На сколько процентов изучен мозг человека: путешествие в глубины нейронных лабиринтов

Помните тот момент, когда вы впервые осознали, что носите в своей голове нечто невероятное? Я помню свой — будто это было вчера. На третьем курсе университета профессор нейрофизиологии принес на лекцию настоящий человеческий мозг в формалине. Обычный с виду серый комок весом чуть больше килограмма. «Вот здесь, — сказал он, указывая на невзрачный участок, — хранятся все ваши воспоминания, мечты, страхи и то, что делает вас… вами».

Я стоял, завороженный этим зрелищем. Эта студенистая масса казалась одновременно такой материальной и такой непостижимой. В тот момент меня пронзила мысль, которая не отпускает до сих пор: как может весь мой внутренний мир, все мои переживания и знания помещаться в этом ограниченном пространстве? И главное — насколько мы вообще понимаем, как это работает?

Позже, когда я уже работал нейропсихологом и ежедневно сталкивался с тайнами мозга, один пациент задал мне вопрос, поставивший меня в тупик: «Доктор, а на сколько процентов изучен мозг человека?» Я открыл рот… и понял, что не знаю, что ответить. 10%? 20%? 5%? А что значит «изучен на N процентов»? Как это измерить?

В этой статье я хочу разобраться в этом непростом вопросе — действительно ли мы можем говорить о процентах в контексте изученности мозга, что мы знаем наверняка, а что остается для нас абсолютной загадкой. Приглашаю вас в путешествие по нейронным лабиринтам — обещаю, будет увлекательно!

Мозг в цифрах: что говорит современная наука

Давайте начнем с впечатляющей статистики. Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов. Это примерно равно количеству звезд в Млечном пути! Каждый нейрон может образовывать до 10 000 синаптических связей с другими нейронами. Умножьте эти цифры, и вы получите астрономическое число потенциальных соединений — порядка 10^15. Это больше, чем число секунд, прошедших с момента Большого взрыва.

И знаете что? Эти цифры были пересмотрены несколько раз за последние десятилетия. Когда я учился в университете, в учебниках писали о 100 миллиардах нейронов. Только в 2009 году бразильский нейробиолог Сюзана Эркулано-Хузел разработала метод точного подсчета и выяснила, что нас «обманывали» на 14 миллиардов. Не так уж мало, правда?

История изучения мозга — это захватывающий детектив с множеством ложных следов и неожиданных поворотов. Древние египтяне считали мозг бесполезным органом, удаляя его при мумификации через нос! Гиппократ первым заподозрил, что именно этот орган отвечает за наши мысли, но по-настоящему серьезное изучение мозга началось только в 19 веке.

Помню свой первый опыт работы с МРТ. Это было во время моей стажировки в нейроцентре. Я смотрел на черно-белые снимки мозга пациента и пытался разобраться, какие участки активизируются, когда человек решает простые арифметические задачи. Это завораживало: видеть, как буквально «загораются» определенные зоны коры в ответ на мыслительную деятельность. Но сколько бы я ни вглядывался в эти снимки, я понимал, что вижу лишь грубую карту активности, а не сами мысли или процесс их формирования.

Когда речь заходит о процентах изученности человеческого мозга, мнения ученых расходятся кардинально. Некоторые нейробиологи утверждают, что мы изучили не более 10% функций мозга. Другие говорят о 20-25%. Самые оптимистичные оценки достигают 60%, но это скорее исключение.

Такой разброс объясняется просто: у ученых нет единого понимания, что значит «изучить» мозг. Одно дело — картировать анатомические структуры (это мы сделали уже почти на 100%), совсем другое — понять принципы формирования сознания или механизмы творческого мышления.

Рассматривая разные уровни понимания мозга, стоит вспомнить о его эволюционной структуре. Кстати, на эту тему есть отличная статья «Рептильный мозг человека«, которую я недавно перечитывал, готовясь к семинару по эволюционной нейропсихологии. В ней подробно рассматривается, как более примитивные структуры мозга, доставшиеся нам от далеких предков, взаимодействуют с новой корой — той самой, что делает нас людьми. Удивительно, насколько такие эволюционно древние механизмы до сих пор влияют на наше поведение!

Что мы точно знаем о мозге: карта освоенных территорий

Если бы меня спросили, в чем мы действительно преуспели в изучении мозга, я бы выделил несколько областей.

