Краткая история тела. 24 часа из жизни тела: секс, еда, сон, работа бесплатное чтение

Дженнифер Акерман
Краткая история тела. 24 часа из жизни тела: секс, еда, сон, работа

Моему отцу, Уильяму Горэму, с любовью

Я благоговею перед своим телом, этой сущностью, которой я ограничен… И вы еще говорите о тайнах!

Генри Дэвид Торо

JENNIFER ACKERMAN

Sex Sleep Eat Drink Dream

A Day in the Life of Your Body

Предисловие

Вы – это ваше тело. Оно ограничивает вас и поддерживает. Побуждает и контролирует, восхищает и вызывает отвращение. И все же его функционирование остается для вас почти тайной. Давайте посмотрим правде в лицо: все мы до той или иной степени ощущаем свое тело, отчетливо осознаем свою физическую оболочку: симметрию лица, рисунок морщин, контуры туловища, линию бедер, округлость живота, изгиб стопы. Но многие ли из нас хотя бы представляют, что происходит внутри нашего тела? Как сказал Блаженный Августин, «и люди идут дивиться горным высотам, морским валам, <…> круговращению звезд, а себя самих оставляют в стороне»^[1]. Когда мы здоровы, тело функционирует с такой естественной легкостью, что мы почти забываем о его существовании. Чаще всего оно напоминает о себе, когда оказывается не способно легко и просто совершать привычные действия, когда мы чувствуем недомогание или боль. По сути, многие из нас проживают жизнь, пытаясь не обращать внимания на то, что происходит у них внутри. Отсутствие новостей уже хорошая новость.

А вот и нет. Я осознала это некоторое время назад, когда свалилась со страшным гриппом после целой полосы стрессов. Болезнь на недели выбила меня из колеи, высосав все соки и лишив всех приятных сторон физического существования: удовольствия от труда, сладкого запаха моих детей, чувственных наслаждений, аппетита, способности смаковать пищу, спокойного сна. Выздоровев, я почувствовала не только облегчение и радость от того, что заново обрела свое тело, но и сильное желание узнать о нем больше. Какова природа удовольствий, которыми наслаждается здоровое тело? И тех недомоганий и хворей, которые его беспокоят? Я осознала, что не имею ни малейшего понятия о происходящем внутри меня, больной или здоровой. Я ничего не знала о пищеварении и о том, что ему предшествует – чувстве голода, о той таинственной цепи химических реакций, которая преобразует недостаток питательных веществ в потребность принять пищу, а иногда, наоборот, в тошноту. Я представления не имела о том, как воздействуют на мое тело вирусы, алкоголь или накапливающийся стресс. Я знала, что одни действия мое тело предпочитает совершать утром, другие – после обеда, а третьи – ближе к ночи, но не могла объяснить почему.

Тот грипп не был смертельно опасным, но напомнил мне о том, что мы пребываем в этом мире внутри вместилища из кожи, крови и костей и время моего ухода в небытие приближается с каждым днем. Даже долгожители живут всего-навсего 700 тысяч часов или около того. Мое тело не вечно, и другого у меня не будет никогда. Не стоит ли узнать его получше?

* * *

В первом классе я имела четкое представление о своем теле. Знала, что сердце бьется где-то слева в груди, рядом с тем местом, куда мы кладем руку, принося клятву на верность американскому флагу. Я знала, что, расчесывая волосы, удаляю омертвевшие клетки, – нелепое убеждение, которое я обсуждала с друзьями при каждом удобном случае. Я знала, что некоторые лакомства, например пакетик изюма, вредят желудку. Я знала, что буду капризничать, если не посплю днем. Дальше этого мои познания о теле не шли. Так продолжалось около тридцати лет. А затем меня, как Савла на дороге в Дамаск, осиял яркий свет.

Первой мыслью было поступить на медицинский факультет. Я представила, как штудирую «Анатомию» Грея, зубрю латинские названия нервов и костей, просматриваю «Ланцет» и «Медицинский журнал Новой Англии» в поисках описаний загадочных клинических случаев: «Повторяющиеся приступы боли в животе у 10-летней девочки» или «Озноб и лихорадка после пребывания в Южной Америке у 22-летнего мужчины». Врачевание так же притягательно, как работа детектива: понаблюдав за больным, врач должен проанализировать симптомы, поставить диагноз и назначить лечение. Однако осваивать медицинскую специальность в 35 лет – значит забыть о нормальной жизни и посвятить учебе лучшие годы.

Кроме того, я знала, что не обладаю тем качеством, которое просто необходимо для истинных врачей: я не могу долго обходиться без сна. Пока я взвешивала так и этак решение поступить в двухгодичную магистратуру по медицине, мне приснилось, что я прыгнула с моста и угодила головой в зловонную жижу. Наутро я отказалась от поступления на медицинский факультет.

Прошло десять лет, и вот я вновь вернулась к медицине – уже как писатель. За минувшие годы я где только могла черпала информацию о последних медицинских достижениях. Перечитала десятки книг и сотни журналов. Наведывалась в лаборатории ученых, посещала научные конференции, встречи и лекции. Я наблюдала за жизнью своего тела и подвергала его бесчисленным экспериментам.

И обнаружила, что не зря ждала так долго. Многое из того, что мы сегодня знаем о человеческом организме, стало известно только в последние годы, когда наука сделала огромный скачок вперед. За последние пять–десять лет найдены объяснения почти всему, выявлена физическая подоплека голода, усталости, мышечной активности, сенсорного восприятия, секса, сна и даже юмора. Теперь нам известно такое, что десять лет назад сложно было даже вообразить, например, какие именно участки мозга работают, пока вы читаете это предложение, что́ накапливающийся стресс может сделать с вашей талией и как физические усилия способствуют интеллектуальным. Новые данные проясняют вопросы, которые, казалось, останутся без ответа: почему, например, вы заразились от больного ребенка, а ваш муж – нет? Какой биологический механизм лежит в основе перебранки супругов о том, подходят ли красные брюки к малиновой рубашке? Почему ваша коллега ест что вздумается и не прибавляет ни грамма, а вам стоит только взглянуть на пончик, чтобы поправиться?

За последние десять лет мы узнали, что, если судить по числу клеток, наш организм только на 1 % состоит из человеческих клеток, а остальные 99 % – это клетки микробов, обитающих на поверхности нашего тела и внутри его^[2]. (Но по размерам микробные клетки значительно меньше наших, поэтому общая «клеточная масса» у нас все-таки человеческая.) Мы узнали, что даже мысль о физической зарядке заставляет напрягаться мышцы, а из-за постоянного недосыпа можно набрать лишний вес. Мы начали понимать, что «выбор времени важнее всего»^[3]. Если вы хотите, чтобы ваш организм сохранился как можно лучше, обращайте внимание не только на то, что делаете, но и когда.

Некоторые из этих сведений дало изучение дисфункций (то есть нарушений функций) различных органов. Английский анатом XVII века Томас Уиллис сказал: «Более всего природа приоткрывает нам свои тайны, когда отклоняется от проторенных путей»^[4]. Изучая нарушения питания, мы познаем биохимическую природу голода. Исследуя неспособность узнавать лица, проникаем в чудо восприятия лиц. Нарушения осязания подсказывают нам, какова биологическая природа ласки.

Другие научные прорывы стали возможными в результате появления новых приборов, позволяющих наблюдать то, что происходит внутри тела. В прошлом любое медицинское обследование подразумевало болезненное физическое проникновение в потаенные уголки организма несчастного пациента. Увидеть, как работает тот или иной внутренний орган, можно было лишь случайно. Так, пуля, разворотившая живот некоего Алексиса Сен-Мартина, позволила полевому хирургу Уильяму Бомону воочию наблюдать процесс пищеварения. Затем, уже в XX веке, появились первые рентгеновские снимки, которые давали четкие, но статичные изображения костей в туманной оболочке плоти. В последние 10–20 лет новые технологии получения изображения – сканирование при помощи позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии – и новые способы «прослушивания» клеточной деятельности сделали возможным детальное изучение живого функционирующего организма. Сканирование мозга позволило узнать, что́ происходит внутри него, когда мы узнаём лица, изучаем новый язык, слушаем музыку или смеемся шутке. Новые методы исследования клеток кишечника выявили существование там «второго мозга» – и целого сонма микроорганизмов, живущих в ворсинах и впадинах его извилистых коридоров.

Прогресс в развитии генетики помог нам выйти на новый уровень познания основ работы органов, тканей и клеток. Львиная доля нового знания о человеческих генах собрана во время опытов над другими организмами: мышами, дрозофилами и рыбками – полосатыми данио (данио-рерио). К великому восторгу ученых, оказалось, что жизнедеятельность разных организмов – от грибка до человека – зачастую имеет одинаковую основу. Законы жизнедеятельности дрожжей распространяются и на нас.

Среди захватывающих открытий последних лет есть и такое: существенная часть жизни нашего тела связана с ритмом. Ученый Роберт Бёртон написал в 1621 году: «Наше тело подобно часам»^[5]. И он прав. Времени подчиняется не только наше сознание, но и тело. Человеческий организм заключает в себе множество биологических часов, отмеряющих время нашей жизни, задающих ее ритм. Эти хронометры – главный, «тикающий» в мозге, и вторичные, скрытые в каждой клеточке нашей плоти, – подчиняют себе буквально всё, начиная с пробуждения поутру. Обычно мы не имеем понятия о внутренних ритмах, послушных биологическим часам, явно ощущая их только при сильном сбое: работе в неурочное время, смене часовых поясов или переходе с летнего времени на зимнее. Однако именно они управляют дневными колебаниями бесчисленных функций тела, от работы каждого гена до сложных поведенческих реакций – тем, как мы занимаемся спортом, переносим алкоголь, реагируем на когнитивные вызовы^[6]. Подстраиваясь под эти ритмы, вы можете успешней выступить на совещании или умерить зубную боль. Игнорируя их, вы наносите себе серьезный вред.

* * *

Эта книга – о вашем теле, о множестве сложных и захватывающих процессов, происходящих в нем за сутки. Разумеется, мы все по-разному проводим свои «стандартные» сутки, да и тела у нас разные. (Приводя в пример себя, я руководствовалась мыслью Торо: «Я не стал бы говорить так много о себе, если бы знал кого-то настолько же хорошо»^[7].) Физики могут посвятить себя изучению вещей, которые всегда одинаковы, таких как электроны и молекулы воды. Биологам же приходится иметь дело с ошеломляющим разнообразием. В природе нет двух идентичных животных, даже если они клоны. Это утверждение справедливо и для двух клеток, двух молекул ДНК. И хотя современные исследования доказали, что мы скорее схожи, чем различны, существуют миллионы мелких, но существенных различий – анатомических, психологических и поведенческих. Мы различаемся аппетитом и скоростью метаболизма (обмена веществ), тем, как видим и как ощущаем вкус. Мы различаемся тем, как справляемся со стрессом и перерабатываем алкоголь, в какое время предпочитаем просыпаться и отходить ко сну. То, что бодрит одного мужчину, для другого – яд. То, что одной женщине кажется стимулом, для другой – травма. То, что для одного организма вечер, для другого – утро.

Даже в отдельно взятом человеке все изменчиво. На протяжении дня, года, жизни в каждом из нас открывается много разных людей. Как сказал Монтень, мы отличаемся от себя самих настолько же сильно, насколько и от других людей.

Тем не менее наши тела работают по одной и той же схеме. Одна-единственная книга не может претендовать на то, чтобы описать эту схему полностью – даже ту ее часть, которая укладывается в один день. Так что я выбрала аспекты, которые интересны мне самой и, думаю, окажутся любопытными для других. Пробуждение, работа органов чувств, голод и пищеварение, функционирование памяти, физические усилия и стрессы, соскальзывание в сон – все это вы найдете здесь.

Утро

Сверкнет зарница

со страницы новой —

И снова целого даны черты.

Р. М. Рильке. Часослов^[8]

Глава 1
Пробуждение

Я приоткрываю глаза, чтобы взглянуть на часы: 5.28 утра, две минуты до звонка будильника. В мире царит тишина, только где-то вдалеке поет птичка. Звезды уже блекнут, но пройдет еще час, прежде чем первые лучи солнца блеснут из-за горизонта.

Может быть, вы похожи на меня и тоже предвосхищаете будильник, просыпаясь за одну-две минуты до его звонка. Скорее всего, вы проснулись не потому, что выспались. Тогда почему? Некоторые утверждают, что виной всему едва различимые триггеры («пусковые» сигналы), звуки раннего утра: нарастающий шум уличного движения за окном или даже то характерное тиканье, который издает механический будильник перед тем, как зазвонить^[9]. Действительно, во время сна мозг способен воспринимать звуки; именно поэтому мы покупаем звуковые будильники, а не «пахучие», например. Пусть кое-кто утверждает, что их будит мерзкий запах скунса или густой аромат свежезаваренного кофе, последние открытия говорят об обратном. Ученые из Университета Брауна доказали: ни в одной фазе сна, за исключением дремоты, человек не реагирует даже на такие сильные запахи, как аромат мяты или ядовитый смрад пиридина, компонента каменноугольной смолы^[10]. Не доверяйте носу миссию часового, говорят ученые, человеческое обоняние развито не настолько хорошо, чтобы вы проснулись от запаха.

В любом случае, появляется все больше свидетельств того, что «пусковые сигналы» могут исходить не снаружи, а изнутри вашего тела: замечательный маленький будильник в мозге подготавливает его к пробуждению. Когда Перетц Лави, исследователь сна из Техниона (Израильского технологического университета), изучал способность людей просыпаться без внешнего сигнала в установленное время, он обнаружил поразительную вещь. Многие из обследованных просыпались на 10 минут раньше или позже назначенного времени, даже если это было в 3.30 утра^[11]. Вот поистине замечательное чувство времени, возможно более удивительное, чем присущая большинству людей способность без часов определять точное время в период бодрствования. Еще одно исследование показало: ожидание того, что в определенное время сон прервется, само по себе на 30 % повышает содержание в крови гормона стресса адренокортикотропина (АКТГ)^[12] – яркий показатель того, что мозг готовится к пробуждению^[13].

У некоторых из нас спящее сознание каким-то образом ведет счет времени, так что мозг «ждет» заданного события, например наступления времени пробуждения, точно так же как в период бодрствования, и в определенный момент дает сигнал к выбросу веществ, побуждающих нас проснуться и встать с постели. Способность предугадывать назначенный час, присущая, как полагали раньше, исключительно бодрствующему сознанию, на самом деле не изменяет ему и во сне, заставляя нас просыпаться в одно и то же предсказуемое время.

И вы еще говорите о тайнах!

Впрочем, может, вам и не знакома эта способность. Может быть, вы принадлежите к большинству, которое просыпается от звонка настоящего будильника или звуков радио, сработавшего по сигналу таймера и оглушившего вас громкой музыкой или болтовней диджея. Для вас утро начинается с нажатия ненавистной кнопки, которую так трудно нащупать спросонок, и попыток урвать еще десять минут сна. Скорее всего, эти десять минут вам действительно нужны – а может, и больше. В стране, где спят в среднем менее семи часов при необходимых восьми, большинство людей неизменно находится в состоянии легкого недосыпа, усугубляющегося к концу рабочей недели^[14]. К сожалению, говорят специалисты, этот короткий кусочек сна между двумя сигналами будильника не приносит ни отдыха, ни сил: сон быстрый и прерывистый^[15]. Даже если вы доспите до второго звонка будильника, ожидание неизбежного подъема повлияет на качество вашего сна.

Разумеется, есть и такие, кто сладко спит под самые пронзительные сигналы будильников. Для этих неисправимых сонь в 1855 году была запатентована «кровать-катапульта». Если вы не реагируете на встроенный будильник, боковая стенка опускается, а кровать наклоняется таким образом, что вы падаете на пол^[16]. Немного более человечный аппарат недавно изобрели светлые головы Массачусетского технологического института. «Клоки», мягкий и пушистый будильник-робот, скатывается с прикроватной тумбочки, катит на своих колесиках в какой-нибудь дальний уголок комнаты и только там начинает звонить^[17]. Каждый день он прячется в новом месте. Отчаянные поиски «Клоки», по уверениям изобретателей, помешают даже самым последним соням вновь вернуться в объятия Морфея.

Полежать минутку, пребывая на той грани между сном и бодрствованием, которая называется гипнопомпическим состоянием (от греч. hypnos – сон и pompe – прогонять), чтобы позволить сознанию вплыть в бодрствование и насладиться замечательным медленным наступлением дня… Немногим из нас доступна такая роскошь. Быстрый подъем воистину требует усилий: пусть ненадолго, но значительно учащается сердечный ритм, подскакивает кровяное давление, а содержание стрессового гормона кортизола в крови достигает пика.

Бодрость наступает далеко не сразу. Человека, только что вставшего с постели, пошатывает, он несколько дезориентирован – это называют «инерцией сна». Состояние, знакомое почти каждому. «Мозг не может взять полный разгон за семь секунд», – шутит Чарльз Чейслер, исследователь биоритмов из Гарвардского университета^[18]. Большинство из нас куда хуже справляются с умственными и физическими нагрузками сразу после пробуждения, чем перед отходом ко сну. «Ирония заключается в том, – говорит Чейслер, – что в первые полчаса после пробуждения мозг работает куда хуже, чем после 24 часов бодрствования». Это открытие было сделано летчиками американских ВВС в 1950-е годы. Пилоты должны были спать в кабинах самолетов, пребывающих в боевой готовности, чтобы вылететь по первому сигналу. После побудки летчикам приходилось немедленно подниматься в воздух. Количество падений существенно возросло, и эту практику быстро отменили.

Исследуя в 2006 году инерцию сна, Кеннет Райт и его коллеги из Университета Колорадо выяснили, что когнитивные (познавательные) способности испытуемых сразу после пробуждения были не лучше, чем у пьяных^[19]. Самые сильные проявления инерции сна рассеиваются в течение десяти минут, однако отдельные эффекты могут сохраняться на протяжении двух часов.

Степень инерции во многом зависит от той фазы сна, в которой вас разбудили. Группа Лави обнаружила, что люди, разбуженные во время фазы быстрого сна (или быстрых движений глаз – БДГ), скорее начинают ориентироваться в пространстве и оказываются более бойкими и разговорчивыми^[20]. Фаза БДГ – своего рода врата пробуждения, считает Лави, наилучшим образом смягчающие выход из сна. (Она также примечательна насыщенными яркими сновидениями, которые после пробуждения остаются в памяти человека.)

С другой стороны, те, кого безжалостный звонок будильника вырвал из медленного глубокого сна, скорее всего, будут немного не в себе и зададутся вопросом: «Где я?». Чтобы исключить такое грубое пробуждение, исследовательские лаборатории «Эксон слип» разработали предназначенный для детей вариант «Клоки» – устройство «СлипСмарт», которое следит за вашим сном и будит вас во время фазы БДГ^[21]. В наручный браслет, «очень маленький, удобный и гладкий», если верить рекламе, встроены электроды и микропроцессор, которые измеряют волны, излучаемые мозгом в каждой фазе сна, и передают информацию на стоящий у кровати будильник, запрограммированный на максимально позднее время звонка. Он-то и будит вас в последней фазе быстрого сна перед часом Х.

Вы впархиваете или вползаете в утреннюю суету в зависимости от своего хронотипа – принадлежности к «жаворонкам» или «совам»^[22]. «Жаворонки» поют по утрам, «совы» ухают ночью.

Однажды я слышала, как писательница Джин Ауэл призналась, что лучше всего ей думается после захода солнца. Джин приступает к работе в 11 или 12 часов вечера, заканчивает в 7 часов утра и ложится спать. Спит до 4 часов дня, затем встает и ест вместе мужем (у нее это завтрак, у него – обед), выходит в город и около полуночи снова садится за работу. Она заявляет, что такая «совиная» жизнь никому не вредит.

В таком же ритме живет и великий генетик Сеймур Бензер. Его ночные исследования мутирующих дрозофил помогли выявить генетическую основу ежедневных биоритмов нашего тела^[23]. Рабочая пора для Бензера настает в середине ночи; он говорит, что необходимость браться за работу утром, вместе с большинством людей, для него может обернуться катастрофой.

На противоположном конце спектра – истинные «жаворонки», из которых получаются превосходные хлебопеки. Они ложатся спать в 7 или 8 часов вечера, чтобы проснуться в 3–4 часа утра.

Два хронотипа отличаются друг от друга, как люди, рожденные в разные столетия или на разных концах планеты: «жаворонки» просыпаются как раз тогда, когда «совы» только засыпают. Они ведут совершенно разную жизнь: у них расходятся не только пики активности (11 часов утра для жаворонков и 3 часа дня для сов) и пики сердечного ритма (11 часов утра и 6 часов вечера соответственно), но также излюбленное время принятия пищи и физической активности, а кроме того, ежедневная доза кофе (чашечка для «жаворонка» и кофейник для «совы»)^[24].

Тилл Рённеберг, хронобиолог из Мюнхенского университета, обнаружил, что истинные «совы» встречаются в три раза чаще, чем настоящие «жаворонки»^[25]. Большинство людей находится где-то посередине, более или менее склоняясь в сторону «сов», а такой образ жизни часто противоречит обычному рабочему графику и приводит к социальному нарушению суточного ритма. Узнать, «жаворонок» вы или «сова», можно с помощью простой анкеты, разработанной группой Рённеберга и содержащей вопросы типа: «Когда вы обычно просыпаетесь в рабочие дни?», «А в выходные?», «Когда вы чувствуете себя полностью проснувшимся?», «В котором часу вы ощущаете упадок сил?»^[26].

Несмотря на обилие пословиц, превозносящих «жаворонков» (достаточно вспомнить «Кто рано встает, тому Бог подает» Бенджамина Франклина и «Ранней пташке и червячок в клюв»), ученые утверждают, что «ранние пташки» не обладают никакими преимуществами – ни в плане здоровья, ни в отношении финансового благополучия и умственных способностей. Некоторое время назад британские ученые решили подтвердить слова Франклина, установив наблюдение над более чем 1200 пожилыми людьми^[27]. Изучив взаимосвязь между временем пробуждения и отхода ко сну, с одной стороны, и здоровьем, материальным благополучием и когнитивными функциями – с другой, ученые пришли к выводу, что «совы» зачастую богаче «жаворонков», а вот в части здоровья и умственных способностей различие между двумя хронотипами незначительно.

В любом случае, не составляет труда определить, что вы за птица. Привычки «жаворонков» и «сов» обусловлены не личностными свойствами (как считалось ранее), а природой наших биологических часов. Около десяти лет назад Ханс ван Донген из Университета Пенсильвании продемонстрировал, что биологические часы людей среднего утреннего типа «опережают по фазе» часы людей вечернего типа. Они убегают по крайней мере на два часа вперед^[28]. Вы можете подавить свои привычки, говорит ван Донген, но не сможете изменить их совсем^[29]. «Сова» вы или «жаворонок», определяет ваша биология.

* * *

«Время – вот материал, из которого я сделан», – заметил аргентинский писатель Хорхе Луис Борхес^[30]. В этой фразе скрыто глубокое прозрение. Как доказали последние исследования, время буквально пронизывает плоть всех живых существ, и по одной веской причине: мы живем на вращающейся планете.

