ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНЫЕ НЕЙРОНАУКИ. Глава 3. Нейроны и связи между ними.

Собака: взгляд изнутри. Исследования мозга животных

Для более глубокого понимания поведния собак нам нужны знания об устройстве и работе мозга. Поведение собак в свете открытий нейронауки. История психологии от бихевиоризма до наших дней. Что такое травма? Реакция стресса.

Новая кинология смогла появиться на базе новых исследований собак, но при поддержке со стороны исследователей других смежных дисциплин, в первую очередь нейронаук.

Бихевиоризм и современная психология

Для того чтобы досконально изучить поведение животных, нужны тысячи часов наблюдений в их естественной среде обитания, что само по себе сложно. Проблема еще и в том, что интерпретация только наблюдаемого поведения животных достаточно субъективна, то есть зависит от установок исследователя. Именно поэтому этология все время находится под влиянием господствующей идеологии в обществе. Вспомните, например, работы американского ученого, основателя бихевиоризма, Б.Ф. Скиннера: он работал в эпоху, когда эмоции считались недопустимыми, их старались прогнать из человеческого общения. Скиннер считал, что необходимо изучать только видимое поведение и игнорировать внутреннюю жизнь животных. В результате ученые просто не имели права описывать разумное и эмоциональное поведение животных и подгоняли свое описание под официально разрешенное объяснение. Так, животные в глазах общества стали некими биомашинами с их условными и безусловными рефлексами. Российские ученые тоже придерживались мнения Скиннера, так как он во многом являлся последователем русского ученого Павлова.

В отличие от американских и русских исследователей, европейские зоопсихологи, в первую очередь Конрад Лоренц, не игнорировал эмоции и разум животных. Они говорили, что внутреннюю жизнь животных необходимо учитывать наравне с их рефлексами. Они изучали поведение различных животных и сравнивали его, чтобы понять общую биологическую основу поведения животных вообще (направление «Сравнительная зоопсихология»).

Эта работа позволила сделать множество важнейших открытий. Но подтверждение их правильности, а также полнота исследований стала возможной только тогда, когда появились технические средства для изучения внутренней жизни мозга — гормонов, нейротрансмиттеров, нейронов и их соединений.

Пока животные изучались только в лабораториях и публикации об исследованиях проходили определенную цензуру, поддерживать миф об отсутствии внутренней жизни у животных еще удавалось. В 70х ХХ века животных стали наблюдать по всему миру в их естественной среде обитания, и скрывать правду стало невозможно. Первым исследователем, разрушившим стену молчания о разуме и эмоциях животных, был американский профессор Гриффин. С тех пор между приверженцами бихевиоризма и последователями сравнительной зоопсихологии началась открытая война. Эта война заканчивается только сейчас, когда многие отрасли естествознания переживают перерождение.

Во времена господства бихевиоризма в кинологии также развился механический подход, что привело к настоящей катастрофе.

Возьмем, например, способ интерпретации знаменитой формулы Павлова: стимул – реакция. Согласно механической интерпретации, воздействие на собаку вызывает некую физическую реакцию, например, выполнение команды. Однако, мозг собаки — это не швабра (наступили на один конец, произошла реакция на другом). Мозг состоит из миллиардов нейронов. Все они связаны между собой огромным количеством связей. Эти связи проходят через множество специализированных центров мозга. Поэтому любое воздействие на собаку зависит от ее внутреннего состояния и вызывает разнообразные реакции — как внешние, так и внутренние. На любое воздействие собака реагирует не только действием, но и эмоциями, мыслительными процессами, у нее возникают ассоциации с хозяином и всей окружающей обстановкой. В результате, она заучивает не только желаемое действие, но и свое эмоциональное состояние в момент обучения, она делает выводы относительно качества контакта с хозяином и т.д. Все это, в свою очередь, влияет на ее мотивацию к работе и выполнению выученной команды в последствии. Получается, что, работая с собакой, важно создавать дружескую обстановку, в которой собака учится с удовольствием. При применении наказаний, собака учится достигать своей цели втихаря.