Во-первых, анатомия мозга изучена превосходно. Мы знаем практически все структуры, от крупных долей до мельчайших ядер, их расположение и основные связи между ними. Современные атласы мозга поражают своей детализацией. В 2016 году я участвовал в конференции, где представляли новый атлас мозга с разрешением до отдельных типов клеток — потрясающая работа, показывающая, насколько глубоко мы можем «заглянуть» в структуру этого органа.

Во-вторых, нейрохимия. Мы хорошо понимаем, какие нейромедиаторы отвечают за передачу сигналов между нейронами. Дофамин, серотонин, норадреналин, ГАМК, глутамат — мы знаем не только их химический состав, но и основные функции, и даже то, как нарушения в их работе связаны с различными заболеваниями.

В-третьих, базовые принципы обработки информации в нейронных сетях. Мы умеем создавать искусственные нейронные сети, которые, хоть и сильно упрощенно, но моделируют некоторые аспекты работы мозга.

Однажды на приеме у меня был пациент с редким неврологическим расстройством — прозопагнозией, или лицевой слепотой. Интеллектуально сохранный мужчина не мог узнавать лица, даже близких родственников. При этом предметы он различал без проблем. Удивительно, но через несколько месяцев работы он научился распознавать близких по походке, голосу, характерным жестам. Мозг нашел обходные пути! Этот случай потряс меня — я своими глазами увидел, как локальное повреждение одной системы компенсируется другими, как нейропластичность работает не в теории, а на практике.

Если представить наши знания о мозге в виде космической аналогии, то я бы сказал, что мы неплохо изучили «географию» — знаем континенты, океаны, крупные горные цепи. Но микроклимат отдельных регионов, подводные течения и то, как все эти факторы взаимодействуют друг с другом, создавая погоду — это всё еще во многом загадка.

Кстати, если вы заинтересованы в практическом применении нейронауки, советую ознакомиться с подборкой «17 лучших курсов для развития мозга«. Там собраны действительно проверенные методики, основанные на современных научных данных, а не на популярных мифах о мозге. Я сам прошел несколько программ из этого списка и был удивлен, насколько эффективными могут быть целенаправленные когнитивные тренировки.

Белые пятна карты: что остается за гранью понимания

Теперь поговорим о том, что остается для нас настоящей загадкой. И здесь список гораздо длиннее.

Главный вопрос, на который у нас нет ответа — природа сознания. Как из электрохимических импульсов рождается субъективный опыт? Как набор нейронов создает ощущение «я»? Это так называемая «трудная проблема сознания», сформулированная философом Дэвидом Чалмерсом. Мы можем сколько угодно изучать активность мозга, но переход от физиологии к субъективному переживанию остается непостижимым.

Помню, как во время работы над диссертацией я провел бессонную ночь, пытаясь сформулировать эту проблему. Утром, измученный и переполненный кофеином, я написал на листке бумаги: «Как материя становится осознающей себя?» И до сих пор не знаю ответа. Возможно, это принципиально непознаваемая вещь — как слепому от рождения невозможно объяснить, что такое красный цвет.

Другая большая загадка — механизмы долговременной памяти. Да, мы знаем, что в процессе задействован гиппокамп, что существуют долговременная потенциация и депрессия синапсов, что память распределена по различным участкам коры. Но как именно кодируются и хранятся воспоминания на молекулярном уровне? Как мозг извлекает конкретное воспоминание из триллионов синаптических связей? Эти вопросы остаются открытыми.

Я сталкивался с удивительными парадоксами памяти в своей практике. Один мой пациент с тяжелой формой амнезии не мог запомнить новую информацию больше чем на несколько минут. Но при этом он мог осваивать новые двигательные навыки! Он учился играть в пинг-понг, не помня, что уже играл вчера. Это наглядно показывает, насколько сложна и многогранна наша память.

Творчество, интуиция, эмоции, сновидения — все эти аспекты работы мозга изучены лишь поверхностно. Мы можем наблюдать, какие участки активизируются, когда композитор сочиняет музыку или художник рисует картину, но сам механизм творческого озарения остается тайной.

Вы наверняка иногда замечали за собой, как решение сложной проблемы приходит внезапно, когда вы об этом даже не думаете — в душе, во время прогулки или во сне. Со мной такое случалось неоднократно. Мозг каким-то образом продолжает работать над задачей в фоновом режиме, а потом выдает готовое решение. Как именно это происходит? Наука пока не может дать исчерпывающего ответа.

Если вы интересуетесь тем, как улучшить свою память — одну из самых таинственных функций мозга — обратите внимание на подборку «10 книг по развитию памяти«. Эти работы основаны не только на теоретических концепциях, но и на практических техниках, проверенных временем и научными исследованиями. Лично я нашел в них немало полезных методик, которые применяю как в работе с пациентами, так и в собственной жизни.

