Как устроен мозг?

Можно смело утверждать, что у человека нет ни одного проявления жизнедеятельности, свободного от участия нервной системы. Мозг ответственен за все: за первый крик новорожденного и стон умирающего, за взмах топора дровосека и быстрый бег виртуозных пальцев пианиста, за замирание сердца девушки, впервые спешащей на свидание, и слезы горя, за тепло доброго человеческого общения и предательский удар из-за угла, за трусость и самоотверженность, лень и трудолюбие, любовь и ненависть, за глупость самодовольного обывателя и мудрость чудака... - за все человеческое. В том числе, и за многие (если не все) человеческие болезни и за успешное выздоровление от них. Чем по существу отличается нормальный мозг среднего здорового гражданина от мозга гения? Может показаться странным, но никаких особенностей в строении нервной системы, присущих гениальности, пока нс обнаружено. Нс найдено в мозге специфических центров ума или таланта. Вес головного мозга взрослого человека составляет в среднем 1200-1400 г, и в этих пределах не определяется какой бы то ни было зависимости умственных способностей от веса мозгового вещества. Общеизвестно, что мозг Анатоля Франца весил 1017 г, Ю. Либиха - 1362 г, Д.И. Менделеева - 1571 г, И.П. Павлова - 1653 г, И.С. Тургенева - 2012 г. По выражению известных американских нейропсихологов Дж. Миллера, Ю. Галантера и К.Прибрама "мышление трагически невидимо". Воистину "невидимое" создало гений Леонардо да Винчи, Моцарта, Эйнштейна. "Мысль - только вспышка света... но эта вспышка - все" (А. Паункаре). Как же устроен мозг, озаряющий мир этой "вспышкой света"? И почему продукт деятельности мозга столь эфемерен, бестелесен, а не "вырабатывается" наподобие фарша из мясорубки? Нервная система инервирует (или обеспечивает собой) весь организм, все его отделы. Каждый участок тела снабжен собственными нервными окончаниями, в чем легко убедиться, поколов себя иголочкой в любом, на выбор, месте. Нервные окончания и идущие от них нервные волокна доносят до нашего сознания не только сам укол, но с большей или меньшей точностью и место, где укололи. И вскоре вокруг точки укола появится покраснение кожи - это другие нервные окончания принесли приказ тонким кровеносным сосудам-капилярам - расшириться. Иными словами, иннервационное обеспечение - двустороннее: одни нервные окончания с помощью специальных воспринимающих клеток (рецепторов) перерабатывают различные воздействующие раздражения в нервный импульс и посылают его в качестве своеобразной "закодированной" информации в мозг, а другие, напротив, доставляют к месту воздействия раздражения "инструкцию" мозга о том, какой должна быть реакция. Формы рецепторов, которыми располагает человеческий организм для объективного восприятия изменений, происходящих во внешнем мире и внутренней среде, весьма многообразны. Природа "предусмотрела" возможность регистрации воздействия тепла, холода, давления, механического повреждения и прикосновения; специальные рецепторы принимают информацию о положении тела в пространстве, о земном притяжении, о состоянии мышц и сухожилий, внутренних органов, сосудов и т.п. Имеются и отдельные "рецепторные органы", предназначенные для регистрации звуковых воздействий (ухо), света и цвета (глаз), запахов (точнее сказать - концентрации взвешенных в воздухе молекул различных веществ), а также "вкусовых сигналов" (концентраций растворенных в пище и слюне молекул). Целый ряд объективно существующих в природе воздействий и процессов человеком не воспринимаются, для них просто нс предусмотрены рецепторы. Так, мы нс видим инфракрасного и ультрафиолетового "света", не слышим инфразвука, хотя существует немало животных, способных видеть и слышать эти воздействия. Воздействие электромагнитного поля, радиации совершенно неощутимо, не имеет ни вкуса, ни запаха, не видится и не слышится, не воспринимается ни как боль, ни как тепло, но, вместе с тем, оказывает серьезное влияние на состояние организма. Общеизвестно изменение самочувствия перед грозой, причем, очень неопределенное, как бы "предчувствие грозы". Стало модным говорить о некоей "метеочувствительности" отдельных людей и даже в газетах в разделах прогноза погоды печатаются предупреждения для лиц, предрасположенных к сердечно-сосудистым заболеваниям, в дни, которые по метеопоказателям считаются неблагоприятными. Установлено, что уровень солнечной активности также может оказывать влияние на здоровье человека, на течение некоторых хронических заболеваний. Вместе с тем, остается неясным, каким образом все же организм воспринимает эти влияния, если никакие рецепторы к ним нечувствительны. Весьма возможно, что "рецепторами" этих влияний являются сам мозг, отдельные его образования или даже отдельные клетки или волокна. Благодаря многообразию "информационных входов" организм человека получает весьма полную и объективную картину окружающего мира, что позволяет ему "выбрать" оптимальный вариант реакции - внутренней, двигательной, поведенческой. В основе организации деятельности нервной системы лежит рефлекторный (или "отражательный") принцип, т.