Вся фигня – от мозга?! Простая психосоматика для сложных граждан

Рис. 2.1. Нейрон, считывающий сигнал с соседских аксонов с помощью дендритов

Длинный отросток с «мочалкой» на конце называется аксоном, а сама «мочалка» — терминалью. По аксону распространяется возбуждение (электрический сигнал) от тела к терминали. То есть аксон является выходом нейрона. Когда сигнал достигает терминали, он передаётся другим клеткам: нервным, мышечным или клеткам внутренних органов. Передача осуществляется через хитрый электрохимический контакт — синапс — с помощью хитрых медиаторов. О медиаторах мы забудем до следующего параграфа.

Как вы уже догадались, с помощью сигналов нейроны передают команды и информацию от мозга и обратно. Нейроны, командующие мышцами, называются моторными — их работу мы можем кое-как контролировать. Контролю над своими мышцами мы учимся (или нас учат) всю жизнь, начиная с рождения. Нейроны, командующие всем остальным телом, можно обобщённо назвать вегетативными. Вот на них у нас нет никакой управы. Мы не можем усилием мысли раскочегарить центр выработки гормона роста и подрасти за ночь. «А эйфория, сверхусилия, медитация, психоанализ — это разве не влияние на вегетатику?» Влияние, но не прямое. И от этого ещё более интересное именно с психосоматической точки зрения.

Но как вообще один нейрон оказывает влияние на другой? Для этого нужны короткие отростки — дендриты. Дендрит оплетает терминаль чужого аксона и через синаптический контакт «считывает» напряжение. Пышность дендритных кустиков позволяет одному нейрону получать сигналы от множества собратьев.

Получается, что у нейрона множество входов и выходов? Не получается. У нейрона один выход и один вход. А как же множество связей? А так: все входящие сигналы суммируются, и уже в зависимости от суммы нейрон подаёт на выход какой-то новый сигнал. Или не подаёт. Но выходной сигнал у нейрона один, он бежит по одному аксону и одинаковый для всех выходных контактов. А вы как хотели? Чтобы нейрон ещё разбирался, кому и что он отправляет? Нет, это уже дело получателей — блокировать или усиливать входящий сигнал с помощью медиаторов.

Ну хорошо, а зачем вообще нейронам сигналы? Затем, что электрохимические потенциалы — это единственная форма информации (энергии), распространяющейся по сети. Если нейрон как следует потормошить, по его дендритам начинает бежать электрический ток. Точные исследования показывают, что это не постоянное напряжение, а сложная последовательность всплесков. Нейрон буквально верещит, генерируя электрохимические бёрсты и спайки (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Бёрсты и спайки искусственного нейрона в модели Хиндмарша — Роуз[1]

Но нам не важно, какая форма у нервного сигнала. Важно, что другие нейроны одинаково реагируют на этот сигнал, воспринимая его как (простите за тавтологию) сигнал к действию. То есть напряжение с дендритов нейрона передаётся на аксоны «подконтрольных» нейронов. Аксоны, в свою очередь, получают сигналы от множества нейронов. Все сигналы, попавшие на аксон, суммируются на входе нейрона. И если сумма достаточно большая, то уже новый нейрон начинает верещать.

Теперь немного упростим и немного усложним картину. На рисунке 2.3 для удобства нейрон изображён кружочком. Аксон и дендриты вообще заменены на линии. Этот минималистский стиль активно используется в математической теории нейронных сетей, в схемотехнике, в теории графов… Короче, в любой технической дисциплине, когда нужно отвлечься от деталей и ухватить суть, прочувствовать саму архитектуру сложной системы.

Рис. 2.3. Упрощенная схема суммирования сигналов в нейроне. Сумма входящих подставляется в функцию активации. Результат подается на единственный выход, где его уже ждут благодарные нейронные соседи

Мы видим, как несколько, а именно произвольное число n (подставьте на его место возраст соседского кота), сигналов поступают на вход круглого чёрного ящика. Там сигналы складываются (знак суммы) и сравниваются с пороговым значением. Если порог преодолён, нейрон выдает на выходе единицу. Иначе — ноль.

Функция f, имеющая форму ступеньки и превращающая входной сигнал в выходной (рис. 2.4), называется функцией активации. Само слово «функция» здесь употребляется в непривычном для многих значении. Обычно функция какого-то объекта — это его способности или предназначение. Например, функция паяльника — нанесение расплавленного припоя в место контакта деталей. В особых случаях — терморектальный криптоанализ. Но в нашем контексте функция — это математическая операция, превращающая одно число в другое (одно числовое множество в другое).