Отдельная тема — мозг в измененных состояниях сознания. Что происходит при медитации, в гипнотическом трансе, под воздействием психоделиков или в околосмертных переживаниях? У нас есть лишь фрагментарные данные и масса противоречивых теорий. Современная наука только начинает серьезно изучать эти феномены, долгое время находившиеся на периферии научного интереса.

И знаете, что самое удивительное? Возможно, часть этих тайн принципиально непостижима для нашего понимания. Как сказал нейробиолог Роберт Бертон: «Мозг, пытающийся понять сам себя, подобен глазу, пытающемуся увидеть самого себя». Есть в этом какой-то фундаментальный парадокс, не находите?

Технологический прорыв: как современные методы меняют наше понимание мозга

За последние десятилетия технологии исследования мозга совершили квантовый скачок. Если раньше ученые могли изучать мозг только post mortem или с помощью простейших электроэнцефалограмм, то сегодня в нашем распоряжении целый арсенал невероятных инструментов.

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) позволяет наблюдать мозг в действии с точностью до миллиметра. В 2018 году мне посчастливилось присутствовать при эксперименте в лаборатории когнитивных наук, где с помощью фМРТ отслеживали активность мозга человека, решающего творческие задачи. Наблюдать, как буквально «загораются» различные участки мозга в реальном времени — это непередаваемое ощущение прикосновения к чуду.

Еще более удивительная технология — оптогенетика. С ее помощью ученые могут включать и выключать определенные группы нейронов с помощью света. Звучит как научная фантастика, правда? Но это реальность. На мышах уже продемонстрировали возможность управлять простыми поведенческими реакциями с помощью лазера. Я помню, как на конференции по нейротехнологиям один из докладчиков в шутку сказал: «Мы ближе к чтению мыслей, чем хотелось бы признавать». В зале повисла нервная тишина — все понимали, что в этой шутке больше правды, чем мы готовы принять.

Нейроинтерфейсы — еще одно захватывающее направление. В 2021 году я встретился с командой ученых, разрабатывающих интерфейс мозг-компьютер для людей с тяжелыми формами паралича. Пациент, полностью парализованный, мог печатать текст силой мысли! Медленно, с ошибками, но сам факт того, что человек может взаимодействовать с внешним миром без посредничества мышц, поражает воображение.

Стоит упомянуть и о коннектомике — попытке создать полную карту всех нейронных связей мозга. В 2009 году ученые составили полный коннектом нематоды C. elegans с ее 302 нейронами. Но человеческий мозг с 86 миллиардами нейронов — это совсем другой масштаб задачи. По самым оптимистичным оценкам, на полное картирование человеческого коннектома уйдут десятилетия, если не столетия.

Забавный случай произошел со мной на конференции по нейротехнологиям. Я слушал доклад о новейшем нейроинтерфейсе, и лектор показал график роста разрешающей способности устройств для считывания активности мозга. Сидящий рядом профессор наклонился ко мне и прошептал: «Если этот график продолжит расти теми же темпами, то через 20 лет мы сможем определять, о какой именно пицце вы думаете — с ананасами или с пепперони». Мы рассмеялись, но потом я долго размышлял: а ведь и правда, куда ведут нас эти технологии?

Что мы можем ожидать в ближайшие 5-10 лет? Скорее всего, значительного прогресса в лечении нейродегенеративных заболеваний, таких как Альцгеймер и Паркинсон. Более совершенные нейроинтерфейсы для людей с ограниченными возможностями. Возможно, прорыв в понимании биологических основ таких психических расстройств, как шизофрения или биполярное расстройство.

Но даже с учетом всех этих технологий, боюсь, что фундаментальные вопросы о природе сознания и субъективного опыта останутся без ответа. Как сказал нейроученый Дэвид Иглмен: «Проблема не в наших инструментах, а в самой природе вопроса».

Процент изученности: корректный вопрос или методологическая ловушка?

И вот мы подходим к ключевому вопросу: так на сколько же процентов изучен человеческий мозг? 10%? 25%? 60%?

После многих лет работы в нейропсихологии я пришел к неутешительному выводу: этот вопрос некорректен по своей сути. Это все равно что спросить: «На сколько процентов изучен океан?» Что именно мы имеем в виду? Географию морского дна? Химический состав воды? Биологические виды, обитающие в океане? Физику течений и волн?

