Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович - Страница 38

Строение коры и распределение обязанностей между разными ее отделами более или менее ясны, но вот интимные связи и взаимодействия между ее клетками, механизмы накопления, хранения и обработки информации в коре — пока еще тайна за семью замками. Ученые пытаются отгадать ее, исследуя электрические свойства мозга.

Началось это 40 лет назад, когда немецкий психиатр Ганс Бергер опубликовал странные картинки. Волнистые линии на них, утверждал Бергер, графическая запись активности головного мозга. Ему не поверили и даже подняли на смех. Трудно было представить, что о работе такого таинственного органа можно узнать что-либо, подключая к нему измерительные приборы. Технические средства и энтузиазм Бергера оставляли желать большего, и о «мозговых волнах» забыли.

А через 25 лет из скромных опытов Бергера родилась электроэнцефалография.

«Мозговые волны», открытые им, известны теперь под названием альфа-ритмов. Кроме них, есть еще бета-, гамма- и тета-волны. Однако от понимания биологической сущности этих волн ученые сейчас так же далеки, как и 40 лет назад.

Кибернетики предполагают, что электроволны — шифрованные сообщения, посылаемые мозгом. Надо найти к шифровке ключ. В клинике, впрочем, ее можно использовать и без ключа. Изменяется характер ЭЭГ, то есть электроэнцефалограммы, — тревога. Поражена какая-то часть мозга. Электроэнцефалограмма точно указывает какая.

Но ученые, которые, вооружась ЭЭГ, хотят проникнуть в существо психических процессов, все еще подбирают к ней ключи. Больше всего психиатров интересуют альфа-волны: их колебания, как выяснилось, тесно связаны с мозговой деятельностью.

Что о них известно?

Частота — 8–13 герц, амплитуда — 30 милливольт. Запись альфа-ритмов одного человека так же не похожа на запись другого, как не похожи их автографы. Амплитуда альфа-волн в разных частях мозга различна. И всегда больше в затылочной доле (там «посольство» зрительных нервов). Они четки и ритмичны, когда человек спит или просто закрывает глаза, ничем не взволнован и ни о чем не думает. Но стоит включить свет, приняться решать задачу или учить стихи, альфа-волны начинают угасать. Ясно, что они как-то связаны с процессами мышления, познания. Но как?

Вот одна из гипотез.

Полагают, что альфа-волны отражают электрические свойства дендритов, которые составляют основную массу серого вещества мозга. Дендритные электропотенциалы обычно слишком малы для того, чтобы вызвать активность нейронов. Однако, когда они возрастают, возбуждается и нейрон: быстрее перехватывает и передает дальше эстафетную палочку специфических импульсов, которые лежат в основе мышления. По всем нейронам словно пробегает волна повышенной чувствительности, и мозг, мобилизуясь, принимает, сохраняет и перерабатывает информацию.

Уолтер Грей первый увидел, как альфа-ритмы бегут по коре. Помог ему в этом двадцатидвухглазый Топси.

Двадцать две электронно-лучевые трубки соединили с электродами. Каждый электрод подключили к мозгу. Электроды принимают из него электрические сигналы. Усилитель их усиливает, электронно-лучевые трубки преобразуют в световые вспышки, яркость которых зависит от активности соответствующего участка мозга. Все двадцать две трубки помещают позади экрана. А на экран наносят контуры мозга. Трубки располагают с таким расчетом, чтобы спроецировать сигналы от участков мозга, к которому они подсоединены, на соответствующее место рисунка на экране. Это топоскоп Уолтера Грея. Ласково — Топси. Прибор для исследования топографии активности мозга.

У большинства людей альфа-волны возникают в височных и лобных долях и распространяются дальше по всей коре. Соседние ее участки реагируют на раздражение в определенном порядке, словно их по очереди включает какое-то развертывающее устройство. И мозг не формально подходит к выполнению своих обязанностей: где-то в его глубинах постоянно работают сортировочный пункт всех сигналов, идущих в кору.

Если какая-то его «извилина» получает новое раздражение, альфа-волны оповещают об этом весь мозг. Но когда раздражение повторяется через правильные интервалы, мозг перестает к нему «прислушиваться»: альфа-ритмы затухают до тех пор, пока в поток информации не попадет сигнал действительно серьезный и важный.

