Мозг… Кому он нужен?

Мария Эндель
459
0

В издательстве «Манн, Иванов и Фербер» при поддержке Политехнического музея в марте выходит новая замечательная детская научная книжка «Сам себе ученый. Научные ответы на веселые вопросы: исследования и эксперименты». Ее автор Хелейн Беккер. В этой книге собраны необычные эксперименты, которые можно провести даже дома, в том числе это опыты над самим собой. Что происходит, если кружиться долго-долго? Почему мы чувствуем запахи и как различаем еду на вкус? Можно ли обмануть собственный мозг? Ну или хотя бы глаза? А еще в этой книге рассказывается о самых нелепых опытах в мире, которые устраивали во имя науки. Светящиеся поросята, запах страха, робот, проверяющий печенье на рассыпчатость, и другие забавные опыты, доказывающие, что наука — это интересно! В общем, автор предлагает читателям заморочить свой мозг. Но не просто так, а во имя науки! Сегодня мы публикуем небольшой отрывок из этой новой книги.

Потерянный в пространстве…

Есть ли в этом мире что-то более удивительное, чем ты? Конечно, нет. Так почему бы не начать научные исследования с изучения самого себя?

Знаешь ли ты, где в данную минуту находятся твои руки и ноги? А откуда ты это знаешь? Оказывается, тебе помогает проприоцепция! Так называют ощущение положения частей тела относительно друг друга. Рецепторы (проприоцепторы) в твоих мышцах, суставах и во внутреннем ухе посылают сигналы в твой мозг: «Вытянулся на диване, пульт в левой руке» или «Пальцы в песочном тесте». Проведи описанные ниже эксперименты — и ты увидишь проприоцепцию в действии!

Кстати

Слово «проприоцепция» происходит от двух латинских слов: proprius — «собственный», и perception, что значит «способность осознавать и понимать».

Затяни ремень

Проприоцепция подсказывает тебе, сколько места твое тело занимает в пространстве. Давай проверим, насколько точно ты представляешь свои размеры!

  1. Положи скакалку на пол в форме кольца.
  2. Попроси друзей медленно тянуть концы скакалки в разные стороны, чтобы кольцо становилось все меньше. Внимательно наблюдай за ними. Когда тебе покажется, что кольцо на полу соответствует обхвату твоей талии, крикни: «Стоп!» Друзья перестанут тянуть за концы скакалки.
  3. Аккуратно шагни в круг. Не меняя его размера, подними скакалку до уровня своих бедер. Угадал? Большинство людей ошибаются! Обычно мы думаем, что гораздо больше, чем есть на самом деле.

Что происходит?

Ученые точно не знают, почему большинство людей неверно представляют собственные размеры. Внутренняя картинка того, как выглядит наше тело, называется схемой тела. По мере взросления она меняется, ведь меняемся мы сами. Мозг не всегда успевает соединить идеальную картинку с реальной фигурой, особенно если тело быстро меняется (например, в детстве, когда ребенок постоянно растет).

Взлетающая рука

Этот эксперимент покажет тебе, как реагируют твой мозг и мышцы, когда «включаются» датчики положения тела.

  1. Прислонись к стене так, чтобы поверхность одной руки была плотно к ней прижата.
  2. В течение 30–60 секунд с силой вдавливай руку в стену, будто хочешь отвести руку в сторону.
  3. Закрой глаза.
  4. Отойди от стены.
  5. Рука волшебным образом поднимется сама!

Что происходит?

Когда ты давишь рукой на стену, твои мышцы сжимаются (сокращаются) — точно так же они сжимаются, когда ты просто поднимаешь руку вверх. Когда ты отходишь от стены, твои мышцы расслабляются, а потом автоматически сокращаются снова. И уже не встречая препятствия в виде стены, мышцы поднимают руку вверх.

Не подглядывать!

Глаза посылают мозгу зрительные ориентиры, которые могут помешать автоматической реакции, поэтому эксперимент проходит лучше, когда ты не видишь руку. Так что во время следующего задания тебе тоже придется закрыть глаза!

Розовых фламинго просим не беспокоиться

Насколько важно зрение для проприоцепции? Проведи этот эксперимент, и твоим глазам откроется вся правда.

  1. Встань на одну ногу, как фламинго.
  2. Оставайся в этом положении 30 секунд, не опуская вторую ногу на пол.
  3. Повтори эксперимент. На этот раз с закрытыми глазами!
  4. Удалось ли тебе удержать равновесие? Пусть твой друг попробует проделать то же самое.

Заморочь себе мозг… во имя науки

Теперь, когда ты увидел свою проприоцепцию в действии, скажи: что, по-твоему, случится, если органам чувств, отвечающим за положение в пространстве, отправить путаное сообщение? Что будет, если мозгу дать искаженную, неполную или вовсе абсурдную информацию? Узнай это с помощью следующих опытов.

