How spontaneous brain activity keeps you alive - Nathan S. Jacobs

Переводчик: Aleksandra Selezneva Редактор: Aleks Teri

You probably don't need to be told how important your brain is.

Наверное, вам не нужно объяснять, насколько важен ваш мозг.

After all, every single thing you experience,

В конце концов, любой ваш опыт,

your thoughts and your actions,

ваши мысли и действия,

your perceptions and your memories

ощущения и воспоминания

are processed here in your body's control center.

обрабатываются здесь, в центре управления телом.

But if this already seems like a lot for a single organ to handle,

Даже если уже это кажется чересчур для одного органа,

it's actually only a small part of what the brain does.

это только малая часть того, что делает мозг.

Most of its activities are ones you'd never be aware of,

Вы и не догадываетесь о большей части его действий,

unless they suddenly stopped.

до тех пор пока они внезапно не прекратятся.

The brain is made up of billions of neurons,

Мозг состоит из миллиардов нейронов

and trillions of connections.

и триллионов связей между ними.

Neurons can be activated by specific stimuli or thoughts,

Нейроны возбуждаются специфическими стимулами или мыслями,

but they are also often spontaneously active.

но часто они активируются самопроизвольно.

Some fire cyclically in a set pattern.

Некоторые нейроны запускаются циклически.

Others fire rapidly in short bursts before switching off,

Другие возбуждаются короткими вспышками

or remain quiet for long periods

или долгое время бездействуют,

until thousands of inputs from other neurons line up in just the right way.

пока информация от других нейронов не направится непосредственно к ним.

On a large scale,

В большом масштабе

this results in elaborate rhythms of internally generated brain activity,

всё это превращается в замысловатые ритмы постоянной мозговой активности,

humming quietly in the background

совершающейся фоново,

whether we're awake, asleep,

даже если мы спим

or trying not to think about anything at all.

или пытаемся вообще ни о чём не думать.

And these spontaneously occurring brain functions

Активность мозга, возникающая самопроизвольно,

form the foundation upon which all other brain functions rely.

формирует основу для остальных функций.

The most crucial of these automatically occurring activities

Самые важные из этих самопроизвольных действий —

are the ones that keep us alive.

те, благодаря которым в нас поддерживается жизнь.

For example, while you've been paying attention to this video

Например, пока вы смотрите это видео,

spontaneous activity in your brain has been maintaining your breathing

самопроизвольная активность в мозге позволяет вам совершать

at 12 to 16 breaths a minute, making sure that you don't suffocate.

от 12 до 16 вдохов в минуту, не давая вам задохнуться.

Without any conscious effort,

Не требуя осознанных усилий,

signals from parts of your brainstem are sent through the spinal cord

сигналы из участков мозгового ствола посылаются через спинной мозг

to the muscles that inflate your lungs,

к мышцам, приводящим ваши в лёгкие в движение,

making them expand and contract, whether or not you're paying attention.

заставляя их расширяться и сокращаться, замечаете вы это или нет.

The neuronal circuits underlying such rhythmic spontaneous activity

Нейронные участки, обеспечивающие непроизвольные действия,

are called central pattern generators,

называются центральным генератором упорядоченной активности,

and control many simple repetitive behaviors,

и они контролируют многие привычные действия, например,

like breathing,

дыхание,

walking,

ходьбу,

and swallowing.

глотание.

Ongoing neural activity also underlies our sensory perception.

Постоянная нейронная активность обуславливает и сенсорное восприятие.

It may seem

Может показаться,

that the neurons in your retina that translate light into neural signals

что нейроны глазной сетчатки, превращающие свет в нервные сигналы,

would remain quiet in the dark,

не будут активироваться в темноте,

but in fact,

но на на самом деле

the retinal ganglion cells that communicate with the brain

ганглиозные клетки сетчатки, сообщающиеся с мозгом,

are always active.

активны постоянно.

And the signals they send are increases and decreases in the rate of activity,

Сигналы, посылаемые ими, — скорее перепады активности и затишья,

rather than separate bursts.

чем отдельные вспышки.

So at every level, our nervous system is teeming with spontaneous activity

Наша нервная система полна самопроизвольной активности,

that helps it interpret and respond to any signals it might receive.

