Чем занят мозг, когда он ничем не занят? Сжигаем ли мы больше калорий, когда усиленно думаем.

Как на самом деле работает мозг

• GTD

На хабре довольно популярны статьи о различных техниках повышения работоспособности, улучшения памяти, самомотивации и т.д. и т.п. Увы, зачастую авторы этих статей совершенно не представляют себе, что такое мозг, как он работает и почему всё устроено именно так.

Прежде всего, необходимо понять вот что:

Думать - дорого

Изложенные ниже сведения почёрпнуты, большей частью, из книги С.В.Савельева «Происхождение мозга», которую я настоятельно рекомендую к прочтению, наряду с трудами Ричарда Докинза и Конрада Лоренца.

Мозг возник в результате эволюции как гибкий, универсальный и быстрый решатель. Обладание мозгом делает животное значительно более приспособленным, особенно в экстремальных ситуациях. Однако за все приходится платить: мозг - чрезвычайно затратный орган. У человека интенсивно работающий мозг потребляет четверть (!) ресурсов всего организма. Проблема заключается ещё и в том, что мозг никогда не находится в состоянии покоя; даже отдыхающий мозг потребляет 10% энергии организма, при этом составляя всего 2% от его массы. Кроме того, организм элементарно не в состоянии поддерживать интенсивную работу мозга в течение длительного времени, через какое-то время неизбежно наступает нервное истощение. Ко всему прочему, мозг, лишенный нужных ресурсов (кислорода прежде всего), практически мгновенно (в течение 5 минут) погибает.

Оптимизация

Полагаю, большинство хабровчан к данному моменту уже представили себе, каким образом можно оптимизировать энергетические затраты мозга. ИТ-специалисты в этом плане ничего лучше природы не придумали.

Вариант А: ограничить активность мозга только действительно экстремальными ситуациями. На человеческом языке этот механизм называется «лень». Человек инстинктивно стремится не думать , до тех пор, пока в этом нет необходимости. Многие животные, например, кошки, вообще постоянно пребывают в одном из двух состояний: либо сонной дрёмы, либо гиперактивности. Лень является двигателем прогресса в самом что ни на есть буквальном смысле.

Вариант Б: кэш. Заложить как можно больше предопределенных моделей поведения и включать мозг только тогда, когда автопилот не может разрешить проблему сам. Такая оптимизация свойственна прежде всего мелким животным, но, как нетрудно заметить, проявив минимум наблюдательности, человек ей тоже пользуется вовсю.

Кстати, отсюда идет знаменитый несуразный миф о том, что человек, якобы, использует десять (пять, два - нужное подчеркнуть) процентов своего мозга. В конкретный момент времени и в состоянии покоя - в каком-то приближении, да. Потому что использовать мозг целиком без необходимости - дорого и неразумно. Но держать 90% мозга не используемыми вообще - ещё более дорого и неразумно.

Реальность

Часто кажется, что поведение человека глупо и нелогично. Однако в свете предыдущего параграфа вполне очевидно, что поведение человека абсолютно умно и логично. Вопрос «о чем ты вообще думал», как правило, имеет простой ответ: ни о чём. Человеку свойственно ни о чем не думать, и это с эволюционной точки зрения самая выгодная программа.

Конечно, в современном мире у большей части человечества не возникает проблем с питательными веществами и механизмы оптимизации энергопотребления не нужны. Но, увы, изменить собственную генетическую программу мы не в состоянии; да и нет никакой гарантии, что иная схема работы мозга окажется для homo sapiens более оптимальной.

Помнить - дорого

От мышления перейдём к памяти. Для понимания процессов запоминания и вспоминания полезно, прежде всего, усвоить одну простую вещь: человеческая память - энергозависимая. На хранение информации непрерывно расходуются ресурсы организма. Думаю, вы уже поняли, что это означает:-).

Во-первых, память разделяется на кратковременную и долговременную. В долговременную память попадает только небольшая часть потока информации.

Во-вторых, воспоминания непрерывно утрачиваются. Чем больше проходит времени, тем меньше информации о событии остается в памяти.