Второй пример: у всех социальных млекопитающих существует так называемый социальный мозг. Социальный мозг — это участки мозга, участвующие в социальной жизни. Зная свойства социального мозга и его структуру, можно глубоко понять, как сильно физическое и ментальное состояния собаки зависят от качества ее контакта с социальным партнером. Это, в свою очередь, позволяет понять, насколько сильно собака мотивирована к адаптации своего поведения под нужды семьи, в том числе к обучению команд, необходимых хозяину. Разница состоит лишь в степени самостоятельности той или иной собаки.

Исследования мозга подтверждают наблюдения кинологов, что социальное поведение одинаково у собак всех пород — будь то собака-компаньон, рабочая собака или «независимая» пастушья собака. Всем им необходима полная интеграция в семью, означающая постоянную возможность общения с другими членами семьи, понимание своей необходимости в семье.

С другой стороны, знания о социальном мозге позволяют понять, насколько тяжело собака переносит изоляцию. Согласно исследованиям шведского кинолога Андерса Халлгрена, рабочие собаки, которые содержатся в вольерах и всего на несколько часов имеют возможность общаться с человеком, становятся психически неустойчивыми и хуже выполняют свою работу.

О сумасшедших «цепных псах» знают, наверно, все. Люди вынуждены терпеть неуемный, истерический лай собак за заборами в деревнях: этот лай выдает неуравновешенное психическое состояние социальных животных, исключенных из социальной жизни.

Многие считают, что не случится ничего страшного, если раз-другой дернуть за поводок или хотя бы иногда, для пробы, использовать строгий ошейник. Мы можем месяцами ходить на тренировки, где нас будут учить жестко обращаться со своей собакой. Но мы будем считать, что собака потерпит, и вообще «не произойдет ничего страшного». Тем более, мы же уже оплатили курс.

Стресс и психологические травмы

Знания о жизни нейронов показывают восприимчивость наших собак: сильное воздействие стресса, например, даже единственный рывок за ошейник может создать травму, которая на многие годы вопьется в мозг собаки и навсегда искалечит ваши отношения с ней. Как пишет одна клиентка «жесткой собачьей школы»: Моя собака стала отдаляться от меня… Мне потребовалось много месяцев, чтобы доказать ей свою любовь.

В мозге травма выглядит как рубец — густой клубок травмированных стрессом нейронов. Травмированные нейроны простираются от рубца в другие области мозга, нарушая жизнь связанных с ними здоровых нейронов. Таким образом от одной лишь травмы создается целый комплекс связей, хранящий память о травме. Этот клубок защищает себя химически (именно поэтому так трудно докопаться до сути проблемы путем психоанализа). Так мозг попадает в состояние хронического стресса. Травма выражается в нарушениях поведения, например, в заместительном поведении, поведения избегания, неожиданных реакциях, внезапных перепадах настроения, внезапно появившихся негативных ассоциациях, неуверенности в себе, страхе, снижении концентрации внимания, ухудшении способностей к обучению и т.д. У людей оно также нередко выражается в странных высказываниях и лжи. Все эти реакции называют посттравматическим синдромом. Насколько то или иное событие окажется травматичным, сказать сложно. Но понимание риска, которому подвергается собака во время агрессивных тренировок и неправильного обращения, приводит нас к мысли о том, как важно не допускать травм.

Любая реакция — это сочетание чувства и разума. Эти две функции мозга связаны между собой физически и обуславливают друг друга. Поэтому скептицизм по поводу наличия разума и эмоций у животных устраняется автоматически: без одного нет другого. Это доказанные нейронаукой факты.

Если мы слышим слово, с которым у нас ассоциируется нечто неприятное, мы не будем взрываться от раздражения — мы сумеем подавить эту реакцию своим разумом. Чем сильнее разум, тем лучше он владеет собой и тем спокойнее с ним общаться другим людям. С собаками происходит то же самое.

