atskiros minties kelionę smegenyse, matuodama elektrinius signalus, kylančius, kai žmonių buvo prašoma atsiminti ir pasakyti žodį. Pirmiausiai suaktyvėdavo iš akių ir ausų signalus gaunančios regos ir klausos sritys smegenų žievėje. Paskui įsijungdavo smegenų komandų centras – prefrontalinė žievė.

Kuo sunkesnė buvo atminties užduotis, tuo prefrontalinė žievė buvo aktyvesnė, ir ilgiau užtrukdavo atsakyti, kas rodė, kiek laiko trunka šiam smegenų regionui pajungti ir kitas smegenų sritis, tokias, kaip tinklo dalis, kuriose buvo saugomi prisiminimai. Ir galiausiai, atgydavo motorinė žievė, sukurianti kalbinį atsaką. Kas nuostabu, tai įvykdavo prefrontalinei žievei dar nenusprendus, koks atsakymas bus. „Todėl kartais pradedame šnekėti dar nežinodami, ką norime pasakyti,“ sako Shestyuk.

Taigi, prefrontalinė žievė diriguoja minčių procesui, bet reikia koordinuoti ir susijusius signalus. Tai jau smegenų bangų darbas: nervino aktyvumo raibuliai, smegenyse kylantys skirtingu dažniu. Solomono tyrimas parodė, kad atminties testo metu tampa koordinuotos įvairių smegenų sričių žemo dažnio teta bangos, ir tokia sinchronizacija tikriausiai padeda regionams keistis informacija.

Nauja galimybė pažvelgti į atskiras mintis rodo, kad minčių nuskaitymo įrenginiai nėra vien mokslinės fantastikos tema. Šiais metais, ant smegenų išdėliotais elektrodais nuskaitytas smegenų bangas kompiuteris išvertė į žodžius. Tokia technika galėtų padėti sąmoningiems, tačiau negalintiems pajudėti žmonėms bendrauti vien minčių galia.

Jūs kairiasmegenis, ar dešiniasmegenis?

Gali būti, kad esate pagalvojęs, kad esate kairiasmegenis ar dešiniasmegenis: racionalus ir logiškas, ar kūrybingas ir laisvadvasis. Kad ir kokia patraukli ši koncepcija, ji yra visiškas mitas.

Nesunku suprasti, iš kur tokia idėja kilo. Septintajame dešimtmetyje buvo išsiaiškinta, kad kai kurios funkcijos vykdomos tik vienoje smegenų pusėje. Dauguma žmonių kalbą apdoroja kairiame pusrutulyje, tuo tarpu emocijos tvarkomos dešiniajame. Netrukus paskelbta, kad kairiam pusrutuliui priklauso logikos, proto ir kalbos monopolija, o dešinė atsako už emocijas, muzikalumą ir impulsyvumą. Iš to kilo populiari dominuojančios smegenų pusės apibrėžiamos asmenybės maksima.

Tiesa ne tokia tiesmuka. Pavyzdžiui, nors kairys pusrutulis kuria sudėtingą kalbą, dešinys leidžia suprasti šių žodžių emocinį ir metaforinį turinį – suteikia lingvistinį subtilumą. Tuo tarpu kūrybingas mąstymas aktyvuoja platų ląstelių tinklą abiejuose pusrutuliuose.

Be to, nėra vienos kurios smegenų pusės dominavimo įrodymų. Jeffrey Anderson iš Utah universiteto nuskenavo daugiau nei 1000 įvairias užduotis atliekančių žmonių smegenis, ir parodė, kad nė vienam nepasireiškė vienos kurios nors pusės dominavimas.

Nuo viršaus lig apačios

Netrūksta ir kitų idėjų. Stepheno Kosslyno iš Harvardo universiteto išvystyta „kognityvinių modų teorija“ teigia, kad mūsų kognityvinį stilių lemia tai ar esame viršasmegeniai, ar apačiasmegeniai. Viršutiniai mūsų smegenų regionai susiję su planų kūrimu ir vykdymu, jų peržiūrėjimu, jeigu kas nepavyksta. Žemesni regionai iš esmės užsiima jutiminių signalų apdorojimu, objektų ir įvykių klasifikavimu bei suteikimu jiems prasmės.