Запоминание случайно

На эти, и без того нерадостные для студентов:-) процессы накладывается ещё и вероятностная сущность запоминания. Дело в том, что запоминание - это образование в нейронной сети устойчивых циклических сетей, содержащих нужную информацию. Этот процесс не очень быстр и довольно непредсказуем. Нельзя сколько-нибудь точно предугадать, в какой момент изменится конфигурация нейронов. Именно поэтому человек частенько запоминает на всю жизнь совершенно бессмысленную и ненужную информацию - потому что так сложилось, что в момент образования новой конфигурации нейронов он думал именно об этой ерунде. Для того, чтобы гарантировать запоминание приходится постоянно обновлять информацию в течение довольно длительного периода времени.

Память врёт

Как было сказано в предыдущем разделе, память нужна человеку прежде всего для того, чтобы не думать. Запомненные решения и модели поведения позволяют не напрягать мозг, а действовать на автопилоте. Это - фактически главная функция памяти.

Однако в силу того, что память энергозависима, запомнить всю нужную информацию нельзя. С одной стороны, постоянно поступает новая информация, которая потенциально может быть важной. С другой стороны, старая информация постоянно утрачивает актуальность. Таким образом, старые воспоминания постоянно конкурируют с новыми за место в памяти. Более того, в целях масимально полного использования доступного ресурса, новые и старые информационные сигналы циркулируют по одним и тем же путям. В результате, старые воспоминания постоянно искажаются, что со временем приводит к довольно неожиданным эффектам вплоть до полного несоответствия старого воспоминания реальности, причем старые воспоминания со временем становятся всё более идеализированными. Это характерно не только для людей, но и для других животных тоже.

Welcome to the Real World

Не знаю, как вы, а я значительно лучше стал понимать поведение людей, когда всё это прочитал. Представления о том, почему мозг ведёт себя именно так, а не иначе, на мой взгляд, гораздо более полезно, чем абстрактные рекомендации про то, как повысить работоспособность и улучшить память. Надеюсь, и вам они окажутся полезными.

Мозг забирает намного больше энергии, чем другие органы. На него уходит около 20% энергии, потребляемой организмом человека, хотя размер мозга - всего 2% от общего веса тела. Из потребляемого, как считают сейчас физиологи, 60–80% тратятся на обмен информацией между нейронами, а также между нейронами и астроцитами - звёздчатыми клетками, которые ещё недавно считались вспомогательными элементами, доставляющими нейронам пищу и опору. Их в десять раз больше, чем нейронов, и года два назад нейрофизиологам удалось доказать, что они участвуют в обработке и передаче информации.

Высокосовершенные приборы - позитронно-эмиссионные томографы и томографы на эффекте ядерно-магнитного резонанса позволяют непосредственно видеть функционирование мозга на экране монитора. Томограф показывает, как распределяется и усиливается поток крови в разных частях мозга при работе его над различными задачами. Усиленная работа того или иного участка требует увеличенного поступления кислорода, и для этого растёт объём местного потока крови. Обычно увеличение составляет 5–10% от нормы. Бывает, что связанный с таким увеличением кровотока рост потребления энергии мозгом ограничивается всего одним процентом по сравнению с потреблением в покое. Так что на возникающий иногда вопрос: «Нуждается ли в усиленном питании ученик, решающий сложные математические задачи?» следует ответить: «Ну разве что лишнюю шоколадку можно выдать страдальцу».

Выходит, большую часть потребляемой энергии мозг тратит неизвестно на что. Может быть, он постоянно обрабатывает какую-то поступающую извне информацию, которая не осознаётся человеком? Или энергия идет на какие-то внутренние процессы, не зависящие от окружающего мира? Похоже, второй вариант ближе к истине. Так, в 1994 году американские физиологи показали, что лишь 10% связей между нейронами в зрительной коре обезьян (где, по идее, обрабатывается информация от глаз) задействованы для восприятия зрительных стимулов. Чем заняты остальные 90% - неизвестно. Причём у макак активность коры мозга остаётся даже под общей анестезией. А недавно бельгийские исследователи с помощью позитронно-эмиссионного томографа обнаружили, что активность зрительной коры у слепых от рождения не ниже, чем у зрячих.

