Путь к осознанности. Авторская методика развития внимания

Глава 2
Физика и химия мозговой деятельности

Электроактивность головного мозга

Позволю себе предположить, что вы еще помните школьную программу по физике, в частности раздел, посвященный электричеству. Но многие ли из вас задумывались над тем, что похожие физические явления ежесекундно происходят и в нашем мозге?

В 1894 году немецкий физиолог Эмиль Генрих Дюбуа-Реймон показал, что мозг человека порождает слабые электрические токи. Позже наш соотечественник Владимир Правдич-Неминский получил первую запись электрической активности мозга. Однако отцом электроэнцефалографии (ЭЭГ) человеческого мозга признан Ганс Бергер. Метод ЭЭГ основан на фиксации биоэлектрической активности мозга. Она образуется из-за разности электрических потенциалов нейронов в момент их работы. Так, сенсорный нейрон, занятый приемом зрительной информации, возбуждается в зрительных отделах коры головного мозга и отображается на ЭЭГ.

При помощи ЭЭГ можно отследить степень активности разных отделов мозга. В свою очередь, это позволяет фиксировать работу функциональных систем организма.

Ритмы головного мозга

Выделяют пять основных ритмов мозговой активности.

Альфа-ритм имеет частоту колебания от 8 до 13 Гц и амплитуду 5—100 мкВ. Регистрируется преимущественно в затылочной (зрительные отделы) и теменной областях у большинства здоровых людей. Он наблюдается в спокойном, расслабленном состоянии сознания: при длительной и монотонной деятельности, медитации, неактивном бодрствовании, отдыхе. Альфа-волны связаны с образным мышлением: например, они регистрируются, когда человек мечтает. Наибольшей амплитуды альфа-ритм достигает, когда человек бодрствует с закрытыми глазами в помещении с приглушенным светом. При повышении концентрации внимания или умственной активности альфа-ритм уменьшается вплоть до полного исчезновения.

Бета-ритм регистрируется в лобных и теменных долях, а при активной деятельности его фиксируют во всех областях мозга. Частота колебания варьируется от 14 до 40 Гц, амплитуда чаще до 20 мкВ. Активность этого ритма возрастает при фокусировке внимания, мыслительной деятельности, сосредоточенном решении проблемы и эмоциональном возбуждении. Явно выраженные колебания бета-ритма свидетельствуют о состоянии возбуждения.

Гамма-ритм имеет частоту колебания от 30 до 100 Гц, амплитуда обычно не превышает 15 мкВ. Он фиксируется при обучении и решении задач, в состоянии вдохновения и активного сознания. Выявляется во фронтальной, в височной и теменной зонах коры головного мозга.

Тета-ритм характеризуется частотой колебания 4–8 Гц и амплитудой от 20 до 100 мкВ и более. Наиболее выражен при поведении, связанном с выбором действий; усиливается при эмоциональном напряжении.

Дельта-ритм возникает при естественном и медикаментозном сне и при мозговой коме. Частота колебания 1–4 Гц, амплитуда от 100 мкВ.

Существуют и другие ритмы головного мозга, но приведенные выше считаются основными. Конечно, значения их колебаний и амплитуды – это не та информация, которая нужна вам ежедневно. Да и глубинный ее смысл понятен не каждому, так как для этого требуется намного больше знаний, чем я могу дать на страницах этой книги. Но нам достаточно понимать, что мозг и в состоянии бодрствования, и во время сна посылает электрические сигналы, свидетельствующие о происходящих в нем процессах.

Воздействие на ритмы головного мозга

Мы уже знаем, что электрические волны регистрируются при помощи ЭЭГ – доступного и абсолютно безопасного метода. ЭЭГ позволяет многое узнать о работе человеческого мозга и при необходимости выявить проблемы и поставить диагноз. Также на основе регистрации электрической активности мозга разработаны уникальные методы коррекции состояний человека, помогающие в лечении серьезных эмоциональных нарушений и при восстановлении после травм и операций. А еще разработан метод биологической (биоэлектрической) обратной связи (БОС), известный как «музыка мозга». Во время этой процедуры человек в режиме реального времени слушает свой мозг: его электрическая активность считывается при помощи ЭЭГ и тут же переводится в звуковые частоты. В результате рождается потрясающая, почти космическая музыка. Она благотворно влияет на наш мозг, восстанавливая правильные ритмы. При случае не отказывайтесь от такого опыта – послушать музыку своего мозга. Ведь она уникальна.

Чтобы система не давала сбоев, важно правильно ухаживать за мозгом. Не зря же его называют самым сложным компьютером! От уровня мозговой активности зависит качество жизни человека. Как и организм в целом, мозг нуждается в питании и тренировках. Нейроны получают доступ к питательным веществам с помощью глиальных клеток. Для поддержания оптимального уровня проводимости электрического сигнала необходимо достаточное количество воды – главного проводника. Кроме того, нужны микроэлементы и витамины, которые также помогают прохождению сигналов между нейронами: йод, цинк, медь, марганец, витамины группы В, витамин С, кальций, калий, натрий и другие. В идеале все эти вещества организм должен получать с пищей. Поэтому она должна быть разнообразной и сбалансированной. Однако в наше время это не всегда достижимо. Поэтому не помешает дополнительно принимать витаминно-минеральные комплексы. Только перед их применением проконсультируйтесь с врачом: ведь избыток, как и недостаток, может навредить.