е. любые проявления работы мозга по существу являются ответами на те или иные внешние и внутренние воздействия. Это утверждение может показаться странным. Ведь всем очевидна свобода Человека в выборе поступков,действий, их последовательности, возможность следовать своему желанию, устремлению, наконец, по собственному разумению активно внедряться в саму Природу, исправляя найденные в ней "ошибки", с беспрецедентной смелостью манипулировать ножом в живом человеческом теле. Однако противоречия здесь нет. Дело в том, что информация, которую получает нервная система от рецепторов, всегда несколько избыточна, превышает тот минимум, который необходим для организации ответной реакции; этот избыток как бы аккумулируется в определенных отделах мозга и может быть востребован оттуда при необходимости осуществления спонтанного, казалось бы, независимого от внешних воздействий акта. Свободная и "независимая" активность человека на самом деле является таким же рефлексом, ответом, только не на непосредственный раздражитель или воздействие, а на "запасы", "резервы" информационных сигналов, поступающих в разное время от разных рецепторов. В то же время от этого она не перестает быть ни свободной, ни независимой, правда, до тех пор, пока поток информации от рецепторов достаточен, а "резервы" не исчерпаны. Более 100 лет назад Н.И. Пирогов описал пациента, лишенного трех основных рецептор-ных каналов информации: зрения, слуха и кожной чувствительности. Этот человек был способен поддерживать нормальную деятельность сердца и дыхания, но его реакции на внешние раздражители были крайне скудны, спонтанная активность практически отсутствовала. Больной постоянно находился в состоянии, напоминавшем сон, однако, не спал. Этот пример прекрасно иллюстрирует рефлекторную природу так называемой "спонтанной" или произвольной активности человека. Осуществление любого рефлекса - от простейшего отдергивания рук при ожоге до сложной сознательной деятельности человека - требует обязательного выполнения 4-х основных операций: 1) прием информации от рецептора, 2) расшифровка информации и программирование адекватного ответа, 3) реализация ответа путем передачи сигнала к исполнительным органам (мышцам, железам), 4) контроль за правильностью осуществления программы. 4-й этап "замыкает" круг непрерывной циркуляции нервных сигналов, формируя "рефлекторное кольцо". При этом рецепторы воспринимают не только внешние раздражения, но и ответ на них. Рецепторное наблюдение за ходом реализации запрограммированного ответа позволяет своевременно зарегистрировать отклонения от намеченного плана и внести соответствующие поправки. Таким образом, ответная реакция, ее адекватность воздействию и соответствие "замыслу" определяется сохранностью и полноценностью "работы" рецепторного звена. Вместе с тем, и прием информации и ее расшифровка в значительной степени зависят от сохранности исполнительных органов, реализующих ответную реакцию. "Неисправность" исполнительного звена влечет за собой относительное "обеднение" рецепции, а рецепторная недостаточность снижает информационное обеспечение и эффективность процесса обработки информации. Так например, поражение мышц вследствие их травмы или паралича, вынужденное бездействие или недостаточная активность их при гипсовании конечностей, длительном пребывании в невесомости - снижает объем поступающей от мышц информации, что в свою очередь, еще более обедняет их активность и уменьшает рецепцию. Возникает своеобразный "порочный круг"; бездействующая мышца вызывает "затухание" информационного объема в рефлекторном кольце, что усиливает ее бездействие и в конечном итоге приводит к похуданию мышцы и разрушению мышечных волокон. Эта закономерность касается любого органа; неработающий орган не может существовать, он разрушается, атрофируется. Поэтому в организме не могут содержаться "ненужные" или "лишние" органы; все, что есть работает, выполняет определенную функцию, пусть даже до времени и неизвестную нам. Многообразие рецепторов, которыми располагает человек, обеспечивает ему объективную информацию об окружающем мире, процессах, в нем протекающих. "Неисправность" какого-либо рецептор-ного канала компенсируется двумя-тремя "дублирующими информационными системами" и не нарушает объективности восприятия. Так, положение тела в пространстве контролируется в основном тремя рецепторными системами - зрением, вестибулярными рецепторами внутреннего уха и рецепторами, расположенными в мышцах и сухожилиях. Нарушение правильного представления о положении тела в пространстве приводит к расстройству движений человека, неустойчивости, шаткости походки. Но, если нарушен один рецепторный канал, то нарушения координации движений не происходит, поскольку "дублирующие" рецепторные каналы сохранены. Так, точность движений не страдает при слепоте или при нарушении чувствительности мышц и сухожилий, но при сочетании этих расстройств (что бывает относительно