Стрессовые реакции ослабляют действие разума, особенно когда наступает старость. Пока мозг спокоен и молод, действие травмы сдерживается его ментальными функциями. Стоит ему попасть в состояние стресса и/или начать стареть, сила ментального контроля уменьшается, и травма снова всплывает. Именно поэтому может вернуться проблема поведения у собаки, чье поведение, казалось бы, уже исправлено. Именно поэтому собака, прошедшая курс дрессировки на охрану (шутцхунд) потенциально опасна — как показали исследования (и как видит любой нормальный человек). Такая дрессировка глубоко травмирует психику. Для таких собак дополнительный курс послушания или вспомогательные средства, помогающие контролировать собаку, это детский лепет по сравнению с той силой, которую оказывает на ее поведение созданная травма. По свидетельствам Андерса Халлгрена, именно поэтому в Скандинавских странах уже отошли от тренировки на защиту. В России, напротив, этот вид «спорта» считается чем-то нормальным.

Влияние стресса на поведение собаки — это не просто состояние, когда собака волнуется, и нам остается только подождать, пока она снова придет в себя. Как и при травме, любой стресс оставляет следы в мозге в виде новых нейрональных связей и меняет их качество. Измененные связи оказывают в свою очередь влияние на другие нейроны, что так или иначе меняет достаточно большую часть мозга. В результате новые ассоциации по цепочке активизируют уже имеющиеся ассоциации и т.д. Боль и страх при этом сильно изменяют химические процессы в мозге, которые, кроме прочего, могут влиять на скорость реакций.

Именно поэтому мы должны внимательно изучить влияние стресса и стараться делать все, чтобы не причинять собаке ненужный стресс. Мы также должны знать, что любая терапия поведения (а это именно терапия, а не «коррекция») должны начинаться со снятия стресса и укрепления нервной системы (в том числе через ментальные тренировки и через создание для собаки максимально комфортных условий жизни, укрепление контакта с хозяином, использование специального комплекса витаминов).

Щенок

Мы можем долго спорить, когда нужно забирать щенка у матери, когда нужно обучать его, сколько и каких усилий надо приложить для социализации. Но все эти споры являются простой болтовней, пока мы не поймем, что щенок сам, своим поведением (криком, физической активностью, собственным интересом) показывает, что ему необходимо и когда он уже готов к новым этапам своей жизни. Нам надо поверить в то, что щенок прав, и уметь наблюдать его. А эта уверенность приходит только тогда, когда мы поймем, что им движет изнутри — то есть как работает нервная система и как она развивается.

Попав к хозяину, щенок попадает в совершенно иной мир. Соединения нервных клеток его мозга, соответствовавшие его жизни с матерью, становятся уже не нужными. Поэтому они разрушаются, а вместо них образуются новые. Этот процесс занимает несколько недель или даже месяцев и охватывает до 70% объема его мозга. То же самое происходит с новорожденными детьми. Представьте себе, если вы, начитавшись «кинологической литературы», сразу же после приобретения щенка наброситесь на него с воспитанием, а тем более жестким (будете изолировать его от себя или стараться настойчиво обучать командам и т.п.). Первое, что должен «делать» малыш в новом доме в течение первых недель — привыкать и успокаиваться. Другими словами, он должен менять свои прежние, ставшие ненужными нейрональные соединения на новые. Реакции хозяина должны соответствовать просьбам щенка, воспитание и обучение должно проходить всего несколько минут в день, как бы между делом, в виде мягкой коммуникации.

Знания о пластичности мозга показывают, что несмотря на существование так называемых фаз запечатления, до определенной степени можно влиять на запечатленную информацию и позже. Можно обучать собак в любом возрасте чему угодно — поэтому собаки из приюта тоже имеют шанс стать полноценными членами наших семей.