помогающей среагировать на любые полученные сигналы.

And our brain's autopilot isn't just limited to our basic biological functions.

«Автопилот» мозга не ограничивается основными биологическими функциями.

Have you ever been on the way home,

С вами случалось,что по пути домой

started thinking about what's for dinner,

вы начинали думать о том, что съесть на ужин,

and then realized you don't remember walking for the past five minutes?

а потом осознавали, что не помните, как вы шли в течение этих пяти минут?

While we don't understand all the details,

Хотя мы и не понимаем всех тонкостей,

we do know that the ongoing activity in multiple parts of your brain

мы знаем, что непрерывная активность в разных областях мозга

is somehow able to coordinate what is actually a complex task

каким-то образом справляется с действительно сложным заданием,

involving both cognitive and motor functions,

требующим и мыслительной, и моторной функции,

guiding you down the right path and moving your legs

направляя ваши шаги,

while you're getting dinner figured out.

пока вы думаете об ужине.

But perhaps the most interesting thing about spontaneous brain function

Но, наверное, самое интересное в самопроизвольной деятельности мозга —

is its involvement in one of the most mysterious

это её роль в одном из самых загадочных

and poorly understood phenomena of our bodies: sleep.

и малоизученных феноменов нашего тела — сне.

You may shut down and become inactive at night,

Вы можете прекратить активность ночью,

but your brain doesn't.

но ваш мозг — нет.

While you sleep,

Пока вы спите,

ongoing spontaneous activity gradually becomes more and more synchronized,

постоянная непроизвольная активность постепенно синхронизируется,

eventually developing into large, rhythmic neural oscillations

в конце концов превращаясь в масштабные ритмичные нервные колебания,

that envelop your brain.

охватывающие ваш мозг.

This transition to the more organized rhythms of sleep

Переход к более организованным ритмам сна

starts with small clusters of neurons tucked in the hypothalamus.

начинается с маленьких нейронных кластеров, собранных в гипоталамусе.

Despite their small number,

Несмотря на то, что их мало,

these neurons have a huge effect

эти нейроны оказывают огромное влияние

in turning off brainstem regions that normally keep you awake and alert,

на выключение участков ствола мозга, заставляющих вас бодрствовать,

позволяя другим областям,

letting other parts, like the cortex and thalamus,

таким как кора и таламус,

slowly slip into their own default rhythms.

постепенно погрузиться в их собственные замедленные ритмы.

The deeper we fall into sleep,

Чем глубже мы спим,

the slower and more synchronized this rhythm becomes,

тем медленней и синхронизированней становится этот ритм.

with the deepest stages dominated by large amplitude, low frequency delta waves.

На самых глубоких стадиях сна доминируют дельта-волны

с большой амплитудой и низкой частотой.

But surprisingly, in the middle of this slow wave sleep,

Удивительно, что в середине сна

the brain's synchronized spontaneous activity

синхронизированная самопроизвольная деятельность мозга

repeatedly transitions into the sort of varied bursts

то и дело прерывается всплесками,

that occur when we're wide awake.

характерными для состояния бодрствования.

This is the sleep stage known as REM sleep,

Это стадия, известная как фаза быстрого сна:

where our eyes move rapidly back and forth as we dream.

глаза быстро двигаются туда-сюда, пока мы видим сны.

Neuroscientists are still trying to answer many fundamental questions about sleep,

Нейробиологи всё ещё ищут ответ на множество основных вопросов о сне,

such as its role in rejuvenating cognitive capacity,

например, о его роли в восстановлении когнитивных способностей,

cellular homeostasis,

клеточном гомеостазе

and strengthening memory.

и укреплении памяти.

And more broadly, they are exploring

В общих чертах, они хотят выяснить,

how it is that brain can accomplish such important and complex tasks,

как мозг неосознанно выполняет такие сложные и важные задания,

such as driving, or even breathing, without our awareness.

как дыхание или вождение автомобиля.

But for now, until we are better able

На сегодняшний день, хотя мы не можем до конца

to understand the inner workings of their spontaneous functioning,

понять механизмы его самопроизвольного функционирования,

we need to give our brains credit for being much smarter

мы вынуждены отдать мозгу должное

than we ourselves are.

и признать, что он гораздо умнее нас самих.