Visi naudojasi visomis smegenimis, pabrėžia Kosslynas, bet kiekvienas labiau remiasi viršutine ar apatine sistema, o tai veikia mūsų elgesį. Pavyzdžiui, asmuo su dominuojančia viršutine smegenų dalimi dažniau užduotis atliks kūrybingai, bet kartais neefektyviai, nes nekoreguos planų pagal esamas aplinkybes. Su dominuojančia žemesne smegenų dalimi plano detales apgalvoja, bet ne taip linkę imtis sudėtingų schemų.

Tačiau Andersonas mano, kad mūsų asmenybės tikriausiai kyla iš to, kaip įvairios smegenų sistemos sujungtos ir kokie stiprūs šie ryšiai. Tarkime, labiau tikėtina, kad naujiems potyriams atvirų žmonių oda pašiurps, išvydus nuostabiai gražų saulėlydį. Smegenų skenai rodo, kad jų smegenyse daugiau ryšių tarp jutiminę informaciją apdorojančių sričių ir už mūsų vidinį balsą atsakančių regionų.

Galime šią informaciją pateikti giliojo mokymosi mašinoms, kurios, remdamosis asmens smegenų skenavimo duomenimis, galėtų pateikti tikslias prognozes apie asmenybės bruožus, sako Andersonas. „Tai priklauso ne nuo to, kuriuo pusrutuliu asmuo daugiau naudojasi, o nuo subtilių visas smegenis jungiančių ryšių skirtumų.“

Ar jūsų smegenys kada nors išsijungia?

Galima būtų manyti, kad mums ilsintis, smegenys irgi išsijungia. Bet taip nėra. Jei esate gyvas, neuronai veikia. „Daug apdorojimo vyksta netgi tada, kai, regis, visiškai nieko neveikiate,“ sako Deniz Vatansever, kognityvinis neuromokslininkas iš Fudan universiteto Kinijoje.

Kitaip, ko gero, nė negalėtų būti. Nuolatinis budrumas mūsų protėviams buvo gyvybės ar mirties klausimas. Šiais laikais daugumai mūsų nereikia sergėtis iš pasalų puolančių leopardų. Bet vis viena turime būti pasirengę pavojams ir galimybėms, tad smegenys privalo dirbti nesustodamos.

~1 petabaitas
Tokia žmogaus smegenų atmintis [maždaug atitinka Pasaulinį tinklą]
šaltinis: ELIFE

Dešimtajame dešimtmetyje smegenis tiriantys mokslininkai pastebėjo, kad smegenų skeneryje ramiai gulinčių ir užsimerkusių žmonių smegenų aktyvumas yra stulbinamai didelis. Tyrėjai nustatė smegenų regionus, kurie aktyviausi ilsintis, ir jie buvo pavadinti standartinės veiksenos tinklu (SVT). Jis mažai aktyvus, kai atliekame dėmesio reikalaujančias užduotis, bet mus „išsijungus“ jie suaktyvėja ir išleidžia mūsų protą pasibastyti.

Kai kurie duomenys rodo, kad SVT susijęs su įgautų patirčių perkratymu ir spekuliavimu apie ateitį. Šia prasme jis gyvybiškai būtinas, nes svajojimas laikomas vienu iš gebėjimų, skiriančių mus nuo kitų gyvūnų. Bet SVT daro ne vie tai. 2017 metais Vatanseveras su kolegomis parodė, kad jis atsakingas už kai kurių dalykų atlikimą „mintinai“, nekreipiant dėmesio, tarkime, batų užsirišimas ar važiavimas pažįstamu keliu – autopiloto režimu.

Išjungimas

Smegenys dūzgia ir mums miegant. Išsijungus sąmonei, jos imasi ruošos: valo toksiškas molekules, reguliuoja hormonų lygį ir kuria sapnus, kurie, kaip manoma, suteiks saugią aplinką simuliuoti naujus veiksmus, kurie gali pasitarnauti pabudus. Be to, smegenys į archyvus sudeda patirtis vėlesniam prisminimui.