редко) возникает неустойчивость, затрудняется ходьба. Необходимость получения максимально полной информации о внешнем мире определяет с одной стороны разнообразие рецепторов, а с другой - формирование специальных центров по анализу каждого рецепторного канала и по сопоставлению и суммированию информаций, поступающих от "дублирующих" каналов. Поэтому нервная система состоит из важнейших образований: центральной нервной системы, представленной головным и спинным мозгом, и периферической, представленной нервами, связывающими головной и спинной мозг с различными рецепторами, а также с исполнительными органами - мышцами и железами. В век компьютеризации, когда человечество пытается создавать по своему образу и подобию не только роботов, передвигающихся как человек, но и "думающие" машины, выполняющие сложные"мыслительные" операции, - становится особенно очевидной сложность и невоспроизводимость человеческого сознания, интеллекта, человеческой мысли. Совершенно неправы те, кто пытается противопоставлять компьютерное "мышление" интеллекту человека. Ведь компьютер - продукт человеческой мысли, по сути - сам мысль, сам - человек: так же как деревянная палка, взятая первобытным человеком, лишь удлинила его руку в борьбе с дикими животными, как ракета лишь увеличила скорость передвижения, как телескоп обострил зрение, а громкоговоритель - слух, так ЭВМ "улучшила" память человека, повысила быстроту счета, анализа множества вариантов и выбора оптимального. Сложность всего, что создал или осмыслил человек, несравнима со сложностью самого человека. Как сказал Б. Хогленд, - "Понимание атома - детская игра, по сравнению с пониманием детской игры". "В человеческом мозгу, даже по самым осторожным оценкам, совершается в течение одной секунды около 10 в 14 степени элементарных операций" (О. Ферстер). Все что происходит в нервной системе, от простейшего рефлекса до гениальных открытий, осуществляется нервной клеткой - рабочей или функциональной единицей мозга. Точнее - нервными клетками, их более 50 млрд., и всё в нервной системе - и головной мозг и спинной, и периферические нервы - это нервные клетки. Ничего, кроме нервных клеток, связанных между собой множеством отростков. Так просто! И это у всех нас, людей, у гениев и бесталанных, добрых и злых, грустных и веселых, у самых лучших из нас и у "тех, кого не любим"... "Как великий художник, природа умеет и с небольшими средствами достигать великих эффектов" (Г. Гейне). Так ли "проста" нервная клетка? И какими "средствами" она располагает? Нервная клетка или нейрон специально приспособлена к связи с другими нервными клетками, к приему информации, ее переработке и передаче по эстафете. Нужно сказать, что в многоклеточных организмах, к которым относится и человек, межклеточные контакты во всех органах и тканях являются необходимой закономерностью: даже такие "автономные" элементы, как клетки крови, периодически обнаруживают тенденцию к слиянию между собой - агрегации. Но лишь в нервной системе клеточные контакты строго специализированы для передачи нервного импульса, причем, передача эта осуществляется специально сформированными органами - отростками. Прием информации осуществляется множеством древообразно разветвленных отростков - дендритов (их число может достигать у каждого нейрона 1500), а распространение переработанной информации от нейрона обеспечивает один единственный отросток - аксон, длина которого варьирует в зависимости от адресата и иногда достигает нескольких десятков сантиметров. Итак, у нейрона 1500 входов и 1 выход. Аксон одного нейрона заканчивается контактом с дендритами другого. Сам контакт называется синапсом. По сути дела, прямого контакта не образуется: между аксоном и дендритом остается очень тонкий зазор, здесь происходит химическая передача сигнала, причем, только в одну сторону, возможный возврат сигнала от дендрита к аксону синапсом блокируется. Сигнал, или нервный импульс, имеет электрическую природу, он распространяется по поверхности аксона и дендритов. Скорость распространения импульса зависит от типа нейрона и варьирует от 0,5 до 150 м/с. Таким образом, максимальная скорость обеспечивает доставку сигнала к месту назначения за 5-10 миллисекунд, то есть практически мгновенно. Но, вместе с тем, заметьте, что эта скорость ничтожно мала по сравнению со скоростью электричества или света (примерно 1 000 000 м/с). Природа чрезвычайно экономна. При относительно небольших размерах человеческого тела ( 1,5-2 метра) скорость импульса до 150 м/с вполне удовлетворяет. Кроме того, и способ распространения нервного импульса весьма экономичен. Он связан с так называемыми местными токами, которые возникают при прохождении через мембрану аксона ионов калия, натрия, кальция. Перемещение различно заряженных ионов изнутри аксона в окружающую аксон жидкость или наоборот приводит к возникновению разности потенциалов между внутриаксональной и наружной средой в виде "кольца" в узком участке аксона. "Вспыхнувшая" разность потенциалов возбуждает соседний кольцевой