Чтобы лучше понять это, нужно вернуться на миллиарды лет назад, к зарождению жизни, к одноклеточным организмам, населявшим теплое первобытное море^[31]. Яркий полуденный свет чередовался с темной прохладой ночей – день за днем, с четкой предсказуемой периодичностью, и так триллионы дней. Свет и тьма, тепло и холод – в этой ежедневной матрице развивалась жизнь. В отсутствие озонового атмосферного слоя губительная для жизни солнечная радиация сжигала поверхность Земли в светлое время суток. Чтобы избежать воздействия вредоносных лучей, наиболее тонкие биохимические процессы должны были совершаться в безопасной темноте ночи, и в результате вырабатывался определенный ритм обмена веществ. У некоторых организмов появились сенсоры, реагирующие на свет, – сначала просто светочувствительные клетки, а затем более сложно устроенные глаза, которые позволяли различать самые незначительные изменения освещенности во время заката и рассвета.

Дальше дело было за эволюцией. У некоторых биологических видов развились гены, клетки и системы жизнеобеспечения, ответственные за выработку собственных внутренних биоритмов, прекрасно сочетающихся с планетарными циклами, – циркадианных (циркадных, околосуточных) ритмов (от лат. circa – около и dies – день). Световые сенсоры соединяются с циркадианными часами, чтобы синхронизировать внутренний биоритм организма с астрономическими сутками. «Таким образом, – говорит биолог Томас Вер, – циркадианный метроном создает для организма день и ночь, отражающие „режим“ внешнего мира»^[32].

Эти метрономы настолько чувствительны к свету, что даже низкая освещенность приводит к изменению ритма^[33]. Солнечный свет – основной экзогенный (внешний) фактор, управляющий биологическими часами; он настраивает их ритм таким образом, чтобы тот согласовывался с изменяющейся продолжительностью светового дня и ночи, так что летом биологический день длинный, а зимой – короткий. Когда вы утром раздергиваете шторы, специальные светочувствительные клетки сетчатки глаз измеряют уровень света и посылают в мозг сигнал о наступлении рассвета, тем самым синхронизируя циркадианные часы с космическими ритмами^[34].

Ритмы внутреннего метронома настолько сильные и надежные, что они вырабатываются постоянно – даже при отсутствии внешних сигналов. Ученые обнаружили это в ходе наблюдения за организмами, на недели изолированными от природных воздействий. При отсутствии сигналов о наступлении дня или ночи организм переходил от астрономического цикла к 24-часовому циклу сна и бодрствования и ритмов других органов тела. (Эта «устойчивая» модель функционирования организма называется автономным ритмом и записана в геноме биологического вида.)

Такая система обладает двумя большими преимуществами: в организме в нужное время происходят нужные процессы, но при всем том он готов к ежедневной смене ритма и подстраивается под изменения во внешней среде. Неся в себе эту модель космоса, организм всегда на шаг опережает происходящие вокруг него изменения, подготавливаясь к разным событиям дня и ночи: приему пищи, спариванию, борьбе с хищниками и изменению температуры окружающей среды.

* * *

Слово «часы» недостаточно полно передает влияние циркадианного цикла на организм. Хотя внешние воздействия достаточно сильны, чтобы поддерживать постоянные условия функционирования организма, циркадианные импульсы обусловливают разительные колебания в течение 24-часового цикла. Как писал Эмерсон, «все кажется неизменным, пока вы не раскрыли его секрет»^[35].

Возьмем температуру тела.

Допустим, вы принимаете душ. Чтобы проснуться и обрести бодрость, некоторые рекомендуют сделать душ контрастным, чередуя горячую воду с холодной. (Он может сослужить вам сомнительную службу: невольно вскрикнув под ледяными струями, вы перебудите домашних.) Тепловые рецепторы, находящиеся прямо под кожей, выдерживают температуру до 45 °C, холодовые рецепторы – до 10 °C. При более низкой или более высокой температуре включаются болевые рецепторы. Однако даже если вы пустите очень горячую или очень холодную воду, базовая температура тела изменится весьма незначительно. (Кстати, представление о том, что температура тела в норме составляет 37 °C^[36], ошибочно^[37]. Тщательное исследование, основанное на миллионах измерений, показало, что у женщин средняя температура тела равна 36,89 °C, а у мужчин – 36,72 °C.) Человеческий организм обладает настолько совершенным механизмом поддержания температуры тела вне зависимости от изменений во внешней среде, что у чемпионки по плаванию в холодной воде Линн Кокс температура тела остается неизменной даже в ледяных водах Антарктики, а марафонский бегун может не перегреться и при пятидесятиградусной жаре в Долине Смерти, межгорной впадине в пустыне Мохаве.

Способность человеческого организма поддерживать постоянную температуру и другие внутренние показатели – она называется «гомеостаз» (от греч. homoios – подобный и stasis – стояние) – можно принимать как должное, но это удивительный феномен^[38]. Организм сохраняет свою внутреннюю среду неизменной, постоянно отслеживая все показатели: содержание глюкозы, углекислоты, гормонов в крови, температуру тела и даже рН (кислотность) спинномозговой жидкости. Они колеблются вокруг определенного заданного значения, или нормы. Сложная система нейрогуморальной регуляции улавливает любое отклонение от нормы и возвращает показатели на нужный уровень, приводя в действие механизмы коррекции^[39].

Однако недавно мы узнали, что нормы на самом деле заданы не так уж жестко и меняются в течение дня, подчиняясь цикличности циркадианного ритма и обнаруживая существенную зависимость от того, что мы делаем и как себя чувствуем. Температура тела, например, может изменяться от 36,11°C ранним утром (37 °C утром – первый признак начинающейся лихорадки) до 37,22–37,78 °C ближе к вечеру. Эти колебания затрагивают все стороны жизнедеятельности организма. Так, с повышением температуры возрастает болевой порог, равно как и упругость мышц, скорость реагирования, зрительно-моторная координация.

Частота сердечных сокращений и артериальное давление тоже меняются в течение суток, как и количество лейкоцитов в крови, содержание гормонов и нейромедиаторов, скорость кровотока в мозге. Частота сердечных сокращений и давление в течение дня медленно повышаются, уровень гормона стресса кортизола падает. С наступлением ночи выработка «гормона темноты» мелатонина усиливается, температура тела, пульс и кровяное давление падают, а концентрация кортизола увеличивается, достигая пика к раннему утру.

Эти циркадианные колебания едва ли можно считать несущественными. Если терапевты не будут принимать их во внимание, результаты измерения жизненно важных показателей – от артериального давления и пульса до количества сперматозоидов в семенной жидкости и аллергических реакций – окажутся сильно искаженными. (Некоторые ученые даже настаивают на необходимости фиксации времени каждого клинического обследования^[40].) Простые смертные вроде нас с вами могут использовать эти знания о своем теле себе во благо^[41]. Если вы не хотите, чтобы порезы сильно кровоточили, бриться лучше в 8 часов утра, когда в крови больше всего отвечающих за ее свертываемость и вязкость тромбоцитов (потому-то сердечные приступы чаще случаются утром). Чтобы не извиваться от боли в кресле дантиста, назначьте визит на послеобеденное время, когда болевой порог самый высокий. Свою бутылку пива или бокал вина выпивайте между 5 и 6 часами вечера: в это время печень наиболее активно выводит из организма токсины, так что ущерб от алкоголя будет минимальным. А для установления спортивных рекордов более всего подходит ранний вечер^[42].

Хронобиолог Джозефина Арендт утверждает, что влияние циркадианных циклов всеобъемлюще: «Можно сказать, что все происходящее в нашем теле подчиняется ритму – пока не доказано обратное»^[43].

* * *

Так где же внутри нас находится крохотный хронометр, задающий биоритмы? Зайдите на секунду в ванную комнату и посмотритесь в зеркало. Если бы вы могли заглянуть внутрь своего черепа, то увидели бы пару крошечных образований в форме крыла, расположенных в гипоталамусе, позади глаз, чуть ниже их уровня; одно в правом полушарии, второе – в левом. Эти так называемые супрахиазматические ядра (СХЯ)^[44], состоящие из 10 тысяч нейронов, и есть главные часы вашего мозга^[45]. По прошествии каждых 24 часов СХЯ вырабатывают специальные белки, задействованные в циркадианном цикле. Они контролируют и организуют основные ритмы тела таким образом, что функции организма, связанные со сном, приходятся на ночное время, а связанные с бодрствованием – на дневное. (Когда во время опытов над лабораторными животными СХЯ разрушают путем микрохирургического вмешательства, их жизнедеятельность – движение, потребление воды и пищи, сон – выбивается из нормального 24-часового цикла и беспорядочно распределена в пределах суток.)

Большое зеркало и короткий экскурс в генную инженерию помогут вам уразуметь, где тикают остальные часы вашего организма. Сегодня мы знаем, что в нашем теле их миллиарды: циркадианные будильники скрыты буквально в каждой клеточке – в почках, печени, сердце, крови, костях и глазах. В 2004 году ученые поставили опыт с использованием гена люциферазы (белка, благодаря которому светятся светлячки), чтобы показать в режиме реального времени циркадианные ритмы клеток периферических тканей^[46]. И вот клетки всех частей тела «замигали» в такт циркадианному биению.

Хотя циклические ритмы тела определяются главным образом СХЯ, генетические будильнички, спрятанные в клетках других тканей и органов, могут тикать в своем ритме, регулируя пики и спады активности разных органов таким образом, чтобы каждый из них получал необходимое ему в нужный момент в соответствии со своими предпочтениями^[47]. Так, часы в клетках сердечной мышцы задают дневные ритмы колебания кровяного давления, а часы в клетках печени – ритмы переваривания пищи и обезвреживания токсичных веществ, например алкоголя.

Совокупность вторичных часов можно сравнить с оркестром, а СХЯ ими дирижируют, подстраивая под световые сигналы из внешнего мира. Впрочем, периферические часы могут выходить из повиновения и действовать по собственной программе. Этот феномен мы наблюдаем, когда согласие расстраивается из-за смены часовых поясов или работы ночью.

Ход каждых часов определяется совокупностью генов. Небольшие различия в этих генах делают одних из нас ранними пташками, встающими с петухами, а других – «совами», с трудом продирающимися сквозь утренние часы и достигающими пика активности к полуночи.

Луис Птачек и его коллеги из Университета Юты первыми доказали генетическую природу хронотипа «жаворонков» в крайнем его проявлении^[48]. Эта группа ученых обнаружила у всех членов одной большой семьи «жаворонков» из Юты, страдающих наследственным синдромом опережающей фазы сна, при котором люди засыпают примерно в 7 часов вечера и просыпаются в 2 часа утра, мутацию гена главных часов (СХЯ) Per2^[49]. С тех пор Птачек и его сотрудники нашли уже около 60 семей с подобной мутацией. Считалось, что эти люди рано ложатся спать из-за своей подавленности и необщительности. Теперь ясно, что их поведение обусловлено изменениями в «часовых» генах.

Британские ученые также доказали, что истинные «жаворонки» и «совы» являются носителями различных вариантов гена Per3^[50]. Примечательно, что практически у всех «жаворонков» была обнаружена более длинная вариация гена, чем у «сов».

Более умеренные проявления утреннего или вечернего хронотипа тоже связаны с генетическими вариациями. В 1998 году группа ученых провела среди 410 человек тест на самоидентификацию «сова – жаворонок», чтобы выявить, в какое время испытуемые предпочитают совершать те или иные действия (вставать с постели, заниматься спортом, выполнять умственную работу), установить уровень их активности после пробуждения и определить их место в спектре хронотипов^[51]. У испытуемых взяли кровь на анализ и сравнили структуру одного из «часовых» генов. Люди с одной вариацией гена предпочитали вечернее время, отставая от «жаворонков» в различных видах активности как минимум на 45 минут.

Два известных исследователя биоритмов заметили как-то, что «наши родители – через свою ДНК – продолжают диктовать нам, когда ложиться спать»^[52].

Конечно, дело тут не только в генах. Возраст тоже имеет значение. В период полового созревания могут происходить серьезные сдвиги в хронотипе. Тилл Рённеберг изучил образ жизни 25 тысяч людей в возрасте от 8 до 90 лет и обнаружил, что среди детей преобладают «жаворонки», но с началом полового созревания они все больше склоняются к тому, чтобы стать «совами»^[53]. Малыш, просыпающийся в 6 часов утра, превращается в подростка, который не вставал бы и до полудня, – любой знает, как трудно вытащить тинейджера из постели к началу уроков в школе. В выходные дни и праздники подростки ложатся и просыпаются на 3 часа позже обычного. Это продолжается примерно до 19 лет у девушек и до 21 года у юношей. Фактически, говорит Рённеберг, пик «совиных» предпочтений приходится на конец подросткового возраста. После этого часто происходит обратный сдвиг и мы снова становимся скорее «жаворонками».

Важен и свет. Проведенное Рённебергом исследование предполагает, что многие из нас ведут «совиный» образ жизни, потому что не получают того количества дневного света, которое необходимо для нормальной работы биологических часов^[54]. Люди, которые проводят на улице 30 и более часов в неделю, встают и ложатся спать на 2 часа раньше тех, кто бывает на улице только 10 часов в неделю. Однако стоит вам провести на улице всего 1–2 часа ранним утром, как ваши внутренние часы убегут вперед на 45 минут. Так что если хотите стать ближе к «жаворонкам», ходите на работу пешком.

* * *

Пробуждение трудно дается всем: молодым и пожилым, «жаворонкам» и «совам». Недавно я приняла участие в психологическом исследовании, в ходе которого должна была следить за своей активностью в течение дня. При мне всегда был карманный компьютер-наладонник, по его сигналу я отвечала на несколько вопросов, а затем с помощью небольшого теста определяла скорость своей реакции.

Ранним утром она была ниже всего.

Пусть я и настоящий «жаворонок», мне все равно нужно какое-то время, чтобы стряхнуть с себя паутину сна и встретить день во всеоружии. Время и тонизирующее средство, которое содержится в чашке крепкого кофе.

Я безнадежно подсела на кофе. Однажды, оказавшись в отдаленном уголке Северо-Восточного Китая, я должна была провести ночь в старом армейском бараке: выбитые окна, вместо унитаза – дырка в полу, матрасы прожжены сигаретными окурками. Я понимала, что достать кофе здесь вряд ли удастся, и взяла с собой зерна и кофеварку (французский пресс), чтобы приготовить напиток самой. Но оказалось, что там не достать и кипятка. Признаюсь, что утром мне пришлось жевать зерна, чтобы прийти в себя.

Густой аромат, ползущая вверх желтоватая пенка – уже сам ритуал приготовления кофе обещает вам ясность ума.

Кофе любил Бах. Любили его Бальзак, Кант, Руссо и Вольтер. Последний, говорят, выпивал по дюжине чашек в день^[55]. Моя мама ограничивалась шестью. Двести лет назад Самуэль Ганеманн писал, что у пьющих кофе «сонливость исчезает, сменяясь искусственным оживлением, наступает бодрствование, вырванное у Природы»^[56]. Сегодня на мировом рынке кофейные зерна занимают второе место после нефти, а кофеин стал самым популярным психостимулятором. Более 80 % людей потребляют его в том или ином виде, когда пьют кофе, чай, матэ, какао или колу^[57]. Индейцы племени ачуар-хиваро из амазонских районов Эквадора и Перу начинают день с чашки травяного чая из листьев южноамериканского падуба (Ilex guayusa), в котором содержится столько же кофеина, столько в пяти чашках кофе^[58]. Этот напиток настолько крепок, что индейцы обычно стараются извергнуть из желудка почти всё выпитое, чтобы избежать последствий передозировки – головной боли, испарины и нервной дрожи.

Мне, чтобы преодолеть утренний ступор, нужно 300–400 миллиграммов кофеина, то есть две чашки крепкого кофе, которые я глотаю в один присест. Последние исследования говорят, что, принимая кофеин таким образом – одной большой дозой, по примеру ачуар-хиваро, – вы не извлекаете из него максимума пользы. Чарльз Чейслер и его гарвардские коллеги установили, что одна доза кофеина порождает быстрый пик активности, которая так же быстро спадает^[59]. Наиболее эффективный способ побороть слабость и стимулировать умственные способности, избежав нервного перевозбуждения, – пить кофе маленькими дозами, выпивая по 60 граммов каждый час.

О том, почему кофеин оказывает такое сильное воздействие на организм человека, заговорили только в последние годы^[60]. Он выводится за 4–6 часов, влияя практически на все системы организма. С кровью кофеин поступает в ткани и жидкости тела, нигде не накапливаясь, но равномерно циркулируя в крови – а также в околоплодных водах и в тканях плода. При этом немного повышается кровяное давление, расширяются бронхи, улучшается кровоснабжение (а значит, и доступ клеток к «топливу» – кислороду, содержащемуся в крови). Через почки протекает больше мочи, на толстую кишку кофеин действует как слабительное. Он даже несколько усиливает метаболизм, что немного ускоряет сжигание калорий. Через 15–20 минут 90 % кофеина попадает из желудка и кишечника в мозг^[61].

Секрет стимулирующего воздействия кофеина состоит в следующем: это вещество по своей химической структуре похоже на аденозин и соответственно имеет сродство с аденозиновыми рецепторами. Аденозин – эндогенное (то есть образующееся в самом организме) соединение, побочный продукт энергетического обмена, накапливающийся в организме по мере того, как клетки расходуют энергию. Чем больше тратится энергии, тем больше образуется аденозина. Он присоединяется к «своим» рецепторам, расположенным в основном в клетках мозга, и снижает их активность. Так, он уменьшает частоту сердечных сокращений и артериальное давление, выброс стимулирующих нейромедиаторов и вызывает сонливость. Кофеин подстегивает вашу активность, воздействуя на аденозиновые рецепторы «вместо» аденозина и мешая ему выполнять тормозящую функцию^[62]. Это влияние кофеина на аденозиновые рецепторы настолько велико, что проявляется даже при малых дозах.

Таким образом, кофеин не возбуждает нервные клетки, но мешает им избавиться от возбуждения. Вопрос о том, стимулирует ли он работу мозга, пока остается открытым^[63]. В 2005 году австрийские ученые изучали воздействие кофеина на мозг с помощью магнитно-резонансной томографии^[64]. Перед началом эксперимента волонтеры должны были воздерживаться от кофе в течение 12 часов. Затем половина из них выпила чашку крепкого кофе, содержащую 100 миллиграммов кофеина, а вторая половина – плацебо^[65]. Через 20 минут участники эксперимента должны были выполнить ряд заданий на память и концентрацию, в то время как их мозг сканировали магнитно-резонансным томографом. Сканирование выявило у всех участников опыта всплеск активности отделов мозга, отвечающих за моторную и рабочую память. Однако у тех, кто принял кофеин, возросла (по крайней мере на 45 минут) активность и других отделов мозга, отвечающих за внимание и концентрацию. Исследователи полагают, что эти отдельные всплески нервной деятельности также могут объясняться воздействием кофеина на рецепторы аденозина.

Впрочем, есть и скептики^[66]. Нейробиолог Роланд Гриффитс из Университета Джонса Хопкинса предположил, что положительное воздействие на работу мозга, которое люди приписывают утренней чашке кофе, иллюзия. Кофе просто снимает симптомы абстиненции после ночного воздержания от него. Без кофе, полагает Гриффитс, ваша активность, скорее всего, повысится сама собой через час или два после пробуждения.

Возможно, он и прав. Но я не могу ждать. Иллюзия это или нет, я не могу жить без допинга, который избавляет меня от утренней бестолковости и помогает прийти в себя перед началом нового дня.

Глава 2
Восприятие

«Кофе?» – шепчу я спящему мужу. Не хочется его пугать, но мой шепот все же лучше вспышки яркого света или 70-децибельного звонка его будильника. Утро входит в сознание через сенсорное восприятие, мягкое или резкое. В течение нескольких секунд после пробуждения вы можете видеть звезды, чувствовать запах утренней росы в воздухе, ощущать прикосновение простыней или ночной рубашки из мягкого хлопка, в темноте разглядеть лицо лежащего рядом человека и услышать сонный ответ. Молекулы запаха поднимаются по носовым проходам и возбуждают обонятельные рецепторы. Нервные окончания, находящиеся прямо под кожей, откликаются на вес и фактуру материала, из которого сшита ваша одежда, какой бы мягкой и легкой она ни была, и преобразуют механическую энергию воздействия в нервные импульсы, которые мозг читает как прикосновение – грубое или нежное, шелковистое или шершавое. Звук голоса или звонок будильника приходит с движущимися волнами воздуха, которые с невероятной точностью перерабатываются в электрические сигналы, интерпретируемые как речь, пение птиц или музыка. А группа клеток, расположенных в сетчатке глаза, выхватывает изображение лица даже в тусклом свете темной спальни и сразу передает его в мозг.

На первый взгляд кажется, что проще этого ничего быть не может: посредством пяти органов чувств в одну секунду создается достоверная картинка мира. Хотя любой, даже самый мощный, компьютер решает подобные задачи с трудом, вам это кажется настолько же естественным, как ходьба или дыхание. Однако, как недавно узнали ученые, в этом процессе нет ничего простого. Череда захватывающих открытий радикально усложнила наши представления о сенсорном восприятии – как будто в калейдоскопе внезапно сменилась картинка.

Возьмем обоняние. Не так давно считалось, что способность чувствовать запах, например вонь гниющих отбросов или автомобильных выхлопов, – это всего лишь малопонятная и не слишком важная функция мозга, в которой участвуют ограниченные участки «низших» структур мозга. Теперь же органы обоняния рассматриваются как чрезвычайно сложная и чувствительная система, которая может распознать тысячи разных запахов с помощью около 350 видов рецепторов и проанализировать их важность при участии различных отделов мозга, чтобы предупредить об опасности или оценить качество пищи^[67]. Для восприятия многих запахов достаточно миллиардных долей вещества, говорит Джей Готфрид, нейробиолог из Северо-Западного университета, так что мы можем различать два запаха, разница между которыми сводится всего к одному молекулярному компоненту^[68].

Запахи – сложные органические молекулы, попадающие в носоглотку вместе с вдыхаемым воздухом, – улавливаются рецепторами слизистой оболочки носа. Миллионы обонятельных нервных окончаний, каждое из которых обладает десятками идентичных рецепторов, пронизывают слизистую носа, реагируя на внешние воздействие^[69]. Получаемые рецепторами сигналы передаются по аксонам – длинным отросткам нервных клеток, проникающим через маленькие отверстия в костях черепа в обонятельный бульбарный отдел мозга. Обнаруживая поразительную способность к самоорганизации, аксоны группируются таким образом, что тысячи аксонов, относящихся к нейронам с одинаковыми рецепторами, сходятся в одной и той же точке обонятельной луковицы. Каждый запах возбуждает какую-то часть группы, а затем мозг разносит соответствующий сигнал по разным отделам.

Характер запаха (свежий или тухлый, хороший или плохой) определяется в орбитофронтальной части коры головного мозга, той важнейшей части лобной доли мозга, которая отвечает за принятие решений, контроль эмоций, влечение и чувство долга^[70]. Интенсивность запаха (его остроту) иногда определяет мозжечковая миндалина – миндалевидное образование, отвечающее за страх и другие эмоции, но «только в том случае, если запах эмоционально возбуждает», уточняет Готфрид (как, например, запах льва возбуждает газель, в отличие от запаха травы)^[71].