Net jei kas yra vegetatyvinės būsenos, be sąmonės ir atrodo ilgai nereaguojantis į aplinką, jų smegenys dirba tam tikru lygiu. Kai tokioje būsenoje esančių žmonių paprašoma įsivazduoti save žaidžiant, pavyzdžiui, tenisą, suaktyvėja kraujo tėkmė motoriniuose regionuose, susijusiuose su motoriniais įgūdžiais, kas rodo, kad neuronai ten veikia. Vienu atveju pacientas aktyvavo šiuos regionus pagal komandą, atsakinėdamas į taip ar ne klausimus.

Neuronai visiškai išsijungia tik žmogui mirus. Bet net ir tada yra paskutinis suaktyvėjimas, kaip pirmą kartą au žmonėmis parodė Jed Hartings su kolegomis iš Cincinnati universiteto Ohajuje. Kai širdis nebetiekia kraujo smegenims, ir prasideda deguonies badas, neuronai energijos rezervus naudoja tęsti veiklą dar iki 3 minučių, kol sukuria paskutinį elektrocheminės energijos impulsą. Tik tada smegenys išsijungia visam laikui.

Ar pilvas veikia protą?

Dažnai sakome priimantys sprendimus, remdamiesi vidine nuojauta, ir tai gali būti teisingesnis pasakymas, nei manome. Pavzydžiui, pykinimas verčia mus tam tikrus nusižengimus moralei vertinti aršiau. Ti yra tik vienas iš daugelio būdų, kaip mūsų žarnynas veikia tai, kas vyksta mūsų galvoje.

Lengva pamiršti, kad žarnynas yra jutimo organas, aptinkantis gaunamas maistines medžiagas, toksinus ir patogenus, ir perduodantis šią informaciją smegenims. Jame yra maždaug 500 milijonų virškinimo procesq koordinuojančių neuronų.

Be to, mžarnyne yra maždaug 2 kilogramai bakterijų: mikrobiomas veikaintis visus kūno organus, neišskiriant ir smegenų. Daug tyrimų su pelėmis rodo, kad žarnyno bakterijų pokyčiai gali pakeisti elgesį – kartais paverčia gyvūnus asocialiais vienišiais.

Mikrobiomas itin svarbus vaikystėje, kol tebesiformuoja smegenys. Pavyzdžiui, pelės, kurių mikrobiome, kol jos buvo mažos, trūko Bifidobacteria mikrobų, blogiau išmokdavo naują informaciją.

Daugėja duomenų ir apie žmones. Vienas tyriams parodė, kad geriant fermentuotą pieną, kuriame yra įvairių gyvų bakterijų štamų, smarkiai paveikė žmonių smegenų SVT aktyvumą ir jų atsaką į emocijas išreiškiančius veidus. Šiais metais Belgijoje su 1054 žmonėmis atliktas tyrimas parodė, kad kai kurių žarnyno bakterijų būna mažiau depresija sergančių žmonių žarnynuose.

„Sulaukus maždaug 40 metų, smegenys pradeda trauktis“

Yra užuominų, kad tam tikros neurologinės būsenos, tokios, kaip autizmas, ir ligos, kaip Alzheimerio liga, gali rastis iš žarnyno. Parkinsono ligos atveju, jos žymės – sinukleino gijos – prieš pasklisdamos smegenyse, pirma pasirodo žarnyne. WNežinome, kas paskatina jų atsiradimą, bet tai galėtų būti nenustatytas mikrobas ar toksinas. Epilepsijos atveju, pokyčiai mikrobiome galėtų paaiškinmti, kodėl; daug riebalų turinti ketoninė dieta kai kuriuos žmones apsaugo nuo traukulių.

Žarnyno ir smegenų ryšio tyrimai dar tik prasideda, bet jau įžiebė idėją apie vaistus, protinę sveikatą gerinančius, per mikrobiomą – vadinamus psichobiotikus. John Cryan iš Cork universiteto koledžo Airijoje tiki, kad tai yra jaudinanti perspektyva, bet dar laukia daug darbo, kol bus nustatyta, kurios bakterijos naudingos kokios ligos atveju, ir kaip jas pristatyti į žarnyna.

