Ни для кого не секрет, что мозг регулирует работу сердца. Но с некоторых пор у ученых стали появляться свидетельства того, что верно и обратное.
В конце XIX века, когда нейробиологии как науки еще не существовало, в ходу была теория эмоций Джеймса-Ланге. Уильям Джеймс и Карл Ланге, независимо друг от друга, постулировали, что все наши эмоции – это ответ мозга на физиологические изменения в других органах. С позиций этой теории, если вы повстречали в лесу медведя, то в ответ на стимул «опасный хищник» надпочечники выбросили в кровь адреналин, сосуды кожи сузились, кровоток в мышцах усилился, из селезенки и крупных вен высвободился запас крови на случай ранения, сердце застучало быстрее, зрачки расширились. И только потом, собрав воедино информацию об этих процессах, мозг запустил программу «страх».
Теорию Джеймса-Ланге опровергли в начале XX века в экспериментах на животных и просто с точки зрения здравого смысла. Опыты показали, что если перерезать животному восходящие пути спинного мозга, позволяющие внутренним органам подавать сигналы наверх, эмоции никуда не исчезают. Здравый смысл же подсказывал, что физиологические изменения в теле, или, по-научному, висцеральные реакции, просто слишком медленные для регуляции поведения. А ведь главная функция эмоций – заставить животное или человека делать что-то полезное для выживания и благополучия (есть, пить, заниматься сексом, сидеть в кресле у камина) и немедленно перестать делать вредное (например, находиться в опасной близости от медведя). Представьте себе трепетную лань, которая при приближении льва ждет выброса адреналина, расширения сосудов, повышения частоты сердечных сокращений (ЧСС) и лишь потом испытывает испуг и бежит. Да не было бы уже на свете никаких ланей.
Проникнуть в мозг
К 1930-м годам представления о природе эмоций и вообще о взаимоотношениях мозга и тела стали принимать близкий к современному вид. Да, физиологические изменения в теле могут влиять на эмоции, усиливая или ослабляя их. Речь идет, в первую очередь, о гормональных влияниях. Адреналин, вырабатываемый надпочечниками, делает людей более пугливыми. Продукты метаболизма прогестерона, выделяемого яичниками после овуляции, действуют как анксиолитики, подавляя тревогу. Влияние же на мозг органов, которые не продуцируют веществ, способных проникать через барьер между кровью и мозгом (гематоэнцефалический барьер, ГЭБ), в этой парадигме представляется совсем минимальным. В число таких попало и сердце. Единственный гормон, который оно производит, – предсердный натрийуретический пептид, снижающий общее кровяное давление, воздействуя на рецепторы в сосудах, почках и надпочечниках. Проникать сквозь ГЭБ предсердный пептид не умеет.
При этом приуменьшить влияние нервной системы на сердце почти невозможно. Любая сильная эмоция через активацию симпатической нервной системы заставляет сердце биться чаще. А ощущение мурашек при прослушивании красивой музыки или во время особенно проникновенной сцены в кино? Оказывается, такие тонкие эмоциональные переживания отражаются на электрокардиограмме (ЭКГ), меняя соотношение амплитуд ее отдельных элементов. Эти изменения даже получили особое название – сердечные сигнатуры эмоциональности.
Сюда добавляются косвенные воздействия через эндокринную систему. Например, сильный стресс, такой как смерть близкого, может вызывать столь мощный выброс адреналина надпочечниками, что он спровоцирует сердечную недостаточность. Этот феномен известен под названием «синдром разбитого сердца». В 2019 году израильские врачи в медицинском журнале BMJ описали случай пожилой пациентки, у которой «синдром разбитого сердца» развился не в результате ужасного горя, а после того, как в гостях на свадьбе она перепутала васаби с авокадо и разом съела целую ложку острой приправы. Статья вышла в свет с ироническим подзаголовком «Сan sushi break your heart?» («Могут ли суши разбить вам сердце?»).
Сердце всему голова
Если вам тоже кажется забавным, что какая-то приправа может почти остановить человеческое сердце, подумайте о том, что оно замедлит свой ритм на 10–20 уд./мин, если человеку надавить на глазные яблоки. Подобные реакции называются сопряженными кардиальными рефлексами. Точно так же сердце замедляет свой бег, если набрать в рот холодной воды, а резкий удар или охлаждение живота могут и вовсе остановить «моторчик». Ну, и всем медикам известен «синдром белого халата» – условно-рефлекторное повышение ЧСС и давления у здоровых людей в кабинете врача.
Получается, что нервная система раздает сердцу указания налево и направо. Само же сердце наверх посылает только краткие рапорты о том, как идут дела. Быстро или медленно оно бьется, нет ли неполадок, о которых можно сообщить болью. Так?
