От компрессионной волны к волнам мозга

 

Проделав пульсирующий путь по воздуху, звук достигает вашего уха. Видимая наружная часть уха (ушная раковина), словно воронка, собирает и фокусирует колебания воздуха, направляя их в узкое ушное отверстие. Там воздушная волна наталкивается на барабанную перепонку, которая начинает колебаться под ударами молекул воздуха. Движения барабанной перепонки с помощью трех крохотных косточек – самых маленьких в организме – передаются на вторую мембрану, которая затягивает так называемое овальное окно. Колебания этой мембраны приводят в движение жидкость в ушной улитке.

Улитка представляет собой спиралевидную полость в костном веществе, заполненную водянистой жидкостью. Движения жидкости улавливаются крошечными ворсинками, которые напоминают волоски, но на самом деле являются выростами клеточных мембран. Эти волосковые клетки генерируют сигнал в слуховых нервах. Как и в случае с восприятием света, внешний физический феномен превращается в электрический сигнал, поступающий по нервам в мозг, который обрабатывает его и создает звуковой образ.

У некоторых людей ввиду повреждения волосковых клеток слух нарушен, но его можно частично восстановить за счет имплантата, который внедряется в улитку и стимулирует нервные окончания. Находящееся снаружи звуковоспринимающее устройство улавливает звук и передает его в виде серии электрических импульсов на находящийся под кожей имплантат, электроды которого проникают непосредственно в улитку. Самые первые имплантаты такого рода имели всего один электрод, но со временем их количество увеличилось до двадцати. Они стимулируют нервные окончания в различных участках улитки. Хотя такое устройство является лишь частичной заменой естественного органа слуха, оно позволяет слышать и понимать речь. Его эффективность оказалась даже выше, чем ожидалось. В настоящее время такими имплантатами пользуется свыше 100 тысяч человек.

 

Слуховые иллюзии

 

Обычно мы считаем слух более объективным органом чувств, чем зрение. Существует много известных оптических иллюзий, которые убеждают, что мозг легко поддается обману и создает зрительные образы, не соответствующие действительности. А звук – он и есть звук. Человек склонен полагать, что все, что он слышит, – реально. Однако поступающие в мозг звуковые сигналы обрабатываются им точно так же, как и визуальные, и ими тоже можно манипулировать.

Создать слуховую иллюзию довольно просто. Если вы хотите испытать это на себе, зайдите на сайт www.universeinsideyou.com, выберите раздел Experiments, а в нем тему McGurk Effect. Далее следуйте инструкциям, приведенным на данной странице.

 

Звуки, пробуждающие эмоции

 

Как и свет, звук представляет собой нечто большее, чем просто источник информации. Он может оказывать сильное влияние на наши эмоции. Если в кинофильме наступает момент, который должен тронуть зрителей до слез, то звуковой образ практически всегда сопровождается нарастанием громкости музыки, вызывающим эмоциональную реакцию. Правда, такой же эффект может произвести и отсутствие музыки. Если весь фильм шел на фоне музыки, то внезапная тишина создает напряжение и чувство непосредственной вовлеченности в действие.

Еще один пример эмоционального воздействия – это звук, вызывающий раздражение. Он может занимать доминирующее положение среди всех других ощущений. Самым знакомым для многих является скрежет железа по стеклу. Ученые проанализировали, что именно в этом звуке вызывает такое раздражение. Неожиданно выяснилось, что дело вовсе не в высоких частотах. Если даже искусственно удалить из звука эти частоты, он все равно будет резать слух.

Было высказано предположение, что скрежет железа по стеклу может быть похож на сигнал тревоги, который издавали предки современных людей (в частности, распределение частот очень похоже на крики макак в тревожной ситуации) или на звуки, издаваемые каким‑то давно вымершим хищником. Но, как бы то ни было, ученые делают вывод, что «мозг человека, очевидно, хранит какую‑то сильную остаточную реакцию на этот звук, от которого до сих пор по телу бегают мурашки».

 

Все ли дело во вкусе?

 

Зрение и слух являются ведущими чувствами. Их потеря серьезно сказывается на качестве жизни человека. Вкус – это нечто совсем другое. Да, он помогает нам понять, что мы взяли в рот что‑то несъедобное. С помощью вкуса еду можно превратить в удовольствие. Но это далеко не самое главное в жизни. Более того, по значимости вкус уступает всем остальным чувствам. Во‑первых, это происходит из‑за того, что затруднен сам процесс доступа к этому органу чувств: чтобы попробовать еду на вкус, для начала надо положить ее в рот. Другие ограничения связаны с тем, что мы всегда больше рассчитываем на другие органы чувств, а вкусу отводим дополнительную, вспомогательную роль.