Для улучшения работы мозга, помимо регулярных упражнений (разгадывание кроссвордов, решение математических примеров и логических задач, чтение, заучивание стихов, изучение иностранного языка и т. п.), необходимы и физические упражнения. При этом важно не только давать организму нагрузку, но и расслабляться и уметь сбрасывать напряжение. Упражнения на расслабление снимают напряжение с мышц, что улучшает кровоснабжение, а мозг получает достаточное количество кислорода и питательных веществ. Такие тренировки помогают надолго сохранять ясность ума и повышают внимательность, что важно не только на деловых встречах и переговорах, но и в других ситуациях и сферах жизни.

При напряженном внимании у здоровых людей возникают изменения биоэлектрической активности в лобных долях. Эта часть мозга отвечает за множество функций и отличается сложным строением (лобные доли состоят из нескольких частей). Работа всех отделов коры лобных долей обеспечивает формирование стойких намерений (мотивов), определяющих сознательное поведение человека, контроль эмоций и поступков. Лобные доли поддерживают и регулируют общий тонус коры больших полушарий, обеспечивают программирование, сохранение, регуляцию и контроль выполнения любой деятельности.

Начиная с ХХ века ведется разработка всевозможных датчиков, приборов, электродных имплантов, которые принудительно стимулируют работу мозга с помощью электрических разрядов, что влияет на функционирование его отдельных зон и улучшает когнитивные способности человека.

Дошло до того, что в 2013 году в продажу поступил гаджет для любителей компьютерных игр. Он стимулирует работу мозга, улучшая реакции, повышая внимание и развивая память. Однако производители не были уверены в его стопроцентной безопасности, поэтому ограничили круг пользователей, поставив возрастную рамку 18+.

Применение подобных устройств вызывает много вопросов: не будет ли привыкания (зависимости), не приведет ли регулярная электрическая стимуляция к износу клеток мозга, не сделает ли она из нас биологических киборгов? Поэтому не стоит увлекаться подобными новшествами. Лучше сделайте упор на естественные ресурсы своего организма, которые потенциально превышают возможности самых лучших современных компьютеров.

Электрохимическая природа нервных процессов

Деятельность человеческого мозга имеет электрохимическую природу: в результате сложных химических процессов в нервных клетках рождается электрический разряд. Если в коре мозга нет электрохимической активности, то нет и сознания, даже при сохранении активности всех остальных биологических процессов.

Двойственная электрохимическая природа активности мозга – результат химических и электрических реакций на внешние стимулы. Химическая сторона ответа на стимул представляет собой обмен химическими элементами в синапсах (окончаниях нервных клеток). Об этом мы поговорим позже. А электрическая сторона реакции – это перевод наших мыслей и ощущений в электрические заряды. В действительности это единая электрохимическая реакция. Однако удобнее разобраться в работе мозга, рассматривая химические и электрические реакции по отдельности. Нейрон, или нервная клетка, имеет длинный отросток – аксон, по которому сигнал передается к другим клеткам, и короткие отростки – дендриты, принимающие сигналы.

Электрический импульс, бегущий по аксону, называется потенциалом действия. Именно он лежит в основе всей нервной деятельности, а значит, действий, решений, реакций. Скорость потенциала действия определяет скорость нервных реакций. На самом деле мы не такие быстрые, как нам бы того хотелось. Дело в том, что максимальная скорость прохождения нервного импульса примерно 100 метров в секунду: это позволяет отдернуть руку от раскаленной поверхности утюга, но при этом мы успеваем немного обжечься.

У разных нервных клеток разная возбудимость. Это важно для выполнения различных задач. Например, клетки в зонах бодрствования возбуждаются легко, чтобы поддерживать нашу активность. Клетки, запускающие дыхание и работу сердца, вообще не имеют покоя, постоянно находясь в возбужденном состоянии. Двигательные клетки, напротив, маловозбудимые: они реагируют только на специальным образом кодированные сигналы. Это предотвращает ошибки в движении, не позволяя случайно шагнуть в пропасть или под мчащийся автомобиль.

Электроимпульс запускают два элемента: калий и натрий. Для того чтобы нервные клетки работали хорошо, в организме должно содержаться достаточное количество калия (он встречается в растительной пище, особенно в свежей зелени). А распределение натрия зависит от типа нейрона (какую функцию он выполняет и в каком месте находится). При прохождении нервного импульса происходит изменение концентрации натрия и калия в клетке, которое контролируется так называемым натрий-калиевым насосом. Это жизненно важный механизм непрерывного перекачивания из клетки в клетку натрия и калия. Кстати, работа этого насоса – самый энергозатратный процесс нашей нервной системы. К тому же для полноценной деятельности мозгу необходимо очень много энергии: он потребляет примерно 20 % всей энергии организма.

Нельзя не упомянуть и глиальные клетки, которые оборачиваются вокруг аксона, изолируют его участки и ускоряют прохождение сигнала. Нервная сеть фактически состоит из нейронов и глиальных клеток (их больше), которые заботятся о химическом составе среды мозга и питают нервные клетки.