Рис. 2.4. Функция активации, то есть зависимость исходящего сигнала (вертикальная ось) от суммы входящих (горизонтальная ось)

Простейший вид функции активации — ступенька. Если число на входе меньше порогового значения U, то функция превратит это число в ноль. Если больше порога, то в единицу. Так вся бесконечная числовая ось отображается в две точки: ноль или один. Удобно, не правда ли? Удобно, но возникает несколько вопросов.

Почему ноль — понятно. Но вот почему именно единица? Почему не корень из двух, почему не минус сто, почему не потенциал ионизации атома водорода? Да потому что сравнивать не с чем. Все нейроны одинаковые. Эталон сигнала мы выбираем сами. Так что мешает положить максимально возможный сигнал равным единице? Ничего не мешает. Вот мы и кладём. Чтобы считать было легче.

А почему, либо ноль, либо единица? А если порог почти-почти преодолён? Или сумма входных сигналов застыла прямо на пороге? Направление вашей мысли понравилось бы любому специалисту по нейронным сетям. Чем дальше в лес, тем более хитрые зависимости выходного сигнала от входного придумывали учёные. Вместо ступеньки теперь часто рисуют «сигмоиду» — такую гладенькую возрастающую выпуклую кривую (рис. 2.5), прижимающуюся к единице по мере возрастания входного сигнала. То есть нейрон как бы верещит, но не громко.

Рис. 2.5. Пример гладкой функции активации

Особо хитрые учёные вообще говорят не об отклике нейрона на сигнал, а о вероятности отклика. Логика та же. На вход нейрона подаётся сигнал. Чем сигнал выше, тем больше вероятность, что нейрон в следующую секунду заверещит. То есть нейрон может (редко, но может) откликнуться на очень слабый сигнал и промолчать на очень сильный. Но у нас никаких «следующих секунд» нет, у нас пока всё синхронно и мгновенно. Поэтому не беспокоимся. И начинаем связывать нейроны в единую сеть.

2.3. В порочащих связях

Задача идеальной имитации электрических сигналов, которыми обмениваются нейроны, до сих пор не решена. Как мы уже сказали, настоящие нейроны генерируют довольно сложные последовательности всплесков и пиков. Тем не менее большинство моделей смело игнорируют эту сложность и не теряют эффективности. А рынок легальных препаратов, влияющих на высшую нервную деятельность, ширится и углубляется едва ли не быстрее, чем рынок препаратов нелегальных.

Дело в том, что нейрон — это не электрический, а электрохимический узел сети. Синапс — это не прямой контакт между двумя клетками, а сложный преобразователь химической энергии в электрические импульсы. Фройду не хватило этих знаний, чтобы продвинуться в своей нейропсихологии.

Идея электрохимической связи приснилась (и здесь сновидения!) австрийскому (и снова Австрия!) исследователю Отто Леви в 1921 году. Наутро учёный благополучно забыл и сон, и идею. Психика великодушно повторила сновидение на следующую ночь. Тогда уже Леви, не откладывая, побежал в лабораторию в одном спальном халате.

Там он извлёк сердца у двух лягушек. Для удобства назовём лягушек Алисой и Бобом. Сердце Алисы сохранило соединение с частью блуждающего нерва, сердце Боба было очищено от всех нервов. В спокойном состоянии вне тела сердца бились (сокращались) с постоянной частотой.

Леви проделал следующие хитрые манипуляции. Следите за руками.

1. Поместил сердце Боба в специальный раствор. Просто поместил, без дополнительной стимуляции.

2. Зафиксировал, что с сердцем Боба ничего не происходит (частота сокращений та же).

3. Убрал сердце Боба из раствора.

4. Поместил сердце Алисы (с нервом) в тот же раствор.

5. Простимулировал блуждающий нерв Алисы током.

6. Зафиксировал замедление сердцебиения (не у себя, а у Алисы).

7. Убрал сердце Алисы из раствора.

8. Опять поместил в тот же раствор сердце Боба, опять без какой-либо дополнительной стимуляции.

9. Обнаружил, что сердцебиение Боба замедлилось.

Вывод: во время 5-го шага блуждающий нерв Алисы выделил в раствор некое химическое вещество-посредник. Когда на 8-м шаге сердце Боба попало в раствор, клетки сердца отреагировали на вещество-посредник замедлением биения.

Другие исследователи, в силу своей лёгкой криворукости или ещё каких-то причин, пять лет не могли воспроизвести эксперимент. Только в 1926 году Леви доказал свою правоту. На Международном физиологическом конгрессе в Стокгольме он и его коллеги публично повторили эксперимент. 18 раз подряд.