В распознавании и анализе запаха – сильный или слабый, хороший или плохой – участвуют также отделы мозга, ответственные за память. Исследование, проведенное в 2005 году во Франции, показало, что при интерпретации запахов активируются участки памяти в обоих полушариях, – возможно, для того, полагают исследователи, чтобы способствовать выработке ассоциаций, которые помогают идентифицировать запах^[72]. Как сказал один ученый, «нужно сначала вспомнить запах, а потом идентифицировать его»^[73].

Некоторые запахи способны увлечь нас в глубины личных воспоминаний. Например, мне запах бекона напоминает летние дни детства, когда я просыпалась от запаха жарящихся ломтиков копченой свиной грудинки и корюшки – замечательной маленькой рыбки, которую мой дедушка рано утром ловил в темных водах озера Мичиган и жарил внукам на завтрак. Долгие годы множество свидетельств отдельных людей заставляло предположить, что запахи служат необычайно ярким напоминанием о пережитом. Это явление известно как «феномен Пруста», названный в честь знаменитого романиста, который описал, как вкус печенья «мадлен» возрождает в памяти детские воспоминания. Ученые доказали, что стимуляция обоняния действительно пробуждает воспоминания сильнее, чем «подсказки» всех прочих органов чувств^[74]. И они сохраняются дольше других сенсорных воспоминаний^[75]. Это тем более поразительно, что обонятельные клетки эпителия полости носа живут всего несколько месяцев, а затем их заменяют новые, которые заново устанавливают связь с клетками мозга.

Чем же обусловлено подобное воздействие запахов на память? Как полагает нейробиолог Линда Бак, «ароматные» воспоминания выдерживают испытание временем, потому что обонятельные клетки (старые или новые), заключающие в себе рецептор определенного запаха, всегда посылают свои сигналы в одну и ту же точку мозга^[76].

Таким образом, нужно поговорить и об удивительной структуре обонятельной системы.

Первый глоток кофе не похож ни на что. Чтобы получить максимальное удовольствие от кофейного аромата, задержите напиток во рту, прежде чем проглотить его. Пары́ кофе проникнут из вашей глотки через нёбо в полость носа, а затем в обонятельную луковицу, чтобы прошептать: «А вот и я!» – вашему мозгу.

Возможно, вы уверены, что богатый вкус кофе ощущаете языком. Но букет кофе – как и любой другой букет – на 75 % состоит из запаха. Пригубите кофе «суматра», и язык подскажет вам лишь одно: кофе горький. Дана Смолл рассказывает: замечательный вкус кофе – это на самом деле замечательный аромат, который мы отождествляем со вкусом, потому что он воспринимается через рот.

Смолл и ее коллеги из Гарвардского университета обнаружили, что в мозге существует особая сенсорная система для обработки запахов, поступающих через рот^[77]. Ученые провели эксперимент, в ходе которого в горло и ноздри волонтеров вставляли маленькие трубочки. Затем в разные трубки направили четыре различных запаха и просканировали мозг с помощью магнитно-резонансного томографа. Было обнаружено, что сигналы о запахах, связанных с пищей и поступивших разным путем (через горло и через нос), интерпретировались разными участками мозга. А это, по мнению Смолл и ее коллег, позволяет предположить, что в мозге существует как минимум две отдельные обонятельные подсистемы: одна распознает запахи удаленных объектов, другая – тех, что находятся во рту. Вторая подсистема задействуется, только когда мы жуем или глотаем.

«Важнейший факт, связанный с вкусовыми стимуляторами, – это то, что они вызывают основные человеческие эмоции – радость (сладкое) и раздражение (горькое)», – пишет Гордон Шеферд, нейробиолог из Йеля^[78]. Они заложены в мозге с рождения. Реакция на ароматную составляющую вкуса, напротив, в основном вырабатывается со временем, замечает он, что объясняется, по всей вероятности, огромным разнообразием запахов в кухнях мира.

До недавнего времени наука мало знала о восприятии через рот. Сегодня инструменты генной инженерии и сканеры мозга позволяют приподнять завесу тайны над механизмом восприятия запаха. Те 25 % букета, которые определяются вкусом, распознаются вкусовыми рецепторами, расположенными в сосочках языка. Каждый рецептор отвечает за один из пяти вкусов: соленый, сладкий, кислый, горький и умами. Последний (от япон. umai – хороший и mi – вкус) отвечает за пикантный аромат таких продуктов, как куриный бульон, сыр пармезан, грибы и бекон.

Едва ли не в каждом учебнике вы найдете схемы, показывающие, какой вкус воспринимает тот или иной участок языка: кончик – сладкое, боковые края – кислое и т. д. Однако вопреки этим расхожим представлениям клетки, ответственные за распознавание пяти основных вкусов, разбросаны по всей поверхности языка. Некоторые из них расположены в глотке, гортани и надгортаннике, но основные – во вкусовых сосочках языка^[79].

Любопытно, что вкусовые сосочки больше всего напоминают луковицу. Каждый из них состоит из сотни вкусовых клеток с рецепторами, которые и воспринимают вкус. Частички пищи, проникая через крошечные отверстия в сосочках, встречаются с рецепторами, которые посылают сигналы в соответствующий отдел коры головного мозга^[80]. Мозг сопоставляет вкусовые ощущения с информацией о качестве и структуре – так сказать, «ротовым ощущением» пищи (которое делает хрустящий картофельный чипс восхитительным, а раскисший – неаппетитным), а в случае со жгучим красным перцем и другой острой пищей – с болевыми ощущениями, чтобы сформировать полное восприятие сладкого домашнего вкуса бананового хлеба или пряного голубя в вине.

Температура пищи – еще одна часть картины. Тепло усиливает ощущение сладости и горечи (вот почему горячий кофе такой вкусный)^[81]. Действительно, даже изменение температуры языка – охлаждение или нагрев – вызывает у каждого второго человека вкусовые ощущения. В 2005 году группа ученых заявила об открытии странного феномена «теплового вкуса»^[82]. При стимуляции языковых рецепторов сладкого вкуса открывается специальный канал. Оказалось, что тепло также открывает этот канал, активируя вкусовые рецепторы даже в том случае, когда пробовать нечего.

Всем известно, что мы ощущаем вкус по-разному. Возьмем сладкоежек или тех, кто терпеть не может кориандр либо анчоусы. Широко известна нелюбовь Джорджа Буша-старшего к брокколи. А вкус оливок? Одни воспринимают его как божественную смесь соленого, кислого и горького, а другим он напоминает корабельное житье, когда, по описанию Эмерсона, «задыхаешься от вони застоявшейся трюмной воды, ядовитых миазмов и застарелой нефти»^[83]. Однако только в последние годы стало известно, насколько различны наши вкусовые ощущения, особенно восприятие горечи.

Организм человека обладает набором из примерно 25 рецепторов горечи, которые, как считается, развились в результате эволюции для выявления яда в растениях и пище. «Практически в каждом растении, съедобном или нет, содержатся токсины, от которых мы можем заболеть», – говорит Пол Бреслин из Центра вкуса и обоняния имени Монелла^[84]. Разборчивость маленьких детей, часто отвергающих горькие овощи и фрукты, может быть эволюционным инструментом защиты организма от отравления. Похожим образом тошнота и отвращение к некоторой пище во время беременности могли выработаться для защиты плода от природных токсинов. Женщины более чувствительны к горечи, чем мужчины, хотя эта чувствительность изменяется в течение жизни, возрастая в период полового созревания и достигая пика в начале беременности. После наступления менопаузы эта чувствительность снижается, – возможно, потому, что отпадает необходимость защищать плод в утробе.

Ученые недавно обнаружили некоторые вариации генов рецепторов горечи, выделив около 200 немного различающихся форм рецепторов^[85]. Бреслин выяснил, в частности, что люди с определенной вариацией одного гена считают водяной кресс, брокколи, листья горчицы и другие подобные овощи (содержащие вещества, вредные для щитовидной железы) на 60 % более горькими, чем люди с другой вариацией^[86]. Так что, хотя мы и обладаем одинаковым набором из примерно двух десятков генов, ответственных за рецепторы горечи, каждый из нас наделен своей уникальной системой восприятия, которая заставляет нас или морщить нос, или пускать слюнки перед тарелкой овощей, во вкусе которых ощущается горчинка.

* * *

Мои гены диктуют мне и то, какую кофточку надеть к брюкам или юбке. Сочетается или нет алый с нефритово-зеленым – это мы решаем, следуя подсказке генов, которые различны не только у разных людей, но и у мужчин и женщин. Вот вам возможное объяснение жарких супружеских споров при выборе цвета одежды и краски для стен. Эти гены сформировались у наших предков-приматов в далеком прошлом.

Однажды мне представилась замечательная возможность посмотреть в глаза родственнику-примату, шестилетнему шимпанзе по имени Джек. Годами я слышала о том, насколько мы близки к шимпанзе на эволюционной лестнице, сколько у нас одинаковых участков молекул ДНК (то есть генов), как мы схожи по анатомии и физиологии. Обменявшись взглядами с восприимчивым, умным и забавным Джеком, я уверилась в близости нашего родства еще больше. Разумеется, разница была: у Джека уши больше, а голова меньше, чем у меня. Ноги короче, пальцы ног выглядят по-другому, а руки он использует для ходьбы. Он не молится, не поет колыбельных и не сплетничает о приятелях – по крайней мере, насколько я могу судить. Однако смотреть ему в глаза – пусть и более темные, но так похожие на мои – было удивительно и трогательно-волнующе.

Джек ничего не любит так, как виноград и другие мелкие фрукты, которые получает в награду. Он покачивает их на нижней губе, выдвигая ее так далеко, как только можно, а затем перекатывает лакомство обратно и стряхивает в рот.

Расположение глаз на нашем лице – это наследство пращуров, которым бинокулярное зрение помогало охотиться. И уникальностью цветового зрения человек, как и шимпанзе, обязан своим разборчивым плотоядным и травоядным предкам.

Различать все оттенки цветов – алый, бургундский, бирюзовый, оливковый – мне позволяет взаимодействие трех видов «колбочек» (клеток сетчатки), каждый из которых обладает пигментом, ответственным за цвет определенного участка спектра: красный, зеленый и синий. При помощи этой трихроматической системы мы можем распознавать до 2,3 миллиона оттенков цвета. Наш организм настолько чувствителен к красному и зеленому участкам спектра, что мы замечаем разницу при различии в 1 % длины волны.

Наши доисторические предки-млекопитающие имели дихроматическое зрение, как и некоторые их современные потомки, не воспринимая красной части спектра^[87]. Затем, 30–40 миллионов лет назад, в гене африканских приматов (включая наших предков), который отвечает за воспринимающие свет рецепторы, произошла мутация, и они начали различать и красный цвет. Это небольшое изменение, как полагают ученые, дало нашим обитающим на деревьях предкам явное преимущество в поисках пищи, выборе спелых плодов и нежных красных листочков вместо обычной зеленой листвы. (Это усовершенствованное цветовое зрение могло иметь большое значение для распознавания других важных объектов на фоне окружающей природы, например ядовитых змей с яркой окраской^[88].)

Новые исследования говорят об индивидуальных вариациях в восприятии красной области спектра^[89]. Изучая ген, который несет информацию о белке, воспринимающем красный цвет, ученые обследовали 236 человек в разных уголках земного шара и обнаружили 85 вариаций этого гена – примерно в три раза больше, чем встречается в других генах. Эта вариация может давать каждому из нас свое понятие об оттенках.

Некоторые женщины обладают еще более дифференцированным цветовым зрением из-за особого красного фотопигмента^[90]. Если отвечающий за зрение участок коры головного мозга перерабатывает дополнительную информацию, поступающую от чувствительных к красному цвету клеток, эти женщины могут различать даже те оттенки цвета, которые большинству людей кажутся идентичными, а значит, видят мир в недоступном для остального человечества цвете.

Можно доказать, впрочем, что за простым актом цветовосприятия, когда мы выбираем рубашку, смотрим на светофор или восхищаемся картиной Ротко, кроется особенность зрительного аппарата, настроенного на поиски красной листвы и фруктов. Отсюда следует старый риторический вопрос: мой красный – это твой красный?

Ответ, скорее всего, будет отрицательным. Я воспринимаю помидор иначе, чем вы, – и его насыщенный красный оттенок, и терпкий кисловатый вкус. Как сказал великий психолог Уильям Джеймс^[91], мозг работает над полученной информацией «почти так же, как скульптор над каменной глыбой. Из одной и той же глыбы каждый высекает свое»^[92].

Если замечательным цветовым зрением мы обязаны предкам-приматам, то хороший слух могли получить от каких-то других созданий. Одеваясь, готовя обед или убирая со стола перед уходом на работу, одним ухом вы слушаете утренние новости, а другим ловите слова супруга, излагающего планы на вечер, или жалобы потерявших учебники детей, или раздражающий лай собаки на заднем дворе. Как, скажите мне, ваши уши улавливают малейшие вибрации звука, слабые и сильные, а затем превращают эту какофонию в понятные, разумные сигналы?

Кажется, что может быть проще, чем уловить источник звука и интерпретировать его – как сонату Баха или просьбу дочери-подростка помочь ей в поисках пропавшего носка. Однако это чрезвычайно сложный процесс. Когда мы слышим, как кто-то зовет нас по имени, и оборачиваемся на зов, мы полагаемся на способность нашего мозга вычислить направление, основываясь на незначительной разнице во времени, которое требуется звуку, чтобы достичь левого и правого уха, – на интерауральном интервале (если быть точными, речь идет о разнице в фазе звуковых волн)^[93]. «Потрясающе, что мы можем уловить интервал в несколько микросекунд. Это позволяет нам различать звуки, источники которых находятся всего в нескольких шагах друг от друга», – пишет нейробиолог Джордж Поллак^[94].

Возможно, своей способностью разделять звуки во времени и локализовать их источник в пространстве мы обязаны динозаврам, из-за которых нашим млекопитающим предкам пришлось занять пустующую ночную нишу и жить «во тьме». На протяжении миллионов лет наши доисторические предшественники вынуждены были вести активную жизнь лишь под покровом мрака, когда слух брал верх над зрением. Со временем у них сложилась чрезвычайно сложная слуховая система, включавшая в себя и временно́е измерение. Сегодня наши уши способны воспринимать звуки, длящиеся только долю секунды, в правильной последовательности и находить их источник.

Звуки достигают наших ушей в виде волн, которые барабанная перепонка передает на три хрупкие маленькие косточки в среднем ухе. Это приводит к изменению давления в улитке уха – змеевидной, наполненной жидкостью трубке в середине уха, которая, в свою очередь, трансформирует колебания в химические и нервные сигналы, посылаемые в мозг.

Ушная улитка не просто спиралевидная полость, как это считалось когда-то, а, по словам нейробиолога Джима Хадспета, «трехмерная система инерциальной навигации, акустический усилитель и анализатор частот, заключенный в объеме маленького шарика, какими играют дети»^[95]. Наша способность слышать зависит от волосковых сенсорных клеток, образующих в улитке сложную зигзагообразную структуру. Этих клеток относительно мало – всего 16 тысяч на ухо, – что делает нашу слуховую систему уязвимой. Волосковые клетки, поврежденные в результате инфекции, действия лекарств, старения или слишком горячей любви к тяжелому року, никогда не восстановятся.

Если я приложу маленький микрофон к уху спящего мужа, то смогу услышать, как трудятся его волосковые клетки. В спокойной обстановке волосковые клетки нормального человеческого уха настроены на усиление мягких звуков – настроены таким образом, что сами издают тихий, но постоянный звук, подобный тому, что сопровождает работу электронного усилителя. При высокой акустической нагрузке – во время грозы или на рок-концерте – волосковые клетки функционируют в другом режиме, приглушая звук. Это благодаря им мы можем слышать 10–20 звуков в секунду, различать их высоту и воспринимать шумы, длящиеся всего несколько тысячных долей секунды.

Мы редко замечаем звук, производимый нашими волосковыми клетками, потому что его отфильтровывает мозг. Точно так же, когда мы говорим, поем или издаем какие-то другие звуки, мозг сдерживает возбуждение слуховых нейронов, чтобы мы не оглохли от собственного голоса. И еще мозг позволяет нам в значительной степени подавить звуковой фон – жужжание, хлопанье, гудение и стук, которые составляют часть утренней рутины, – чтобы мы могли слышать только то, что нас интересует; остальное превращается в смутный гул, который мы сначала слышим только одним ухом, а потом перестаем слышать вообще.

Это только один пример десенсибилизации (десенситизации, снижения чувствительности) – того самого феномена, который смягчает запах бекона или вонь мусора, помогает глазам приспособиться к яркому свету, позволяет нам забыть о трении и тяжести одежды, умеряет нервную дрожь, вызванную употреблением кофе. Десенсибилизация может происходить в течение нескольких секунд (свет), минут (запах) или дней (кофеин).

В любой отдельно взятый момент мы настраиваемся на то, что для нас важно, отключая другие раздражители. Мы также воспроизводим недостающее. Вспомните, как вы перекрикиваете радио по утрам. Зачастую вы слышите только часть разговора (потому что остальное заглушает радио), но тем не менее улавливаете его суть, «выключая» лишние звуки и добавляя пропущенные.

Что-то подобное происходит в мозге, когда вы напеваете про себя песню. В 2005 году ученые провели сканирование мозга людей, слушающих записи известных мелодий (например, композицию «Satisfaction» группы «Роллинг стоунз» или тему из «Розовой пантеры»), в которые специально были вмонтированы паузы^[96]. Слуховая зона коры головного мозга участников эксперимента продолжала работать в том же самом режиме даже в паузах, когда они пели про себя. Ухо не слышало песни, а мозг слышал.

* * *

Восприятие – совсем не то, что вы думаете. Это куда более сложное дело, определяемое нашей генной структурой, способностью фильтровать и дополнять сигналы – и, по всей вероятности, обменом сигналами между нашими органами чувств. Из моего рассказа могло сложиться впечатление, будто мы ощущаем всё по отдельности, грань за гранью, но в реальности мозг всегда соединяет разные качества одного объекта, так что мы не ассоциируем цвет одной вещи с движением другой. Например, воспринимаем кошку как черный мяукающий объект, имеющий форму кошки, а рыжую собаку – как рыжий воющий объект, имеющий форму собаки. Ученые всё еще ищут тот «клей», который соединяет различные сенсорные аспекты; некоторые полагают, что это может быть синхронное возбуждение нейронов из разных участков мозга, отвечающих за восприятие.

Что, если бы мы могли единовременно задействовать только один орган чувств? Видеть лицо своего ребенка, но не слышать его голоса? Чувствовать запах сока, но не видеть его? Был бы его вкус таким же, как сейчас?

Возможно, нет. То, что вы видите, меняет вкусовые ощущения. Когда французский ученый Жиль Моро дал группе из 54 испытуемых попробовать белого вина, искусственно окрашенного в красный цвет, вся группа – и опытные дегустаторы, и профаны – описывали его запах и вкус, как если бы оно было красным^[97].

Точно так же то, что вы видите, влияет на то, что вы слышите и осязаете. В ходе одного эксперимента ученые поместили обезьян в центр полукруга говорящих людей и научили смотреть в разные стороны, пока они слушали^[98]. Затем ученые просканировали сигналы, поступающие в тот участок мозга обезьян, который передает информацию от ушей к слуховой зоне коры головного мозга. К их удивлению, клетки ее работали с разной скоростью в зависимости от того, в какую сторону были направлены взгляды обезьян.

Ученые обнаружили также, что, когда человек смотрит на ту часть своего тела, которую трогают, соматосенсорная зона коры его головного мозга, отвечающая за интерпретацию тактильных ощущений, активируется сильнее, чем когда он не видит прикосновения^[99]. Обратное утверждение тоже верно. Одновременное тактильное и визуальное раздражение одной и той же части тела усиливает работу зрительной зоны коры.

* * *

Так что зрение – это не просто ви́дение, а прикосновение – не просто касание. Составить представление о предмете нам куда проще, если мы не только видим его, но и слышим соответствующий звук. Когда мы смотрим на банан или малиновую рубашку, наш мозг как бы «ощупывает» их.

Этот обмен сигналами происходит и в сенсорной памяти. Джей Готфрид и его коллеги обнаружили, что одно чувственное воспоминание активирует другие^[100]. Большинство из нас знает это по собственному опыту: запах кокосового масла вызывает в памяти образ белого песчаного пляжа и легкий шум волн; запах корюшки напоминает мне кухню моего деда, дым его сигары, его улыбку, блеск золотого зуба, синий свитер.

* * *

Таким образом, наши органы чувств не отдельные нехитрые механизмы, как нам когда-то казалось, а действующие избирательно, уникальные инструменты, которые точно и быстро преобразуют простое электрическое раздражение в отчетливое представление… о чем? Да обо всем том, на что мы обращаем внимание в отдельно взятый момент, например направляясь утром на работу.

Глава 3
Осмысление

Вы сели в машину и едете куда-то со скоростью 90 километров в час, а ваше сознание еще не полностью сосредоточилось на шоссе, по которому несется стальное двухтонное ядро – ваш автомобиль. Вам кажется, что вы воспринимаете картинку во всех деталях: четырехполосная дорога, поворачивающий «субару», белый утренний свет, но впечатление, будто вы видите всё, иллюзия. Хотя ваши органы чувств перерабатывают около 10 миллионов бит информации в секунду, в вашем сознании задерживается 7–40 бит^[101]. А если ваши мысли витают неизвестно где, например вокруг предстоящего совещания и недавней семейной перебранки, или вы пытаетесь прямо сейчас уладить проблемы по мобильному телефону, информации в мозге оседает еще меньше.

«По-настоящему мы видим только то, чем зрительно „манипулируем“ в настоящий момент», – говорит психолог Дж. Кевин О’Риган, а манипулируем мы только теми вещами, на которые обращаем пристальное внимание^[102].

Я осознала это несколько лет назад морозным зимним утром, когда вместе с десятилетней дочерью Зоэ следила за пробуждением лебедей-кликунов с берега кальдерного озера в Хоккайдо, Япония. Это озеро, образовавшееся в кратере вулкана и окруженное голубыми холмами, питают горячие источники, и на берегу недалеко от нас стояла открытая японская баня. Мои глаза были обращены только на лебедей, на их белоснежные перья и засунутые под крыло головы, чтобы ничего не пропустить. Одна за одной шеи птиц разворачивались, а головы выныривали из-под крыла. Но что за невысокая смутная тень кралась по льду позади них? Собака? Лисица? Я была настолько поглощена разглядыванием этого мохнатого существа, что не заметила другой темной фигуры не далее чем в трех метрах от нас – голого мужчины, направлявшегося к бане.

Зоэ видела его хорошо.

Моя неспособность заметить очевидное – пример «слепоты по невниманию». Когда мозг настроен на окружающее пространство, он возбужден, а это гарантирует полное осознание происходящего и эффективную деятельность. Но когда мы отвлекаемся, он может пропустить очевидное. Этот феномен был продемонстрирован в ходе эксперимента с «человеком в костюме гориллы». Участникам опыта дается простое задание, например отслеживать счет в баскетбольном матче. И они совершенно не замечают человека в костюме гориллы, бегущего через игровую площадку^[103]. Аналогичный феномен лежит в основе того, что у нас в семье называется «холодильничной слепотой»: вы никак не можете найти то, что вам нужно, скажем стоящую на самом виду банку майонеза или остатки лазаньи, потому что кто-то другой попросил достать кетчуп.

