Если нейронные связи нужны для координации нейронной активности, можно ли предположить, что у людей с различающейся структурой нейронных связей будут и разные когнитивные способности? Некоторые исследования показали, что люди с хорошо развитыми связями между областями мозга, интегрирующими информацию, лучше выполняют тесты на общий интеллект. При этом пациенты с различными расстройствами, например шизофренией, имеют менее развитую структуру нейронных сетей. Повреждение области мозга, тесно связанной со многими другими областями, приводит к особенно выраженным когнитивным нарушениям. Эти данные указывают на то, что нейронные связи в мозге вносят значительный вклад в обеспечение когнитивной деятельности.

Однако структура мозга не полностью определяет его функции. Если бы это предположение было верным, наш мозг был бы вовлечен в бесконечную циклическую активность, без какой-либо способности к обучению или приспособлению к новым условиям. Вместо этого коннектомы создают основу для модуляции и координации активности разных популяций нейронов, обеспечивая тем самым временные и многообразные объединения для слаженной работы.

Такие функциональные связи возникают и исчезают, как водовороты в течении реки, способствуя формированию новых связей или исчезновению неиспользуемых. В итоге структура связей мозга и его функции вместе образуют некий симбиоз, когда когнитивная деятельность зависит как от точности образования связей в коннектоме, так и от динамических паттернов нейронной активности в этих сетях.

Отвечает Марк А. В. Эндрюс, профессор физиологии, колледж остеопатической медицины, Лейк-Эри:

Эта довольно часто испытываемая боль, известная также как головная боль из-за мороженого, возникает при быстром употреблении очень холодных продуктов и напитков. Если по-научному, то невралгия крылонебного узла (не очень простое название, согласны?) является результатом быстрого охлаждения и последующего нагревания кровеносных сосудов, расположенных в небе, верхней поверхности ротовой полости. Такой же, но безболезненный ответ возникает в сосудах лица, вызывая покраснение щек после прогулки в холодную погоду. В обоих случаях под действием холода кровеносные сосуды сужаются и следом происходит усиленная обратная реакция (их расширение) при нагревании тканей.

В небе кровеносные сосуды расположены вблизи большого числа болевых рецепторов, которые и реагируют на расширение сосудов, и посылают сигнал в мозг по тройничному нерву, одному из самых крупных нервов лицевой области. Этот нерв также передает болевой сигнал от лица. В процессе обработки сигналов мозг воспринимает боль как идущую от лобной области (похоже на феномен иррадиирущей боли при сердечных приступах). Ощущение «обморожения мозга» длится от нескольких секунд до нескольких минут, что несравнимо короче длительности его «родственника» – мигрени. Исследования показывают, что такие же сосудистые механизмы и иннервация, участвующие в возникновении ощущения «обморожения мозга», вызывают ауру (сенсорное нарушение) и пульсирующую головную боль при мигрени. Удивительно, но невозможно испытать головную боль от мороженого в холодную погоду. Только в теплое время года быстрое поедание мороженого вызовет это болевое ощущение.

К счастью, нет необходимости отказывать себе в удовольствии полакомиться мороженым. Чтобы избежать болевых ощущений, достаточно лишь плотно прижать язык к небу, не спешить с холодным продуктом или просто немного нагреть холодную пищу в преддверие рта перед тем, как проглотить.

Отвечает Ричард Дж. Хайер, психолог, медицинский факультет Калифорнийского университета, Ирвайн:

Когда какая-либо идея возникает у вас в голове, очень маловероятно, что это результат лишь одного события в мозге (как широко известное всем представление о загорающейся лампочке). Исследования не выявили наличия одной-единственной области мозга, которая отвечала бы лишь за процессы мышления, возникновение идей. Музыкальное вдохновение может иметь начало в областях мозга, отличных от тех, в которых зарождаются математические понятия или мысли о том, что приготовить на ужин. Любая идея, как и мышление в целом, – это результат целого ряда нейронных событий, которые нам хотелось бы изучить с научной точки зрения.

В некотором смысле попытки зарегистрировать изолированно одну мысль или идею сродни поиску Святого Грааля, но в когнитивных исследованиях мозга. Это дало бы возможность с помощью только физических данных (когда и какие нейроны активны) делать заключение о том, что на уме у человека. Такое чтение мыслей теоретически, конечно, возможно, однако в настоящее время представляет для ученых некоторый устрашающий вызов.

Тем не менее с помощью нейровизуализации работы мозга достигнут определенный прогресс. Например, анализируя активность мозга человека во время просмотра видеоролика, можно в общих чертах узнать содержание этого ролика. Несмотря на такой поразительный факт, нам еще очень далеко до распознавания отдельных спонтанных мыслей или озарений из какофонии миллиардов нейронов, которые хаотично активируются или синхронно разряжаются, подчиняясь определенной динамике. Сколько нейронов должны активироваться, чтобы возникла идея? Где они расположены? Правда ли, что одному из нас требуется больше нейронов для формирования идеи, чем другому? Почему некоторые люди лучше генерируют идеи, чем другие?

Представьте себе, что мы узна́ем ответы на некоторые из этих вопросов. Тогда приоткрылась бы завеса тайны креативности и интеллекта. Сейчас мы с коллегами пытаемся выявить области мозга, структура и функции которых коррелировали бы с уровнем интеллекта. Надеюсь, что в ближайшем будущем данная работа перерастет в экспериментальное исследование, в котором мы сможем при помощи химических, электрических или магнитных стимулов воздействовать на отдельные области мозга, нейронные сети или нейромедиаторные системы. Конечная цель таких экспериментов – улучшение памяти и способности к обучению, усиление креативности и увеличение интеллекта. Возможностью манипулировать когнитивной деятельностью можно объяснить повышенный интерес и энтузиазм в подобных исследованиях, а также некоторое беспокойство относительно этих представлений о природе идей.

Отвечает Рони Якобсон:

Моменты озарения (Эврика!) всегда приносят удовлетворение, так как воспринимаются как истина. Возникает ощущение, что части головоломки встали на свои места и для этого не было затрачено много усилий. Но можно ли доверять таким озарениям? Согласно данным, опубликованным в журнале Thinking & Reasoning, да, можно! Результаты исследований подтверждают, что с помощью озарения можно найти правильные решения трудных задач.

В своих четырех экспериментах Карола Салви, новоиспеченный кандидат наук из Северо-Западного университета, психолог Джон Коуниос из Дрексельского университета и их коллеги предъявляли студентам головоломки (анаграммы и ребусы). После завершения проб испытуемых спрашивали, каким образом они пришли к ответу: думали над решением задачи шаг за шагом (аналитическое решение) или ответ просто пришел в голову (озарение).