Британский коллега Леви, Генри Дейл, даже назвал конкретное вещество-посредник (ацетилхолин, если интересно) и провёл уже свои эксперименты. В 1938-м Дейл и Леви схлопотали Нобелевскую премию. До этого момента почти два десятка лет шла священная война между поклонниками электрохимической и прямоэлектрической концепций.

С хорошей точностью можно разделить обязанности между нейроном, синапсами и медиаторами. Нейрон отвечает за электричество, подводя его к синапсам. Там электричество конвертируется в нужный вид медиатора — в химию. Синапс следующего нейрона барыжит этой химией уже на своей стороне, снова получая электричество. Такая вот схема «деньги — товар — деньги», где товаром ожидаемо является всякая химия, влияющая на мозги. (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Упрощенная схема нейромедиации. Между терминалью и принимающим дендритом — щель, через которую электрический ток не пройдет. Приходится запускать химическую реакцию с помощью медиаторов[2]

Совмещая в себе роли барыги-посредника и товара, медиаторы творят полный беспредел, изменяя сигналы на свой вкус. Один медиатор подавляет активность нейронов, не пропуская напряжение дальше. Другой — усиливает в несколько раз. Третий — меняет форму сигнала… Всего существует десятка два-три медиаторов. И если мы начнём их тут перечислять, то читатель просто захлопнет и выкинет эту книгу. И будет прав! Потому что мы занимаемся сейчас не нейрофизиологией, а всего лишь строим простую нейросетевую модель для элементарного понимания психосоматики.

Зная о всемогуществе медиаторов, мы теперь можем рассуждать дальше. На терминаль аксона приходит либо ноль, либо единица (параграф 2.2). Ноль, стоит полагать, всегда остаётся нулём — медиаторы не будут суетиться за бесплатно. А вот единица, после контрабанды через синаптическую щель, может превратиться в любое другое число: в тот же 0, в ⅔, в 5 или в –0,5. Да, это «минус ноль пять», отрицательный входной сигнал. Таким образом медиатор намекает нейрону, что неплохо бы помолчать — происходит торможение.

Поэтому простую сумму на входе нейрона нужно заменить на взвешенную сумму, где весовые коэффициенты (веса) обусловлены работой медиаторов. Пусть нейрон на рисунке получает сигналы от группы нейронов в состоянии (х₁, х₂… х_n). Где каждый икс — либо 0, либо 1. Соответствующие входящие сигналы будут равны x₁w₁… x_nw_n. Значит, что мы подставим в функцию активации? Правильно! Взвешенную сумму вида x₁w₁ + … + x_nw_n.

Если нейрон после этого проснётся, он передаст сигнал дальше, всем зависящим от себя нейронам. Он честно обеспечит один и тот же сигнал для всех синапсов в своём аксоне. А дальше в каждом синапсе будут работать свои медиаторы, передавая дальше разные сигналы. И так далее.

Получается, если мы соберём информацию обо всех связях между нейронами в некую единую матрицу связей W, мы сможем предсказывать поведение мозга? А влияя на отдельные связи, мы сможем влиять на психику человека? В частности, отключая «порочные» связи, мы избавимся от депрессии, от тяги к сладкому и жирному, от бесконечной лени?

Да. На это сейчас работают (пашут! порой бесплатно) учёные по всему миру. Отключать одиночные нейроны, перестраивать связи, управлять мозгом с помощью коротких лазерных импульсов или нанограмм активных веществ (легальных!). Но не спешите радоваться и скупать акции фармакологических компаний (хотя здесь лучше доверьтесь вашему инвестиционному чутью). Влияние на мозг и влияние на психику — это совершенно разные вещи. Сейчас мы в этом разберёмся.

2.4. Мы пойдём прямым путём

Это прекрасно, что вы сразу ухватили основную мысль: информация хранится не в самих нейронах, а в связях между ними. На этом концепте строится весь неоклассический анализ психосоматики: связи между объектами важнее объектов. И наши психические проблемы (в том числе психосоматические) обусловлены не совсем оптимальной структурой связей между нейронами. Кто читал Фройда, сразу вспомнят об ассоциациях.

Собственно, так и работает большинство (неклинических) неврозов: мы получаем стимул, который активирует определённые нейроны. Это хорошо. Нейроны распространяют возбуждение дальше в мозг, чтобы тот принял некоторое решение. Это тоже хорошо. Но по пути какая-то группа нейронов передаёт сигнал не только по адресу, но и каким-то другим, приблудным нейронам. Это уже нехорошо. И эти приблудные нейроны могут натворить разных бед: заставят побежать к холодильнику или вызовут нервный тик.