Be to, nėra visiškai aišku, kaip konkrečiai bakterijos veikia smegenis, bet vaizdas iškėja. Dešimtys trilijonų mūsų žarnyno bakterijų yra metaboliškai aktyvios ir gamina visokiausias medžiagas, kurias galime absorbuoti. Dabartiniai tyrikmai sutelkia dėmesį į tyrimus, kurios iš šių medžiagų patenka į smegenis ir pasireiškia ten. Kai kurios bakterijos netgi maitinasi GABA, smegenų chemine medžiaga, siejama su depresija.

Gali pasirodyti keista, kad mūsų smegenis veikia tai, kas yra žarnyne, bet atsimenant, kad šie mikrobai su mumis buvo visada, tai neturėtų stebinti, sako Cryanas. „Vertinu juos kaip socialinių privalumų turinčius draugus, nes jie iš tiesų paveikia smegenų socialumą dyvenimo ir vystymosi pradžioje,“ pažymi jis. „Šis santykis labai svarbus ir manau, jis evoliuciškai įsitvirtinęs.“

Iš ko sudarytos smegenys

Prieš keletą metų mokslininkai žmogaus smegenų ląstelių sušvirkštė pelėms. Per metus ląstelės pasidaugino ir pelės tapo protingesnės, mokėsi efektyviau, nei pelės su įprastomis smegenimis. Gal tai nebūtų toks netikėtumas, jei tos ląstelės būtų neuronai.

Kalbant apie smegenų sudėtines dalis, didžiausią dėmesį patraukia neuronai. Yra apie 86 milijardus šių išsišakojusių ir elektros impulsus po smegenis siunčiančių, padedančių tvarkytis su kūnais ir mąstyti ląstelių. Bet smegenyse netrūksta ir elektriškai neaktyvių ląstelių. Tai yra glijos ląstelės, ir jų yra ne mažiau, nei neuronų. Į pelių smegenis buvo sušvirkštos glijos ląstelės, vadinamos astrocitais, ir tai rodo – nebe pirmą kartą, – kad jos gali būri svarbios mokymuisi.

Glija laikyta tiesiog užpildu. Dabar jau nebe. „Yra daug duomenų, rodančių, kad jos kur kas daugiau nei klijai,“ sako Britanijos neuromokslo saociacijos vadovė. „Jos yra neapdainuoti smegenų didvyriai.“ Jos būna skirtingų tipų. Mažos, vadinamosios mikroglijos, klajoja po smegenis ir ryja svetimas medžiagas, taip saugodamos neuronus.

Astrocitai irgi rūpinasi neuronų aplinka, kontroliuodami cheminių žinučių pernešėjus, vadinamus neurotransmiterius ir padėdami ištaisyti žalą. Daugėja duomenų, kad šios ląstelės svarbios ir žmonių intelekto vystymuisi. Yra žinoma, kad kūdikių neuronuose yra daug ryšių, kurie ilgainiui nugenimi, kad liktų mažiau, bet stipresnių siganalų kanalų. Astrocitai su šiuo genėjimu susiję. „Nors neuronai ir labai svarbūs, glijos ląstelės padeda sistemai nustatyti tikslą,“ sako Ed Lein iš Allen Smegenų mokslo instituto Seattle.

Svarbios ne tik ląstelės, bet ir tai, kur jų nėra. Giliai smegenyse yra siauros ertmės, vadinami skilveliai, gaminančios smegenis skalaujantį skystį. Per parą čia pagaminama maždaug pusė litro smegenų skysčio, palaikančio smegenis, ir jų veikimą tiekiamomis maistinėmis medžiagomis ir šalindamas atliekas.

Be abejonės, dar liko daug neatrastų dalykų. Vien jau pernai tyrėjai aptiko naują smegenų ląstelių tipą, dėl savo formos pavadintą erškėtrožiniu neuronu. Gali būti, juos turi tik žmonės.