По одной из гипотез, мозг постоянно находится в динамическом равновесии, балансируя между возбуждением и торможением. Вот на это и уходит львиная доля потребляемой энергии - на поддержание системы в рабочем состоянии, в постоянной готовности. По другой гипотезе, мозг всё время занят прогнозированием ближайшего будущего с учётом прошлого опыта, для чего перерабатывает большие массивы информации. Особенно интригует исследователей тот факт, что эта загадочная активность мозга неравномерна, в ней есть приливы и отливы, хотя внешне в поведении отдыхающего человека или животного ничего не меняется.

Нет, пожалуй, во вселенной более сложной штуки, чем человеческий мозг. Он регулирует работу всех органов, отвечает за равновесие, позволяет обдумывать разные приходящие в него мысли, а порой способен создавать прекрасное, и оно превращается в материальные предметы. Правда, и на ужасное он способен, но все равно спасибо Создателю за то, что он у нас есть! Пусть и не у всех он работает одинаково исправно. Чтобы оценить это важнейшее устройство, которым снабжен от рожденья каждый человек, достаточно немножко поразмыслить над самыми простыми параметрами, подлежащими количественной оценке. Их долгое время собирали ученые: медики, физики, химики и специалисты по другим точным наукам. Интересно, что при этом они сами пользовались предметом своих исследований. Некоторые факты просто потрясают.

Масса и энергопотребление

Мозг потребляет меньше энергии, чем лампочка холодильника света - всего 12 Ватт, что составляет 17 % всей потребляемой человеческим телом энергии.

Вес мозга в среднем составляет около 1.36 кг.

Мозг состоит приблизительно на три четверти из воды.

Мозг растет до достижения человеком восемнадцатилетнего возраста.

Мозг потребляет пятую часть всего необходимого организму кислорода.

Исследования показывают, что умственная активность во время сна выше, чем во время бодрствования.

Мозг может жить 4-6 минут без кислорода, затем начинает умирать. Если человека спасти в течение 5-10 минут, наступают необратимые повреждения психики.

Психология

В мозге есть центр юмора. Иногда пациенты с повреждением лобных долей теряют способность понимать шутки.

Человек не может слышать телефонные разговоры в шумных помещениях - мозг не в состоянии отличить фоновый шум от голоса абонента.

Зевота действительно взбадривает, во время нее в легкие поступает больше воздуха, и повышается содержание кислорода в крови, а она, в свою очередь питает им мозг.

Способность запоминать мелодии раздражающих песен обусловлена необходимостью наших древних пращуров ориентироваться во времени суток. Утренние звуки всегда отличались от дневных и ночных. Очевидно, с тех пор назойливые шлягеры «застревают» в мозге.

Частая смена часовых поясов может привести к повреждению памяти. Гормоны стресса, выделяющиеся во время нарушения привычного распорядка дня, могут повредить ткани височной доли головного мозга.

При нахождении на больших высотах люди порой видят странные вещи. Кислородное голодание, скорее всего, конфликтует с визуальными и эмоциональными процессами мозга.

Компьютерные игры-«стрелялки» развивают способности к решению нескольких задач одновременно (хоть какая-то польза!). Игрок вынужден разделять внимание на нескольких «врагов».

Невозможно пощекотать самого себя. Мозг в этом случае автоматически притупляет ожидаемые ощущения.

Солнечный свет заставляет нас чихать. Скрещенные каналы в мозговом стволе посылают сигналы от зрения к носу.

Чрезмерное напряжение изменяет клетки мозга, его структуру и функциональные возможности.

Чтение вслух и частые разговоры с ребенком способствуют развитию его мозга.

За год, проходящий с момента рождения, мозг ребенка увеличивается втрое.

Человеческий мозг самый жирный орган человеческого организма.

1. Мозг, как и мышцы, чем больше его тренируешь, тем больше он растет. Мозг среднего взрослого мужчины весит 1424 г, к старости масса мозга уменьшается до 1395 г. Самый большой по весу женский мозг - 1565 г. Рекордный вес мужского мозга - 2049 г. Мозг И. С. Тургенева весил 2012 г. Мозг эволюционирует: в 1860 году средний вес мужского мозга составлял 1372 г. Наименьший вес нормального неатрофированного мозга принадлежал 31-летней женщине - 1096 г. Динозавры, достигавшие 9 м в длину, имели мозг величиной с грецкий орех и весом всего 70 г.