Собака в свете новых знаний

Процесс обучения — это процесс переформирования мозга путем наработки новых связей. Этот процесс в большой степени зависит от состояния всего организма, в первую очередь от влияния стресса. Но даже у спокойной, мотивированной собаки процесс обучения происходит не прямолинейно. Он характеризуется фазами подъема и спада. Если тренер не знает этого, он вместо того, чтобы сделать паузу, начинает злиться и наказывать собаку, применять жесткие методы, чем разрушает естественный процесс усвоения информации и уничтожает мотивацию. Примерно тот же эффект наблюдается в переходном возрасте, когда щенок находится под действием гормонов и «плохо соображает». Как раз в этом возрасте многие начинают считать собаку «доминантной» и стараются подавить ее, возмутительным образом игнорируя сильнейшие изменения в ее организме.

Понимание устройства мозга заставляет нас более серьезно относиться к собаке. Мы больше не сможем рассматривать собаку как инструмент для достижения своих спортивных или финансовых целей. Мы больше не поверим «зоопсихологу», который советует решать проблему одиночества или нечистоплотности, игнорируя собаку или сажая ее в клетку. Мы перестанем дергать собаку, когда захотим сообщить ей что-то. Мы не будем ждать от собаки внезапной агрессии, так как будем знать, что пока мы не изуродовали ее нервную систему, пока не создали негативные ассоциации, она не станет агрессивна сама по себе (этот вывод был также несколько раз доказан специальными исследованиями этологов).

Возбуждение собаки необходимо контролировать не строгачами, а занятиями, развивающими собаку умственно: через ментальную регулировку она сможет лучше контролировать свои импульсы, так как ментальное развитие улучшает свойства нервной системы (способность решать задачи, способность концентрироваться, приобретение опыта через свободное исследование мира). Физическое развитие собаки — это не только бездумные резвые игры, а целенаправленная работа по улучшению координации и способностей владения своим телом.

Мы прекратим напрягаться при каждом акте общения с собакой и читать бесконечные инструкции по воспитанию собак — потому что поймем, что с собакой можно обращаться более расслабленно и больше доверять нашим собственным инстинктам.

Мы прекратим бесконечно пихать в нее сухой корм и консервы, понимая, насколько они отравляют ее тело, в том числе мозг как центр восприятия и генератор поведения.

Мы сможем, наконец, понять, что мотивами поведения собаки могут быть простые чувства — радость, ревность, стыд, сильные желания. Все эти чувства вызываются обычными простыми структурами мозга — у собак точно так же, как у нас. Важно только понять, что чувства бывают простые (общие для всех животных и рождающиеся простыми процессами в мозге) — и сложные (предполагающие наличия особо развитых умственных способностей и на которые наши собаки, возможно, не способны, например, месть хозяину).

Таким образом, новые знания создают радостный настрой в общении человека и собаки и очищают нас от вековой кинологической пыли.

Строение нейрона

На рисунке приведено строение нейрона. Он состоит из основного тела и ядра. От клеточного тела идет ответвление многочисленных волокон, которые именуются дендритами.

Мощные и длинные дендриты называются аксонами, которые в действительности намного длиннее, чем на картинке. Их протяженность варьируется от нескольких миллиметров до более метра.

Аксоны играют ведущую роль в передаче информации между нейронами и обеспечивают работу всей нервной системы.

Место соединения дендрита (аксона) с другим нейроном называется синапсом. Дендриты при наличии раздражителей могут разрастись настолько сильно, что станут улавливать импульсы от других клеток, что приводит к образованию новых синаптических связей.

Синаптические связи играют существенную роль в формировании личности человека. Так, личность с устоявшимся позитивным опытом будет смотреть на жизнь с любовью и надеждой, человек, у которого нейронные связи с негативным зарядом, станет со временем пессимистом.

Функции нейрона

Несмотря на относительно не сложное строение, нейрон обладает множеством функций, главные из которых следующие:

восприятие раздражения;
обработка стимула;
передача импульса;
формирование ответной реакции.

Функционально нейроны подразделяются на три группы:

Афферентные (чувствительные или сенсорные). Нейроны этой группы воспринимают, перерабатывают и отправляют электрические импульсы к центральной нервной системе. Такие клетки анатомически располагаются вне ЦНС, а в спинномозговых нейронных скоплениях (ганглиях), или таких же скоплениях черепно-мозговых нервов.