Ученые Фрэнсис Крик и Кристоф Кох предполагают, что наша способность осознанно замечать событие зависит от того, как внимание распоряжается совокупностью ответов нейронов на различные сенсорные раздражители: оленя около шоссе, отдаленный вой сирены, голого купальщика^[104]. Эти совокупности различаются как по силе, так и по свойствам, считают Крик и Кох. Они формируются, растут, конкурируют друг с другом, исчезают или продолжают оперативно отражать изменение ситуации. Только те из них, которые выдерживают борьбу, поступают в сознание как зафиксированное восприятие. Внимание, гласит теория Крика и Коха, служит для определения того, какая совокупность откликов победила в борьбе. Возможно, внимание активизирует деятельность одной группы нейронов, определенным образом делая раздражитель, который активировал эту группу, больше и ярче «конкурирующих» раздражителей. В таком случае внимание не только указывает на определенный сенсорный опыт – оно его создает.

Даже когда нам кажется, что мы предельно сконцентрированы, мы можем выпустить из виду важные детали. Вообразите такую задачу: вам нужно вычленить взглядом две буквы из ряда цифр, вспыхивающих перед глазами на десятую долю секунды^[105]. Как вы это сделаете? Скорее всего, первую букву вы увидите, но пропустите вторую, если она появится меньше чем через полсекунды после первой. Это случится из-за своеобразного провала в восприятии, который не дает вам адекватно реагировать на визуальные образы, настолько близкие во времени.

Это порождает вопрос: что происходит, когда мы пытаемся делать два дела одновременно?

Годами моя мать возила мою умственно отсталую сестру в специальную школу и обратно. Это были очень утомительные поездки. Мотаясь по вирджинским дорогам, мать успевала выпить кофе и выучить наизусть стихи из книги, заткнутой за панель управления. Для нее глоток «суматры», вождение автомобиля и Уоллес Стивенс были необходимы, чтобы поддерживать гибкость ума во время отупляюще длинных поездок. Большинство из нас делает сто дел одновременно, желая успеть как можно больше: мы краем уха слушаем радио и под его бормотание читаем газету, просматриваем счета, болтая по телефону, пишем эсэмэски, сидя на совещаниях.

Насколько это эффективно? Одинаково ли хорошо мы делаем сразу два дела? Действительно ли экономим время?

«Делать два дела сразу – значит не делать ни одного», – писал в 100 году до нашей эры Публий Сир. Опыт показывает, что он прав. Несмотря на то что 100 миллиардов нейронов способны к массированной параллельной обработке информации, наш мозг не создан для этого. При выполнении двух заданий сразу он может не справиться с простейшей задачей.

Допустим, вы видите желтый сигнал светофора и прикидываете, скоро ли загорится красный. Тормозить вам или вы успеете проскочить? Частично ответ зависит от вашего внутреннего таймера, еще одних расположенных в мозге часов^[106]. Они отвечают за подсчет проходящего времени – от секунд до минут и часов. Если наше внимание предельно сосредоточено, чувство интервала подводит нас достаточно редко – погрешность оценки не выше 15 % – и помогает принять верное решение в самых разных повседневных ситуациях: успеть на автобус, поймать бейсбольный мяч, подпеть радио, набрать номер на мобильнике, периодически поглядывая на дорогу. Однако наука доказала, что этот таймер дает сбой при отвлечении внимания.

Вопрос, как именно наш мозг измеряет временны́е интервалы, был одним из самых сложных в нейробиологии. В отличие от зрения, слуха или обоняния, для счета времени используются не сенсоры, полагает Ричард Иври, когнитивный нейробиолог из Калифорнийского университета в Беркли. Тем не менее «восприятие времени так же ярко, как восприятие цвета яблока или звука тубы», говорит ученый, и оно необходимо нам при вождении автомобиля, ходьбе, поддержании разговора, игре на музыкальных инструментах, занятиях спортом и выполнении миллиона других повседневных дел^[107].

Вдохновленные открытием главных циркадианных часов СХЯ в гипоталамусе, ученые годами придерживались убеждения, что счетчик временны́х интервалов расположен в какой-то централизованной «зоне песочных часов» внутри мозга. Однако новые исследования показали, что мозг может определять интервалы с помощью сети нейронов, широко разбросанных по разным структурам мозга, и что разные временны́е интервалы могут оцениваться разными нейронными сетями^[108].

Исследование Иври доказывает, что мозжечок – часть мозга, отвечающая за координацию движений, – играет определенную роль при отсчете времени в пределах миллисекунд. Для более длинных интервалов – вроде того, что разделяет сигналы светофора, – мозг, скорее всего, использует более разветвленную систему, говорит Иври, включая участки, отвечающие за оперативную память (такие как префронтальная зона коры головного мозга и базальные ганглии).

Лихорадка может сыграть с этим таймером плохую шутку, нарушая нашу способность оценить временной интервал, длящийся больше секунды^[109]. Один американский врач обнаружил это, когда его жена слегла с высокой температурой. Он выскочил в аптеку, чтобы купить ей лекарства, а когда через 20 минут вернулся, жена попеняла ему за то, что он оставил ее на несколько часов. Заинтригованный этой странной неспособностью определить время, врач попросил жену сосчитать от 0 до 60. Ее минута оказалась в полтора раза длиннее обычной. Когда температура спа́ла, правильное восприятие времени вернулось.

Однако ничто не мешает правильной оценке временны́х интервалов так, как отвлечение внимания. Когда в ходе одного исследования испытуемым предложили определить интервалы в 15–60 секунд, одновременно занимаясь повседневными делами, точность оценки временны́х промежутков оказалась низкой^[110]. Когда вы заняты чем-то одним, время растягивается. Когда вы делаете сразу два дела, оно укорачивается; мозг пропускает некоторые «колебания маятника», так что временной интервал кажется короче. Это очень просто: точное определение времени требует внимания к тому, как оно проходит, – критически важный момент при вождении автомобиля. Вот только один довод в пользу того, чтобы не болтать по мобильнику за рулем. Есть и другие.

* * *

У меня плохо получается делать много дел сразу. Разговаривая по телефону, я не могу слушать реплики мужа или читать его записки. Я не способна, управляя машиной, менять CD, не говоря уже о заучивании стихов. Не так давно в психологической лаборатории Университета Вирджинии эту мою неспособность подтвердили документально. Впрочем, я узнала, что не одна такая: большинство людей переоценивает свою способность делать два дела одновременно, особенно во время вождения, и последствия этого заблуждения колеблются от досадных до катастрофических.

«Что получится, если скрестить сову и козла?» – такую загадку задали мне первоклассник Брайан, с которым я занимаюсь чтением, и его учитель. Только позднее, в маленькой полуподвальной комнате Лаборатории когнитивного старения, меня осенило – причем мой мозг был занят выполнением недавно полученного задания. Моя задача: написать все слова, начинающиеся с «ф», «а» и «с», которые я могу придумать за одну минуту. Я начала с нескольких простых глаголов и существительных (названий животных, предметов мебели, фруктов), а потом дело застопорилось. «Ф»? «С»? Мой мозг внезапно отключился. Слова, начинающиеся на «а»? Я не могла вспомнить ни одного. Затем вдруг всплыло «агорафобный», «снотворный», «финитарный» и «фетишный». Я понимала, что эти длинные прилагательные – зряшная трата времени; надо писать односложные слова: сад, сок, сон, фен, фол, фас. И тут мое внимание отвлекла загадка.

Ухающая коза.

То, что Брайану могла понравиться такая игра, поразило меня как молния. Один из тех детей, кого по разным причинам называют «сложными», Брайан приехал в город всего несколько месяцев назад с матерью и старшей сестрой. Приехал налегке, прихватив в дорогу только рюкзачок с вещами и свое удивительное обаяние, заставляющее учителей, библиотекарей и смотрителей беззвучно шептать мне, когда мы проходим по школе: «Я люблю этого малыша». Когда Брайан только приехал, ему не давались самые основы языка; он бился над рифмами и фонемами. Всего несколько дней назад он набрел на слово, которое поставило его в тупик. «Желание? – удивился он. – Что такое желание?»

Этот вопрос порядком меня озадачил. Каждый из нас в детстве слышал или читал множество сказок об исполнении желаний, которые часто растрачиваются впустую. Вспомните хотя бы «Золушку», «Короля Лягушонка», «Семь воронов» и, конечно, «Три желания» братьев Гримм – историю, которую я впервые прочитала в возрасте Брайана. Я тогда была наказана за плохое поведение и с книжкой сказок забилась в тускло освещенную гардеробную родителей, комнатку с одним маленьким круглым оконцем, полную запахов крема для обуви, шариков от моли и отцовского лосьона после бритья. Я отчетливо помню картинку из книжки: колбаса приросла к носу незадачливого дровосека, как того сгоряча пожелала его рассерженная жена, а в запасе у них, неразумных, осталось всего одно желание.

За всеми своими нуждами Брайан каким-то образом упустил идею желания. Я попросила его назвать «большую тройку» желаний. «Я желаю фруктовое мороженое на палочке. Я желаю новые кроссовки. Я желаю машину с радиоуправлением», – ответил он. Затем помолчал минутку, улыбнулся мне и запел: «Желание, старание, признание, внимание, свидание!» То, что за такое короткое время Брайан научился играть словами и каламбурить, было замечательным подтверждением его способности собираться и концентрироваться.

Минута закончилась. Я послала двадцатилетнему студенту, проводящему эксперимент, улыбку сожаления. Он не проникся ко мне жалостью. И зафиксировал: расщепленное внимание писательницы привело к ужасающе низкому показателю скорости словообразования.

Тест на скорость был первым из десятка когнитивных заданий, которые я выполняла в течение нескольких последующих часов в рамках эксперимента Тима Солтхауза, директора лаборатории. Хотя установки были искусственными, а задания придуманными, я понимаю, что тесты должны были показать, как наш мозг работает в обычном режиме. Это окно, позволяющее заглянуть в наше мышление, в особенности проследить, как наш мозг организует свою деятельность, справляясь с так называемыми исполнительными функциями: фокусирует внимание, концентрируясь на важном и игнорируя незначительное; принимает мгновенные решения, зачастую основываясь на противоречивой информации; меняет цели и правила игры перед лицом новых задач; решает две задачи одновременно.

Среди заданий были и классические двойные – управлять симулятором вождения и одновременно считать тройками в обратном порядке от 862, – и тест Струпа – читать список названий цветов, написанных разными цветами, причем названия цветов иногда совпадают, а иногда не совпадают с цветом надписи (например, слово «синий» написано красным); испытуемый должен быстро называть цвета надписей, а не читать слова.

Мои результаты в обоих тестах были плачевными, хотя и не намного хуже средних. Подростки, которые привычны к видеоиграм, часто получают высокие оценки за симуляторный тест, но тест Струпа заводит в тупик даже их. Поскольку чтение – процесс в большей степени автоматический, чем распознавание и называние цветов, скорость прохождения этого теста зависит от способности испытуемого сконцентрироваться только на надписи, одновременно подавив стремление прочитать ее вербальный контент. Попробуйте сами: выговорить «красный» при взгляде на слово «синий», напечатанное красным, гораздо сложнее, чем произнести слово «красный», напечатанное красным цветом, потому что в первом случае два мыслительных процесса находятся в противофазе. (Ходят слухи, что в 1950-х годах тест Струпа использовали для выявления русских шпионов. Названия цветов были написаны по-русски. Если испытуемые медлили перед произнесением слов, это означало, что они понимают язык, на котором написаны слова, и могут быть вражескими агентами.)

Способность людей выполнять два дела одновременно ограничена также нашей оперативной памятью. Если, дойдя до конца этого предложения, вы сможете вспомнить его начало, скажите спасибо своей оперативной памяти. Известная также как кратковременная, или оперативная, память, она помогает вам удерживать в голове несколько фактов или мыслей (большинство людей способно удержать от пяти до девяти) и оперировать ими в течение короткого времени – не более нескольких минут – при решении проблемы или выполнении задания, например вспомнить номер телефона, пока вы ищете карандаш.

Когда вы беседуете по мобильному телефону и одновременно пытаетесь следить за движением на дороге, вы напрягаете свою оперативную память, как и другие исполнительные функции, такие как способность менять цели в сознании, перестраиваться на новые правила и перефокусировать внимание.

Чтобы определить, насколько эффективно мозг переключается с одного умственного задания на другое, Дэвид И. Мейер и его коллеги из Мичиганского университета попросили группу волонтеров выполнить два теста на двойные задания^[111]. В ходе первого теста испытуемые должны были выполнять сразу два задания на геометрические фигуры, причем одно задание вынуждало сосредоточиться, например, на форме, а другое – на цвете, размере или количестве фигур. Второй тест требовал переключения с одного арифметического действия на другое, например с умножения на деление. В обоих случаях на выполнение двух заданий одновременно ушло больше времени, чем на их последовательное выполнение. «Иногда разница превышала 50 %», – говорит Мейер. Это происходит потому, что мозг должен поменять цели и правила, чтобы перейти от одной процедуры к другой. На это уходят десятые доли секунды, но общее время увеличивается, если переключений много.

Когда вы разговариваете по телефону, а ваша машина идет на приличной скорости, эти секунды промедления могут стоить вам жизни. Исследование, проведенное в 2006 году Национальным управлением по безопасности движения на автострадах, показало: около 80 % аварий и 65 % аварийных ситуаций были вызваны невнимательностью водителя за три секунды до рокового события^[112]. Разговор по телефону усиливает риск аварии или аварийной ситуации в 1,3 раза, набор номера утраивает опасность.

* * *

Десять утра. Вы благополучно добрались до работы и проглотили вторую чашку кофе, отвечая на звонки и электронную почту. Через час или около того вам предстоит выступать на совещании. А сейчас вы погрузились в чтение бумаг, воплощенное внимание и концентрация. Если бы вы могли видеть, что происходит внутри вашей черепной коробки, пока вы просматриваете набранный мелким шрифтом текст, что бы вы увидели? Что происходит под надежной защитой вашего черепа, пока вы поглощены этим чтением по диагонали (или до смерти волнуетесь)? Буквально до последнего времени мозг и все его способности – мыслить, чувствовать, вырабатывать решения, воображать, рассуждать, помнить – были одной большой загадкой. Однако за последние десять лет ученые сделали ряд потрясающих открытий, которые позволили заглянуть внутрь мозга и проследить за его работой в реальном времени.

Позднее утро. В своей лаборатории на медицинском факультете Йельского университета два нейробиолога, Салли и Беннет Шейвиц, наблюдают за мозговой деятельностью одиннадцатилетнего мальчика по имени Кит. Через большое окно я вижу его: он лежит на спине, голова обмотана проводами от магнитно-резонансного сканера. С помощью перископа он читает серию парных сигналов – на экране одновременно вспыхивают слово и картинка («лиса» и изображение коровы, «корова» и лук), – а затем быстро нажимает на кнопки «да» или «нет», показывая, сооответствуют ли два сигнала друг другу.

Шейвицы изучают участки мозга, отвечающие за чтение. Как раз сейчас они склонились над двумя мониторами. Один показывает те же картинки, которые видит Кит; другой – монохромное изображение его мозга в поперечном сечении. Результатом сканирования стали структурные изображения, фиксирующие мельчайшие детали анатомии мозга, и функциональные изображения задействованных в работе участков мозга.

Магнитно-резонансный сканер безопасен и безвреден, он не требует ни уколов, ни облучения. Массивный и мощный круглый магнит, он похож, по словам Кита, на космический корабль или пончик. Этот сканер может нарисовать детальную анатомическую картину мозга с разрешением меньше полумиллиметра, объясняет Салли Шейвиц. Он настолько мощный, что может увидеть кровеносный сосуд толщиной с волосок глубоко внутри мозга.

Пока Кит читает свои сигналы, компьютеры заодно следят, какие нейроны активированы в мозге. Функциональные изображения, полученные в результате сканирования, выявляют участки мозга, задействованные при выполнении специальных заданий, отмечая изменения в поступлении кислорода и притоке крови, который сопровождает активность нейронов. Чем усерднее работает тот или иной участок мозга, тем больше в него поступает крови, богатой оксигемоглобином.

Этот «прилив» фиксируется магнитно-резонансным сканером как небольшое усиление сигнала. Таким образом, сканер дает изображение тех клеточных цепочек, которые возбуждаются при выполнении определенного умственного задания. После завершения сбора информации печатается серия цветных снимков, на которых разные участки мозга выделены разными цветами, – некое подобие моментальной карты нервной деятельности.

У нейроимиджинга есть и свои критики, в основном из-за временно́й шкалы этого метода. Функциональные МРС делают картинки за секунды, вспышки нервной деятельности происходят в миллисекунды. Более того, активность, которую фиксирует МРС, не всегда каузальна: картинки показывают, какие участки мозга задействованы при выполнении когнитивных заданий, но не обязательно те, которые необходимы для выполнения этих заданий.

И все-таки, говорит Салли Шейвиц, «функциональный нейроимиджинг произвел революцию в исследовании мозга. Он может найти скрытую функцию – или дисфункцию – и сделать ее видимой». Такие исследования полностью развеяли миф о том, что мы используем только малую толику своего серого вещества – пресловутые 10 %. На самом деле в течение дня – пусть и не одновременно – активируются практически все уголки и закоулки нашего «компьютера». Разные группы нейронов включаются в работу в разное время при выполнении различных заданий. Сканеры проследили за тем, как мозг управляет движением, производит подсчеты, воспринимает речь, узнает лица и места, определяет время, интерпретирует печатный текст.

Имиджинговые исследования Шейвицев и других ученых ограничиваются теми участками мозга, которые активируются во время чтения^[113]. Среди них фонологический участок заднего мозга, расположенный сразу за ухом и над ним, который используется начинающими учиться читать, такими как мой ученик Брайан, для произнесения слов по слогам, и так называемый словообразовательный участок в затылочно-височной части заднего мозга, который позволяет умеющему читать увидеть все слово целиком менее чем за 150 миллисекунд. По мере обретения опыта читающие начинают использовать словообразовательный участок мозга вместо фонологического.

Эта область мозга просто «сверкает», когда вы работаете. Затылочно-височный отдел мозга активируется у знатоков автомобилей, когда они определяют марку и модель классических машин, у орнитологов, решающих, к какому отряду и виду относится щебечущая перед ними птаха. Получается, что этот участок мозга используется для оценки различных объектов, говорит Беннет Шейвиц. «Представляется, что без него не обойтись при экспертной оценке и совершенствовании в чем-либо».

* * *

Вы надеетесь, что участки заднего мозга, ответственные за экспертную оценку, уже активированы утренней работой и вы сейчас в прекрасной форме для выступления. Совещание уже началось, вы полны решимости и уверенности. Некоторые хронобиологи полагают, что на позднее утро приходится пик некоторых видов умственной деятельности. Исследования показывают, что бодрость, способность ясно мыслить и заучивать в течение дня меняются на 15–30 %^[114]. У большинства из нас пик наступает через 2,5–4 часа после пробуждения^[115]. Так что для «жаворонков» он приходится примерно на 10–12 часов утра. Вместе с ним приходит логичность мышления и способность решать сложные задачи^[116].

Однако многое зависит от возраста. Для подростков и молодых людей утро может быть весьма далеким от описанной Рильке «совершенно новой страницы». Мэри Карскадон, хронобиолог из Университета Брауна, в ходе многолетних наблюдений за одними и теми же людьми выявила физиологические изменения в работе биологических часов в период полового созревания^[117]. Подростки постарше начинают все более склоняться к «совиному», «запаздывающему по фазе» образу жизни, при этом гормон мелатонин у них вырабатывается позднее и они позднее ложатся спать. Тем не менее вставать им приходится рано, чтобы успеть к началу уроков в школе.

«Заставлять старших подростков посещать школу и участвовать в выполнении заданий, требующих умственного напряжения, рано утром может быть неправильно с биологической точки зрения», – говорит Карскадон. Они не только не высыпаются; «от них требуют бодрствования, когда их циркадианная система еще функционирует в ночном режиме. Ученики могут сидеть за партами, но их головы остаются дома на подушке».

Взаимосвязь между циркадианными ритмами и умственной деятельностью едва уловима и все еще остается предметом споров. Ваши успехи при выполнении умственного задания зависят от множества переменных: интереса, сосредоточенности, уверенности в себе; от того, сколько вы спали прошлой ночью, что ели на завтрак, потребляли ли кофеин; от вашей позы, температуры в помещении, чистоты воздуха, шума, освещенности и других «маскирующих» факторов, которые не имеют ничего общего с циркадианными ритмами^[118]. «Факторы истинного времени достойны внимания, но неоднозначны», – считает Тим Солтхауз, потому что их сложно выделить и воспроизвести в лабораторных условиях^[119].

Тем не менее существуют подтверждения того, что суточные колебания температуры тела влияют на умственную деятельность, создавая предсказуемые пики и спады. Ряд исследований показал, что работа нейронов зависит от температуры мозга: более высокая температура способствует более быстрому обмену импульсами между нейронами. Ученые из Питтсбургского университета на протяжении 36 часов проводили эксперимент над молодыми людьми, каждую минуту измеряя их температуру и каждый час – показатели умственной деятельности с помощью разных заданий на скорость, аккуратность, логическое мышление и физическую сноровку^[120]. Группа обнаружила существенное изменение показателей в течение суток, при этом ночной спад в качестве выполнения заданий совпал с наиболее низкой температурой тела. В то же время ученые из Гарварда сообщили о наличии связи между пиками активности, зрительного внимания, способности к запоминанию, скорости реакции и температуры тела^[121].

По мнению Линн Эшер из Университета Торонто и ее коллеги Синтии Мэй из Чарльстонского колледжа, две функции мозга – принятие решений и «торможение» (отметание отвлекающей, ненужной или не относящейся к делу информации, например вербального контента цветных слов в тесте Струпа) – могут частично зависеть от малейших циркадианных вариаций^[122]. В периоды спада людям сложнее отметать отвлекающую их информацию. Они принимают решения, следуя по «накатанной колее», не прибегая к анализу или оценке. Исследование Мэй и Эшер предполагает, что это едва уловимое циркадианное воздействие меняется в зависимости от возраста. Молодые люди явно страдают от рассеянности по утрам, говорят ученые, а позднее, после обеда, она пропадает, как будто ее и не было. У людей среднего возраста всё наоборот.

«Торможение» чрезвычайно затруднительно в периоды спада, поэтому Мэй рекомендует заниматься решением задач, требующих пристального внимания (например, чтением сложных инструкций), поиска информации (например, выяснением дозировки лекарства) или внимательного контроля за ответной реакцией (например, вождением в условиях оживленного движения), в пиковые часы или, по крайней мере, в те периоды, когда рассеянность минимальна^[123]. Впрочем, указывает Мэй, слабое «торможение» имеет свои «плюсы», когда решение задачи требует творческого подхода, потому что помогает найти более образное решение.

Работа памяти тоже зависит от времени суток^[124]. Исследование Эшер показало, что люди старшего возраста на протяжении дня испытывают то, что она называет «существенным усилением забывчивости». По утрам они забывают в среднем 5 фактов, к вечеру – уже 14^[125]. Для молодых людей справедливо обратное утверждение.