участок аксона, и в нем также начинаются ионные токи и также устанавливают разность потенциалов, которая возбуждает следующий участок и так все дальше и дальше по аксону до синапса. Учитывая, что весь путь к синапсу импульс преодолевает за сотую долю секунды, легко представить себе с какой скоростью протекают все только что перечисленные процессы. Тело нервной клетки, аксона и дендритов покрыто своеобразной оболочкой - мембраной. Мембрана не просто "загородка", отделяющая внутренности клетки от окружающего пространства, а довольно интересное образование, имеющее сложное молекулярное строение и способное к существенным перестройкам как спонтанным, так и вызванным внешними воздействиями. На наружную свою сторону, обращенную в околоклеточное пространство, мембрана "выставляет" особые "чувствительные" молекулы, обладающие высокой способностью к образованию комплексных соединений с различными биохимическими веществами. Эти молекулы называются мембранными рецепторами, они строго специфичны, предназначены только для избирательного распознавания определенных веществ, и "безразличны" к другим, для связи с которыми мембрана может иметь отдельные рецепторы. Мембранные рецепторы способны "узнать" и заблокировать вирус или токсин, которые могли бы повредить нервную клетку. С другой стороны, рецепторы синапса соединяются с медиаторами (химическими посредниками, передающими нервный импульс от мембраны аксона одной клетки к мембране дендрита другой). Соединение рецептора с медиатором служит для нейрона своеобразным сигналом, запускающим нервный импульс или вносящим определенные коррективы в сложные процессы, происходящие внутри нервной клетки. Всего 3-4 десятилетия отделяют нас от того времени, когда усовершенствование микроскопической техники позволило человеческому глазу разглядеть внутри клетки множество мельчайших образований, которые прежде, если и замечались, то расценивались как "соринки", "включения". Дальнейшее изучение позволило установить их функциональное назначение, изменения при разных рабочих состояниях нейрона или при его болезни. Уже снята на пленку интимная жизнь нервной клетки, и кисть художников, популяризаторов неврологии, нарисовала нейрон в виде сложнейшего производства: вот "кирпичный завод", производящий "строительный материал" для обновления мембраны - "забора", вот "химический завод", производящий капсулы с питанием для отдаленных отделов клетки, вот снуют по аксону почтальоны с "бандеролями" молекулярных "вестей" от синапса к телу клетки и обратно, вот "машина-мусоровоз" неторопливо ползет вдоль мембраны, собирая "обломки" отслуживших молекул, продукты жизнедеятельности и отвозя их к "перерабатывающему заводу" в котором они окончательно разрушаются до безвредных продуктов или вновь используются для сборки новых жизненно важных молекул. Напряженная работа всех внутренних элементов нейрона никогда не прекращается. А ведь нейрон "живет" с человеком всю свою жизнь. И ставшая всем известной формула "нервные клетки не восстанавливаются" означает, что к моменту рождения мозг человека содержит все нейроны, "отпущенные" ему на жизнь, новые не возникнут, нужно беречь то, что есть. Этим нервные клетки уникальны, существенно отличаются от клеток других органов, клеток, которые многократно на протяжении жизни "умирают", делясь надвое и давая начало двум новым дочерним клеткам. В этом смысле клетки бессмертны, но как обеспечивается "бессмертие"? Почему нейрон не стареет, не отравляет сам себя продуктами своей направленной деятельности? В этом случае, как и во всем, природа одним своим шагом разом решила несколько проблем. Это решение - аксональный транспорт. Нервная клетка представляет собой единое целое - самостоятельный орган со всеми своими отростками: дендритами, вносящими в клетку информацию, и выносящим - аксоном. Длина аксона различна, но может достигать и метра, то-есть - 1000 мм, тогда как диаметр тела самого большого нейрона составляет лишь доли миллиметра. Но как бы далеко не удалялся аксон от тела клетки, он остается живой составной частью ее, нуждающейся в постоянном обновлении "отработавших деталей", в питании. Основные "заводы" по производству "строительных материалов" и "запасных частей" для нужд самообновления располагаются в ядре нейрона и могут лишь отсюда быть доставленными аксону. Раньше предполагалось, что доставка осуществляется пассивно с затекающей в аксон внутриклеточной жидкостью. Лишь в последние десятилетия внутри аксона была обнаружена сложная система нитей, трубочек, цистерн, которая простирается вдоль всего аксона от ядра клетки и до синапса. Установлено, что вся эта сложная система, составляющая так называемый "скелет" аксона, не стоит на месте, а с очень небольшой скоростью (около 2 мм в сутки) неуклонно движется от ядра на периферию аксона. Как будто невидимые спицы вязальщицы в теле нейрона бесконечно "вяжут" бесконечный "чулок" хитросплетения аксонального скелета. Таким образом, внешне неизменный нейрон как бы постоянно "растет" внутри себя, постоянно