2. Самое бурное развитие мозга происходит в возрасте от 2 до 11 лет.

3. Регулярное моление снижает частоту дыхания и нормализует волновые колебания головного мозга, способствуя процессу самоизлечения организма. Верующие люди ходят на 36% реже к врачу, чем остальные.

4. Чем образованее человек, тем меньше вероятность заболеваний мозга. Интеллектуальная активность вызывает производство дополнительной ткани, компенсирующей заболевшую.

5. Занятие незнакомой деятельностью - лучший способ развития мозга. Общение с теми, кто превосходит вас по интеллекту, также является сильнодействующим средством развития мозга.

6. Сигналы в нервной системе человека достигают скорости 288 км/ч. К старости скорость снижается на 15 процентов.

7. Самым крупным в мире донором мозга является монашеский орден сестер-педагогов в Манкато, штат Миннесота. Монахини в своих посмертных завещаниях пожертвовали науке около 700 единиц мозга.

8. Самый высокий уровень интеллектуального развития (IQ) продемонстрировала Мэрлин Мач Вос Савант из штата Миссури, которая в возрасте десяти лет уже имела средний показатель IQ для 23-х летних. Ей удалось пройти сложнейший тест для вступления в привилигированное Общество Мега, куда входит лишь около трех десятков человек, имеющих такой высокий показатель IQ, который встречается лишь у 1 человека из миллиона.

9. Самый высокий средний национальный показатель IQ в мире у японцев -111. У 10 процентов японцев показатель выше 130.

10. Сверхфотографическая память принадлежит Крейтону Карвелло, способному с одного взгляда запомнить последовательность карт сразу в шести отдельных колодах (312 штук). Обычно в нашей жизни мы используем 5-7 процентов возможностей мозга. Трудно себе представить, сколько всего совершил и открыл бы человек, задействуй он еще хотя бы столько же. Зачем нам такой запас прочности ученые пока не выяснили.

11.Умственная работа не утомляет мозг. Обнаружено, что состав крови, протекающий через мозг неизменен на протяжение его активной деятельности, сколько бы она не продолжалась. При этом кровь, которую берут из вены человека, проработавшего целый день, содержит определенный процент «токсинов утомления». Психиатры установили, что чувство утомления мозга обуславливается нашим психическим и эмоциональным состоянием.

12. Молитва благотворно влияет на деятельность мозга. Во время молитвы восприятие информации человеком идет, минуя мыслительные процессы и анализ, т.е. человек уходит от реальности. В этом состоянии (как и при медитациях) в мозге возникают дельта-волны, которые обычно фиксируются у младенцев в первые шесть месяцев его жизни. Возможно, именно этот факт влияет на то, что люди, регулярно отправляющие религиозные обряды, болеют реже и выздоравливают быстрее.

13. Для полноценной работы мозга нужно выпивать достаточное количество жидкости. Мозг, как и весь наш организм, состоит приблизительно на 75% из воды. Поэтому, чтобы держать его в здоровом и рабочем состоянии, нужно выпивать положенное Вашему организму количество воды. Тем же, кто пытается похудеть с помощью таблеток и чая, выгоняющих из организма воду, следует быть готовым к тому, что одновременно с потерей веса они потеряют и в работоспособности мозга. Поэтому им стоит поступать, как положено – принимать любые таблетки по назначению врача.

14. Мозг просыпается дольше тела. Интеллектуальные способности человека сразу после пробуждения ниже, чем после бессонной ночи или в состоянии средней тяжести опьянения. Очень полезно, кроме утренней пробежки и завтрака, усиливающих метаболические процессы, происходящие в Вашем теле, сделать и маленькую разминку мозга. Это значит, что не стоит с утра включать телевизор, а лучше что-то немного почитать или разгадать кроссворд.

15. Мозгу легче понимать речь мужчин, чем женщин. Мужские и женские голоса действуют на разные участки мозга. Женские голоса – более музыкальные, звучат на более высоких частотах, диапазон частот при этом шире, чем у мужских голосов. Человеческому мозгу приходится «расшифровывать» смысл того, что говорит женщина, используя свои дополнительные ресурсы. Кстати, люди, страдающие слуховыми галлюцинациями, чаще слышат именно мужскую речь.

