Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович - Страница 37

Ученые, имеющие дело с вычислительными машинами, называют эти предметы информационными объектами. Каждый такой объект заключает в себе приблизительно 15 битов информации. Стало быть, общая информация, с которой человек одновременно может иметь дело: 75–150 битов.

Такие же психологические опыты показали, что количество информации, которое мозг способен воспринять не бессознательно, а сохраняя хотя бы недолго в памяти, при самых оптимальных условиях равно 25 битам в секунду.

Производя дальнейшие расчеты с этой реальной величиной, регистрирующей работы мозга, получим, что нормальная, «битовая» емкость памяти должна равняться 50 миллиардам битов. А это соответствует 5 битам или двухпозиционным переключателям на нейрон.

Вместо 30 миллиардов у фон Неймана!

Теперь о механизмах образования самой памяти.

Некоторые ученые считают, что в этом «виноваты» какие-то физико-химические сдвиги, происходящие в телах нейронов. Другие (и их большинство) говорят: все дело в синапсах. Напомню, что синапс — это входная «клемма» нейрона: место соединения с ним отростков (аксонов) других нервных клеток. На теле нейрона и на его дендритах синапсов иногда бывает до тысячи!

Если память хранят синапсы, то понятно, как мозгу удается записывать такую колоссальную информацию. Даже самые заниженные расчеты убеждают, что одним нейронам это не под силу.

Еще больше увеличиваются возможности записывающего устройства мозга, если принять точку зрения профессора Эйди из Калифорнийского университета в Лос-Анжелосе. Он считает, что в образовании следов принимает участие и глия — материал, которым заполнены в мозгу все промежутки между нейронами. Глиальные клетки, «запоминая», изменяют, по-видимому, свои электрические свойства, в частности сопротивление.

А совсем недавно появились работы, которые доказывают, что в образовании и хранении следов памяти принимает участие РНК — рибонуклеиновая кислота.

У плоских червей планарий вырабатывали несложные условные рефлексы. Стало быть, обучали их. При этом выяснилось, что после обучения в нервных клетках червей стало больше РНК. Потом «ученых» червей скормили червям-«неучам». И вдруг у «неучей» без всякого обучения появились «привычки» съеденных приятелей.

С другими обученными планариями поступили не лучше. Каждую разрезали на несколько частей. Правда, для червей это не очень страшно: через некоторое время из каждого кусочка вырастает новый червяк. Как говорят ученые, кусочки эти регенерируют. Так вот, регенерировавшие части планарий продолжали сохранять все «привычки» своих целых, так сказать, основоположников.

То, что в сохранении рефлексов здесь действительно была замешана РНК, доказали опыты. Регенерирующие половинки «ученых» планарий выращивали в среде, содержащей рибонуклеазу. Рибонуклеаза — это фермент, который разрушает РНК. Нетрудно сообразить: если обучение связано с РНК, то планарии и их половинки «забудут» все, чему научились, как только РНК будет разрушена. Так и произошло. Рибонуклеаза разрушила рибонуклеиновую кислоту в нервных клетках планарий, и они потеряли все приобретенные «привычки».

В общих чертах участие РНК в сохранении памяти представляют так. Под влиянием какого-то раздражения в протоплазме нейрона изменяется «архитектура» молекулы РНК. Она становится, так сказать, «специализированной».

В соответствии с генетическими законами эта специализированная РНК-матрица будет штамповать синтезирующие белки РНК той же специализации. А эта последняя, диктуя сборку белка по своему плану, определит особое, специфическое сочетание в нем аминокислот. Новый белок будет особо чувствителен к тому раздражителю, который первоначально «спровоцировал» его образование. И как только «почувствует» его, сейчас же заставит нервную клетку «вспомнить» реакцию на этот самый раздражитель, который перестроил когда-то архитектуру породившей новый белок РНК. Так образуются в мозгу условные рефлексы — стандартная реакция на специфические сигналы. А это первые шаги памяти.