самообновляется, самоомолаживается, защищая себя от старения. Неторопливое движение внутриклеточного скелета сопровождается обеспечением участков аксона, мимо которых он "проплывает", необходимыми питательными веществами и "строительными материалами" в виде молекул белков и липидов (жироподобных соединений). Это медленный аксональный транспорт. Наряду с ним, существует и быстрый, скорость которого составляет в среднем 200-400 мм в сутки, но в некоторых случаях может достигать 2000-2500 мм в сутки. Таким образом по аксону продвигаются молекулы, участвующие в обеспечении проведения нервного импульса, а также молекулы биологически активных веществ, осуществляющих химический межклеточный обмен информацией. Таким образом, аксональный транспорт одновременно осуществляет жизнеобеспечение аксона, самообновление нейрона и, наконец, участвует в организации межклеточных контактов. Характерно, что самый быстрый аксональный транспорт в миллионы раз медленнее скорости проведения нервного импульса по нервному волокну - аксону, а самый медленный - в миллиарды. Казалось бы нервная система должна "стремиться" к возможно более скоростной доставке сигналов. Зачем ей такие "сверхмедленные" процессы? Вместе с тем, скорость необходима лишь для доставки срочных сообщений, например, приказ мышце сократиться при неожиданном повреждающем воздействии. Поддержание определенного постоянства уровня жизнедеятельности органов и тканей, включая и саму нервную систему, обеспечивается куда более медленными влияниями. Не случайно, что скорость регенерации (то есть восстановительного роста) поврежденного аксона, например, при перерезке или разрыве нерва, соответствует скорости медленного аксонального транспорта, с помощью которого, как мы уже отметили, нейрон как бы "растет внутри себя". Можно сказать, что стабильность работы нервной системы, устойчивость ее к случайным изменениям внешней и внутренней среды обеспечивается медленными процессами, а лабильность, изменчивость, способность к быстрым перестройкам и реакциям - скоростными. Кстати, стабильность, устойчивость работы нервной системы - своеобразная завершенная "гармония" - характерна не только для состояния здоровья, именно гармоничная устойчивость болезненных состояний определяет сложность лечения заболеваний, особенно хронически протекающих. Важнейшая функция нервной системы - регуляция работы организма в целом и его отдельных органов и тканей - осуществляется благодаря образованию регулирующих Центров, своеобразных сообществ множества нервных клеток, объединенных между собой единством своего строения, характером обмена веществ, способом образования контактов и пр. Как уже было отмечено, вся работа нервной системы основана на принципе отражения, рефлекса. Основные части рефлекторного кольца, по которому циркулирует нервная им-пульсация, не могут существовать отдельно друг от друга. Так же и центры: одни из них получают и анализируют, обрабатывают поступающую в мозг информацию, а другие на основании этого планируют, а затем организуют реализацию ответной реакции и контроль за соответствием запланированного ответа и полученного реального результата. Высшим отделом мозга, осуществляющим анализ поступающих в организм сигналов и реализацию ответа на них, является кора больших полушарий. Кора позволяет не только зарегистрировать и принять раздражение, но и узнать, понять и осмыслить его, сопоставив с другими сигналами, полученными одновременно, и не просто дать приказ к сокращению тех или иных мышц, а сопоставить программу суммы этих сокращений, обеспечивающую не только движение, но поступки, действия, поведение человека. Кора не имеет прямой связи с рецепторами, она получает наиболее важную информацию, частично уже переработанную на уровне спинного мозга, в стволе и подкорке головного мозга и поэтому "освобожденную" от всего лишнего, содержащую наиболее значительные сведения. Такая предварительно обработанная информация доставляется по многим дублирующим каналам, так называемым анализаторным системам, что позволяет мозгу получать объективное отражение событий, происходящих в окружающей среде и в самом организме. Мы смотрим на окружающие нас предметы, людей и узнаем их, глядя на яблоко, знаем, что это именно яблоко, из множества лиц в толпе безошибочно выбираем нашего знакомого. Что необходимо для узнавания? Во-первых, опыт ("Мы, конечно, будем согласны в том, что если кто-нибудь что-нибудь припоминает, то надобно, чтобы он знал это когда-нибудь прежде". - Платон). Во-вторых, память - способность хранить образ ранее узнанного. В третьих, способность вспоминать - воспроизводить хранимый в памяти образ. В процессе жизни образы становятся более синтетическими, связанными не с одним, а с несколькими анализаторами. Так, образ пищи для нас обычно включает и собственно вкус ее, и запах, и внешний вид. Пища теряет вкус при насморке, но становится и менее желанной, если хороша по запаху и на вкус, но мы видим, что до нас ее уже кто-то жевал. Сложная комплексность различных