В последние несколько лет ученые многое прояснили для себя в том, какую роль циркадианные ритмы играют в обучении и запоминании на молекулярном уровне, с помощью «морского зайца» – аплизии калифорнийской, моллюска подкласса заднежаберных. Если вы готовились к выступлению ночь напролет, сделали блестящий доклад, а затем обнаружили, что не помните ничего из того, что выучили, вы оказались в компании этих брюхоногих.

* * *

Почему аплизия? «Внешне она, может быть, и не очень привлекательна, – признает Эрик Кэндел, – но это чрезвычайно смышленое и совершенное создание с самыми большими нервными клетками в животном мире»^[126]. Нейробиолог из Колумбийского университета, нобелевский лауреат, Кэндел первым увидел, сколько эта простая жительница моря может поведать о работе нашего мозга, когда мы усваиваем новые знания из книг или получаем их от коллеги либо преподавателя.

«Мы, люди, такие, какие есть, благодаря тому, что знаем и помним, – полагает Кэндел, – и в каком-то смысле невероятно, что благодаря изучению улиток мы узнаем об изменениях, происходящих в нашем мозге, когда он получает новую информацию, например о том, как он выглядит в начале и в конце процесса познания».

Кэндел разгадывает загадку усвоения и запоминания информации уже более полувека. Он родился в 1929 году в Вене, и его детство пришлось на варварский период истории. Над ним издевались из-за того, что он еврей. Он видел, как его отца схватила полиция. А когда ему было девять лет, случилась Хрустальная ночь^[127], которую он помнит, по его собственным словам, абсолютно ясно, «как будто это было вчера». В 1939 году его семья бежала из Вены. Кэндел всю жизнь задавался вопросами о природе мышления: почему люди ведут себя так, а не иначе, как сохраняют воспоминания о том, что оказало на них особенно сильное воздействие, и, прежде всего, как они обучаются. Он верил, что пролить свет на тайны человеческого тела можно с помощью изучения низших организмов.

В самом деле, с помощью языка нервов аплизии Кэндел раскрыл одну из величайших тайн человеческого мозга: человек учится благодаря изменениям численности, функции и «внешнего вида» синапсов – контактов между двумя нервными клетками мозга. Создавая краткосрочное воспоминание, мозг усиливает уже установленный синаптический контакт, при долгосрочном воспоминании он выстраивает новые синапсы.

Хотя в человеческом организме этот процесс протекает сложнее, чем в организме морской улитки, говорит Кэндел, в нем задействованы одинаковые механизмы. На более примитивном уровне данный процесс может протекать следующим образом: в любой момент времени в мозге происходит возбуждение. Нейрон, реагируя на раздражитель, возбуждается, активируя другие нейроны. В большинстве случаев это ни к чему не приводит. Химический сигнал, переданный нейроном своему соседу, может быть слишком слабым или спорадическим, чтобы активировать соседнюю нервную клетку и сформировать цепь. Однако когда человек сконцентрирован и внимателен, как это бывает во время обучения, нейрон способен посылать соседу более частые и сильные сигналы. Синапс с соседним нейроном в этом случае химически изменится. Если первая клетка опять возбудится, пусть даже слабее, это может породить синхронный ответ теперь уже более восприимчивой второй клетки. Результатом всего этого иногда становится просто мимолетное представление о чем-то, вспыхнувшее в мозгу и отпечатавшееся в памяти на несколько секунд, а затем забытое. Но если раздражение повторяется и нейроны продолжают синхронно возбуждаться, синапс между ними делается «крепче». Постепенно возникает такая связь, что при возбуждении одного нейрона возбуждается и второй. Эта связь между нейронами – синаптическая пластичность – и может лежать в основе обучения и запоминания. По мере развития процесса, полагает Кэндел, сигналы становятся сильнее, причем сигналы одинаковой силы способны вызывать разную по силе реакцию. Если действие повторяется – как при запоминании слова или идеи либо закреплении навыка, – контакты и ритмическое возбуждение возникают вновь и вовлекают в процесс другие нейроны, формируя сеть крепко связанных между собой нервных клеток, синхронно возбуждающихся по одному и тому же сценарию при каждой активации. Этот процесс объединяет нейроны, участвующие в восприятии конкретного события или идеи. С каждым последующим повторением действия, с каждой новой вспышкой возбуждения в мозге синапсы становятся более эффективными, а запоминание – более прочным.

«Практика делает совершенными даже улиток», – смеется Кэндел.

* * *

На сцене снова аплизия, только на этот раз улитка рассказывает нам о воздействии циркадианного ритма на обучение и память. В 2005 году ученые Хьюстонского университета обнаружили, что память моллюска дает сбой после бессонной ночи^[128]. Как и мы, аплизия предпочитает дневную активность ночной. Чтобы доказать влияние циркадианных ритмов на способность аплизии к обучению, ученые исследовали ее способность воспринимать и запоминать уроки о ядовитых веществах и несъедобной пище. Исследование показало, что при запоминании уроков кратковременная память улиток работает одинаково хорошо как днем, так и ночью, но в долговременной памяти откладывается только информация, воспринятая днем. Ночью, говорят ученые, биологические часы выключают белки, участвующие в создании долговременных воспоминаний. Урок, который нам стоило бы принять к сведению.

Полдень

Думай по утрам. Действуй в полдень.

Уильям Блейк. Пословицы ада^[129]

Глава 4
Голод и насыщение

Ваше совещание «съело» обеденный перерыв. Завтрак был слишком скудным, и теперь, пять часов спустя, становится все труднее сосредоточиться на делах, поскольку мысли неудержимо уплывают в сторону суши-бара в вашем любимом японском ресторане или толстого сэндвича с ветчиной, лежащего у вас в сумке. Венецианский хирург XV века Алессандро Бенедетти утверждал, что природа специально расположила желудок так далеко от мозга, отгородив диафрагмой, «чтобы не беспокоить рациональную часть сознания его назойливостью»^[130]. Видимо, природе все-таки не удалось выполнить задуманное.

Что происходит в мозге, когда мы думаем о суши или окороке, запеченном в меду? Где возникает чувство голода – в желудке или в голове? Можно предположить, что ответ найдется у людей, постоянно думающих о пище. Недавно двое швейцарских ученых, нейропсихолог Марианна Регар и нейробиолог Теодор Ланди, провели имиджинговое исследование мозга таких людей – группы пациентов с легким нарушением питания, названным учеными синдромом гурмана^[131].

Впервые этот синдром был замечен у двух пациентов, которые обнаружили одержимость пищей после перенесенного инсульта, в результате которого пострадали правые лобные доли мозга. До болезни оба пациента не обращали особого внимания на еду и не имели определенных предпочтений в пище. После инсульта один из них не мог думать ни о чем, кроме вкусной пищи, которую подают в хорошем ресторане. «Настало время настоящего обильного обеда, – записал он в своем больничном дневнике, – хорошей сосиски с поджарками, или спагетти „болоньезе“, или красиво поданного ризотто с панированной котлеткой, или эскалопа из дичи в сливочном соусе с лапшой-шпецле. Всегда есть и пить!» Второй пациент испытывал такой же голод и настойчивое желание покупать и готовить еду, ходить по ресторанам. Он также получал удовольствие, рассказывая о лакомых блюдах: «Кремовое пирожное выскальзывает из обертки, – писал он. – Я откусываю кусочек. Теперь расстроить меня будет куда сложнее».

Чтобы завершить свои исследования, швейцарские ученые просканировали мозг еще 36 любителей поесть и обнаружили, что у 34 из них имеются повреждения правой лобной доли. Исследователи недолго колебались, прежде чем объявить, что не считают этот участок мозга ответственным за мысли о еде, скорее, он участвует в контроле над импульсами и одержимостью разного рода.

Тем не менее эта мания показалась мне странно знакомой, и я задумалась: может ли варьироваться активность этой доли мозга? Признаюсь, проявления синдрома гурмана знакомы мне не понаслышке. Например, я склонна думать о еде слишком часто и вспоминать ее во всех подробностях: фаршированные креветками артишоки во Фресно; жареный сом, поданный с зеленой листовой капустой, коллардом, в придорожной закусочной Дельты; коктейль из колы и ванильного мороженого, с наслаждением выпитый на берегу озера в первом в моей жизни лагере отдыха. (Письма из лагеря домой стали сплошным потоком жалоб на еду, кроме одного: «Из этого письма может показаться, что я счастлива, но это только потому, что утром нам дали французский тост».)

Мой муж однажды обедал у Джулии Чайлд^[132] и после смог вспомнить только, что угощали «чем-то из курицы». Такое равнодушие к еде я не в силах понять!

Чрезмерное увлечение едой, которым страдают (или наслаждаются) люди с синдромом гурмана, наверное, крайний случай, но все мы начинаем думать о пище, если какое-то время оставались без нее. Ученые, изучающие чувство голода, недавно открыли участки мозга, которые контролируют это ощущение.

* * *

Дон Кихот назвал голод la mejor salsa del mundo – лучшим в мире соусом. Оксфордский словарь английского языка определяет голод как «неприятное или болезненное ощущение, вызванное необходимостью в пище». Голод часто сопровождается болью или урчанием в желудке, а еще слабостью, сухостью во рту и – уж простите, дотторе Бенедетти, – головной болью и потерей сосредоточенности. Приступы голода достигают своего максимума в полдень даже без подсказки часов. (Боль в желудке – это одно, урчание – совсем другое. Оно бывает вызвано усилением моторики желудка и тонкой кишки вне зависимости от того, пустые они или полные. Еда просто приглушает урчание.)

Когда-то люди верили в то, что потребность в еде «рождается» в желудке. Однако великий невролог XIX века Чарльз Шеррингтон доказал, что чувство голода испытывают и те люди, у которых желудок удален. Так что искать источник этого чувства пришлось в другом месте. Недавнее нейроимиджинговое исследование показало, что голод существенно мешает работе мозга^[133]. Любопытно, что у мужчин и у женщин активируются разные участки мозга. Ученые Национального института здоровья США при помощи позитронно-эмиссионной томографии исследовали мозг 22 мужчин и 22 женщин после 36-часового голодания, а затем после приема жидкой пищи, которая утолила их голод. Во время голодания у всех участников эксперимента наблюдался более активный приток крови к гипоталамусу – участку мозга, который отвечает за психологическую реакцию на голод. Однако у голодных мужчин сильнее, чем у женщин, активировались паралимбические системы мозга, которые управляют эмоциями, а затем, после насыщения, – лобная зона коры головного мозга, отвечающая за чувство вознаграждения. Это позволило ученым предположить, что мужчины получают от еды большее удовлетворение, чем женщины. Я в этом сомневаюсь, хотя мои знания, безусловно, очень ограниченны.

Голод – это одно; аппетит, желание поесть – совсем другое. Хотя они часто совпадают, все мы знаем, что аппетит может прийти и без голода. Многие из нас соблазняются едой задолго до того, как желудок чувствует пустоту, потому что пища привлекательно выглядит или пахнет. Или потому, что уже полдень, и пора пообедать, и кто-то принес нам жареной форели. Или потому, что нам скучно и мы решили вознаградить себя кусочком орехового пирожного. Какая цепь физиологических реакций ответственна за то, что нам внезапно до смерти захотелось питы с хумусом?

За последние десять лет мы довольно много узнали о биологии аппетита. Вам может казаться, что вы полностью контролируете свое желание пойти пообедать, но последние открытия показывают: ваши решения зависят от целого комплекса химических реакций.

Когда эндокринологи из Гарварда выявили все молекулы, которые отвечают за аппетит, вызывая или притупляя его, сигнализируя «ешь» или «не ешь», они обнаружили десятки химических агентов, действующих в ротовой полости, желудке, кишечнике, печени и крови^[134]. Некоторые из этих веществ действуют недолго, от одного приема пищи до другого, контролируя аппетит и насыщение во время каждой трапезы. Другие – отвечающие за поддержание жировой массы тела и сообщающие мозгу о том, что наступает истощение и надо усилить аппетит, – более долговечны. Долгосрочные сигналы способны подстегнуть выработку краткосрочных сообщений «я голоден» или подавить ее. Возможно, вам ничего не известно об этих химических процессах, но именно они определяют ваше поведение, диктуя, бежать ли вам в буфет или продолжить работу.

В этом множестве сигналов разбираются два отдела мозга, а результат определяет сложная схема их взаимодействия^[135]. Кратковременные сигналы, касающиеся конкретного приема пищи, принимает задний мозг (задний отдел ствола мозга). Долговременные сигналы, отвечающие за общую долгосрочную потребность в пище, получает гипоталамус, особенно дугообразное ядро, состоящее из пяти тысяч нейронов. Еще в 1912 году посмертное вскрытие очень тучных людей показало, что у них поврежден гипоталамус, а это позволило предположить, что за регулирование аппетита отвечает именно данная часть мозга. Позднее ученые доказали, что дугообразное ядро собирает и анализирует подчас конфликтующие между собой сигналы: изменения концентрации различных гормонов в крови, избыток или недостаток тех или иных питательных веществ в организме, нервные импульсы, – чтобы решить, настроить организм на потребление пищи или на отказ от нее^[136]. Это ядро определяет и метаболизм – совокупность биохимических реакций, в ходе которых энергия высвобождается из пищи или внутренних запасов и используется для жизнедеятельности организма, ускоряя или замедляя его, теряясь или накапливаясь.

Один из главных «гормонов голода» – грелин (от староангл. ghre – расти), пептид (белок), который вырабатывается в желудке и двенадцатиперстной кишке и воздействует на мозг как мощный стимулятор аппетита^[137]. Инъекции грелина волонтерам в ходе медицинского эксперимента вызвали у испытуемых такой сильный голод, что они съели на 30 % больше обычного^[138].

Дэвид Каммингс и его коллеги из Вашингтонского университета называют грелин «сагинарным гормоном» (от лат. saginare – толстеть), который появился в организме благодаря «расчетливому» гену, чтобы помочь животным эффективно потреблять пищу и запасать жир, увеличивая их шансы на выживание в голодное время^[139]. Измерив содержание грелина в организме человека 38 раз в сутки, ученые увидели, что его концентрация на протяжении дня значительно колеблется^[140]. Перед приемом пищи она возрастает примерно на 80 %, достигая пика перед самой трапезой, когда желудок пуст, а затем снижается до минимума примерно через час после приема пищи.

Однако не пустой желудок вызывает увеличение концентрации грелина перед едой, считает Каммингс, а мозг, который ожидает приема пищи^[141]. Если вы привыкли есть четыре раза в день через определенные промежутки времени, концентрация грелина в вашем организме увеличивается в четыре раза – перед каждой ожидаемой трапезой. Если же вы обычно едите два раза в день, будет два скачка. Сокращение числа приемов пищи сократит и число всплесков содержания грелина, но каждый из них будет более выраженным, а параллельно с этим усилится чувство голода и увеличится количество съеденной пищи.

Некоторые гормоны, например лептин, нейтрализуют действие грелина^[142]. Не так давно лептин, преподносимый прессой как магическое средство против ожирения, наделал много шуму. Он производится жировыми клетками и поступает в кровь пропорционально количеству жира в организме человека; с кровью он попадает в гипоталамус, который отвечает за регулирование аппетита и скорость обмена веществ. Чем больше у вас жировых отложений, тем больше лептина вырабатывается в организме. Лептин – тот химический агент, с помощью которого тело сообщает мозгу, достаточны ли его жировые запасы и совпадает ли «расход» калорий с их «приходом». Ему прекрасно это удается: у большинства людей «приход» калорий превышает «расход» менее чем на 1 %^[143]. (Впрочем, даже такая маленькая разница может с течением времени принести вам лишние килограммы.)

Когда уровень лептина падает, мозг воспринимает это как тревожный сигнал и дает команду усилить аппетит и сделать метаболизм более экономичным, сокращая таким образом расход энергии до тех пор, пока потерянный вес не будет восстановлен. При потере веса и сопутствующем ему падении содержания лептина гипоталамус посылает нервные импульсы в задний мозг, чтобы сделать его менее восприимчивым к краткосрочным сигналам о насыщении, поступающим из желудка, объясняет Дэвид Каммингс. «Соответственно, чтобы почувствовать сытость, человек вынужден каждый раз съедать больше пищи, и так продолжается до тех пор, пока изначальная масса тела не восстановится. Таким образом, долгосрочные сигналы могут влиять и на количество пищи, съедаемой во время конкретной трапезы». Вот что делает соблюдение диеты и особенно попытки сбросить вес поистине нелегкой задачей. В нашем теле заложен сложный механизм защиты от потери веса.

Лептин работает как средство от ожирения только в тех редких случаях, когда у человека имеется генетическая предрасположенность к дефициту этого гормона^[144]. В других случаях может развиться резистентность (устойчивость) к лептину, и увеличение его концентрации не приведет ни к каким результатам. И все же это очень могущественный гормон. Опыты над мышами показали, что у новорожденных лептин отвечает за контролирующий аппетит участок мозга, усиливая механизмы подавления аппетита и ослабляя те, которые его стимулируют^[145]. Слишком большое или слишком маленькое количество пищи на этой критической стадии развития может сказаться на формировании данного участка мозга, что повлияет как на аппетит, так и на количество и тип жировых отложений. По словам исследователей, роль лептина в формировании схемы аппетита на раннем этапе жизни фактически может быть биологической основой «заданного веса тела» – своего рода эталона, который тело «хочет» поддерживать в течение жизни. В этих заданных рамках вы можете менять вес с помощью диет и занятий спортом, но за них вам уже не выйти.

Так что на аппетит можно посмотреть и с такой точки зрения: если в среду такого-то июня вам вдруг захотелось пораньше пообедать, это желание может корениться в далеких днях вашего младенчества.

* * *

Где бы ни возникало чувство голода, заглушить его не удается, так что вы предлагаете прерваться на обед и спешите в ближайший салат-бар. Что вы выберете? Свежие овощи? Жареного цыпленка? Маринованные томаты с моцареллой?

Наши пищевые предпочтения – предмет такой же сложный, как и сам аппетит. Привычки, детские ассоциации, отголоски глубокого прошлого – все это играет важную роль в выборе пищи. В основе выбора любых блюд – сладких, соленых или умами – лежит общая потребность организма в калориях и питательных веществах. Кислое мы выбираем очень осторожно, опасаясь концентрированных кислот или едкости незрелых фруктов. Горького вообще остерегаемся – и правильно делаем. Изучая ассортимент салат-бара, я быстро прохожу мимо картофеля со свежей мятой – это приобретенная антипатия. Около двадцати лет назад мой муж сделал картофельный салат с мятой, чесноком и оливковым маслом. К сожалению, он положил туда испорченную картошку, а соус забил горький привкус соланина, ядовитого гликозида, который заставляет картофельные клубни зеленеть. Я съела салат с большим удовольствием, и как же мне потом было плохо! Сейчас, спустя двадцать лет, я все еще не могу заставить себя снова попробовать это блюдо.

Тошнота, антипод голода, представляет собой мощный защитный механизм. Что именно вызывает головную боль и дурноту, остается загадкой. Но многие из нас время от времени испытывают эти ощущения из-за порции несвежего тунца, слишком большой дозы алкоголя, табака или соленой воды, недомогания, отвращения, неприятных запахов, при приеме некоторых лекарств, во время беременности или по вине морской болезни [английское слово nausea (тошнота) происходит от греч. naus – корабль]. Эти ощущения настолько сильны, что молодые матери помнят ужасы утренней тошноты еще долгое время после того, как родовые муки стираются из их памяти. По мере того как тошнота усиливается, нарастает слюноотделение, сердце начинает биться быстрее, артериальное давление падает, кровеносные сосуды сжимаются, и мы бледнеем, покрываемся по́том. В то же время меняется электрическая активность желудка и его мускулатура расслабляется. Стенки пищевода сокращаются, содержимое верхнего отдела тонкой кишки поступает в желудок; затем в одном сильнейшем спазме, который координируется мозгом, сокращаются брюшные мышцы и диафрагма, сдавливая находящийся между ними желудок, и начинается рвота.

Разумеется, ваш выбор того, что съесть на обед, может диктоваться и более приятными воспоминаниями. Большинство из нас предпочитает знакомую пищу. Пока я жила с родителями, наш рацион в основном состоял из блюд еврейской, немецкой и американской кухни 1950-х годов: мацы-брей (размоченной мацы, жаренной с яйцом), мясного рулета, жареных колбасок (таких толстеньких свиных сосисок, из которых так и брызжет горячий пряный сок). С приездом моей сводной сестры из Сеула в меню добавилось немного экзотики: корейская говядина и кимчи (корейская капуста), от которой немилосердно горит во рту – а кто-то готов продать за нее душу.

Жареный цыпленок для меня самая приятная пища. Она связана с воспоминаниями о бабушке. «Ешь-ешь», – приговаривала бабуля, подкладывая мне на тарелку кусочек нежного белого мяса, когда я навещала ее в Верхнем Вест-Сайде. Если я говорила, что уже наелась, она заворачивала остатки цыпленка в пергаментную бумагу – прямо вместе с поджарками – и запихивала сверток в мой портфель, чтобы я доела цыпленка в самолете по дороге домой. Этот ароматный, истекающий соком пакет я засовывала в уголок ящика для багажа над сиденьем, откуда запах розмарина и чеснока распространялся по салону, жестоко терзая моих соседей. Я проделывала это не из чувства долга перед бабулей – я смаковала нежное мясо, оно прямо-таки таяло у меня во рту. Талант по части приготовления птицы бабушка передала своему сыну – моему отцу, который, когда мы болели гриппом, варил для своих девочек куриный бульон – многие приписывают ему целебные свойства. Для меня запах куриного бульона – запах родительской любви.

Приятная для вас пища – это не просто та, к которой вы привыкли с детства. Некоторые продукты обладают способностью поднимать настроение. Северные сардины, тунец, лосось и грецкие орехи, богатые жирными кислотами омега-3, могут существенно влиять на ваше самочувствие.

В 2005 году Уильям Карлезон и группа исследователей из Гарварда обнаружили, что, по крайней мере у крыс, эти вещества вызывают такую же реакцию, как антидепрессанты^[146]. Возможное объяснение данного эффекта заключается в воздействии, которое они оказывают на митохондрии (энергетические станции всех клеток организма) клеток мозга, благодаря чему резко улучшается связь между нейронами в ключевых участках мозга^[147]. Однако Карлезон подчеркивает, что этот эффект стал очевидным только после месячного кормления крыс продуктами, богатыми жирными кислотами омега-3. «Кратковременное кормление ничего не дает, – говорит он, – так что случайный кусочек жирной рыбы вам не поможет, придется полностью менять весь рацион».

Находки Карлезона стали дополнением к результатам более ранних исследований, связавших потребление жирной рыбы со снижением вероятности наступления сильной депрессии^[148]. «Это исследование дало новые доказательства того, что наш образ жизни – включая и выбор пищи, с помощью которой мы снабжаем энергией свое тело, – может иметь огромное влияние на самочувствие и поведение», – говорит ученый^[149].