Kitos pasalaptys gali paaiškėti iš Leino pastangų sukurti visų smegenų ląstelių tipų žemėlapį, labai kruopštų užsiėmimą, kai tiriama vienos ląstelės genų ekspresija. Neseniai jis tyrė neokorteksą – išorinę žmogaus smegenų dalį, kuri užsiima aukštesniais procesais ir sudaro iki 80 procentų smegenų masės – ir vien ten nustatė 75 skirtingus ląstelių tipus.

Kodėl kai kurie smegenys atsparesni nykimui?

Štai rūstus gyvenimo faktas: senstant kognityviniai gebėjimai nyksta. Bet kodėl kai kurie žmonės sulaukia solidaus amžiaus su vos vos juntama „seniokiškumo“ gaidele, o kitų protiniai gebėjimai sunyksta gerokai labiau?

Smegenys ima trauktis, pragyvenus maždaug 40 metų. Greičiausiai nyksta kaktinė skiltis, dryžuotasis kūnas ir hipokampas – sritys, susijusios su sudėtingiausiosmis mintimis, judesiais ir atmintimi. Atsparumas tokiam nykimui susijęs su kognityviniu rezervu. Tai savotiškas mentalinis buferis, kuriuo smegenys gali pakęsti didesnę žalą, kol išryškėja kognityviniai pokyčiai.

Kognityvinį rezervą lemia ne vien neuronų skaičius, bet ir ir jų susisiejimas skirtinguose smegenų tinkluose. Taip smegenys gali kompensuoti dėl amžiaus ar ligos atsiradusį nykimą, ir padeda persiųsti informaciją kitais keliais, kad organas galėtų veikti optimaliai. Tai primena kompiuterio skaičiavimo galiios padidinimą: jame gali įvykti daugiau ko nors blogo, kol pradėsite pastebėti jo sulėtėjimą.

Kognityvinį rezervą gali paveikti ir mūsų aplinka. Aukštas išsilavinimo lygis yra vienas iš labiausiai jį stiprinančių faktorių, tuo tarpu nutukimas ir atsparumas insulinui jį silpnina. Kognityviniam menkimui atsispirti padeda ir keletas genų. Mažos genetinės variacijos siejamos su polinkiu susirgti Alzheimerio liga o taip pat su smegenų energijos sunaudojimu ir reagavimu į sužeidimus ir patogenus.

Mankštinkite protą

Ilgainiui besitraukiančios smegenys skamba niūriai, bet yra ir gerų naujienų. Nors didžioji smegenų ląstelių dalis sukuriama netruikus po gimimo, kai kuriuos neuronų tipus galime kurti net ir stuktelėjus 90. Šis gebėjimas gali bent iš dalies paaiškinti, kodėl kai kurie žmonės atsparesni senėjimui.

Kognityvinį rezervą galima didinti ir keliais kitais būdais. Didžiausią naudą duoda mokymasis visą gyvenimą, bet padeda ir grojimas muzikiniu instrumentu, socializavimasis, tinkamas miegas ir kalbėjimas daugiau nei viena kalba.

Tik per daug neatsipalaiduokite: posakis „sveikas kūnas, sveikas protas“ byloja teisybę. „Jei norite išlaikyti smegenis sveikus, reikia mankštintis,“ sako Karališkojo Londono koledžo Žmogaus ir taikomosios fiziologijos mokslų centro direktorius Steve Harridge. Regulariarūs pratimai gerokai pagerina atmintį, dėmesį, informacijos apdorojimogreitį ir tokias funkcijas kaip planavimas ir daugelio užduočių atlikimas vienu metu.

Ir nepalikite to tolimai ateičiai. Richard Henson iš Kembridžo universiteto su kolegomis atrado, kad tai, ką darome būdami vidutinio amžiaus – neskaitant darbo ir švietimo – unikaliai prisideda prie smegenų sveikatos, sulaukus vyresnio amžiaus. Tačiau aktyvi veikla, kuria pensininkai užsiėmė sulaukę garbaus amžiaus, padėjo mažiau. „Vidutinis amžius yra tinkamas laikas paskatinti žmones imtis daugiau veiklos – fizinės, protinės ir visuomeninės – tai jiems gali gerai pasitarnauti po 20 ar 30 metų,“ sako Hensonas.