образов, хранимых в нашей памяти, становится вполне очевидной при неожиданных ассоциациях, которые нередко возникают у нас. Случайный запах вдруг заставляет вспомнить яркие картины из давно-давно происшедших с нами событий. Помните, в "Ловушке для Золушки" Себастьяна Жапризо? - "... Память вернулась к преступнице днем в январе... Жандарму, который конвоировал осужденную из зала суда, показалось, что она несколько успокоилась. Она угадала, что он служил в Алжире, и даже сказала, какой одеколон он употребляет, потому что когда-то у нее был знакомый, который им душился. Однажды летней ночью, в машине он сказал ей название этого мужского одеколона. Оно и умилительное и нагловатое, а в общем, как и самый запах, довольно противное: "Ловушка для Золушки". В этой увлекательной повести рассказывается о девушке, запутавшейся в сложной жизненной ситуации, совершившей преступление и потерявшей память на все прошедшие события. Случайная встреча с знакомым запахом одеколона восстановила в памяти все, что с ней произошло. Не вызывает сомнения ассоциативная сцепленность или эквивалентность зрительного и слухового восприятия, что нашло образное воплощение в творчестве А.Н. Скрябина, М.К. Чюрлениса. Можно без преувеличения сказать, что любой зрительный образ несет в себе компоненты и обоняния, и слуха, и вкуса, и осязания и т.п. Поэтому внезапно ослепший человек может при помощи сохранившихся органов чувств не потерять способности объективного восприятия мира и, более того, - способности зрительного воспоминания ранее видимых образов (подобно тому, как мы можем представить себе лицо знакомого человека при закрытых глазах). Аналогично этому человек, потерявший слух, как бы сохраняет его внутри себя и может не только вспоминать ранее слышанные звуки, музыку, но и продолжать музыкальную композицию (Бетховен). Итак, в нашем мозгу, сознании, по крупицам "собирается" объективный (по содержанию) образ окружающей природы, внешнего мира. "Мир внутри нас". Все, что мы делаем или думаем и то, каким образом мы это делаем, отражает этот образ и определяется им. "Мысль трагически невидима". Видимы поступки, действия, движения, сокращения мышц. Без движения нет жизни - и в прямом и в обратном смысле. Все, по чему мы узнаем о том, жив ли человек, это движение, сокращение мышц: биение сердца, дыхание, сужение и расширение зрачка, глотание и пр. Осуществление того или иного движения требует четкого плана; в мозге должен быть образ двигательного акта, содержащий в себе всю информацию о порядке его исполнения и даже о возможных результатах в конкретных условиях. Движение - мелодия, она может быть сыграна талантливыми пальцами пианиста, а может быть вложена в виде своеобразной программы в механическое пианино. И в том, и в другом случае "мертвый" механизм или живые пальцы должны в определенной последовательности нажать клавиши, т.е. - включить систему молоточков, а последние - ударить по струнам. Так и в мозге при реакции движений: хранимый в памяти образ двигательного акта должен быть спроецирован (как на клавиши) на такой двигательный центр, нервные клетки которого инервируют строго определенные мышечные волокна и составляют с последними единое целое. Этот двигательный центр находится в коре больших полушарий. Но его клетки, так же как и клавиши фортепиано, не прямо связаны с мышцами - "струнами", а через посредство нервных клеток других центров, расположенных "ниже" коры - в подкорке, в стволе головного мозга и в спинном мозге. Здесь идущие из коры сигналы переключаются, дополнительно проверяются и уточняются, сопоставляются с другими, а затем отправляются дальше к мышце. В переключении сигналов заключен и еще один смысл. Дело в том, что скорость распространения импульса по одному аксону постепенно падает по мере отдаления от тела нейрона. Переключение на новый нейрон позволяет снова ускорить проведение импульса, таким образом нисходящий из мозга сигнал продвигается как бы "на перекладных, меняя лошадей". Непосредственную связь с мышечными волокнами осуществляют нейроны спинного мозга, которые располагаются своеобразной "этажеркой", каждая "полочка" ответственна за иннервацию своего ограниченного участка тела - сегмента. Сюда, к сегментарному нейрону спинного мозга, называемому "конечным", приходя тприказы издвигательного центра коры больших полушарий. Но одновременно к нему же приходят сигналы из подкорковых и стволовых центров, из других "этажей" спинного мозга. Что несут эти дополнительные сигналы? Здесь необходимо сказать несколько слов о многоэтажности строения нервной системы. Мы уже отметили, что информация, идущая от рецепторов к коре предварительно обрабатывается в спинном мозге, стволе головного мозга и в подкорковой области. Что это значит? На каждом из указанных уровней происходит "отсев" несущественной информации и здесь же на нее организуется ответ. Посылается соответствующий сигнал к "конечному" нейрону спинного мозга. Наиболее важная информация посылается на следующий уровень - этаж, где опять происходит "отсев" и