Другое исследование наводит на мысль о том, что некоторая пища не только улучшает психологическое состояние, но и ослабляет физический дискомфорт^[150]. Ученые обнаружили, что блюда, богатые оливковым, сливочным маслом и другими жирами, способны повысить болевой порог. Люди, которых покормили блинами со сметаной и растопленным маслом за полтора часа до эксперимента, меньше жаловались на боль, когда их руки погружали в ледяную воду, чем те, кто съел порцию блинов такой же калорийности, но приготовленных на снятом молоке или воде. Минимум болевой чувствительности наступает через полтора часа после приема пищи. Поскольку от жидкой пищи такого эффекта не наблюдалось, исследователи пришли к выводу, что подавляющие боль опиаты вырабатываются благодаря так называемой оросенсорной стимуляции – от запаха, вкуса и тактильного ощущения этих жирных блинов.

Шоколад, известный своей способностью поднимать настроение, может работать по той же схеме. В ходе одного исследования с участием беременных женщин выяснилось, что шоколад способен повышать настроение не только им, но и их плоду^[151]. Когда ученые Хельсинкского университета искали связь между количеством шоколада, съеденного беременными женщинами (особенно теми, кто переживал стресс), и поведением их детей, выяснилось, что дети тех женщин, которые на протяжении всей беременности ежедневно ели шоколад, были более активными, чаще улыбались и смеялись и реже испытывали страх, чем дети женщин, которые не баловали себя шоколадом.

* * *

Соблазнясь запахом или подчинясь привычке, внезапной прихоти, вы выбрали себе блюдо, возможно яичный салат с зеленью и толстый кусок шоколадного торта.

Откусите от него кусочек. Во рту у нас множество рецепторов, реагирующих на пищу, и не только вкусовых. Когда зубы впиваются в молочный шоколад и масляную корочку, высокочувствительные рецепторы, расположенные в зубах и вокруг них, помогают скорректировать выработку слюны – жидкости, на 99 % состоящей из воды и на 1 % из волшебной смеси ионов натрия, ферментов и множества других органических веществ, среди которых есть и противобактериальный муцин (без него наши зубы давно бы сгнили). Специальные механорецепторы на языке распределяют содержимое ложки таким образом, чтобы крупные твердые кусочки оказались между зубами для пережевывания. В зубах и деснах расположено огромное количество других рецепторов. Это тысячи нервных окончаний, которые нужны не для того, чтобы вызывать зубную боль или боль в деснах, говорит Питер Лукас, антрополог из Университета Джорджа Вашингтона, а для точного распределения сил^[152]. Это помогает оценить вкус, плотность и качество пищи и решить, глотать ее или нет.

Взгляните в зеркало на свои зубы. Блестящая белая эмаль, которая покрывает их, – самая прочная ткань вашего организма, и не без причины. По словам Лукаса, когда мы пережевываем пищу, чтобы раздавить, размолоть, разрезать и разодрать ее на кусочки, челюсти давят на зубы с силой в 569 ньютонов. Все это давление, или механическая нагрузка, нужно не только для перемалывания пищи, но и для подержания костной ткани челюстей в хорошем состоянии: не выполняя этой работы, они просто исчезли бы через какое-то время. Выдерните зуб, снизив тем самым жевательную нагрузку на зубы, и челюстная кость в этой области сократится на 25 %.

Посмотрите на зубы еще раз. Возможно, они не сверкают, как в рекламе зубной пасты. По стандартам животного мира человеческие зубы находятся в ужасном состоянии и являются единственной частью тела, которая нуждается в постоянном врачебном вмешательстве^[153]. Благодарить за это надо эволюцию и режим питания. Использование кулинарных инструментов и приготовление пищи на огне сделали ее мягкой – вспомните хотя бы салат, картофельное пюре и шоколадный торт. Нам не приходится жевать столько, сколько жевали наши далекие предки. В среднем мы жуем примерно час в сутки (одну шестую того времени, которое тратит шимпанзе на пережевывание пищи той же самой калорийности). И даже в течение этого часа из-за мягкости подвергшейся тепловой обработке пищи мы не прикладываем существенной силы. Нагрузка на зубы при пережевывании вареной картофелины на 80 % меньше, чем при пережевывании сырой.

Недостаточная жевательная нагрузка может привести к быстрой трансформации челюстей, говорит Дэн Либерман, биолог-антрополог из Гарварда. Когда Либерман начал кормить маленьких пушистых зверьков, которых называют даманами, мягкой диетической или отварной пищей, он обнаружил, что их лицевые кости стали тоньше и короче, чем у тех даманов, которых кормили сырой пищей^[154]. По мнению Либермана, что-то подобное происходит и с нами. «С эпохи палеолита наши лица сократились в размере примерно на 12 %, – замечает Либерман, – и бо́льшая часть этого сокращения пришлась на рот и челюсти». В то же время количество и размер зубов остались неизменными, несмотря на уменьшение лица, и это стало причиной неправильного прикуса и заболеваний зубов.

Проглотить пищу, даже тщательно пережеванную и смоченную слюной, не так-то просто. В первый раз я поняла это, наблюдая за тем, что поступало в пищевод студентки медицинского факультета Университета Вирджинии. Отоларинголог заморозил горло девушки и ввел через нос оптоволоконную трубочку с камерой, изображения с которой выводились на большой экран.

«Вы смотрите в Лизину глотку», – сказал доктор Барри Хинтон. Эту полость в задней части горла, где соединяются полости рта и носа, знают те, кому знаком синдром постназального затекания – кашель, вызванный тем, что слизь из носа (при насморке) стекает по задней стенке глотки и попадает в трахею. На экране глотка больше всего похожа на пульсирующую розовую пещерку. Доктор Хинтон попросил Лизу дышать нормально, пока он показывает части ее гортани (иногда ее называют «голосовой коробкой») – органа, играющего важнейшую роль в дыхании и голосообразовании: ее отверстие (голосовую щель), маленькое кольцо голосовых связок, которые красиво расширяются и сжимаются с каждым вдохом или выдохом Лизы. Здесь расходятся пути пищи и воздуха: пища направляется по пищеводу в желудок, воздух – по трахее, а затем бронхам в легкие.

«Скажи что-нибудь, если сможешь», – просит доктор Хинтон. У Лизы получается не сразу; сначала она подавилась, затем все-таки выговорила: «Вытащите, пожалуйста, эту трубку». При этом отверстие в ее гортани сжалось и расширилось на звуке «п» в слове «пожалуйста» и «т» в слове «трубка».

«Последнее задание, – сказал Хинтон. – Сглотни». Лиза состроила гримасу. Затем коралловые мышечные кольца в ее горле сократились в коротком спазме, гортань приподнялась и надгортанник перекрыл проход в дыхательные пути. Теперь Лиза могла проглотить слюну, не задохнувшись. Все это выглядело просто поразительно.

* * *

Вы все еще сидите над тортом, откусывая по кусочку, потому что аппетит уже пропадает. Желудок человека может расшириться настолько, чтобы принять в среднем 1,2 литра пищи (желудок собаки в 2 раза, а коровы – в 100 раз больше). Он удерживает пищу несколько часов, в зависимости от количества, а затем постепенно, с помощью волнообразных сокращений, передает в тонкую кишку.

Рецепторы растяжения в желудке сигнализируют о его наполнении. Впрочем, все не так просто. Сигнал «перестать есть» сопровождается еще полудюжиной сигналов из желудка и кишечника. Два гормона, CCK и PYY, вырабатываемые клетками кишечника в ответ на попадание пищи в кишку, играют ключевую роль в донесении до мозга сигнала о насыщении^[155]. Если ввести человеку эти гормоны, он сократит прием пищи и закончит есть раньше, чем следует^[156]. В ходе одного недавнего эксперимента волонтеры, которых пригласили к «шведскому столу» через два часа после инъекции PYY, потребили на треть меньше калорий, чем те, которым ввели раствор слюны. Эффект подавления аппетита продлился 12 часов^[157].

Как скоро вы почувствуете насыщение, зависит от того, что́ вы съели. Разная пища подавляет сигналы голода с разной эффективностью. Богатая пищевыми волокнами еда, которая медленнее движется по кишечнику, заставляет вырабатываться больше PYY, чем богатая простыми углеводами пища из фастфудов, быстро растворяющаяся в желудке^[158]. Дэвид Каммингс и его группа доказали, что и белок и сахар подавляют выработку грелина, провоцируя быстрый 70 %-ный спад, в то время как жиры снижают выделение грелина медленнее и всего на 50 %^[159]. Ученые полагают, что слабое подавление выработки грелина пищей с высоким содержанием жиров может быть одной из причин, по которым ее потребление приводит к полноте.

Впрочем, что бы вы ни съели, сигнал «достаточно» все равно уже прозвучал.

Глава 5
Пищеварение

Солнце стоит в зените, веет легкий ветерок, ваш желудок полон. Пару километров до офиса лучше пройти пешком. Пробираясь по тротуару сквозь толпу, вы приводите в движение более 50 разных костей лодыжки и стопы – четвертую часть всех костей вашего тела – и множество мышц и связок.

«Если бы я не мог далеко и быстро ходить, я бы, наверное, взорвался и умер», – писал Чарльз Диккенс. Гете во время прогулок сочинял стихи. Как и Роберт Фрост, и Данте. Некоторые исследователи даже уверены, что ритм многих знаменитых произведений поэзии и прозы, например «Чистилища» Данте, задан ритмом ходьбы, при которой руки и ноги ходят как маятник^[160].

Помогает или нет ходьба обрести вдохновение и попасть в размер, мы, похоже, созданы для нее. Чтобы понять, что происходит с человеческим телом во время такого простого акта, ученые изучали движение конечностей и количество энергии, затрачиваемое людьми, которые идут или бегут по дорожке тренажера. В 2005 году я сама участвовала в таком эксперименте, который проводила лаборатория Дэна Либермана из Гарвардского университета. Меня заставляли бежать с разной скоростью. К моим ногам прикрепили сенсоры давления, чтобы регистрировать удары пятки и носка о поверхность дорожки. Электромиографические датчики фиксировали работу моих мышц, а акселерометры и гироскопы темпа, закрепленные на голове, определяли угол наклона туловища, равновесие и отклонения. Маленькие серебряные шарики, привязанные к моим суставам – на лодыжке, колене, бедре, локте и плече, – служили инфракрасными отражателями для трех видеокамер, фиксирующих в трех измерениях расположение сегментов моих конечностей. Затем на меня надели маску, соединенную с прибором, который определил, сколько кислорода я расходовала во время ходьбы и бега, чтобы подсчитать энергозатраты.

Все это оборудование было таким же удобным, как власяница, особенно шлем из резины, пенопласта и проводов. Но, чтобы раскрыть тайну движения, стоило помучиться.

Ходьба дается нам просто, потому что при этом потенциальная энергия тела легко преобразуется в кинетическую, объяснил Либерман. Идущий человек похож на перевернутый маятник. Туловище колеблется относительно жесткой и негибкой ноги; при этом расходуется совсем немного энергии: потенциальная энергия, полученная при движении вверх, примерно равна кинетической, теряемой при движении вниз. Таким способом тело сохраняет и возвращает столько использованной энергии, что рабочая нагрузка на него сокращается примерно на 65–70 %.

Просматривая на экране компьютера сведенные в таблицы результаты эксперимента, я поражалась гениальности конструкции движущегося тела, «часовой» точности сокращения и расслабления мышц, систематической «подкачивающей» работе рук и плеч, устойчивости походки. Для человека как биологического вида ходьба – очень эффективная форма движения, по крайней мере ходьба с оптимальной скоростью. Наиболее экономичный темп, говорит Р. Макнейл-Александр, биолог из Университета Лидса, около 1,28 метра в секунду, или чуть меньше 4,83 километра в час, поскольку при этом темпе достигается оптимальная работа мышц при заданных длине и частоте шагов^[161]. Если темп отклоняется от этого оптимума в ту или другую сторону, тело начинает чувствовать нагрузку. Однако организм сам знает, как минимизировать потери энергии, даже если его заставляют двигаться в нежелательном темпе. В ходе одного эксперимента канадские ученые попросили спортсменов ходить маленькими семенящими шажками или волочить ноги^[162]. Так вот, спортсмены автоматически компенсировали странность походки и минимизировали расход энергии за счет изменения длины и частоты шагов. Существует четкая связь, говорят исследователи, между скоростью ходьбы и длиной и частотой шага. Тело все время следит за походкой и вносит необходимые поправки – все это, разумеется, проходит мимо нашего сознания.

Но сейчас вы немножко опаздываете и поэтому прибавляете шагу. Стремление сэкономить энергию отступает перед необходимостью поддерживать скорость, и дыхание становится более частым и глубоким. В состоянии покоя вы делаете примерно 16 вдохов и выдохов в минуту, вдыхая около 7,6 литра воздуха. Но если вы ускоряете темп, чтобы успеть на работу или перебежать оживленный перекресток, потребность в кислороде возрастает в 15–20 раз^[163].

* * *

Немного запыхавшиеся, но воодушевленные прогулкой, вы ныряете в туалетную комнату, чтобы освежить дыхание с помощью зубной щетки. Вот малоизвестный факт, который добавит вам энтузиазма: чистка зубов не только помогает удалить с них нежелательные отложения и остатки пищи, но и производит «социальную эволюцию», говорит Кевин Фостер, биолог из Гарварда^[164]. Нравится вам это или нет, ваш рот служит прибежищем сонму бактерий, которые прячутся в особых нишах на языке, зубах и деснах. «Чистка зубов перемешивает бактерии, которые раньше находились в окружении себе подобных, с теми, которые живут в других участках ротовой полости», – рассказывает Фостер. Это перемешивание мешает развитию сообществ бактерий и тем самым спасает нас от кариеса или запаха изо рта.

То, что во рту у нас целый мир микроскопических существ, еще в XVII веке открыл голландский торговец мануфактурой и естествоиспытатель Антон ван Левенгук^[165]. Однажды из любопытства Левенгук соскреб со своего зуба немного налета и положил под микроскоп. Он увидел «с огромным удивлением… множество крохотных анималькулей [зверушек], очень забавно двигающихся… и скучившихся так тесно, что их можно было бы принять за большой рой комаров или мух».

Только недавно мы узнали, что во рту действительно находится поистине космическое количество микробных сообществ, превосходящее по численности восьмимиллиардное население Земли^[166]. (Подумайте вот о чем: за один долгий поцелуй люди обмениваются примерно пятью миллионами бактерий.) Больше 600 различных видов этих обитателей ротовой полости не распределяются равномерно, они процветают в хорошо организованных сообществах, которые собираются в «биопленки» и оседают в особых нишах^[167]. Эти биопленки защищают бактерии и помогают им активно размножаться. Например, оберегают так называемый красный комплекс, союз трех видов бактерий (Bacteroides forsythus, Porphyromonas gingivalis и Treponema denticola), которые вызывают воспаление десен. Чистка зубов разрушает их сообщество, говорит Фостер, мешая ему расти, благоденствовать и портить ваши зубы, раздражать ваши десны или провоцировать дурной запах изо рта^[168].

Наука предполагает, что этот запах – результат деятельности крошечных микробов, питающихся белка́ми^[169]. Переваривая белки, они вырабатывают то, что Мел Розенберг из Тель-Авивского университета назвал букетом «действительно вонючих веществ»: сероводорода (им пахнут тухлые яйца), метилмеркаптана и скатола (их выделяют фекалии), кадаверина (трупный запах), путресцина (запах тухлого мяса) и изовалериановой кислоты (запах потных ног).

Розенберг, который сам себя называет «смеллологом»^[170], возможно, самый крупный в мире эксперт по изучению запаха изо рта. Он разработал галиметр – специальный клинический анализатор дыхания – и простой в использовании лакмусовый тест ОК-2-Kiss, который позволяет выявить присутствие вредоносных бактерий, вызывающих запах изо рта. Розенберг называет 22 вида бактерий, которые провоцируют запах изо рта. Обычно слюна смывает и бактерии, и пахучие продукты их жизнедеятельности, но иногда слюна не достигает задней части языка, где бактерии могут прятаться и вызывать постназальный затек. Ухудшить дело может дыхание через рот во время сна или привычка не завтракать по утрам. А еще обыкновение слишком много болтать (свойственное политикам). Однако Розенберг не советует бороться с живущими в полости рта бактериями. Многие из них играют важную защитную роль, говорит он. Если их популяция начинает сокращаться (например, из-за постоянного приема антибиотиков), язык становится добычей кандиды, дрожжеподобного грибка, который вызывает молочницу.

Так как же избежать запаха изо рта? По словам Розенберга, итальянцы жуют для этого петрушку, иранцы – гвоздику, бразильцы – корицу, индийцы – семена фенхеля. Тайцы предпочитают кожицу гуавы, китайцы – рисовое вино с растолченной яичной скорлупой или хурму, грейпфруты или красные финики. Если вы не можете достать эти специи, травы или фрукты, старайтесь, чтобы ваш рот не был сухим, а после еды – особенно после употребления в пищу продуктов, богатых белком, – чистите зубы щеткой и зубной нитью.

Утолив голод и немного проветрившись, вы возвратились за рабочий стол, готовые свернуть горы бумаг, спланировать вторую половину дня, дать указания подчиненным. Вы уже забыли про яичный салат. К счастью, ваш организм не забыл. Он как раз начал перевариваривать пищу, командуя миллионами – нет, миллиардами – крошечных работяг бактерий, так что вы можете подумать о других вещах.

Тайны пищеварения давно описаны Уильямом Бомоном, который получил превосходную возможность наблюдать за этим процессом благодаря несчастью, случившемуся с девятнадцатилетним канадским траппером Алексисом Сент-М�

JENNIFER ACKERMAN

Sex Sleep Eat Drink Dream

A Day in the Life of Your Body

© Jennifer Ackerman, 2007

© Минкова К. В., перевод на русский язык, 2021

© ООО «Феникс», 2021

Предисловие

Вы – это ваше тело. Оно ограничивает вас и поддерживает. Побуждает и контролирует, восхищает и вызывает отвращение. И все же его функционирование остается для вас почти тайной. Давайте посмотрим правде в лицо: все мы до той или иной степени ощущаем свое тело, отчетливо осознаем свою физическую оболочку: симметрию лица, рисунок морщин, контуры туловища, линию бедер, округлость живота, изгиб стопы. Но многие ли из нас хотя бы представляют, что происходит внутри нашего тела? Как сказал Блаженный Августин, «и люди идут дивиться горным высотам, морским валам, <…> круговращению звезд, а себя самих оставляют в стороне»[1]. Когда мы здоровы, тело функционирует с такой естественной легкостью, что мы почти забываем о его существовании. Чаще всего оно напоминает о себе, когда оказывается не способно легко и просто совершать привычные действия, когда мы чувствуем недомогание или боль. По сути, многие из нас проживают жизнь, пытаясь не обращать внимания на то, что происходит у них внутри. Отсутствие новостей уже хорошая новость.

А вот и нет. Я осознала это некоторое время назад, когда свалилась со страшным гриппом после целой полосы стрессов. Болезнь на недели выбила меня из колеи, высосав все соки и лишив всех приятных сторон физического существования: удовольствия от труда, сладкого запаха моих детей, чувственных наслаждений, аппетита, способности смаковать пищу, спокойного сна. Выздоровев, я почувствовала не только облегчение и радость от того, что заново обрела свое тело, но и сильное желание узнать о нем больше. Какова природа удовольствий, которыми наслаждается здоровое тело? И тех недомоганий и хворей, которые его беспокоят? Я осознала, что не имею ни малейшего понятия о происходящем внутри меня, больной или здоровой. Я ничего не знала о пищеварении и о том, что ему предшествует – чувстве голода, о той таинственной цепи химических реакций, которая преобразует недостаток питательных веществ в потребность принять пищу, а иногда, наоборот, в тошноту. Я представления не имела о том, как воздействуют на мое тело вирусы, алкоголь или накапливающийся стресс. Я знала, что одни действия мое тело предпочитает совершать утром, другие – после обеда, а третьи – ближе к ночи, но не могла объяснить почему.

Тот грипп не был смертельно опасным, но напомнил мне о том, что мы пребываем в этом мире внутри вместилища из кожи, крови и костей и время моего ухода в небытие приближается с каждым днем. Даже долгожители живут всего-навсего 700 тысяч часов или около того. Мое тело не вечно, и другого у меня не будет никогда. Не стоит ли узнать его получше?

* * *

В первом классе я имела четкое представление о своем теле. Знала, что сердце бьется где-то слева в груди, рядом с тем местом, куда мы кладем руку, принося клятву на верность американскому флагу. Я знала, что, расчесывая волосы, удаляю омертвевшие клетки, – нелепое убеждение, которое я обсуждала с друзьями при каждом удобном случае. Я знала, что некоторые лакомства, например пакетик изюма, вредят желудку. Я знала, что буду капризничать, если не посплю днем. Дальше этого мои познания о теле не шли. Так продолжалось около тридцати лет. А затем меня, как Савла на дороге в Дамаск, осиял яркий свет.

Первой мыслью было поступить на медицинский факультет. Я представила, как штудирую «Анатомию» Грея, зубрю латинские названия нервов и костей, просматриваю «Ланцет» и «Медицинский журнал Новой Англии» в поисках описаний загадочных клинических случаев: «Повторяющиеся приступы боли в животе у 10-летней девочки» или «Озноб и лихорадка после пребывания в Южной Америке у 22-летнего мужчины». Врачевание так же притягательно, как работа детектива: понаблюдав за больным, врач должен проанализировать симптомы, поставить диагноз и назначить лечение. Однако осваивать медицинскую специальность в 35 лет – значит забыть о нормальной жизни и посвятить учебе лучшие годы.

Кроме того, я знала, что не обладаю тем качеством, которое просто необходимо для истинных врачей: я не могу долго обходиться без сна. Пока я взвешивала так и этак решение поступить в двухгодичную магистратуру по медицине, мне приснилось, что я прыгнула с моста и угодила головой в зловонную жижу. Наутро я отказалась от поступления на медицинский факультет.

Прошло десять лет, и вот я вновь вернулась к медицине – уже как писатель. За минувшие годы я где только могла черпала информацию о последних медицинских достижениях. Перечитала десятки книг и сотни журналов. Наведывалась в лаборатории ученых, посещала научные конференции, встречи и лекции. Я наблюдала за жизнью своего тела и подвергала его бесчисленным экспериментам.

И обнаружила, что не зря ждала так долго. Многое из того, что мы сегодня знаем о человеческом организме, стало известно только в последние годы, когда наука сделала огромный скачок вперед. За последние пять–десять лет найдены объяснения почти всему, выявлена физическая подоплека голода, усталости, мышечной активности, сенсорного восприятия, секса, сна и даже юмора. Теперь нам известно такое, что десять лет назад сложно было даже вообразить, например, какие именно участки мозга работают, пока вы читаете это предложение, что́ накапливающийся стресс может сделать с вашей талией и как физические усилия способствуют интеллектуальным. Новые данные проясняют вопросы, которые, казалось, останутся без ответа: почему, например, вы заразились от больного ребенка, а ваш муж – нет? Какой биологический механизм лежит в основе перебранки супругов о том, подходят ли красные брюки к малиновой рубашке? Почему ваша коллега ест что вздумается и не прибавляет ни грамма, а вам стоит только взглянуть на пончик, чтобы поправиться?