Параллельно с лабораторией Уолтера Грея те же проблемы исследуют сотрудники Михаила Николаевича Ливанова в Институте высшей нервной деятельности Академии наук СССР.

Здесь тоже есть свое детище. Но пятидесятиглазое (а недавно появилось и стоокое). Топоскоп Ливанова и Ананьева позволяет изучать сразу работу всего мозга. Целиком. А не только отдельных его частей.

На этом, пожалуй, мы закончим разговор о коре. Ствол мозга, на время забытый нами, таит в себе интересного не меньше.

Перед Дейтерсом, впервые описавшим ее в прошлом веке, она предстала под микроскопом сетью беспорядочно разбросанных нейронов, густо переплетенных нервными волокнами. Дейтерс назвал ее сетчатым образованием, или ретикулярной формацией. Находится она в стволе и тянется от спинного мозга до таламуса — тоже очень интересного образования ствола.

Ретикулярной формации не повезло. Ее открыли, подробно описали и, не придав большого значения, забыли. Лет двадцать назад американский нейрофизиолог Мэгун и его коллеги из Калифорнийского университета неожиданно вдруг обнаружили, что ретикулярная формация поймала в сети и подчинила своему влиянию почти всю деятельность центральной нервной системы.

«Эти неспецифические механизмы, — писал Мэгун, — распределены почти по всей центральной области ствола мозга, и подобно тому как спицы отходят от оси колеса к его ободу, так и функциональные влияния этой центрально расположенной системы могут распространяться в нескольких направлениях: на спинной мозг, на механизмы, осуществляющие эндокринные функции, на структуры, где возникают эмоции, и на кору больших полушарий, которая обслуживает все высшие сенсоро-моторные и интеллектуальные процессы». Влияет ретикулярная формация на них разными способами. Прежде всего сортирует и регулирует движение нервных импульсов.

Помните, мы говорили, что в головном мозгу есть особый «сортировочный пункт». Из потока имформации он выбирает каждую минуту лишь самые важные для организма сигналы. Обязанности сортировщиков природа возложила на нейроны ретикулярной формации и потому сделала их неспецифическими: любой из этих нейронов может разобраться в любом сигнале любого органа. А чтобы ни один из сигналов не миновал контрольного пункта, природа устроила так, что в ретикулярную формацию поступают дубли всех импульсов, какому бы отделу мозга они ни были адресованы. Доставляют их коллатералли — тонкие веточки, отходящие от основного нервного тракта. Коллатералли посылает в ретикулярную формацию всякий нервный кабель: чувствительные волокна, бегущие из спинного мозга в кору, двигательные, идущие в обратном направлении, нервные пучки, связывающие мозжечок с корой, и все другие.

А ретикулярная формация, как расторопный регулировщик на оживленном перекрестке в часы «пик», одни сигналы пропускает раньше да еще «подстегивает», снабжая дополнительной энергией, другим дает дорогу во вторую очередь. А иные вообще задерживает на время, пока не станут они для организма важными.

Нейроны ретикулярной формации непрерывно заняты сравнением, оценкой и отбором сигналов, которые должны обеспечить поведение организма, точно соответствующее создавшейся обстановке. А верно выбранная программа действия часто вопрос жизни и смерти!

Допустим, продираясь сквозь тропические заросли, человек поранил лицо. Еще полсекунды назад сообщение о ранении было бы самым важным среди потока информации, идущей в его мозг. Но в эти полсекунды человек вдруг увидел, что лиана, за которую он хотел ухватиться, — ядовитая змея.

Для ретикулярной формации сигнал о змее что сирена «Скорой помощи» для регулировщика движения. Тотчас же она задерживает остальные сообщения. А это по прямому проводу передает в кору, усилив дозой добавочной энергии, чтобы сразу на него обратили внимание. И ответную реакцию пропустит без очереди. Человек, ничего еще не осознав, автоматически отдернет руку, отшатнется, выхватит нож. И лишь, когда куски ядовитой «лианы» будут судорожно извиваться у его ног, почувствует боль в ободранной щеке.