частичный ответ. Поэтому "конечный" нейрон получает информацию от всех этажей спинного и головного мозга, точнее, получает не сам "конечный" нейрон, а специальная анализирующая и решающая система спинного мозга, которая расположена на всем его протяжении. Эта "компьютерная" система спинного мозга способна сопоставлять различные сигналы и корригировать активность "конечного" исполнителя иннервации мышц. Кроме того она объединяет различные этажи спинного мозга и таким образом регулирует работу всех "конечных" нейронов, что они даже при отсутствии сигналов из головного мозга способны поддерживать минимум двигательной активности - автономные двигательные автоматиз-мы. Итак, различные рецепторы приняли информацию, а кора больших полушарий на се основе создала образ внешнего и внутреннего мира и приняла решение о характере действия в этих конкретных условиях, приказ о порядке действия передан "конечному" нейрону, а последний вызвал сокращение мышцы. Казалось бы это все. Но в этот момент подключаются системы контроля за правильностью исполнения задуманного и коррекции уже идущего исполнения, повышения его точности и эффективности - системы координации движений. Система координации движений имеет свои рецепторы в мышцах и сухожилиях и свои центры в спинном и головном мозге. Важнейшим центром является мозжечок и некоторые связанные с ним образования ствола мозга и подкорки. Постоянная циркуляция нервных импульсов от рецепторов к координационным центрам и обратно к мышце позволяет следить за ходом движения и обеспечивать точность соответствия его цели. Осуществляется это согласованностью взаимодействия мышц антагонистов, сбалансированная работа которых обеспечивает регуляцию движений, требующих наибольшей точности (например, протягивание руки к кнопке звонка или попадание ниткой в игольное ушко), а также поддержание равновесия тела человека в вертикальном положении, что достойно удивления при такой небольшой площади опоры, как наши ступни. Да разве не достойна удивления виртуозность движения рук кузнеца, пальцев скрипача, тела эквилибриста? Эта виртуозность ведь тоже результат координации движений). Но вот человек расположился в кресле перед экраном телевизора и на много часов застыл в одной позе без движения. Что такое поза? Это нс движение, но и не бездействие мышц. Поддержание постоянного положения обеспечивается статическим напряжением практически всех мышц тела, причем, столь же дозированным и координированным, как и при движении. Может быть движение - это всего смена ряда поз, как движение мультипликационного героя - смена статических картинок-поз? Нет. Установлено, что поза и движение весьма сложно взаимодействуют между собой. Каждому движению предшествует определенная поза, облегчающая его выполнение. Так в балете "позиции" обусловливают выполнение того или иного "па". Регуляцию поз обеспечивают так называемые подкорковые ядра, которые находятся в тесном взаимодействии с другими центрами головного и спинного мозга, участвующими в реализации двигательных актов. Вне движения или позы ничего нет, как нет и никакого промежутка или "зазора" между отдельными движениями, элементами одного движения. Так, записав мелодию на пленку магнитофона, мы слышим звуки музыки лишь пока движется пленка. И отдельный звук этой мелодии - тоже движение пленки, остановили ее - и нет ничего. Молчание. В работе мозга не бывает перерывов. Никогда в течение жизни! Более того, уровень активности работы мозга, отражающей поступающую информацию, относительно постоянен, несмотря на крайнее непостоянство интенсивности внешних воздействий. Такая стабильность работы мозга, относительная автономность, независимость от резких скачков мощности принятой рецепторами информации обеспечивается особыми отделами мозга, называемыми неспецифическими (поскольку они не имеют отношения ни к анализу информации от рецепторов, ни к организации движений. Неспецифические отделы, расположенные в стволе мозга, как бы "у входа" в головной мозг выполняют роль своеобразного "стража". Они контролируют все сигналы, направляющиеся к коре больших полушарий, и пропускают строго определенное их количество. Избыточные сигналы кумулируются, а при информационном голоде - добавляются к общему потоку. Представим себе на минуту, что бы произошло при отсутствии этого "усредняющего" механизма: при ярком свете, громкой музыке человек должен был бы прийти в неистовое возбуждение, а в тишине и темноте, напротив, - впадать в сноподобное состояние. Кстати, именно это и происходит при некоторых заболеваниях, выводящих из строя неспецифические отделы мозга, а также у детей с врожденной слабостью их. Однако, что же произойдет, если, начиная с какого-то момента, поток поступающей информации резко повысится и стойко останется на этом повышенном уровне? Постоянство активности мозга должно будет нарушиться в сторону ее повышения и в дальнейшем контролироваться неспецифическими отделами уже на этом повышенном уровне. Напротив, при резком снижении притока информации к мозгу, его активность должна будет снизиться адекватно уровню внешних воздействий. И, если снижение достигает некоего критического уровня (как в примере с пациентом Н.