Какой из наших органов потребляет больше всего энергии? Это не сердце, биение которого не прекращается ни днем, ни ночью. Это мозг — он берёт около 20% энергии, потребляемой организмом человека, хотя составляет только 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.

Но появившиеся сравнительно недавно высокосовершенные приборы - позитронно-эмиссионные томографы и томографы на эффекте ядерно-магнитного резонанса позволили непосредственно видеть функционирование мозга на экране монитора. Собственно, 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.

Итак, мы ещё не знаем, чем занят мозг, когда он вроде бы ничем не занят.

Осознанное поведение поддерживается высоким общим энергопотреблением мозга, а не работой каких то определенных его долей, считают ученые.

Факторы, определяющие осознанность поведения людей и животных до сих пор оставались загадочными. Осознанность в поведении, в самом простом понимании, определяется как способность осмысленно реагировать на внешние раздражители. Многие научные группы в сериях экспериментов по запоминанию или решению каких либо умственных задач уже довольно продолжительное время пытаются выявить ключевые доли головного мозга, активность которых отвечает за осмысленный отклик на внешние стимулы.

Все эти попытки, как с участием подопытных животных, так и добровольцев из числа людей, не принесли сколько-нибудь значимого результата. Оказалось, что в проявлении осмысленной реакции на внешние раздражители может быть задействовано сразу большое количество отделов мозга. При этом увеличение их активности, в сравнении с фоновой активностью головного мозга, незначительно - оно составляет едва ли 1% от всей энергии, которую потребляет головной мозг.

"Поэтому до сих пор исследователи, использовавшие функциональную магнитно-резонансную томографию для изучения состояния осознанности поведения, смотрели лишь на верхушку айсберга. Мы же попытались разглядеть остальное", - сказал профессор Роберт Шульман (Robert Shulman) из Йельского университета, ведущий автор публикации, слова которого приводит пресс-служба университета.

Шульман и его коллеги предположили, что 99% энергии, которую потребляет головной мозг необходима этому органу именно на постоянное поддержание состояния осознанности поведения, которое складывается именно из своевременного включения в решение тех или иных интеллектуальных задач всех областей головного мозга. Свои догадки группа ученых подкрепила наблюдением за людьми, находящимся под воздействием сильных обезболивающих средств, побочным эффектом которых является затуманенный рассудок.

В своих экспериментах на крысах ученые использовали две группы животных, одна из которых подверглась легкой анестезии, а вторая испытывала очень сильное анестезирующее воздействие. При этом легкие удары по лапам первой группы подопытных животных приводили к заметной активизации всех отделов сенсорной коры головного мозга и многих других его участков, тогда как аналогичное стимулирование крыс второй группы приводило только к возбуждению отделов сенсорной коры.

При этом уровень фонового шума, определяющийся фоновой активностью головного мозга и, соответственно, объемами энергии, потребляемой мозгом, у крыс, подверженных мощной анестезии был почти в два раза ниже, чем у второй группы. "Поэтому мы считаем, что способность проявлять осознанное поведение является не столько свойством мозга, сколько свойством конкретного человека или животного, обладающего этим мозгом", - подытожил Шульман.

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.

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.