16. Мозг потребляет больше энергии, чем все остальные органы. Он составляет от общей массы тела только 2%, но забирает около 20% энергии, вырабатываемой телом. Энергия поддерживает нормальное функционирование мозга и передается нейронами для создания нервных импульсов.

17. Мозг содержит примерно 100 миллиардов нейронов (клеток, генерирующих и передающих нервные импульсы), а это примерно в 16 раз больше, чем людей на Земле. Каждый из них связан еще с 10 000 других нейронов. Передавая нервные импульсы, нейроны обеспечивают непрерывную работу мозга.

18. Люди пользуются только 10% своего мозга. Это миф. Даже при том, что не все тайны и возможности мозга раскрыты, утверждать такое глупо - мозг всегда использует столько ресурсов, сколько ему в данный момент нужно. Говорить о том, что мы используем мозг на 10% - то же самое, что говорить, что мы используем возможности радио на один процент - слушаем мы только одну волну, а ведь их в диапазоне еще сто.

19. Каждую минуту через мозг проходит 750 миллилитров крови, что составляет 15-20 процентов всего кровотока.

20. Мозг во время бодрствования потребляет 25 ватт энергии. Этого количества достаточно для небольшой лампочки.

Когда-то давно я читал, что мозг потребляет 15 ватт, вне зависимости от активности. Возможно, разница в 7 ватт по Вашим данным - это потребление для обслуживания периферийных устройств - зрение, слух и т.д.

Я не вижу парадокса в столь мизерных цифрах.

Во-первых, бОльшая мощьность потребует совсем иной схемы отвода тепла: потребовалось бы увеличения поверхности теплоотдачи, компрометируя прочностные характеристики контейнера. Кстати, считается, что "рога" у жирафов (которые и не рога вовсе, а выросты черепной кости) именно для этой цели и служат.

Во-вторых, во времена, когда я учился еще пытались обнаружить размер и массу кванта информации. Чуть позже был доказан закон "несохранения" информации, то есть доказали, что она может как быть создана так и быть уничтожена. Отсюда следует много разных интересных и неочевидных выводов но в частности то, что мощность, потребляемая для обработки и накопления информации, может стремиться к нулю.

В любом случае, 20 ватт для компьютера с такими параметрами - великое достижение, кто бы его ни сконтруировал, апплодисменты заслуженные.

Я очень редко вижу сны. Зато все мои сны - вещие, все сбываются буквально. Обо всех важных событиях или состояниях я узнаю всегда заранее, иногда за пару дней, иногда за много лет. А поскольку важные вещи случаются редко то и сны мне снятся редко.

Кстати, визуализации разного рода - часть моих профессиональных методик, они меня не усыпляют, а наоборот, мобилизуют. Иногда мне кажется даже, что визуализация - это важнейшая часть создания, гарантия того, что всё получится и будет работать, как планируется. То, что привиделось даже особо и строить потом не надо, собирается без усилий, как бы само. Микро-вещий сон? :-)))

я не специалист по снам, но кое-что читал и слышал.
Уверен, что сны у Вас есть каждую ночь. В зависимости от общей длительности времени сна их может быть штук 9. Они бывают в REM стадии и не только. Возможно запомнить или не запомнить очень сильно зависит от того в какое время и в какой стадии сна Вы просыпаетесь. Если выключить будильник совсем и дать себе поспать столько, сколько спится, то Вы почувствуете последний сон. Если Вам будет интересно, Вы можете его записать.

Фрейд называл сны золотой дорогой к бессознательному. Его трактовка очень близка к тому, как Вы описывате cвои сны. Ее много раз критиковали и есть множество других методик, например Delaney. У Фрейда огромной частью матерьяла в матифесте сна были желания. Хорошо оформленные и представленные желания могут влиять на настрой и веру, При этом желания могут быть и бессознательными.
Часто желания и настрой становятся self fulfilling prophecy.

При этом работа со снами дело тонкое и основное в этом - сам человек и его личные ассоциации, а не интерпретации терапевта. Если внимательно следить за снами, то в них есть много всего и не только желания, есть residue предыдущего дня, отражения внутренних конфликтов и многое другое. Очень интересная тема.