Многое из того, что мы по привычке относим на счет вкуса, в действительности представляет собой обонятельные ощущения. Немаловажную роль играет и зрение. Если оставить вкусовые рецепторы без поддержки других органов чувств, результат восприятия окажется далеко не таким, как мы ожидаем.

На вкусовые ощущения оказывает влияние даже слух. Из‑за громкого фонового шума мы воспринимаем еду как менее сладкую и соленую, но зато как более сухую.

Когда в ходе одного из экспериментов людям давали чипсы и воспроизводили при этом громкие звуки, напоминающие треск или хруст, все участники указывали, что чипсы в таких условиях кажутся более свежими и хрустящими, чем в тишине.

Эксперимент. Что ограничивает наш вкус?

Для этого эксперимента требуется некоторая подготовка. Поставьте два бокала вина – красного и белого – в холодильник (естественно, этот опыт предназначен не для детей). Когда вино охладится до одинаковой температуры, нарежьте мелкими кусочками различные продукты, имеющие приблизительно одинаковую консистенцию, но разный вкус. Это могут быть, например, разные сорта сыра, фрукты, овощи, плотный хлеб.

А теперь заткните нос тампонами из ваты и завяжите глаза. Начиная с этого момента вам потребуется посторонняя помощь. Попросите кого‑нибудь перемешать подготовленные образцы еды, чтобы вы не знали, что где лежит.

Сделайте по глотку из каждого бокала. Большинство считает, что без труда отличит на вкус красное вино от белого. Но так ли это очевидно, когда вам не помогают обоняние и зрение?

Попробуйте разные продукты. Они, безусловно, имеют разный вкус, но сможете ли вы так же безошибочно отличить их друг от друга, не видя их и не воспринимая их запах?

 

Вкусовые рецепторы

 

Рецепторы языка (так называемые вкусовые сосочки) воспринимают пять разновидностей вкуса – сладкий, горький, кислый, соленый и умами. Последний не столь известен, как остальные. Это пикантно‑пряный вкус, свойственный глутамату натрия – искусственному усилителю аппетита. Его часто добавляют в продукты питания, изготовленные фабричным способом. Видимо, вам уже приходилось видеть схемы расположения вкусовых рецепторов на языке вроде той, что помещена ниже.

 

Расположение вкусовых рецепторов на языке (устаревшая схема)

 

Я даже был свидетелем экспериментов, в которых пытались доказать, что человек может ощутить один из этих вкусов, если просто надавить на соответствующий участок языка. По‑моему, это просто выдумки, берущие начало из XIX века. Такие утверждения не более справедливы, чем френология – возникшая в викторианскую эпоху наука, пытавшаяся доказать, что умственные способности зависят от размеров выпуклостей черепа. На самом деле все части языка способны воспринимать все виды вкуса.

На языке располагается от 2 до 6 тысяч вкусовых сосочков. Каждый из них представляет собой небольшое углубление, в которое попадает пища, растворенная в слюне. Там она вступает в контакт со вкусовыми рецепторами, генерирующими сигналы в зависимости от наличия в пище тех или иных химических веществ. Так, например, ощущение соленого вкуса возникает при обнаружении ионов натрия, а кислого – при контакте рецептора с молекулами кислот.

 

Минерал в кухонном шкафу

 

Соль – самый необычный компонент нашего рациона питания. Перерыв все свои кухонные шкафы, вы, скорее всего, убедитесь, что соль – единственный продукт, не имеющий ни животного, ни растительного происхождения. Это минерал. Соль занимает прочное место не только на нашем столе, но и в языке. Всем известны такие выражения, как «съесть пуд соли», «соль земли», «сыпать соль на раны», «не солоно хлебавши» и т. д.

Поваренная соль представляет собой простое химическое соединение – хлорид натрия – и состоит из двух весьма агрессивных элементов. Натрий – это металл, чуть ли не взрывающийся при соприкосновении с водой, а хлор представляет собой зеленоватый ядовитый газ, который в годы Первой мировой войны использовался в качестве химического оружия. Даже удивительно, что из этих двух веществ могут образоваться стабильные белые кристаллики поваренной соли.

Все животные нуждаются в небольших количествах соли (хотя не совсем понятно, почему соленый вкус входит в число пяти базовых вкусовых ощущений). Она играет в организме роль электролита, позволяющего повысить электропроводимость жидкости. Соль всегда входила в рацион питания людей, хотя и не как отдельный продукт. Пожалуй, на первых порах всю необходимую соль человек получал в комплексе с другими продуктами питания, в частности с кровью животных.