Посредники (также эти нейроны, не выходящие за пределы спинного и головного мозга, называются вставочными). Предназначение этих клеток заключается в обеспечении контакта между нейроцитами. Они расположены во всех слоях нервной системы.

Эфферентные (двигательные, моторные). Данная категория нервных клеток отвечает за передачу химических импульсов к иннервируемым органам-исполнителям, обеспечивая их работоспособность и задавая их функциональное состояние.

Кроме этого в нервной системе функционально выделяют еще одну группу – тормозящие (отвечают за торможения возбуждения клеток) нервы. Такие клетки противодействуют распространению электрического потенциала.

Виды нейронов и нейронных связей

Нейроны можно обнаружить в различных органах человека, а не исключительно в головном мозге. Большое их количество расположено в рецепторах (глаза, уши, язык, пальцы рук – органы чувств). Совокупность нервных клеток, которые пронизывают наш организм составляет основу периферической нервной системы. Выделим основные виды нейронов.

Вид нейронной клетки	За что отвечает
Аффекторные	Являются переносчиками информации от органов чувств в головной мозг. У этого вида нейронов самые длинные аксоны. Импульс из вне поступает по аксонам строго в определенный участок головного мозга, звук — в слуховой «отсек», запах – в «обонятельный» и т.д.
Промежуточные	Промежуточные нервные клетки обрабатывают сведения, поступившие от аффекторных нейронов и передают ее периферическим органам и мышцам.
Эффекторные	На заключительном этапе в дело вступают эфференты, которые доводят команду промежуточных нейронов до мышц и других органов тела.

Слаженная работа нейронов трех типов выглядит так: человек «слышит» запах шашлыка, нейрон передает информацию в соответствующий раздел мозга, мозг передает сигнал желудку, который выделяет желудочный сок, человек принимает решение «хочу есть» и бежит покупать шашлык. Упрощенно так это действует.

Самыми загадочными являются промежуточные нейроны. С одной стороны, их работа обуславливает наличие рефлекса: дотронулся до электричества – отдернул руку, полетела пыль –зажмурился. Однако, пока не объяснимо как обмен между волокнами рождает идеи, образы, мысли?

Единственное, что установили ученые, это тот факт, что любой вид мыслительной деятельности (чтение книг, рисование, решение математических задач) сопровождается особой активностью (вспышкой) нервных клеток определенного участка головного мозга.

Есть особая разновидность нейронов, которые именуются зеркальными. Их особенность заключается в том, что они не только приходят в возбуждение от внешних сигналов, но и начинают «шевелиться», наблюдая за действиями своих собратьев – других нейронов.

Какую часть мозга использует человек

Именно головной мозг определяет, как человек воспринимает окружающий мир. В среднем он весит около 1,5 кг и состоит из 100 млрд нейронов – клеток, которые воспринимают и передают информацию [1].

Содержание:

Какую часть мозга использует человек
Как появился миф о 10%
Можно ли улучшить работу мозга
Другие распространенные мифы
Интересные факты

Как показал недавний опрос американских ученых, почти 56% их соотечественников верят в то, что Homo Sapiens использует всего лишь 10% своего мозга [2]. И надо признать, такое убеждение весьма распространено не только в США. На самом деле, это не больше чем миф, и неврологи его давно развенчали. Большая часть органа почти все время активна [3]. Исследования на эту тему ученые проводили еще в 2009 году [1].

Используя возможности функциональной МРТ, специалисты измеряли активность органа во время выполнения разных задач, и определили, что большая часть мозга остается активной практически постоянно, даже когда человек выполняет очень простые действия. Более того, орган бодрствует даже когда человек отдыхает или спит. А вот точный процент клеток органа, которые активизируются, у разных людей варьируется. Этот показатель меняется и в зависимости от того, что делает или о чем думает человек.