То же самое с мозгом. Если говорить об анатомии, то мы изучили его примерно на 95%. Если о базовой физиологии нейронов — возможно, на 80%. А вот если речь идет о том, как возникает сознание или как формируются сложные когнитивные функции — здесь мы, возможно, не преодолели и 5% барьер.

Нобелевский лауреат Эрик Кандел однажды сказал: «Мы знаем о мозге больше, чем о любом другом органе, и меньше, чем нам хотелось бы». Это, пожалуй, самая точная формулировка.

В своей практике я встречал двух выдающихся нейроученых с диаметрально противоположными взглядами. Профессор С., нейрофизиолог с мировым именем, утверждал, что мы понимаем лишь 10-15% работы мозга, и оставшиеся 85-90% — это терра инкогнита. А профессор К., специалист по когнитивной нейронауке, настаивал, что мы уже разгадали 60-70% загадок мозга, и оставшиеся тайны — это лишь вопросы деталей, а не фундаментальных принципов.

Кто из них прав? Возможно, оба по-своему. Все зависит от того, какие аспекты работы мозга мы считаем ключевыми, а какие — второстепенными.

Мое личное мнение как практикующего нейропсихолога: мы находимся где-то в начале пути. Возможно, мы изучили 20-25% работы мозга на системном уровне. Но эти проценты вводят в заблуждение. Представьте, что вы пытаетесь измерить океан чайной ложкой. Даже если вы зачерпнули тысячи ложек, вы все равно не приблизились к пониманию всего океана. Возможно, мы просто используем неподходящие инструменты — как концептуальные, так и технологические — для измерения глубины нашего незнания.

Гораздо продуктивнее, на мой взгляд, думать не в категориях процентов, а в категориях уровней понимания. Мы можем говорить о том, что достигли определенного уровня понимания конкретных аспектов работы мозга — от клеточной биологии нейронов до системных принципов организации нейронных сетей.

Вместо процентов я предлагаю такую метафору: представьте, что мозг — это многоуровневая головоломка, где каждый уровень открывает доступ к следующему, еще более сложному. Мы решили первые два-три уровня, но сколько их всего? Пять? Десять? Сто? Этого мы не знаем.

Или другая аналогия: мы подобны средневековым картографам, составившим довольно точные карты побережий, но имеющим лишь смутное представление о внутренних территориях континентов, помечая их надписью «Здесь обитают драконы». Тайны сознания, творчества, интуиции — это и есть наши «драконы», которых еще предстоит изучить.

Заключение: за гранью процентов

Итак, что мы действительно знаем о степени изученности мозга? Мы знаем, что не знаем очень многого. Мы знаем, что каждый прорыв в нейронауке открывает новые вопросы, о существовании которых мы раньше даже не подозревали. Мы знаем, что изучение мозга — это путешествие без конечной точки.

Мой путь в нейропсихологии начался с наивной уверенности, что большая часть загадок мозга уже разгадана, и нам остается лишь заполнить несколько пробелов. С годами эта уверенность сменилась осознанием того, насколько ограничены наши знания. Но это не разочаровало меня — напротив, придало еще больше азарта и интереса к этой области.

В 2010 году, когда я только начинал свою практику, один профессор сказал мне: «Александр, нейронаука сейчас находится примерно там же, где была физика до Ньютона — у нас есть отдельные наблюдения, но нет единой теории». Сегодня, спустя годы, я понимаю, насколько он был прав. Возможно, нам нужен свой Ньютон — или, скорее, Эйнштейн — в нейронауке, чтобы совершить революцию в нашем понимании мозга.

Будущее нейронауки видится мне невероятно захватывающим. Новые технологии, новые концептуальные подходы, междисциплинарные исследования — все это приближает нас к более глубокому пониманию самого сложного объекта во вселенной. И, что особенно вдохновляет, каждый новый шаг в изучении мозга — это не только расширение научных горизонтов, но и потенциальные прорывы в лечении неврологических и психических заболеваний, улучшении когнитивных способностей, понимании природы человеческой личности.

А что думаете вы? Какие аспекты работы мозга кажутся вам наиболее удивительными и загадочными? Возможно, это механизмы творчества или тайны памяти? Или природа сознания? А может, вас интересуют практические аспекты — как использовать знания о мозге для улучшения собственной жизни?

Лично для меня самой манящей тайной остается то, как физические процессы в нейронах порождают субъективный опыт — ощущение себя, своих мыслей и чувств. Эта загадка, возможно, никогда не будет разгадана полностью. И знаете что? Это прекрасно. Ведь тайны делают жизнь интереснее, не так ли?