Такую гипотезу впервые предложил несколько лет назад американский ученый Хиден.

Между прочим, его исследования заодно подтвердили и точку зрения профессора Эйди о роли глии в образовании памяти.

Хиден изучал содержание РНК в нейронах вестибулярного аппарата кролика до и после раздражения (вестибулярный аппарат раздражают вращением): после раздражения в нейронах гораздо больше РНК, чем до него. Зато в окружающих глиальных клетках ее становилось меньше. Словно глия, как аккумулятор, «питала» нейроны. Сейчас многие ученые так и считают: глиальные клетки — это источники энергии и биохимических веществ для нейронов.

Продолжим знакомство с микрорайонами коры. Наше путешествие по ней не было систематичным и планомерным. Однако размещение основных ее «учреждений» нам теперь, кажется, ясно. Затылок — зрение. Темя — движения и кожная чувствительность. Височная доля — чего здесь только нет! Слух, обоняние, вкус, самая важная из речевых зон (в левом виске), а возможно, и хранилище памяти.

Лобная доля… О ней мы пока еще ничего не знаем.

…В музее Гарвардского университета вот уже больше 100 лет хранятся два странных экспоната: череп с дыркой на темени и железная палка. И то и другое принадлежало некогда Финеасу Гейджу — железнодорожному мастеру.

Сентябрьским утром 1848 года упомянутая палка в результате, как сказали бы теперь, несоблюдения правил технической безопасности пробила насквозь мозг Гейджа. Однако череп его стал достоянием университета не сразу. Ибо Финеас Гейдж остался жив. И еще прожил после этого двенадцать лет. Удивительно было не то, что мастер не умер (в конце концов это дело случая и выносливости организма), а то, что повреждение обеих лобных долей не отразилось на его здоровье.

Сердце его работало нормально. Давление не изменилось. Он не стал хуже видеть или слышать, не потерял памяти и по-прежнему знал толк в своем деле. Однако дирекция железнодорожной компании вскоре уволила его. Работать с ним было невыносимо. Спокойный и тактичный прежде, он стал упрямым, грубым, несдержанным. Да и сам Гейдж особенно не стремился остаться на работе по причине развившейся вдруг апатии и лени.

Феноменальный случай с Финеасом Гейджем надолго стал предметом споров и обсуждений среди ученых.

Веками считалось, что лобные доли — субстрат высших форм интеллекта, и вдруг… повреждение их нисколько не отразилось на умственных способностях.

Поэтому в последующее столетие исследователи стали особенно обращать внимание на случаи повреждения лобных долей. Оказалось, что изменения психики у всех больных были приблизительно одинаковыми. Человек становился безвольным, безразличным к другим людям, бестактным, несдержанным в своих эмоциях. Исчезали инициативность и организаторские способности. По словам Вулдриджа, «повреждение лобных долей обычно нарушает способность связывать эмоции с интеллектом таким образом, чтобы создавались нормальные побуждающие и сдерживающие мотивы». Итак, основная функция лобных долей — посредничество между нашими эмоциональными стремлениями и интеллектуальной деятельностью.

Но если только в этом их «призвание», совершенно непонятно, почему столь экономная обычно природа отвела для лба так много мозгового материала. Ведь на долю лобных долей приходится почти половина коры. Может быть, все-таки они еще для чего-нибудь нужны человеку?

Опыты на шимпанзе показали, что после их удаления животное гораздо хуже решало задачи, где требуется выполнение логически последовательных действий. Между прочим, и у больных с поражением этой части мозга исчезала способность «удерживать в уме одновременно несколько разных понятий».

Поэтому исследователи считают, что лобные доли отвечают га особую сложную умственную деятельность. Например, за абстрактное мышление. Думают также, что при очень большой нагрузке на «мыслящие» части мозга лобная кора сразу же, как резерв, подключается к решению этих задач.