В 1970-х стали появляться сведения, что, возможно, не совсем так. Например, выяснилось, что от фазы сердечного цикла у людей зависит чувствительность к боли. В систолу, когда сердце сокращается, она понижается, а в диастолу, на этапе расслабления сердца, возвращается к исходному уровню. За прошедшие годы не одна сотня добровольцев подставила пальцы под слабые электрические разряды, пока ученые пытались понять, как связаны сердце и боль. В 2020 году коллектив из Института когнитивных наук и наук о мозге им. Макса Планка нашел если не ответ, то хотя бы подсказку. Исследователи одновременно проводили стандартные тесты со слабыми электрическими разрядами в палец и фиксировали у добровольцев ЭКГ и электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Так обнаружилось, что во время сердечного сокращения у людей не только падает болевая чувствительность, но и мозг показывает меньшую амплитуду вызванного потенциала P300. Этот потенциал, отводимый от теменной области головы, – эхо мозговой активности, которая возникает при оценке внешнего стимула и попытке отнести его к какому-то кластеру уже известных человеку ощущений (категоризации, как говорят ученые). То есть его возникновение на ЭЭГ означает, что человек не только что-то почувствовал, но и осознал это. Электромагнитный аналог мысли «Сейчас что-то укололо меня в правый мизинец».
Интересно, что на ЭЭГ можно зафиксировать еще один вид потенциалов – вызванные биением сердца, на английском они кратко зовутся HEP (heart beat evoked potentials). Они синхронизированы с сердечными сокращениями. По сути это отражение тех сигналов, которые сердце посылает в мозг. Так вот в исследовании также выяснилось, что чем выше амплитуда HEP от одного удара сердца, тем меньше будет амплитуда P300 во время следующего удара. Иначе говоря, чем громче сердце сигналит в мозг, тем хуже мы воспринимаем внешние сигналы. Мы буквально становимся менее «сознательными».
Авторы исследования предложили гипотезу. За исключением ситуаций крайнего волнения, мы не ощущаем ударов собственного сердца. И не должны. В таких обстоятельствах логично предположить, что мозгу нужно уметь отсекать внутренние стимулы от внешних. Гипотеза же состоит в том, что как раз этого мозг делать не умеет. Зато он может в целом подкрутить «настройки громкости» восприятия, если внутренние стимулы начинают делать слишком много шума. Сердце – один из самых шумных органов тела и в механическом, и в электрическом смысле. Так что, возможно, именно сигналы от сердца (те самые HEP) использует мозг, чтобы предсказывать, насколько чутким ему нужно быть. Это подобно тому, как если бы сосед с перфоратором затеял ремонт у вас за стеной, но вы при этом могли выключать свой слух ровно в те моменты, на которые приходится очередной удар инструмента. Часть других звуков тоже неизбежно пропала бы, зато вы быстрее отреагировали бы на звонок телефона, потому что телефон звонит не синхронно с перфоратором.
Результаты, демонстрирующие снижение болевой чувствительности во время систолы, за 50 лет воспроизводились в таком количестве экспериментов, что это стало почти правилом. И тут в 2014 году исследователи из британского Университета Сассекса с коллегами из Италии и Австралии обнаружили нечто как будто противоположное. Они изучали, как меняется человеческое восприятие в зависимости от фазы сердечного цикла. Только восприятие не телесных ощущений, а эмоциональных стимулов.
Еще в начале 2000-х был обнаружен любопытный феномен, который назвали «эмоциональным миганием внимания» (emotional attentional blink). Если испытуемым в ряду изображений предъявить что-то страшное и отвратительное, к примеру, фото гниющей раны, или, наоборот, какую-то эротическую картинку, то на следующие 200–500 мс их внимание будто слепнет. То есть если целевое изображение, при появлении которого человек должен нажать на кнопку, показать в этом временном интервале после чего-то мерзкого или сексуального, то с высокой вероятностью испытуемый провалит задание.
В исследовании 2014 года ученые применили все эти закономерности. Они показывали подопытным изображения напуганных, радостных или нейтральных человеческих лиц, намеренно целясь в окно «мигания внимания», и одновременно снимали у них кардиограмму. И обнаружили, что, да, эмоциональные лица распознаются людьми лучше, чем нейтральные, даже в этом интервале временной слепоты. Но среди них напуганные лица воспринимаются лучше, если их демонстрация совпадает по времени с фазой сердечного сокращения. Получается, во время сердечной систолы мы менее чувствительны к чему угодно, кроме выражения ужаса на чужом лице.