В качестве отступления: порой можно услышать версию, что слова «солдат» и «соль» являются однокоренными, так как римским легионерам платили жалованье солью. Может быть, родственная связь между этими словами и существует, но легионерам платили все‑таки деньгами, на которые они покупали соль. Трудно представить себе, что легионер при получении жалованья набивал себе карманы каменной солью, как бы этого кому‑то ни хотелось.

Соль имеет ярко выраженный вкус. В чистом виде его проще всего почувствовать, нечаянно хлебнув морской воды во время купания. Но, как ни странно, морская вода не содержит соли! Да, она представляет собой раствор, содержащий ионы натрия, попадающие в нее из размытых горных пород, и ионы хлора, источником которых являются, главным образом, подводные вулканы. Однако и те и другие ионы находятся в воде независимо друг от друга. Лишь при выпаривании морской воды образуется соль – хлорид натрия. В принципе морская вода была бы соленой, даже если бы в ней содержались только ионы натрия (или другого схожего по свойствам металла – калия).

 

Поиск пути по запаху

 

Как и вкус, обоняние не имеет чрезвычайно важного значения для нашей повседневной жизни. Да, оно помогает обнаруживать запах дыма и выявлять испортившиеся продукты. Как мы уже видели, оно вносит большой вклад в создание вкусовых ощущений. Но область его применения все же остается весьма ограниченной, во всяком случае для человека. Хотя мы можем ощутить запах на довольно большом расстоянии, определить его источник нам сложно. Кроме того, обоняние зачастую вообще выходит из строя, когда у нас из‑за простуды заложен нос.

Обоняние очень тесно связано со вкусом. И дело не только в том, что мы часто пользуемся ими одновременно. Принцип их действия тоже схож. Обоняние – это процесс улавливания различных химических веществ рецепторами, расположенными в носовых ходах и носоглотке. Химические вещества, содержащиеся в воздухе, растворяются в слизи, покрывающей внутреннюю полость носа, и взаимодействуют с рецепторами, которые подают сигналы в мозг.

Для животных обоняние имеет намного большее значение, чем для нас. Чтобы это понять, достаточно посмотреть на собаку, гуляющую с хозяином по парку. Конечно, собака пользуется и глазами, и ушами, но ее нос, значительно более чувствительный, чем наш, способен уловить следы вещества, концентрация которого в воздухе составляет менее миллионной доли того, на что реагирует наше обоняние. И этот нос постоянно находится в действии. Для собаки картина, созданная обонянием, так же важна, как и зрительные образы.

 

Как найти спутника жизни

 

Обоняние требуется не только для обнаружения опасности и добычи. Запахи являются одним из средств общения различных видов животных. Собаки, находясь на прогулке, больше всего времени тратят на поиск запахов других собак. Самыми известными (хотя и не единственными) сигнальными средствами, улавливаемыми с помощью обоняния, являются феромоны. Насекомые, ведущие общественный образ жизни и представляющие собой, по сути, единый большой организм, располагают целым набором феромонов для подачи друг другу различных сигналов и координации совместных действий.

В человеческом организме тоже вырабатываются феромоны, хотя споры относительно того, в какой мере эти запахи влияют на наше отношение к противоположному полу, не утихают до сих пор. В одном известном эксперименте ученые пытались выяснить, как отличия в одном конкретном гене сказываются на половых предпочтениях животных. Оказалось, что животные обнаруживают по запаху различные вариации в группе человеческих лейкоцитарных антигенов, которые отвечают за сопротивляемость инфекциям, и выбирают себе партнеров по этому принципу.

Было высказано предположение, что скрещивание особей с различными вариантами человеческих лейкоцитарных антигенов полезно для потомства, так как повышает сопротивляемость различным возбудителям болезней. Но если так происходит у животных, может ли этот фактор повлиять на выбор людей? В проведенном в 1995 году эксперименте группу женщин попросили понюхать майки, которые различные мужчины носили до этого в течение двух суток. Проанализировав, какому запаху женщины отдали предпочтение, ученые выявили у обладателей этих маек отличия в человеческих лейкоцитарных антигенах.

Поэтому вполне возможно, что наше обоняние влияет на выбор партнера, хотя необходимо подчеркнуть, что этот фактор является не единственным. Так, например, оценивая представителей противоположного пола, мы отдаем предпочтение определенной форме лица, но при этом оказывается, что данный тип лица связан с наличием человеческих лейкоцитарных антигенов, близких нашим собственным. Конечно, мы выбираем себе партнеров не по запаху и не повинуемся при этом исключительно инстинктам, но указанные факторы, похоже, определенным образом все‑таки сказываются на наших предпочтениях.