И. Пирогова), то информации уже оказывается недостаточно для полноценного отражения, внешнего ответа, ее едва "хватает" лишь на внутренние нужды мозга, на поддержание его "включенного" рабочего состояния. Впрочем, и резкое повышение, и резкое снижение потока информации - события экстраординарные. В обычных же условиях "входящей" информации достаточно не только для организации полноценного ответа ("выхода"), но и для аккумуляции некоторого "запаса" информации на "входе". В сущности, эта закономерность, способность живого, отражая окружающий мир, одновременно обеспечивать себе определенную автономность от него, "утаивая" для себя "впрок" часть принятой информации и используя ее в дальнейшем на свои нужды, является, пожалуй, одной из основных характеристик живой природы в отличие от неживой. "... жизнь связана с перепадом свободной энергии, которая поглощается из внешней среды, аккумулируется и постепенно расходуется живым организмом", - отмечает известный советский биохимик В.В. Меньшиков. Аналогичная мысль высказана еще в 1903 году К.А. Тимирязевым. "... зерно хлорофилла - тот фокус, та точка в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясь в химическое направление, слагается, накопляется для того, чтобы впоследствии исподволь освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы, как растительные, так и животные." Иными словами, хлорофилл выполняет в листе растения ту же "работу", что и неспецифические структуры в головном мозге человека. Несомненно, что эквивалент "хлорофилла" или "неспецифических отделов мозга" должен присутствовать (в той или иной форме) в любом живом организме и даже в любой живой клетке, в том числе - и в нейроне. Пожалуй, даже прежде всего - в нейроне, поскольку он специально "приспособлен" для сбора информации и ответа на нее. Принятая дендритами входящая информация перерабатывается в теле нейрона, запуская серию метаболических (обменных) процессов. При этом внутриклеточный "расход" ее можно условно представить следующим образом. Часть идет на "внутренние нужды" нейрона, поддержание его жизнедеятельности, другая "преобразуется" в ответ, который распространяется по аксону к клетке-мишени (другому нейрону или мышечному волокну) в виде пачек серий импульсов определенной частоты, наконец, третья часть - остаток - аккумулируется в нейроне с целью обеспечения постоянства "выхода" при количественных колебаниях "входа". При стойком повышении количества принимаемых сигналов аккумулируемый "запас" становится чрезмерным и, соответственно уровню этой чрезмерности, нейрон, а затем и аксон повышают частоту своей импульсации, но не постепенно, а скачкообразно, как бы перескакивая на новый уровень активности, такой же относительно постоянный, как и предыдущий. Если перегрузка не ликвидируется, то возможны и дальнейшие скачкообразные увеличения частоты импульсации, а затем и повышение мощности импульсов. При недостатке поступающих сигналов в первую очередь исчерпывается аккумулированный "запас" - нейрон пытается сохранить постоянство режима ответов - "выходной" импульсации. При стойком и значительном снижении поступления "запасы" исчерпываются и возникают скачкообразные изменения частоты аксональных импульсов, только в обратном порядке - в сторону снижения. Снижение количества входных сигналов ниже некоторого критического уровня приводит к тому, что нейрон не только не может организовать ответную реакцию, но и не располагает ресурсами для полноценного обеспечения собственной жизнедеятельности. Полное блокирование входных сигналов приводит к гибели нейрона. Правда, нейрон располагает средствами контролировать и регулировать количество входящих по дендритам сигналов. Кроме обеспечения двигательных реакций, нервной системе принадлежит огромная роль в регуляции работы внутренних органов, организации ответа сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, пищеварения, желез внутренней секреции (эндокринная система) на внешние раздражители, а также на информацию, поступающую от самих внутренних органов. Реакции организма едины. Наиболее наглядно такая единая реакция изображена на рисунке швейцарского художника Неттера, показавшего, как в реакции ярости участвуют и мышцы, и сердце, и сосуды, и почки, и желудок, и кишечник, и эндокринная система. Подводя итог сказанному в этой главе, отметим, что деятельность нервной системы и прежде всего головного мозга необычайно сложна и во многом еще не изучена. Мозг человека - самое совершенное из всего, что создала природа и самое сложное, а у нас нет ничего, кроме мозга, чтобы его познать. И все же человечество успешно движется по пути к истине. Может ли мозг познать сам себя? Во всяком случае познавать может, это ясно. Но ведь у каждого из нас мозг рождается заново, начиная от одной единственной материнской клетки. Как он становится Мозгом? Об этом - следующая глава.