Время кружения

Найди свободное пространство, закрой глаза и кружись в течение 10–15 секунд. Затем попытайся пройти по прямой. Чувствуешь головокружение? Оно происходит вот почему. В твоем внутреннем ухе есть каналы, заполненные жидкостью. Внутри каналов также находятся волоски. Когда ты двигаешься, жидкость в каналах смещается. Волоски воспринимают эти колебания и отправляют в мозг сигнал о положении твоего тела. В этом эксперименте ты кружишься — и жидкость делает то же самое. Когда ты останавливаешься, жидкость все еще продолжает закручиваться в воронку в течение нескольких секунд, и рецепторы сообщают мозгу: «Я до сих пор кружусь», — хотя на самом деле это уже не так.

Попробуй!

Чтобы представить движение жидкости в каналах внутреннего уха, возьми стакан и наполни его наполовину водой. Аккуратно взболтай воду в стакане, чтобы получилась воронка. Затем держи стакан неподвижно. Как долго продолжала крутиться вода?

Как трогательно…

Наждачная бумага или бархат? Огонь или лед? Тактильные рецепторы (или рецепторы прикосновения) — вот что помогает тебе ощутить разницу.

Тактильные рецепторы посылают мозгу сигналы о том, что прикасается к твоему телу. Например, ты чувствуешь, как к твоей руке прикасается что-то непонятное и загадочное… Рецепторы отправляют в мозг такие сигналы: мягкий + влажный + холодный.

Мозг обрабатывает эти сигналы. Он совмещает их с той информацией, которая уже хранится в твоем банке данных, делает вывод и дает соответствующую обратную реакцию: мягкий + влажный + холодный + дрожащий =… Ага! Собачий нос! Соответствующая реакция — погладить щенка по голове.

Но что если сигналы непонятны? Что делает бедный мозг, когда получает противоречивые сообщения? Узнай это, проведя «трогательные» эксперименты с этих страниц.

Тебя это касается!

Тактильные рецепторы расположены в верхнем слое кожи. Одни из них чувствительны к боли, другие реагируют на горячее или холодное, третьи — на давление. Не у всех частей тела одинаковое количество рецепторов каждого типа. Язык, например, снабжен массой болевых рецепторов: вот почему он так болит, если ты случайно его прикусишь. Но на языке гораздо меньше рецепторов, реагирующих на горячее. Поэтому так легко обжечь язык, когда откусываешь кусок горячей, только что вынутой из духовки пиццы.

Скрещенные пальцы Аристотеля

Проверь работу своих тактильных рецепторов с помощью этого фокуса, описанного греческим философом Аристотелем более 2000 лет назад.

  1. Скрести средний и указательный пальцы любой руки, как ты делаешь на удачу.
  2. Закрой глаза.
  3. Потрогай кончик своего носа «развилкой» между скрещенными пальцами (возможно, чтобы найти нужную точку, тебе придется помочь себе второй рукой). Медленно проведи пальцами сверху вниз. Возникает странное чувство? Как будто трогаешь два носа, правда?

Что происходит?

Обычно когда мы зажимаем предмет пальцами, он оказывается между ними и касается правой стороны указательного и левой стороны среднего пальца (на левой руке — наоборот). Ситуация, когда мы касаемся чего-то скрестив пальцы, непривычна. Поэтому когда в мозг идут сигналы от тактильных рецепторов с противоположных сторон пальцев, мозг ошибается. Он не учитывает скрещенные пальцы и решает, что предметов два! В данном случае — два носа!

Колко, колко, колко

Тактильные рецепторы распределены на коже неравномерно. В более чувствительных местах, например на руках, их много и расположены они ближе друг к другу. В менее чувствительных зонах, вроде верхней части спины, рецепторов меньше и расстояние между ними больше. Проделай следующее:

  1. Пусть друг двумя зубочистками аккуратно покалывает верхнюю часть твоей спины, держа зубочистки на расстоянии примерно 15 см. Ты почувствуешь два отдельных прикосновения.
  2. Друг должен постепенно приближать зубочистки друг к другу, каждый раз примерно на один сантиметр.
  3. В какой-то момент ты будешь чувствовать уже не две зубочистки, а только одну! Это и есть расстояние между двумя рецепторами на спине. Измерь его и запиши.
  4. Закрой глаза и повтори опыт. На этот раз друг должен точно так же прикасаться зубочистками к твоей кисти, верхней части руки и ступне. Запиши, как далеко друг от друга находятся зубочистки, когда ты чувствуешь только один укол.
  5. Не забудь повторить опыт на друге. Сравните результаты.