За последние десять лет мы узнали, что, если судить по числу клеток, наш организм только на 1 % состоит из человеческих клеток, а остальные 99 % – это клетки микробов, обитающих на поверхности нашего тела и внутри его[2]. (Но по размерам микробные клетки значительно меньше наших, поэтому общая «клеточная масса» у нас все-таки человеческая.) Мы узнали, что даже мысль о физической зарядке заставляет напрягаться мышцы, а из-за постоянного недосыпа можно набрать лишний вес. Мы начали понимать, что «выбор времени важнее всего»[3]. Если вы хотите, чтобы ваш организм сохранился как можно лучше, обращайте внимание не только на то, что делаете, но и когда.

Некоторые из этих сведений дало изучение дисфункций (то есть нарушений функций) различных органов. Английский анатом XVII века Томас Уиллис сказал: «Более всего природа приоткрывает нам свои тайны, когда отклоняется от проторенных путей»[4]. Изучая нарушения питания, мы познаем биохимическую природу голода. Исследуя неспособность узнавать лица, проникаем в чудо восприятия лиц. Нарушения осязания подсказывают нам, какова биологическая природа ласки.

Другие научные прорывы стали возможными в результате появления новых приборов, позволяющих наблюдать то, что происходит внутри тела. В прошлом любое медицинское обследование подразумевало болезненное физическое проникновение в потаенные уголки организма несчастного пациента. Увидеть, как работает тот или иной внутренний орган, можно было лишь случайно. Так, пуля, разворотившая живот некоего Алексиса Сен-Мартина, позволила полевому хирургу Уильяму Бомону воочию наблюдать процесс пищеварения. Затем, уже в XX веке, появились первые рентгеновские снимки, которые давали четкие, но статичные изображения костей в туманной оболочке плоти. В последние 10–20 лет новые технологии получения изображения – сканирование при помощи позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии – и новые способы «прослушивания» клеточной деятельности сделали возможным детальное изучение живого функционирующего организма. Сканирование мозга позволило узнать, что́ происходит внутри него, когда мы узнаём лица, изучаем новый язык, слушаем музыку или смеемся шутке. Новые методы исследования клеток кишечника выявили существование там «второго мозга» – и целого сонма микроорганизмов, живущих в ворсинах и впадинах его извилистых коридоров.

Прогресс в развитии генетики помог нам выйти на новый уровень познания основ работы органов, тканей и клеток. Львиная доля нового знания о человеческих генах собрана во время опытов над другими организмами: мышами, дрозофилами и рыбками – полосатыми данио (данио-рерио). К великому восторгу ученых, оказалось, что жизнедеятельность разных организмов – от грибка до человека – зачастую имеет одинаковую основу. Законы жизнедеятельности дрожжей распространяются и на нас.

Среди захватывающих открытий последних лет есть и такое: существенная часть жизни нашего тела связана с ритмом. Ученый Роберт Бёртон написал в 1621 году: «Наше тело подобно часам»[5]. И он прав. Времени подчиняется не только наше сознание, но и тело. Человеческий организм заключает в себе множество биологических часов, отмеряющих время нашей жизни, задающих ее ритм. Эти хронометры – главный, «тикающий» в мозге, и вторичные, скрытые в каждой клеточке нашей плоти, – подчиняют себе буквально всё, начиная с пробуждения поутру. Обычно мы не имеем понятия о внутренних ритмах, послушных биологическим часам, явно ощущая их только при сильном сбое: работе в неурочное время, смене часовых поясов или переходе с летнего времени на зимнее. Однако именно они управляют дневными колебаниями бесчисленных функций тела, от работы каждого гена до сложных поведенческих реакций – тем, как мы занимаемся спортом, переносим алкоголь, реагируем на когнитивные вызовы[6]. Подстраиваясь под эти ритмы, вы можете успешней выступить на совещании или умерить зубную боль. Игнорируя их, вы наносите себе серьезный вред.

* * *

Эта книга – о вашем теле, о множестве сложных и захватывающих процессов, происходящих в нем за сутки. Разумеется, мы все по-разному проводим свои «стандартные» сутки, да и тела у нас разные. (Приводя в пример себя, я руководствовалась мыслью Торо: «Я не стал бы говорить так много о себе, если бы знал кого-то настолько же хорошо»[7].) Физики могут посвятить себя изучению вещей, которые всегда одинаковы, таких как электроны и молекулы воды. Биологам же приходится иметь дело с ошеломляющим разнообразием. В природе нет двух идентичных животных, даже если они клоны. Это утверждение справедливо и для двух клеток, двух молекул ДНК. И хотя современные исследования доказали, что мы скорее схожи, чем различны, существуют миллионы мелких, но существенных различий – анатомических, психологических и поведенческих. Мы различаемся аппетитом и скоростью метаболизма (обмена веществ), тем, как видим и как ощущаем вкус. Мы различаемся тем, как справляемся со стрессом и перерабатываем алкоголь, в какое время предпочитаем просыпаться и отходить ко сну. То, что бодрит одного мужчину, для другого – яд. То, что одной женщине кажется стимулом, для другой – травма. То, что для одного организма вечер, для другого – утро.

Даже в отдельно взятом человеке все изменчиво. На протяжении дня, года, жизни в каждом из нас открывается много разных людей. Как сказал Монтень, мы отличаемся от себя самих настолько же сильно, насколько и от других людей.

Тем не менее наши тела работают по одной и той же схеме. Одна-единственная книга не может претендовать на то, чтобы описать эту схему полностью – даже ту ее часть, которая укладывается в один день. Так что я выбрала аспекты, которые интересны мне самой и, думаю, окажутся любопытными для других. Пробуждение, работа органов чувств, голод и пищеварение, функционирование памяти, физические усилия и стрессы, соскальзывание в сон – все это вы найдете здесь.

Утро

Сверкнет зарница

со страницы новой —

И снова целого даны черты.

Р. М. Рильке. Часослов[8]

Глава 1

Пробуждение

Я приоткрываю глаза, чтобы взглянуть на часы: 5.28 утра, две минуты до звонка будильника. В мире царит тишина, только где-то вдалеке поет птичка. Звезды уже блекнут, но пройдет еще час, прежде чем первые лучи солнца блеснут из-за горизонта.

Может быть, вы похожи на меня и тоже предвосхищаете будильник, просыпаясь за одну-две минуты до его звонка. Скорее всего, вы проснулись не потому, что выспались. Тогда почему? Некоторые утверждают, что виной всему едва различимые триггеры («пусковые» сигналы), звуки раннего утра: нарастающий шум уличного движения за окном или даже то характерное тиканье, который издает механический будильник перед тем, как зазвонить[9]. Действительно, во время сна мозг способен воспринимать звуки; именно поэтому мы покупаем звуковые будильники, а не «пахучие», например. Пусть кое-кто утверждает, что их будит мерзкий запах скунса или густой аромат свежезаваренного кофе, последние открытия говорят об обратном. Ученые из Университета Брауна доказали: ни в одной фазе сна, за исключением дремоты, человек не реагирует даже на такие сильные запахи, как аромат мяты или ядовитый смрад пиридина, компонента каменноугольной смолы[10]. Не доверяйте носу миссию часового, говорят ученые, человеческое обоняние развито не настолько хорошо, чтобы вы проснулись от запаха.

В любом случае, появляется все больше свидетельств того, что «пусковые сигналы» могут исходить не снаружи, а изнутри вашего тела: замечательный маленький будильник в мозге подготавливает его к пробуждению. Когда Перетц Лави, исследователь сна из Техниона (Израильского технологического университета), изучал способность людей просыпаться без внешнего сигнала в установленное время, он обнаружил поразительную вещь. Многие из обследованных просыпались на 10 минут раньше или позже назначенного времени, даже если это было в 3.30 утра[11]. Вот поистине замечательное чувство времени, возможно более удивительное, чем присущая большинству людей способность без часов определять точное время в период бодрствования. Еще одно исследование показало: ожидание того, что в определенное время сон прервется, само по себе на 30 % повышает содержание в крови гормона стресса адренокортикотропина (АКТГ)[12] – яркий показатель того, что мозг готовится к пробуждению[13].

У некоторых из нас спящее сознание каким-то образом ведет счет времени, так что мозг «ждет» заданного события, например наступления времени пробуждения, точно так же как в период бодрствования, и в определенный момент дает сигнал к выбросу веществ, побуждающих нас проснуться и встать с постели. Способность предугадывать назначенный час, присущая, как полагали раньше, исключительно бодрствующему сознанию, на самом деле не изменяет ему и во сне, заставляя нас просыпаться в одно и то же предсказуемое время.

И вы еще говорите о тайнах!

Впрочем, может, вам и не знакома эта способность. Может быть, вы принадлежите к большинству, которое просыпается от звонка настоящего будильника или звуков радио, сработавшего по сигналу таймера и оглушившего вас громкой музыкой или болтовней диджея. Для вас утро начинается с нажатия ненавистной кнопки, которую так трудно нащупать спросонок, и попыток урвать еще десять минут сна. Скорее всего, эти десять минут вам действительно нужны – а может, и больше. В стране, где спят в среднем менее семи часов при необходимых восьми, большинство людей неизменно находится в состоянии легкого недосыпа, усугубляющегося к концу рабочей недели[14]. К сожалению, говорят специалисты, этот короткий кусочек сна между двумя сигналами будильника не приносит ни отдыха, ни сил: сон быстрый и прерывистый[15]. Даже если вы доспите до второго звонка будильника, ожидание неизбежного подъема повлияет на качество вашего сна.

Разумеется, есть и такие, кто сладко спит под самые пронзительные сигналы будильников. Для этих неисправимых сонь в 1855 году была запатентована «кровать-катапульта». Если вы не реагируете на встроенный будильник, боковая стенка опускается, а кровать наклоняется таким образом, что вы падаете на пол[16]. Немного более человечный аппарат недавно изобрели светлые головы Массачусетского технологического института. «Клоки», мягкий и пушистый будильник-робот, скатывается с прикроватной тумбочки, катит на своих колесиках в какой-нибудь дальний уголок комнаты и только там начинает звонить[17]. Каждый день он прячется в новом месте. Отчаянные поиски «Клоки», по уверениям изобретателей, помешают даже самым последним соням вновь вернуться в объятия Морфея.

Полежать минутку, пребывая на той грани между сном и бодрствованием, которая называется гипнопомпическим состоянием (от греч. hypnos – сон и pompe – прогонять), чтобы позволить сознанию вплыть в бодрствование и насладиться замечательным медленным наступлением дня… Немногим из нас доступна такая роскошь. Быстрый подъем воистину требует усилий: пусть ненадолго, но значительно учащается сердечный ритм, подскакивает кровяное давление, а содержание стрессового гормона кортизола в крови достигает пика.

Бодрость наступает далеко не сразу. Человека, только что вставшего с постели, пошатывает, он несколько дезориентирован – это называют «инерцией сна». Состояние, знакомое почти каждому. «Мозг не может взять полный разгон за семь секунд», – шутит Чарльз Чейслер, исследователь биоритмов из Гарвардского университета[18]. Большинство из нас куда хуже справляются с умственными и физическими нагрузками сразу после пробуждения, чем перед отходом ко сну. «Ирония заключается в том, – говорит Чейслер, – что в первые полчаса после пробуждения мозг работает куда хуже, чем после 24 часов бодрствования». Это открытие было сделано летчиками американских ВВС в 1950-е годы. Пилоты должны были спать в кабинах самолетов, пребывающих в боевой готовности, чтобы вылететь по первому сигналу. После побудки летчикам приходилось немедленно подниматься в воздух. Количество падений существенно возросло, и эту практику быстро отменили.

Исследуя в 2006 году инерцию сна, Кеннет Райт и его коллеги из Университета Колорадо выяснили, что когнитивные (познавательные) способности испытуемых сразу после пробуждения были не лучше, чем у пьяных[19]. Самые сильные проявления инерции сна рассеиваются в течение десяти минут, однако отдельные эффекты могут сохраняться на протяжении двух часов.

Степень инерции во многом зависит от той фазы сна, в которой вас разбудили. Группа Лави обнаружила, что люди, разбуженные во время фазы быстрого сна (или быстрых движений глаз – БДГ), скорее начинают ориентироваться в пространстве и оказываются более бойкими и разговорчивыми[20]. Фаза БДГ – своего рода врата пробуждения, считает Лави, наилучшим образом смягчающие выход из сна. (Она также примечательна насыщенными яркими сновидениями, которые после пробуждения остаются в памяти человека.)

С другой стороны, те, кого безжалостный звонок будильника вырвал из медленного глубокого сна, скорее всего, будут немного не в себе и зададутся вопросом: «Где я?». Чтобы исключить такое грубое пробуждение, исследовательские лаборатории «Эксон слип» разработали предназначенный для детей вариант «Клоки» – устройство «СлипСмарт», которое следит за вашим сном и будит вас во время фазы БДГ[21]. В наручный браслет, «очень маленький, удобный и гладкий», если верить рекламе, встроены электроды и микропроцессор, которые измеряют волны, излучаемые мозгом в каждой фазе сна, и передают информацию на стоящий у кровати будильник, запрограммированный на максимально позднее время звонка. Он-то и будит вас в последней фазе быстрого сна перед часом Х.

Вы впархиваете или вползаете в утреннюю суету в зависимости от своего хронотипа – принадлежности к «жаворонкам» или «совам»[22]. «Жаворонки» поют по утрам, «совы» ухают ночью.

Однажды я слышала, как писательница Джин Ауэл призналась, что лучше всего ей думается после захода солнца. Джин приступает к работе в 11 или 12 часов вечера, заканчивает в 7 часов утра и ложится спать. Спит до 4 часов дня, затем встает и ест вместе мужем (у нее это завтрак, у него – обед), выходит в город и около полуночи снова садится за работу. Она заявляет, что такая «совиная» жизнь никому не вредит.

В таком же ритме живет и великий генетик Сеймур Бензер. Его ночные исследования мутирующих дрозофил помогли выявить генетическую основу ежедневных биоритмов нашего тела[23]. Рабочая пора для Бензера настает в середине ночи; он говорит, что необходимость браться за работу утром, вместе с большинством людей, для него может обернуться катастрофой.

На противоположном конце спектра – истинные «жаворонки», из которых получаются превосходные хлебопеки. Они ложатся спать в 7 или 8 часов вечера, чтобы проснуться в 3–4 часа утра.

Два хронотипа отличаются друг от друга, как люди, рожденные в разные столетия или на разных концах планеты: «жаворонки» просыпаются как раз тогда, когда «совы» только засыпают. Они ведут совершенно разную жизнь: у них расходятся не только пики активности (11 часов утра для жаворонков и 3 часа дня для сов) и пики сердечного ритма (11 часов утра и 6 часов вечера соответственно), но также излюбленное время принятия пищи и физической активности, а кроме того, ежедневная доза кофе (чашечка для «жаворонка» и кофейник для «совы»)[24].

Тилл Рённеберг, хронобиолог из Мюнхенского университета, обнаружил, что истинные «совы» встречаются в три раза чаще, чем настоящие «жаворонки»[25]. Большинство людей находится где-то посередине, более или менее склоняясь в сторону «сов», а такой образ жизни часто противоречит обычному рабочему графику и приводит к социальному нарушению суточного ритма. Узнать, «жаворонок» вы или «сова», можно с помощью простой анкеты, разработанной группой Рённеберга и содержащей вопросы типа: «Когда вы обычно просыпаетесь в рабочие дни?», «А в выходные?», «Когда вы чувствуете себя полностью проснувшимся?», «В котором часу вы ощущаете упадок сил?»[26].

Несмотря на обилие пословиц, превозносящих «жаворонков» (достаточно вспомнить «Кто рано встает, тому Бог подает» Бенджамина Франклина и «Ранней пташке и червячок в клюв»), ученые утверждают, что «ранние пташки» не обладают никакими преимуществами – ни в плане здоровья, ни в отношении финансового благополучия и умственных способностей. Некоторое время назад британские ученые решили подтвердить слова Франклина, установив наблюдение над более чем 1200 пожилыми людьми[27]. Изучив взаимосвязь между временем пробуждения и отхода ко сну, с одной стороны, и здоровьем, материальным благополучием и когнитивными функциями – с другой, ученые пришли к выводу, что «совы» зачастую богаче «жаворонков», а вот в части здоровья и умственных способностей различие между двумя хронотипами незначительно.

В любом случае, не составляет труда определить, что вы за птица. Привычки «жаворонков» и «сов» обусловлены не личностными свойствами (как считалось ранее), а природой наших биологических часов. Около десяти лет назад Ханс ван Донген из Университета Пенсильвании продемонстрировал, что биологические часы людей среднего утреннего типа «опережают по фазе» часы людей вечернего типа. Они убегают по крайней мере на два часа вперед[28]. Вы можете подавить свои привычки, говорит ван Донген, но не сможете изменить их совсем[29]. «Сова» вы или «жаворонок», определяет ваша биология.

* * *

«Время – вот материал, из которого я сделан», – заметил аргентинский писатель Хорхе Луис Борхес[30]. В этой фразе скрыто глубокое прозрение. Как доказали последние исследования, время буквально пронизывает плоть всех живых существ, и по одной веской причине: мы живем на вращающейся планете.

Чтобы лучше понять это, нужно вернуться на миллиарды лет назад, к зарождению жизни, к одноклеточным организмам, населявшим теплое первобытное море[31]. Яркий полуденный свет чередовался с темной прохладой ночей – день за днем, с четкой предсказуемой периодичностью, и так триллионы дней. Свет и тьма, тепло и холод – в этой ежедневной матрице развивалась жизнь. В отсутствие озонового атмосферного слоя губительная для жизни солнечная радиация сжигала поверхность Земли в светлое время суток. Чтобы избежать воздействия вредоносных лучей, наиболее тонкие биохимические процессы должны были совершаться в безопасной темноте ночи, и в результате вырабатывался определенный ритм обмена веществ. У некоторых организмов появились сенсоры, реагирующие на свет, – сначала просто светочувствительные клетки, а затем более сложно устроенные глаза, которые позволяли различать самые незначительные изменения освещенности во время заката и рассвета.

Дальше дело было за эволюцией. У некоторых биологических видов развились гены, клетки и системы жизнеобеспечения, ответственные за выработку собственных внутренних биоритмов, прекрасно сочетающихся с планетарными циклами, – циркадианных (циркадных, околосуточных) ритмов (от лат. circa – около и dies – день). Световые сенсоры соединяются с циркадианными часами, чтобы синхронизировать внутренний биоритм организма с астрономическими сутками. «Таким образом, – говорит биолог Томас Вер, – циркадианный метроном создает для организма день и ночь, отражающие „режим“ внешнего мира»[32].

Эти метрономы настолько чувствительны к свету, что даже низкая освещенность приводит к изменению ритма[33]. Солнечный свет – основной экзогенный (внешний) фактор, управляющий биологическими часами; он настраивает их ритм таким образом, чтобы тот согласовывался с изменяющейся продолжительностью светового дня и ночи, так что летом биологический день длинный, а зимой – короткий. Когда вы утром раздергиваете шторы, специальные светочувствительные клетки сетчатки глаз измеряют уровень света и посылают в мозг сигнал о наступлении рассвета, тем самым синхронизируя циркадианные часы с космическими ритмами[34].

Ритмы внутреннего метронома настолько сильные и надежные, что они вырабатываются постоянно – даже при отсутствии внешних сигналов. Ученые обнаружили это в ходе наблюдения за организмами, на недели изолированными от природных воздействий. При отсутствии сигналов о наступлении дня или ночи организм переходил от астрономического цикла к 24-часовому циклу сна и бодрствования и ритмов других органов тела. (Эта «устойчивая» модель функционирования организма называется автономным ритмом и записана в геноме биологического вида.)

Такая система обладает двумя большими преимуществами: в организме в нужное время происходят нужные процессы, но при всем том он готов к ежедневной смене ритма и подстраивается под изменения во внешней среде. Неся в себе эту модель космоса, организм всегда на шаг опережает происходящие вокруг него изменения, подготавливаясь к разным событиям дня и ночи: приему пищи, спариванию, борьбе с хищниками и изменению температуры окружающей среды.

* * *

Слово «часы» недостаточно полно передает влияние циркадианного цикла на организм. Хотя внешние воздействия достаточно сильны, чтобы поддерживать постоянные условия функционирования организма, циркадианные импульсы обусловливают разительные колебания в течение 24-часового цикла. Как писал Эмерсон, «все кажется неизменным, пока вы не раскрыли его секрет»[35].

Возьмем температуру тела.

Допустим, вы принимаете душ. Чтобы проснуться и обрести бодрость, некоторые рекомендуют сделать душ контрастным, чередуя горячую воду с холодной. (Он может сослужить вам сомнительную службу: невольно вскрикнув под ледяными струями, вы перебудите домашних.) Тепловые рецепторы, находящиеся прямо под кожей, выдерживают температуру до 45 °C, холодовые рецепторы – до 10 °C. При более низкой или более высокой температуре включаются болевые рецепторы. Однако даже если вы пустите очень горячую или очень холодную воду, базовая температура тела изменится весьма незначительно. (Кстати, представление о том, что температура тела в норме составляет 37 °C[36], ошибочно[37]. Тщательное исследование, основанное на миллионах измерений, показало, что у женщин средняя температура тела равна 36,89 °C, а у мужчин – 36,72 °C.) Человеческий организм обладает настолько совершенным механизмом поддержания температуры тела вне зависимости от изменений во внешней среде, что у чемпионки по плаванию в холодной воде Линн Кокс температура тела остается неизменной даже в ледяных водах Антарктики, а марафонский бегун может не перегреться и при пятидесятиградусной жаре в Долине Смерти, межгорной впадине в пустыне Мохаве.

Способность человеческого организма поддерживать постоянную температуру и другие внутренние показатели – она называется «гомеостаз» (от греч. homoios – подобный и stasis – стояние) – можно принимать как должное, но это удивительный феномен[38]. Организм сохраняет свою внутреннюю среду неизменной, постоянно отслеживая все показатели: содержание глюкозы, углекислоты, гормонов в крови, температуру тела и даже рН (кислотность) спинномозговой жидкости. Они колеблются вокруг определенного заданного значения, или нормы. Сложная система нейрогуморальной регуляции улавливает любое отклонение от нормы и возвращает показатели на нужный уровень, приводя в действие механизмы коррекции[39].

Однако недавно мы узнали, что нормы на самом деле заданы не так уж жестко и меняются в течение дня, подчиняясь цикличности циркадианного ритма и обнаруживая существенную зависимость от того, что мы делаем и как себя чувствуем. Температура тела, например, может изменяться от 36,11°C ранним утром (37 °C утром – первый признак начинающейся лихорадки) до 37,22–37,78 °C ближе к вечеру. Эти колебания затрагивают все стороны жизнедеятельности организма. Так, с повышением температуры возрастает болевой порог, равно как и упругость мышц, скорость реагирования, зрительно-моторная координация.

Частота сердечных сокращений и артериальное давление тоже меняются в течение суток, как и количество лейкоцитов в крови, содержание гормонов и нейромедиаторов, скорость кровотока в мозге. Частота сердечных сокращений и давление в течение дня медленно повышаются, уровень гормона стресса кортизола падает. С наступлением ночи выработка «гормона темноты» мелатонина усиливается, температура тела, пульс и кровяное давление падают, а концентрация кортизола увеличивается, достигая пика к раннему утру.