Прежде, чем мы подробнее рассмотрим эту схему, надо всё-таки закрыть тему с прямым воздействием на нейроны. Ведь вот они — связи, чья «химия» давно изучена. Давайте закинем туда какое-нибудь вещество, посветим лазером, подведём наноэлектрод! Двадцать первый век, в конце концов, или где?

Проблем здесь три.

А. Проблема случайных сигналов

Проще говоря — проблема информационного шума. Мозг — это не просто компьютерный вычислительный центр. Это суперкомпьютер с зашумлёнными каналами связи. Дважды два не всегда четыре. Как правило, не четыре! Мозгу не интересна эта старая проверенная информация. Поэтому чаще дважды два — семь, сорок, корень из пи, гладиолус. И это не ошибка системы, это её ресурс. Не будь этого произвола, человек никогда бы не придумал крылатых фраз, иронии, тех же шуток на тему «сколько будет дважды два». И эти шутки воспринимаются не только тем человеком, у которого произошёл «вычислительный сбой», но и остальными членами социума. Порой шутки и абсурд — это единственное, что остаётся у человека для свободного выражения своих социальных страхов и потребностей.

Советский агитационный плакат «Арифметика встречного промфинплана», 1931 г. Художник: Яков Моисеевич Гуминер

То есть эволюция сделала из наших нейронных ошибок универсальное средство общения! И любая попытка искусственно исправить нейронные связи может обернуться коммуникационной катастрофой. Ведь человек, не совершающий ошибок и не испытывающий неправильных эмоций, — это уже что-то на грани киборга. Учитывая эффект зловещей долины такие идеальные люди будут просто пугать друг друга.

Работа «2x2=4 bitch’s I know the truth!» арт-блогера StormMann1 на портале любительского постмодернистского искусства Deviantart

Посмотрим на эту проблему с другой стороны. Если наш мозг внутренне приспособлен к информационному шуму, если из шума мы создали универсальную среду для общения, если шум бывает полезнее информации… То почему бы не подойти к психосоматике как к проявлению информационного шума? В самом деле.

Гипотетический график, показывающий зависимость эмоционального отклика человека от человекоподобности поведения робота. Автор: Масахито Мори[3]

Мы пытаемся сообщить кому-то информацию о том, что нам плохо. А тело «фонит», продуцируя шумные и неприятные симптомы. Так зачем глушить этот шум? Может, превратить его в дополнительный источник информации? Или пошуметь в ответ? Так мы аккуратно подбираемся к феномену свободной речи, которая не несёт никакой смысловой нагрузки, но обладает мощным психоаналитическим действием.

Б. Проблема локализации

Допустим, вы твёрдо настроены выжечь пару-тройку плохих воспоминаний, разрубить узел комплексов, взять под контроль аппетит и сон. Имеете полное право! Никто не спорит, что было бы гораздо проще и удобнее прямо воздействовать на гормональную регуляцию, периферическую нервную систему, речевые и зрительные центры, мочеполовую систему. И это уже происходит! Психотиков никто не «лечит» электрошоком, не держит в ледяных ваннах, не сажает на вращающиеся стулья. Даже лоботомию не делают. Фармакология, диагностика на ранних стадиях, генная инженерия (в перспективе), локальные операции на мозге. Да, всё это работает.

Но всё это не про вас. В первой главе мы провели жирную черту. Есть несколько процентов людей с клиническими диагнозами. Их мы аккуратно передаём в добрые руки специалистов. Потому что «настоящая» психиатрия — это тотальные структурные патологии мозга. А вам повезло родиться и вырасти психически здоровыми. Ваша психика целостна, сохранна, адаптивна и способна творить чудеса. Не творит? Но разве не чудо, что такие интеллектуальные и чувствительные личности, как вы, могут жить среди не вполне развитого большинства? Депрессия, прокрастинация (лень), зверский аппетит? Это вы обделались лёгким испугом.

Ваш мозг, ваша гормональная система, ваши внутренние органы — всё в полном порядке. Почему мы так в этом уверены? Потому что человек, страдающий от психосоматических проблем, обошёл (по три раза) всех врачей, тщетно пытаясь найти физиологический источник своих бед. Или хотя бы получить психиатрический диагноз. Но психиатр прекрасно знает, как выглядит настоящая депрессия. Ваши томные вздохи о тленности бытия его не впечатляют. И вместо диагноза доктор мягко посылает вас подышать свежим воздухом.

