Ուղեղը միշտ համեմատվել է իր ժամանակի ամենաառաջադեմ սարքերի և հաղորդակցման համակարգերի հետ: In Our Own Image գրքում, արհեստական ​​ինտելեկտի փորձագետ Ջորջ Զարկադակիսը նկարագրում է այն հիմնական փոխաբերությունները, որոնք գիտնականներն օգտագործել են վերջին 2000 տարիների ընթացքում՝ բացատրելու, թե ինչպես է աշխատում մեր մարմնի հիմնական օրգանը: III դարից սկսած ուղեղը համարվում էր հիդրավլիկ պոմպ, որը մղում էր «մարմնի հյութերը»: 16-րդ դարից այն սկսեց նմանվել ատամնանիվներով և զսպանակներով ժամացույցի մեխանիզմի։ Այնուհետև՝ գոլորշու շարժիչի, էլեկտրական շղթայի, հեռագրի և հեռախոսի։ 1940-ականներին ուղեղը դարձավ համակարգիչ, իսկ վերջին ժամանակները՝ ինտերնետ, որը իրար է միացնում նեյրոնների 86 միլիարդ մինիհամակարգիչ: Նման փոխաբերությունների խնդիրն այն է, որ դրանք ընդգծում են միայն մեկ զարմանալի հատկություն և ստվեր են գցում մնացած բոլորի վրա: Իսկ ուղեղը շատ այլ հատկություններ էլ ունի:

Ուղեղը շատ ավելի խնայող է, քան համակարգիչը

IBM Watson սուպերհամակարգիչը, որը հաղթել է 2003 թվականին Jeopardy ինտելեկտուալ խաղերի շոուում, վայրկյանում կատարում է 80 տրիլիոն գործողություն և սպառում է ժամում 100 կիլովատ, ինչպես 40-50 առանձնատները։ Մեր ուղեղը տեղեկատվություն է փոխանցում 12 անգամ ավելի արագ և սպառում է մոտ 13 Վտ ժամում, ինչը ավելի քիչ է, քան սովորական լամպը: Ինչպե՞ս է նա դա անում: Համակարգչային պրոցեսորում տեղեկատվությունը փոխանցվում է տրանզիստորների միացման և անջատման միջոցով: Սիլիկոնային տրանզիստորի յուրաքանչյուր գործողության համար պահանջվում է 0,6 վոլտ լարում: Ուղեղում ազդանշանները փոխանցվում են նեյրոնների միջև քիմիական եղանակով՝ նեյրոհաղորդիչ մոլեկուլների օգնությամբ։ Իսկ դրա համար անհրաժեշտ է ընդամենը մի քանի հազարերորդ վոլտ:

Ուղեղը մտածելու համար չէ

Չնայած ուղեղը րոպեում միջինը 48,6 միտք է արտադրում, սա ընդամենը նրա աշխատանքի կողմնակի ազդեցությունն է: Ուղեղի հիմնական գործառույթն ամենևին էլ մտածելը չէ, այլ մարմնի կառավարումը, գրում է նյարդաբան Լիզա Ֆելդման Բարեթը։ Այն վերահսկում է մկանների շարժումը, հավասարակշռում է հորմոնները, մղում է արյունը, վերահսկում է սննդի մարսողությունը և թափոնների արտազատումը, ինչպես նաև օգնում է մարմնին պայքարել հիվանդությունների դեմ՝ մեր կյանքի յուրաքանչյուր պահին: Հենց այդ պատճառով (այլ ոչ թե հանուն մտքերի, գաղափարների, հիշողությունների, հույզերի և հալյուցինացիաների) սպառված կալորիաների 20%-ը ծախսվում է մեր գանգի պարունակությունը կերակրելու վրա, որը կազմում է մարմնի քաշի ընդամենը 2%-ը։ Դա օրական «մոտավորապես այնքան է, որքան դուք ստանում եք մեկ հապալասի կեքսից», – նշում է բրիտանացի հայտնի գրող Բիլ Բրայսոնը:

Ուղեղը նախապես հաշվարկում է ամեն ինչ

Վինիլային սկավառակների դարաշրջանում Beatles-ի երկրպագուները զվարճալի էֆեկտ են նկատել, պատմում է գիտական ​​լրագրող Մարկո Մագրինին։ With a little help from my friends երգը լսելուց հետո, նույնիսկ մինչ ասեղը հասցնում էր հասնել սկավառակի Lucy in the sky with diamonds հաջորդ թրեքին, նրանց գլխում սկսում էին հնչել այդ երգի առաջին նոտաները: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ուղեղը նախապես մոդելավորում է ցանկացած իրավիճակ: Իսկ կանխատեսման համար այն համեմատում է զգայական օրգանների ազդանշանները անցյալում մարմնի հետ կատարվածի հիշողությունների հետ, երբ նա նմանատիպ ազդանշաններ էր տալիս։ Դուք դեռ չեք վեր կացել ձեր աթոռից, և ուղեղն արդեն սկսել է կարգավորել արյան ճնշումը, որպեսզի մինչև վեր կենաք անհրաժեշտ քանակությամբ թթվածին ստանա, հակառակ դեպքում, ամենայն հավանականությամբ, ուշագնաց կլինեք։ Նա միշտ գիտի, թե ինչ է լինելու մեզ հետ՝ մեզնից մի վայրկյան առաջ։ Հենց այս գերհզորությունն է նրան դարձնում այդքան արդյունավետ մենեջեր։

Ուղեղը քաղցրավենիքի կարիք չունի

Այո, ուղեղը շաքարով է սնվում։ Ավելի կոնկրետ՝ գլյուկոզա։ Դրանից միտոքոնդրիայում՝ բջիջների էներգիայի գեներատորներում, արտադրվում են ATP մոլեկուլներ, որոնք ծառայում են որպես ուղեղի վառելիք։ Բայց դա չի նշանակում, որ մտավոր ակտիվության բարձրացման համար շատ քաղցրավենիք է պետք: Նախ, մարմինը կարող է գլյուկոզա արդյունահանել գրեթե ցանկացած մթերքից՝ պարտադիր չէ, որ քաղցր լինի՝ շիլա, լոլիկ, մի կտոր ձուկ, ամեն ինչ հարմար է: Երկրորդ, նեյրոնները, ի տարբերություն ճարպային բջիջների, չունեն սննդանյութեր պահելու ունակություն: Այսպիսով, շաքարի ավելցուկը ավելի հավանական է, որ ձեզ ավելացնի ոչ թե խելք, այլ սանտիմետրեր գոտկատեղում: Երրորդ, ինչպես ցույց է տվել հետազոտությունը, արյան գլյուկոզի մակարդակի կանոնավոր աճով, մտածողությունը, ընդհակառակը, դանդաղում է: Սա, հավանաբար, պայմանավորված է նրանով, որ շաքարը մեծ չափաբաժիններով ճնշում է ուղեղից ստացված նեյրոտրոֆիկ գործոնի արտադրությունը, որը կապված է ճանաչողական ֆունկցիաների հետ:

Ուղեղի լվացում

Նման ակտիվ նյութափոխանակության դեպքում, ինչպես ուղեղում է, շատ կողմնակի «մթերքներ» են ազատվում, որոնք ինչ-որ կերպ պետք է հեռացվեն: Դրանով զբաղվում է ուղեղը գիշերը. խորը (դանդաղ ալիքային) քնի փուլում յուրաքանչյուր 20 վայրկյանը մեկ ուղեղի հյուսվածքները լվանում են ողնուղեղի հեղուկի իմպուլսացիոն ալիքներով, որոնք բաղադրությամբ նման են արյան շիճուկին: Նա նաև մաքրում է դրանք նյութափոխանակության արտադրանքներից: Նորմալ դանդաղ ալիքային քունը տևում է 70-90 րոպե։ Եթե ​​դա ավելի կարճ է, հիշողության և կենտրոնացման հետ կապված խնդիրներ, տրամադրության փոփոխություններ և հոգնածության զգացում է առաջանում: Ինչպես նաև մեծանում է Ալցհեյմերի հիվանդության վտանգը:

Ուղեղը ճարպոտ է

Եվ դա է պատճառը, որ այն այդքան արագ և ճկուն է: Նախ, ճարպը պարունակվում է սինապտիկ թաղանթներում և կարևոր դեր է խաղում նեյրոնից նեյրոն ազդանշանների փոխանցման գործում: Երկրորդ, դա միելինի անհրաժեշտ բաղադրիչն է, որը ծածկում է նյարդաթելերը որպես մեկուսիչ շերտ էլեկտրական լարերի շուրջ: Միելինի շնորհիվ ուղեղը տվյալներ փոխանցելիս կորցնում է նվազագույն էներգիա և կարող է օգտագործել նույն նեյրոնները տարբեր գործողություններում: Թեև գիտնականները սիրում են ուղեղի շրջանները բաժանել ըստ իրենց հիմնական գործառույթների (օրինակ՝ «տեսողական կեղև» կամ «խոսքի կենտրոն»), ցանկացած նեյրոն ունակ է կատարել տարբեր առաջադրանքներ։ Այստեղից էլ գալիս է ուղեղի նեյրոպլաստիկությունը՝ փոփոխվող պայմաններում նեյրոնային ցանցերը արագ վերականգնելու և արդյունավետությունը պահպանելու ունակությունը:

Բացասական մտքեր

Հակառակ կարծրատիպի՝ ուղեղն ավելի շատ էներգիա չի ծախսում անհանգստացնող, մռայլ և նույնիսկ ցավոտ մտքերի վրա, քան հաճելի և չեզոք մտքերի վրա։ Խնդիրների առաջ կանգնելիս ավելի շատ նեյրոններ են ակտիվանում, քան հանգստի ժամանակ, սակայն էներգիայի սպառման առումով նման «բացասական մտքերը» ոչնչով չեն տարբերվում «չեզոք» մաթեմատիկական խնդրի լուծումից։ Ծախսերը չեն գերազանցում ընդհանուր պահանջների 5%-ը: Իրականում մենք հոգնում ենք բացասական մտքերից, քանի որ դրանք սթրես են առաջացնում։ Իսկ սթրեսի հետ մեկտեղ մկանները կծկվում են, սրտի հաճախությունը մեծանում է, արյան ճնշումը բարձրանում է, թթվածնի սպառումը մեծանում է: Այս ամենը էներգիա է պահանջում։ Գիտնականներ հաշվարկել են, որ նույնիսկ մի փոքր սթրեսային լարումը կարող է արժենալ 200 կկալ: Մոտավորապես 20 րոպեանոց վազք միջին արագությամբ:

Հոգնածություն

Էներգիան խնայելու համար ուղեղը տարբեր հնարքներ է օգտագործում։ Ամենատարածվածներից մեկը հոգնածությունն է: Լավ օրինակ է վազորդը, ով երկար տարածության վերջում ուժասպառ ընկնում է ուղու վրա: Թվում է, թե նա սպառել է բոլոր ռեսուրսները և այժմ պետք է մի քանի օր ապաքինվի։ Իրականում ոչ: Նույնիսկ երբ զգում եք, որ հասել եք ձեր ֆիզիկական սահմաններին, ձեր մկաններում դեռ շատ էներգիա կա և ձեր արյան մեջ շատ գլյուկոզա և ճարպաթթուներ: Հոգնածությունը պարզապես այնպիսի զգացողություն է, որը ուղեղը մոդելավորում է, երբ հոգնում է պայքարել ամեն ինչ տալու ցանկությանդ դեմ: Այդ իսկ պատճառով մարաթոնի հաղթողը մեկ րոպեում ոտքի է կանգնում ու, կարծես ոչինչ էլ չի եղել, պատվո վազք է կատարում մարզադաշտով։

Ուղեղը փոքրանում է

Չափազանց մեծ ուղեղը չափազանց շատ էներգիա է խլում մարմնից բացատրում է մարդաբան Ջոն Հոքսը: Այսպիսով, էվոլյուցիան, ինչպես էլեկտրոնիկայի արդյունաբերությունը, բռնել է մանրակերտության ուղին: Մեր ուղեղն այժմ մոտ 15%-ով փոքր է, քան սառցե դարաշրջանի մարդկանց ուղեղը, իսկ այդ ժամանակից անցել է ընդամենը 14000 տարի: Ուղեղի ծավալի նեղացումը կապված է մեր էվոլյուցիոն կարևոր ձեռքբերումներից մեկի՝ աշխատանքի բաժանման և թիմային աշխատանքի գյուտի հետ: Ժամանակին մենք կարողացանք ուղեղը դարձնել ավելի քիչ էներգիա սպառող և ավելի արդյունավետ՝ ինտելեկտուալ բեռը վերաբաշխելով մեր միջև: Յուրաքանչյուրը մի փոքր «հիմար» է դարձել, իսկ բոլորը միասին՝ շատ ավելի խելացի։