Эти циркадианные колебания едва ли можно считать несущественными. Если терапевты не будут принимать их во внимание, результаты измерения жизненно важных показателей – от артериального давления и пульса до количества сперматозоидов в семенной жидкости и аллергических реакций – окажутся сильно искаженными. (Некоторые ученые даже настаивают на необходимости фиксации времени каждого клинического обследования[40].) Простые смертные вроде нас с вами могут использовать эти знания о своем теле себе во благо[41]. Если вы не хотите, чтобы порезы сильно кровоточили, бриться лучше в 8 часов утра, когда в крови больше всего отвечающих за ее свертываемость и вязкость тромбоцитов (потому-то сердечные приступы чаще случаются утром). Чтобы не извиваться от боли в кресле дантиста, назначьте визит на послеобеденное время, когда болевой порог самый высокий. Свою бутылку пива или бокал вина выпивайте между 5 и 6 часами вечера: в это время печень наиболее активно выводит из организма токсины, так что ущерб от алкоголя будет минимальным. А для установления спортивных рекордов более всего подходит ранний вечер[42].

Хронобиолог Джозефина Арендт утверждает, что влияние циркадианных циклов всеобъемлюще: «Можно сказать, что все происходящее в нашем теле подчиняется ритму – пока не доказано обратное»[43].

* * *

Так где же внутри нас находится крохотный хронометр, задающий биоритмы? Зайдите на секунду в ванную комнату и посмотритесь в зеркало. Если бы вы могли заглянуть внутрь своего черепа, то увидели бы пару крошечных образований в форме крыла, расположенных в гипоталамусе, позади глаз, чуть ниже их уровня; одно в правом полушарии, второе – в левом. Эти так называемые супрахиазматические ядра (СХЯ)[44], состоящие из 10 тысяч нейронов, и есть главные часы вашего мозга[45]. По прошествии каждых 24 часов СХЯ вырабатывают специальные белки, задействованные в циркадианном цикле. Они контролируют и организуют основные ритмы тела таким образом, что функции организма, связанные со сном, приходятся на ночное время, а связанные с бодрствованием – на дневное. (Когда во время опытов над лабораторными животными СХЯ разрушают путем микрохирургического вмешательства, их жизнедеятельность – движение, потребление воды и пищи, сон – выбивается из нормального 24-часового цикла и беспорядочно распределена в пределах суток.)

Большое зеркало и короткий экскурс в генную инженерию помогут вам уразуметь, где тикают остальные часы вашего организма. Сегодня мы знаем, что в нашем теле их миллиарды: циркадианные будильники скрыты буквально в каждой клеточке – в почках, печени, сердце, крови, костях и глазах. В 2004 году ученые поставили опыт с использованием гена люциферазы (белка, благодаря которому светятся светлячки), чтобы показать в режиме реального времени циркадианные ритмы клеток периферических тканей[46]. И вот клетки всех частей тела «замигали» в такт циркадианному биению.

Хотя циклические ритмы тела определяются главным образом СХЯ, генетические будильнички, спрятанные в клетках других тканей и органов, могут тикать в своем ритме, регулируя пики и спады активности разных органов таким образом, чтобы каждый из них получал необходимое ему в нужный момент в соответствии со своими предпочтениями[47]. Так, часы в клетках сердечной мышцы задают дневные ритмы колебания кровяного давления, а часы в клетках печени – ритмы переваривания пищи и обезвреживания токсичных веществ, например алкоголя.

Совокупность вторичных часов можно сравнить с оркестром, а СХЯ ими дирижируют, подстраивая под световые сигналы из внешнего мира. Впрочем, периферические часы могут выходить из повиновения и действовать по собственной программе. Этот феномен мы наблюдаем, когда согласие расстраивается из-за смены часовых поясов или работы ночью.

Ход каждых часов определяется совокупностью генов. Небольшие различия в этих генах делают одних из нас ранними пташками, встающими с петухами, а других – «совами», с трудом продирающимися сквозь утренние часы и достигающими пика активности к полуночи.

Луис Птачек и его коллеги из Университета Юты первыми доказали генетическую природу хронотипа «жаворонков» в крайнем его проявлении[48]. Эта группа ученых обнаружила у всех членов одной большой семьи «жаворонков» из Юты, страдающих наследственным синдромом опережающей фазы сна, при котором люди засыпают примерно в 7 часов вечера и просыпаются в 2 часа утра, мутацию гена главных часов (СХЯ) Per2[49]. С тех пор Птачек и его сотрудники нашли уже около 60 семей с подобной мутацией. Считалось, что эти люди рано ложатся спать из-за своей подавленности и необщительности. Теперь ясно, что их поведение обусловлено изменениями в «часовых» генах.

Британские ученые также доказали, что истинные «жаворонки» и «совы» являются носителями различных вариантов гена Per3[50]. Примечательно, что практически у всех «жаворонков» была обнаружена более длинная вариация гена, чем у «сов».

Более умеренные проявления утреннего или вечернего хронотипа тоже связаны с генетическими вариациями. В 1998 году группа ученых провела среди 410 человек тест на самоидентификацию «сова – жаворонок», чтобы выявить, в какое время испытуемые предпочитают совершать те или иные действия (вставать с постели, заниматься спортом, выполнять умственную работу), установить уровень их активности после пробуждения и определить их место в спектре хронотипов[51]. У испытуемых взяли кровь на анализ и сравнили структуру одного из «часовых» генов. Люди с одной вариацией гена предпочитали вечернее время, отставая от «жаворонков» в различных видах активности как минимум на 45 минут.

Два известных исследователя биоритмов заметили как-то, что «наши родители – через свою ДНК – продолжают диктовать нам, когда ложиться спать»[52].

Конечно, дело тут не только в генах. Возраст тоже имеет значение. В период полового созревания могут происходить серьезные сдвиги в хронотипе. Тилл Рённеберг изучил образ жизни 25 тысяч людей в возрасте от 8 до 90 лет и обнаружил, что среди детей преобладают «жаворонки», но с началом полового созревания они все больше склоняются к тому, чтобы стать «совами»[53]. Малыш, просыпающийся в 6 часов утра, превращается в подростка, который не вставал бы и до полудня, – любой знает, как трудно вытащить тинейджера из постели к началу уроков в школе. В выходные дни и праздники подростки ложатся и просыпаются на 3 часа позже обычного. Это продолжается примерно до 19 лет у девушек и до 21 года у юношей. Фактически, говорит Рённеберг, пик «совиных» предпочтений приходится на конец подросткового возраста. После этого часто происходит обратный сдвиг и мы снова становимся скорее «жаворонками».

Важен и свет. Проведенное Рённебергом исследование предполагает, что многие из нас ведут «совиный» образ жизни, потому что не получают того количества дневного света, которое необходимо для нормальной работы биологических часов[54]. Люди, которые проводят на улице 30 и более часов в неделю, встают и ложатся спать на 2 часа раньше тех, кто бывает на улице только 10 часов в неделю. Однако стоит вам провести на улице всего 1–2 часа ранним утром, как ваши внутренние часы убегут вперед на 45 минут. Так что если хотите стать ближе к «жаворонкам», ходите на работу пешком.

* * *

Пробуждение трудно дается всем: молодым и пожилым, «жаворонкам» и «совам». Недавно я приняла участие в психологическом исследовании, в ходе которого должна была следить за своей активностью в течение дня. При мне всегда был карманный компьютер-наладонник, по его сигналу я отвечала на несколько вопросов, а затем с помощью небольшого теста определяла скорость своей реакции.

Ранним утром она была ниже всего.

Пусть я и настоящий «жаворонок», мне все равно нужно какое-то время, чтобы стряхнуть с себя паутину сна и встретить день во всеоружии. Время и тонизирующее средство, которое содержится в чашке крепкого кофе.

Я безнадежно подсела на кофе. Однажды, оказавшись в отдаленном уголке Северо-Восточного Китая, я должна была провести ночь в старом армейском бараке: выбитые окна, вместо унитаза – дырка в полу, матрасы прожжены сигаретными окурками. Я понимала, что достать кофе здесь вряд ли удастся, и взяла с собой зерна и кофеварку (французский пресс), чтобы приготовить напиток самой. Но оказалось, что там не достать и кипятка. Признаюсь, что утром мне пришлось жевать зерна, чтобы прийти в себя.

Густой аромат, ползущая вверх желтоватая пенка – уже сам ритуал приготовления кофе обещает вам ясность ума.

Кофе любил Бах. Любили его Бальзак, Кант, Руссо и Вольтер. Последний, говорят, выпивал по дюжине чашек в день[55]. Моя мама ограничивалась шестью. Двести лет назад Самуэль Ганеманн писал, что у пьющих кофе «сонливость исчезает, сменяясь искусственным оживлением, наступает бодрствование, вырванное у Природы»[56]. Сегодня на мировом рынке кофейные зерна занимают второе место после нефти, а кофеин стал самым популярным психостимулятором. Более 80 % людей потребляют его в том или ином виде, когда пьют кофе, чай, матэ, какао или колу[57]. Индейцы племени ачуар-хиваро из амазонских районов Эквадора и Перу начинают день с чашки травяного чая из листьев южноамериканского падуба (Ilex guayusa), в котором содержится столько же кофеина, столько в пяти чашках кофе[58]. Этот напиток настолько крепок, что индейцы обычно стараются извергнуть из желудка почти всё выпитое, чтобы избежать последствий передозировки – головной боли, испарины и нервной дрожи.

Мне, чтобы преодолеть утренний ступор, нужно 300–400 миллиграммов кофеина, то есть две чашки крепкого кофе, которые я глотаю в один присест. Последние исследования говорят, что, принимая кофеин таким образом – одной большой дозой, по примеру ачуар-хиваро, – вы не извлекаете из него максимума пользы. Чарльз Чейслер и его гарвардские коллеги установили, что одна доза кофеина порождает быстрый пик активности, которая так же быстро спадает[59]. Наиболее эффективный способ побороть слабость и стимулировать умственные способности, избежав нервного перевозбуждения, – пить кофе маленькими дозами, выпивая по 60 граммов каждый час.

О том, почему кофеин оказывает такое сильное воздействие на организм человека, заговорили только в последние годы[60]. Он выводится за 4–6 часов, влияя практически на все системы организма. С кровью кофеин поступает в ткани и жидкости тела, нигде не накапливаясь, но равномерно циркулируя в крови – а также в околоплодных водах и в тканях плода. При этом немного повышается кровяное давление, расширяются бронхи, улучшается кровоснабжение (а значит, и доступ клеток к «топливу» – кислороду, содержащемуся в крови). Через почки протекает больше мочи, на толстую кишку кофеин действует как слабительное. Он даже несколько усиливает метаболизм, что немного ускоряет сжигание калорий. Через 15–20 минут 90 % кофеина попадает из желудка и кишечника в мозг[61].

Секрет стимулирующего воздействия кофеина состоит в следующем: это вещество по своей химической структуре похоже на аденозин и соответственно имеет сродство с аденозиновыми рецепторами. Аденозин – эндогенное (то есть образующееся в самом организме) соединение, побочный продукт энергетического обмена, накапливающийся в организме по мере того, как клетки расходуют энергию. Чем больше тратится энергии, тем больше образуется аденозина. Он присоединяется к «своим» рецепторам, расположенным в основном в клетках мозга, и снижает их активность. Так, он уменьшает частоту сердечных сокращений и артериальное давление, выброс стимулирующих нейромедиаторов и вызывает сонливость. Кофеин подстегивает вашу активность, воздействуя на аденозиновые рецепторы «вместо» аденозина и мешая ему выполнять тормозящую функцию[62]. Это влияние кофеина на аденозиновые рецепторы настолько велико, что проявляется даже при малых дозах.

Таким образом, кофеин не возбуждает нервные клетки, но мешает им избавиться от возбуждения. Вопрос о том, стимулирует ли он работу мозга, пока остается открытым[63]. В 2005 году австрийские ученые изучали воздействие кофеина на мозг с помощью магнитно-резонансной томографии[64]. Перед началом эксперимента волонтеры должны были воздерживаться от кофе в течение 12 часов. Затем половина из них выпила чашку крепкого кофе, содержащую 100 миллиграммов кофеина, а вторая половина – плацебо[65]. Через 20 минут участники эксперимента должны были выполнить ряд заданий на память и концентрацию, в то время как их мозг сканировали магнитно-резонансным томографом. Сканирование выявило у всех участников опыта всплеск активности отделов мозга, отвечающих за моторную и рабочую память. Однако у тех, кто принял кофеин, возросла (по крайней мере на 45 минут) активность и других отделов мозга, отвечающих за внимание и концентрацию. Исследователи полагают, что эти отдельные всплески нервной деятельности также могут объясняться воздействием кофеина на рецепторы аденозина.

Впрочем, есть и скептики[66]. Нейробиолог Роланд Гриффитс из Университета Джонса Хопкинса предположил, что положительное воздействие на работу мозга, которое люди приписывают утренней чашке кофе, иллюзия. Кофе просто снимает симптомы абстиненции после ночного воздержания от него. Без кофе, полагает Гриффитс, ваша активность, скорее всего, повысится сама собой через час или два после пробуждения.

Возможно, он и прав. Но я не могу ждать. Иллюзия это или нет, я не могу жить без допинга, который избавляет меня от утренней бестолковости и помогает прийти в себя перед началом нового дня.

Глава 2

Восприятие

«Кофе?» – шепчу я спящему мужу. Не хочется его пугать, но мой шепот все же лучше вспышки яркого света или 70-децибельного звонка его будильника. Утро входит в сознание через сенсорное восприятие, мягкое или резкое. В течение нескольких секунд после пробуждения вы можете видеть звезды, чувствовать запах утренней росы в воздухе, ощущать прикосновение простыней или ночной рубашки из мягкого хлопка, в темноте разглядеть лицо лежащего рядом человека и услышать сонный ответ. Молекулы запаха поднимаются по носовым проходам и возбуждают обонятельные рецепторы. Нервные окончания, находящиеся прямо под кожей, откликаются на вес и фактуру материала, из которого сшита ваша одежда, какой бы мягкой и легкой она ни была, и преобразуют механическую энергию воздействия в нервные импульсы, которые мозг читает как прикосновение – грубое или нежное, шелковистое или шершавое. Звук голоса или звонок будильника приходит с движущимися волнами воздуха, которые с невероятной точностью перерабатываются в электрические сигналы, интерпретируемые как речь, пение птиц или музыка. А группа клеток, расположенных в сетчатке глаза, выхватывает изображение лица даже в тусклом свете темной спальни и сразу передает его в мозг.

На первый взгляд кажется, что проще этого ничего быть не может: посредством пяти органов чувств в одну секунду создается достоверная картинка мира. Хотя любой, даже самый мощный, компьютер решает подобные задачи с трудом, вам это кажется настолько же естественным, как ходьба или дыхание. Однако, как недавно узнали ученые, в этом процессе нет ничего простого. Череда захватывающих открытий радикально усложнила наши представления о сенсорном восприятии – как будто в калейдоскопе внезапно сменилась картинка.

Возьмем обоняние. Не так давно считалось, что способность чувствовать запах, например вонь гниющих отбросов или автомобильных выхлопов, – это всего лишь малопонятная и не слишком важная функция мозга, в которой участвуют ограниченные участки «низших» структур мозга. Теперь же органы обоняния рассматриваются как чрезвычайно сложная и чувствительная система, которая может распознать тысячи разных запахов с помощью около 350 видов рецепторов и проанализировать их важность при участии различных отделов мозга, чтобы предупредить об опасности или оценить качество пищи[67]. Для восприятия многих запахов достаточно миллиардных долей вещества, говорит Джей Готфрид, нейробиолог из Северо-Западного университета, так что мы можем различать два запаха, разница между которыми сводится всего к одному молекулярному компоненту[68].

Запахи – сложные органические молекулы, попадающие в носоглотку вместе с вдыхаемым воздухом, – улавливаются рецепторами слизистой оболочки носа. Миллионы обонятельных нервных окончаний, каждое из которых обладает десятками идентичных рецепторов, пронизывают слизистую носа, реагируя на внешние воздействие[69]. Получаемые рецепторами сигналы передаются по аксонам – длинным отросткам нервных клеток, проникающим через маленькие отверстия в костях черепа в обонятельный бульбарный отдел мозга. Обнаруживая поразительную способность к самоорганизации, аксоны группируются таким образом, что тысячи аксонов, относящихся к нейронам с одинаковыми рецепторами, сходятся в одной и той же точке обонятельной луковицы. Каждый запах возбуждает какую-то часть группы, а затем мозг разносит соответствующий сигнал по разным отделам.

Характер запаха (свежий или тухлый, хороший или плохой) определяется в орбитофронтальной части коры головного мозга, той важнейшей части лобной доли мозга, которая отвечает за принятие решений, контроль эмоций, влечение и чувство долга[70]. Интенсивность запаха (его остроту) иногда определяет мозжечковая миндалина – миндалевидное образование, отвечающее за страх и другие эмоции, но «только в том случае, если запах эмоционально возбуждает», уточняет Готфрид (как, например, запах льва возбуждает газель, в отличие от запаха травы)[71].

В распознавании и анализе запаха – сильный или слабый, хороший или плохой – участвуют также отделы мозга, ответственные за память. Исследование, проведенное в 2005 году во Франции, показало, что при интерпретации запахов активируются участки памяти в обоих полушариях, – возможно, для того, полагают исследователи, чтобы способствовать выработке ассоциаций, которые помогают идентифицировать запах[72]. Как сказал один ученый, «нужно сначала вспомнить запах, а потом идентифицировать его»[73].

Некоторые запахи способны увлечь нас в глубины личных воспоминаний. Например, мне запах бекона напоминает летние дни детства, когда я просыпалась от запаха жарящихся ломтиков копченой свиной грудинки и корюшки – замечательной маленькой рыбки, которую мой дедушка рано утром ловил в темных водах озера Мичиган и жарил внукам на завтрак. Долгие годы множество свидетельств отдельных людей заставляло предположить, что запахи служат необычайно ярким напоминанием о пережитом. Это явление известно как «феномен Пруста», названный в честь знаменитого романиста, который описал, как вкус печенья «мадлен» возрождает в памяти детские воспоминания. Ученые доказали, что стимуляция обоняния действительно пробуждает воспоминания сильнее, чем «подсказки» всех прочих органов чувств[74]. И они сохраняются дольше других сенсорных воспоминаний[75]. Это тем более поразительно, что обонятельные клетки эпителия полости носа живут всего несколько месяцев, а затем их заменяют новые, которые заново устанавливают связь с клетками мозга.

Чем же обусловлено подобное воздействие запахов на память? Как полагает нейробиолог Линда Бак, «ароматные» воспоминания выдерживают испытание временем, потому что обонятельные клетки (старые или новые), заключающие в себе рецептор определенного запаха, всегда посылают свои сигналы в одну и ту же точку мозга[76].

Таким образом, нужно поговорить и об удивительной структуре обонятельной системы.

Первый глоток кофе не похож ни на что. Чтобы получить максимальное удовольствие от кофейного аромата, задержите напиток во рту, прежде чем проглотить его. Пары́ кофе проникнут из вашей глотки через нёбо в полость носа, а затем в обонятельную луковицу, чтобы прошептать: «А вот и я!» – вашему мозгу.

Возможно, вы уверены, что богатый вкус кофе ощущаете языком. Но букет кофе – как и любой другой букет – на 75 % состоит из запаха. Пригубите кофе «суматра», и язык подскажет вам лишь одно: кофе горький. Дана Смолл рассказывает: замечательный вкус кофе – это на самом деле замечательный аромат, который мы отождествляем со вкусом, потому что он воспринимается через рот.

Смолл и ее коллеги из Гарвардского университета обнаружили, что в мозге существует особая сенсорная система для обработки запахов, поступающих через рот[77]. Ученые провели эксперимент, в ходе которого в горло и ноздри волонтеров вставляли маленькие трубочки. Затем в разные трубки направили четыре различных запаха и просканировали мозг с помощью магнитно-резонансного томографа. Было обнаружено, что сигналы о запахах, связанных с пищей и поступивших разным путем (через горло и через нос), интерпретировались разными участками мозга. А это, по мнению Смолл и ее коллег, позволяет предположить, что в мозге существует как минимум две отдельные обонятельные подсистемы: одна распознает запахи удаленных объектов, другая – тех, что находятся во рту. Вторая подсистема задействуется, только когда мы жуем или глотаем.

«Важнейший факт, связанный с вкусовыми стимуляторами, – это то, что они вызывают основные человеческие эмоции – радость (сладкое) и раздражение (горькое)», – пишет Гордон Шеферд, нейробиолог из Йеля[78]. Они заложены в мозге с рождения. Реакция на ароматную составляющую вкуса, напротив, в основном вырабатывается со временем, замечает он, что объясняется, по всей вероятности, огромным разнообразием запахов в кухнях мира.

До недавнего времени наука мало знала о восприятии через рот. Сегодня инструменты генной инженерии и сканеры мозга позволяют приподнять завесу тайны над механизмом восприятия запаха. Те 25 % букета, которые определяются вкусом, распознаются вкусовыми рецепторами, расположенными в сосочках языка. Каждый рецептор отвечает за один из пяти вкусов: соленый, сладкий, кислый, горький и умами. Последний (от япон. umai – хороший и mi – вкус) отвечает за пикантный аромат таких продуктов, как куриный бульон, сыр пармезан, грибы и бекон.

Едва ли не в каждом учебнике вы найдете схемы, показывающие, какой вкус воспринимает тот или иной участок языка: кончик – сладкое, боковые края – кислое и т. д. Однако вопреки этим расхожим представлениям клетки, ответственные за распознавание пяти основных вкусов, разбросаны по всей поверхности языка. Некоторые из них расположены в глотке, гортани и надгортаннике, но основные – во вкусовых сосочках языка[79].

Любопытно, что вкусовые сосочки больше всего напоминают луковицу. Каждый из них состоит из сотни вкусовых клеток с рецепторами, которые и воспринимают вкус. Частички пищи, проникая через крошечные отверстия в сосочках, встречаются с рецепторами, которые посылают сигналы в соответствующий отдел коры головного мозга[80]. Мозг сопоставляет вкусовые ощущения с информацией о качестве и структуре – так сказать, «ротовым ощущением» пищи (которое делает хрустящий картофельный чипс восхитительным, а раскисший – неаппетитным), а в случае со жгучим красным перцем и другой острой пищей – с болевыми ощущениями, чтобы сформировать полное восприятие сладкого домашнего вкуса бананового хлеба или пряного голубя в вине.

Температура пищи – еще одна часть картины. Тепло усиливает ощущение сладости и горечи (вот почему горячий кофе такой вкусный)[81]. Действительно, даже изменение температуры языка – охлаждение или нагрев – вызывает у каждого второго человека вкусовые ощущения. В 2005 году группа ученых заявила об открытии странного феномена «теплового вкуса»[82]. При стимуляции языковых рецепторов сладкого вкуса открывается специальный канал. Оказалось, что тепло также открывает этот канал, активируя вкусовые рецепторы даже в том случае, когда пробовать нечего.

Всем известно, что мы ощущаем вкус по-разному. Возьмем сладкоежек или тех, кто терпеть не может кориандр либо анчоусы. Широко известна нелюбовь Джорджа Буша-старшего к брокколи. А вкус оливок? Одни воспринимают его как божественную смесь соленого, кислого и горького, а другим он напоминает корабельное житье, когда, по описанию Эмерсона, «задыхаешься от вони застоявшейся трюмной воды, ядовитых миазмов и застарелой нефти»[83]