Прислушаться к себе и другим
В 2017 году еще одну интересную взаимосвязь между эмоциями и сердцем обнаружили психологи из Лондонского и Оксфордского университетов. Они выяснили, что люди, которые точнее определяют частоту собственного сердцебиения, лучше понимают эмоции других людей. Проведенный психологами эксперимент был прост и нагляден. Участникам сначала предлагали посчитать число ударов своего сердца за фиксированный промежуток времени, не прощупывая у себя пульс, – то есть на основании только прислушивания к внутренним ощущениям. Затем им демонстрировали видеоролики, где актерами разыгрывались социальные ситуации, вроде встречи друзей в кафе, и задавали вопросы о том, что, на их взгляд, думают или чувствуют отдельные герои этих сценок. Оказалось, испытуемые, которые продемонстрировали лучшую способность прислушиваться к своему сердцу, и чужую обиду или радость считывали легче.
Сегодня мы знаем, что понимание эмоций других людей и эмоциональной окраски социальных ситуаций – это способность, совершенно отдельная от общего интеллекта. Например, дети с синдромом Вильямса, редким генетическим заболеванием, вызванным выпадением участка 7-й хромосомы, демонстрируют замечательную эмпатию при IQ 60–70 (средний человеческий IQ 90–110). За реализацию этой способности отвечают множество зон мозга, из которых нам интересны две. Первая – передняя поясная кора. Люди с ее повреждением часто становятся асоциальны и просто крайне неприятны в общении, потому что теряют способность понимать, что их действия вызывают у другого человека страх, грусть или боль. И примечательно, что нейроны этой области коры одинаково активируются в ответ на физическую боль, эмоциональную и если вы видите, как боль испытывает кто-то, кто вам дорог. То есть в этой точке пересекаются пути обработки информации о физических и эмоциональных стимулах.
Вторая интересная нам зона – кора островка, спрятанная в глубине латеральной борозды, разделяющей височную и лобную доли мозга. Если вы откроете статью в Википедии, посвященную островковой доле, то удивитесь, насколько разносторонни ее таланты. Кора одновременно заведует доведением до сознания чувств голода, боли, усталости, вкуса и запаха, моторным контролем, эмпатией, социальными эмоциями, и ее даже подозревают в формировании самого феномена самосознания. Люди с умеренными повреждениями коры островка становятся патологически доверчивы, а с сильным двусторонним повреждением – апатичны и не проявляют никаких эмоций даже в ответ на физическую боль. И именно она активируется у людей, когда они пытаются сосчитать удары собственного сердца без пульсометра. То есть интероцепция тоже живет где-то здесь.
Годы самокопаний
В романе писателя Питера Уоттса «Ложная слепота», где экспедиция с Земли пытается вступить в контакт с загадочной расой инопланетян – высокотехнологичной, но при этом полностью лишенной самосознания, звучит интересная аналогия. Что если человеческое самосознание, которым мы так кичимся, просто ошибка природы? Как если бы все сенсоры космического корабля вдруг развернулись бы внутрь самого корабля, и теперь дурацкая машина думает, что она и есть космос.
Однако, судя по современным научным данным, дело обстоит с точностью до наоборот. Это наше восприятие окружающего мира и других людей – еще одно применение систем, исходно предназначенных для того, чтобы мониторить внутреннее состояние организма. А один из главных показателей этого состояния – работа сердца. Как уже говорилось, сердце реагирует буквально на все: на холод и тепло, на положение тела в пространстве, на уровни кислорода и углекислого газа в крови, на секрецию гормонов. Хочешь понять, что происходит с телом, – послушай сердце.
Работы у ученых, пытающихся понять, как тело участвует в формировании наших эмоций и сознания, еще непаханое поле – хватит не на одно поколение. Однако уже сейчас ясно: все гораздо сложнее, чем представление, будто личность – это то, что живет исключительно в голове, а тело – это такой мясной костюм, в котором личность расхаживает, как Тони Старк в костюме Железного человека, и все жалуется, что и модель неудачная, и ломается быстро. Судя по всему, играя ведущую роль в нашем восприятии мира, мозг, формируя итоговую картинку, узнает у «соседей снизу», как они ко всему этому относятся. И вносит поправки. В недалеком будущем понимание этих механизмов, скорее всего, кое-что прояснит в развитии ментальных расстройств у человека, побочных эффектах некоторых лекарств, которые до сих пор выглядели, как минимум, странно, и просто в том, откуда берутся индивидуальные различия в характере людей, и как они связаны с физиологией. В дальней же перспективе все это придется учесть, например, тем, кто мечтает перенести человеческое сознание в машину. Вполне вероятно, что, как это обычно показывают в фильмах-антиутопиях, без сигналов от собственного несовершенного тела, на которых мозг в процессе эволюции учился понимать свою и чужую боль, сознание окажется совсем не тем, каким нам хотелось бы его представлять.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