Синаптическая пластичность

Синапс — это промежуток между двумя нейронами, где они обмениваются информацией. Активный нейрон выпускает в синапс нейротрансмиттеры, которые сообщают пассивному, что ему делать: активироваться или оставаться пассивным. В нашем мозгу около ста миллиардов нейронов, каждый из которых связан с тысячами других, и процесс «общения» между ними занимает доли секунды. Синаптическая нейропластичность — это «привычка» нейронов к тому, что некий конкретный нейрон часто возбуждает своего «соседа». Иными словами, если нейроны часто общаются, им хочется делать это чаще и чаще. Совсем как людям.

Если такое происходит со множеством нейронов в одной области, появляются целые «команды» нейронов — нейросети. Именно так формируется память или новые навыки. Мы приучаем «команды» нейронов общаться, активируя их снова и снова нашей стимуляцией (учимся кататься на лыжах, например), и в какой-то момент связь «команды» становится прочной и тело легко повторяет знакомые движения.

Наоборот, если мы долго не пользуемся ранее привычными навыками, тропинки зарастают — нейроны в этой области общаются реже, и связи между ними слабеют. Так мы забываем ненужный нам иностранный язык, а пациент, оказавшийся на зондовом кормлении, разучивается глотать. Казалось бы, от этого явления один вред, но нет: именно так можно, например, отучить себя от предрассудков (усилием воли перестать плохо думать о людях другой национальности) и даже ослабить депрессию. Когнитивные терапевты предлагают пациентам найти привычные «дорожки», по которым ходят их депрессивные мысли, и протоптать взамен них другие, а эти оставить «зарастать». И это работает.

Что такое нейрон (нейронные связи)

В переводе с греческого нейрон, или как его еще называют неврон, означает «волокно», «нерв». Нейрон

– это специфическая структура в нашем организме, которая отвечает за передачу внутри него любой информации, в быту называемая нервной клеткой.

Нейроны работают при помощи электрических сигналов и способствуют обработке мозгом поступающей информации для дальнейшей координации производимых телом действий.

Эти клетки являются составляющей частью нервной системы человека, предназначение которой состоит в том, чтобы собрать все сигналы, поступающие из вне или от собственного организма и принять решение о необходимости того или иного действия. Именно нейроны помогают справиться с такой задачей.

Каждый из нейронов имеет связь с огромным количеством таких же клеток, создаётся своеобразная «паутина», которая называется нейронной сетью. Посредством данной связи в организме передаются электрические и химические импульсы, приводящие всю нервную систему в состояние покоя либо, наоборот, возбуждения.

К примеру, человек столкнулся с неким значимым событием. Возникает электрохимический толчок (импульс) нейронов, приводящий к возбуждению неровной системы. У человека начинает чаще биться сердце, потеют руки или возникают другие физиологические реакции.

Мы рождаемся с заданным количеством нейронов, но связи между ними еще не сформированы. Нейронная сеть строится постепенно в результате поступающих из вне импульсов. Новые толчки формируют новые нейронные пути, именно по ним в течение жизни побежит аналогичная информация. Мозг воспринимает индивидуальный опыт каждого человека и реагирует на него. К примеру, ребенок, схватился за горячий утюг и отдернул руку. Так у него появилась новая нейронная связь.

Стабильная нейронная сеть выстраивается у ребенка уже к двум годам. Удивительно, но уже с этого возраста те клетки, которые не используются, начинают ослабевать. Но это никак не мешает развитию интеллекта. Наоборот, ребенок познает мир через уже устоявшиеся нейронные связи, а не анализирует бесцельно все вокруг.

Даже у такого малыша есть практический опыт, позволяющий отсекать ненужные действия и стремиться к полезным. Поэтому, например, так сложно отучить ребенка от груди — у него сформировалась крепкая нейронная связь между приложением к материнскому молоку и удовольствию, безопасности, спокойствию.

Познание нового опыта на протяжении всей жизни приводит к отмиранию ненужных нейронных связей и формированию новых и полезных. Этот процесс оптимизирует головной мозг наиболее эффективным для нас образом. Например, люди, проживающие в жарких странах, учатся жить в определенном климате, а северянам нужен совсем другой опыт для выживания.