Так в чём проблема? Почему злой психиатр не выпишет таблеточку для бодрости? Если при клинической депрессии помогает, то поможет и при депрессии психоаналитического регистра (то есть диагноза ещё нет, а проблемы уже есть). «Поможет». Но совсем не так, как вы ожидаете.

Ведь что такое лекарственное воздействие на психику? Вспоминаем предыдущий параграф. Это вмешательство в химическую работу нейронов. И если их электрические алгоритмы для нас слишком сложны, то химию медиаторов учёные хорошо понимают. В самом деле, комбинаций электрических импульсов — великое множество! А медиаторов, как уже говорилось, около тридцати. И все они хорошо известны. Поэтому если в организме по какой-то причине не производится достаточно нужного медиатора, врач может прописать соответствующую лекарственную помощь. В клиническом случае медиатор неправильно вырабатывается во всех нейронах организма. Поражающий эффект лекарства касается всех медиаторов, тем самым оживляя молчащие линии нервной связи.

Почувствуйте разницу. Неклиническая психосоматика, неврозы, тревожность, оговорки — всё то, что Фройд называл психопатологией обыденной жизни, — происходит при здоровом (в нейрофизиологическом смысле) мозге. Информация проводится, память не теряется, ноги слушаются, давление в норме, речь логичная и структурированная, мышление на высоком уровне. Настолько высоком, что остаются силы для самокопания.

Ну разве что какие-то невинные фразы вызывают прилив крови к щекам. Голова касается подушки — и начинается составление прогноза катастроф на завтра. Свет в холодильнике не угасает. Ещё не диагноз, но уже проблема — повторим эту формулу в очередной раз.

Чтобы закодировать эти симптомы (не симптомы даже, а проблемы), вашему мозгу надо немного. Всего пара десятков тысяч нейронов из 85 миллиардов. Просто когда-то эти нейроны были не совсем удачно связаны между собой, вот и появились навязчивые мысли, нежелательные ассоциации, тревожность и далее по списку.

Кстати, этот тезис неплохо зафиксировать в качестве нейросетевого критерия неклинической психосоматики. Психосоматические проблемы являются предметом психоанализа тогда и только тогда, когда они: а) вызваны локально неоптимальными связями между относительно малым числом нейронов; б) протекают независимо от возможных глобальных особенностей нейронной сети. Интересующая нас психосоматика носит принципиально локальный характер.

А искусственный медиатор влияет на все синапсы сразу. Ну, предположим, вы жахнете по «депрессивному» участку каким-нибудь сильным медиатором, получите дозу счастья. Но тогда вся сеть, которую мозг так тщательно и долго настраивал, будет накрыта лавиной информационного шума. Слишком много нейронов начнёт верещать.

Разве это плохо? Ведь так много научно-популярных книг рассказывали нам, что человек использует всего 7–10 % своего мозга. Может, чем больше нейронов работают, тем лучше? Сомнительное утверждение. Ведь активация всего лишь 20 % процентов нейронов моментально приведёт к эпилептическому припадку. Поэтому задача медиаторов — не только усиливать полезные сигналы, но и беспощадно гасить информационный шум. Так что ваша таблеточная помощь для нескольких тысяч нейронов обернётся катастрофой для остальных нескольких миллиардов.

Мозг, озверев от шума, начнёт искать ошибки там, где их нет, перестраивать даже самые сбалансированные связи. Итог: работоспособность снижена, новая информация тонет в электрохимическом шуме, ресурсы тратятся на экстренную адаптацию. И только 1–2 % обладателей настоящего клинического диагноза испытают облегчение, получив дозу искусственного медиатора. У них-то химия нарушена в масштабах всего организма, там адресная доставка не нужна.

Поэтому не надо клянчить у психиатра или врача-психотерапевта рецепт. Посмотрите, к чему привело повальное увлечение психотропными препаратами в США. Массовое отупение, агрессия, коллективные психозы вроде воинствующего феминизма, расцвет контркультуры. Но там хотя бы понятен источник бед: фармкорпорации всячески подстёгивают потребление антидепрессантов, таблетки выписываются в промышленных масштабах. Конкретные цифры и жутковатые факты можно найти в скандально известной книге Ирвинга Кирша{16}. Это не теория заговора — просто люди любят зарабатывать деньги на других людях. Что естественно, то не конспирологично. В России же, если и есть заговор, то это заговор любителей самолечения против самих себя.