При одном условии

Представь: ты сидишь на уроке, и тут звенит звонок — перемена! Ты чувствуешь прилив радости, захлопываешь учебники и вскакиваешь на ноги, не думая ни о чем? Если так, значит, у тебя срабатывает условный рефлекс.

Если одни и те же действия повторяются, твой мозг запоминает, что, когда происходит определенное событие (например, звенит звонок), за ним, скорее всего, следует другое событие (перемена). Если эта последовательность повторяется достаточно часто, то первое событие (звонок) автоматически заставляет тело готовиться ко второму (перемене). Это условный рефлекс.

Другие непроизвольные реакции тела не приобретаются в процессе жизни, а являются врожденными — это безусловные рефлексы. Например, коленный рефлекс или сужение зрачков.

Мокрое дело

То, что рефлексы могут быть условными и безусловными, первым понял русский ученый Иван Павлов. Помогли ему в этом опыты с собаками, которые он проводил в 1890-е годы. Всем известно, что у собак выделяется слюна, когда они едят. Это врожденный рефлекс. Но именно Павлов доказал, что выделение слюны может стать условным рефлексом. Перед тем как дать собаке еду, ученый стал включать лампочку. Он повторял это много раз, измеряя количество выделенной слюны. В результате такого опыта ученый показал, что слюна у собаки начинала выделяться еще до того, как приносили еду — как только загоралась лампочка! Даже если после этого собаку не кормили.

Павлов провел множество экспериментов, и они помогли ему разработать теорию условных рефлексов. Именно он открыл многое из того, что мы знаем о процессе обучения людей и животных.

Для размышления

Часто популярная реклама использует принцип условных рефлексов. Тот, кто делает рекламу, рассчитывает, что зритель начнет связывать определенный продукт (например, отбеливатель для зубов) с привлекательным образом из ролика (например, знаменитостью).

Тренировка условного рефлекса

Хочешь провести научный эксперимент, как профессор Павлов? Если у тебя или у твоего друга есть питомец, вы можете выработать у него условный рефлекс. Привить рефлекс можно собакам, кошкам, хомякам, мышам-песчанкам и даже рыбам (!), если повторять упражнения регулярно.

  1. Выбери определенное время дня, когда ты сможешь кормить животное.
  2. Найди новое место для кормежки. Для питомца, живущего в аквариуме, например хомяка или рыбы, выбери новый угол в его жилище. Если это кот или собака, передвинь миску в другое место (но так, чтобы ее было легко найти).
  3. Корми животное каждый день в одно и то же время всегда на одном и том же месте.
  4. Наблюдай за питомцем до кормежки и после. Записывай наблюдения в блокноте.

Приучение животного может занять месяцы. Продолжительность зависит от того, насколько постоянно ты проводишь тренировки и насколько умен твой питомец. В ходе эксперимента ты заметишь, что животному требуется все меньше времени, чтобы прийти на место кормежки. В один прекрасный день Пушок будет ждать тебя там, куда ты приносишь еду.

Проверь свои рефлексы

Слюноотделение (как у собак Павлова) не задействует мышление. Это безусловный рефлекс. У людей, как и у собак, есть много безусловных рефлексов. Хочешь узнать, какие? Эти простые опыты тебя поразят.

Коленное карате

  1. Сидя на диване или на стуле, друг кладет ногу на ногу. Проверь, чтобы нога, которая лежит сверху, могла свободно раскачиваться.
  2. Ребром ладони (будто наносишь рубящий удар каратиста) аккуратно стукни по ноге друга чуть ниже колена. Осторожно! Если ты займешь неправильное место, друг лягнет тебя

Что происходит? Это называется коленным рефлексом. Легкий удар по сухожилию под коленом вызывает автоматическое сокращение мышцы бедра. Оп! Напряженная мышца тянет колено, и нога выбрасывается вперед. Врачи часто проверяют этот безусловный рефлекс, чтобы убедиться, что твои нервы и мышцы работают правильно.

Все равно зажмурился

  1. Встаньте с другом по разные стороны стеклянной двери или окна.
  2. Брось ватный шарик, целясь другу в лицо.
  3. Хотя шарик не может попасть в твоего товарища, он все равно зажмурится! Теперь поменяйтесь ролями.

Что происходит?

Твой друг только что продемонстрировал мигательный рефлекс. Этот безусловный рефлекс помогает защищать глаза от повреждений.

Кстати

Ты моргаешь примерно 15 раз в минуту

Мозг… кому он нужен?

Тебе не надо думать о безусловных рефлексах, чтобы они сработали. Тогда зачем им связь с головным мозгом? Представляешь, у некоторых рефлексов ее и нет! Простые реакции — вроде коленного рефлекса или отдергивания руки от горячего — контролируются спинным мозгом. Сигналы от рецепторов идут не в головной мозг, а отправляются коротким путем в спинной мозг, где моментально обрабатываются и вызывают сокращение мышц.