100 великих тайн сознания Бернацкий Анатолий
Но при более тщательном их исследовании выяснилось, что ситуация с глиальными клетками далеко не так проста, как предполагалось ранее. Последние исследования говорят о том, что на протяжении всей жизни человека нейроны и глия постоянно обмениваются сигналами.
По количеству и по размерам нейроны мозга Альберта Эйнштейна ничем не отличаются от тех, что формируют серое вещество обычных людей
Более того, и сами глиальные клетки общаются и друг другом, влияя на деятельность всех структур мозга. Но передают они сообщения друг другу с помощью химических, а не электрических сигналов, как нейроны.
При этом глия очень четко распознает поступающие в аксоны электрические импульсы, реагируя на них поглощением ионов кальция. В нейронах кальций, в свою очередь, «включает» ферменты, которые отвечают за синтез нейротрансмиттеров – химических соединений, с помощью которых электрический импульс передается из нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами.
Не исключено, что поступивший в глиальные клетки кальций активизирует определенные ферменты, которые влияют на начало и развитие каких-то реакций…
Впервые клетки глии были обнаружены и описаны еще в 1846 году знаменитым немецким патологоанатомом Р. Вирховым. Он же и дал им и это название, тем самым определив их как структуры, склеивающие нервную ткань.
Особенно интенсивно изучали глию медики, так как в этой ткани особенно часто возникают опухоли мозга. В свою очередь, это обстоятельство, скорее всего, связано с тем, что клетки глии, в отличие от нейронов, могут делиться даже во взрослом состоянии.
Следует отметить, что глия состоит из нескольких типов клеток. Однако в ней наиболее широко представлены нервные клетки, называемые астроцитами. Например, в мозолистом теле на их долю приходится четверть всех глиальных клеток.
Уже само название астроцита говорит о том, что он имеет форму миниатюрной звездочки с многочисленными отростками, один из которых связан с нейроном, а остальные – с капиллярами.
На конце каждого отростка имеются утолщения, называемые астроцитарными ножками. Но поскольку за поверхность капилляра цепляются отростки многих астроцитов, то они переплетаются друг с другом настолько плотно, что вокруг кровеносного сосуда образуют подобие чехла.
Считается, что эта изоляция сосудов является одним из «редутов» в мозговом, или гематоэнцефалическом, барьере.
Два других типа глиальных клеток – олигодендроциты и шванновские – похожи не только по внешнему виду, но и по выполняемым функциям. Правда, олигодендроциты образуют миелиновую оболочку аксона в центральной нервной системе, а шванновские клетки – в периферической.
Намотан же миелин на аксон слоями, подобно изоленте. Причем таких слоев на одном аксоне бывает до полутора сотен.
Впрочем, хотя большинство аксонов и покрыты толстым слоем нейроглии, тем не менее на многих из них ее нет вообще.
Более того, даже на покрытых глией нервных волокнах на каждом миллиметре «изоляционного» слоя имеются разрывы, называемые перехватами Ранвье.
В последние годы, став предметом тщательного изучения нейробиологов, глия приоткрывает все больше и больше своих тайн. Например, выяснено, что она играет очень важную роль в распространении по нейрону электрических импульсов.
Предотвращая «утечку» сигнала, глия обеспечивает быстрое прохождение импульса от одного участка к другому. Так, по аксону, который покрыт миелином, сигналы бегут примерно в 100 раз быстрее, чем по волокну без изоляции.
Но для того, чтобы импульс «проскакивал» через волокно с максимальной скоростью, необходимо соблюдение следующего условия: толщина изоляции должна находиться в строго определенной пропорции к диаметру волокна внутри нее. Наилучший результат достигается, когда отношение толщины аксона к общей толщине волокна равно 0,6. Но вот как глиальные клетки определяют это соотношение, то есть количество необходимых слоев, ученым пока неизвестно…
«У человека процесс миелинизации протекает постепенно. В момент рождения лишь в нескольких областях мозга содержится достаточно большое количество миелина, который затем к 25–30 годам неравномерно распространяется и откладывается в отдельных местах.
Миелинизация обычно идет волной от затылочной коры больших полушарий к лобной по мере взросления. Соответственно, в лобных долях она происходит позже всего. Эти области ответственны за сложные рассуждения, планирование действий и суждения – а такие навыки приходят лишь с опытом. Исследователи предполагают, что недостаточная миелинизация является одной из причин того, что подростки не способны принимать ответственные решения так же, как взрослые.
Предположительно, в человеческом мозге миелинизация аксонов не завершается до полового созревания, поскольку до этого времени волокна продолжают расти, обретают новые ветви и лишаются старых в зависимости от индивидуального опыта данного человека. После того как они покрываются миелином, в них могут происходить лишь более ограниченные изменения. Ученых волнует, действительно ли миелин обеспечивает познавательные способности, или же когнитивные процессы просто ограничены в тех областях, где он еще не сформировался.» (Дуглас Филдз. Вещественность белого вещества. // В мире науки. 2008, № 6).
Это попытался выяснить Фредрик Уоллен. Будучи сам неплохим музыкантом, он и провел изучение распределения глии у профессиональных пианистов. В результате этих исследований ученый установил, что, в отличие от людей, далеких от музыки, у пианистов определенные области белого вещества действительно развиты намного лучше. Более того, особенно много глии отмечается у тех музыкантов, которые начали осваивать инструмент в раннем возрасте.
Наблюдается также прямая связь между объемом глии и коэффициентом интеллекта IQ. Эти доказательства были получены при изучении детей в возрасте от 5 до 18 лет. Кроме того, было установлено, что у детей, страдающих тяжелыми нарушениями внимания, белого вещества в мозолистом теле содержится на 17 % меньше, чем у здоровых.
В экспериментах на крысах тоже было продемонстрировано, что те из животных, которых выращивали в богатой на «игрушки» и общение среде, в мозолистом теле имели повышенное содержание миелинизированных волокон.
Опираясь на эти сведения, ученые стали подозревать, что глия может иметь непосредственное отношение и к различным заболеваниям психики. Например, при томографическом исследовании мозга при дислексии было установлено, что количество белого вещества в нервных цепях, участвующих в чтении, значительно меньше, чем в здоровом организме.
Еще в одном исследовании было установлено, что у людей, неспособных различать высоту звука, снижено количество белого вещества в одном из пучков волокон на правой стороне мозга.
«В настоящее время причиной шизофрении считают аномалии развития мозга, в том числе, нарушение образования связей. Врачи всегда удивлялись, почему это заболевание обычно развивается в подростковом возрасте. Но ведь это как раз тот возраст, когда идет активная миелинизация передней части больших полушарий! За последние годы исследователи обнаружили аномалии белого вещества в нескольких областях мозга больных шизофренией – оказалось, что в нем снижено количество олигодендроцитов.
Аномалии белого вещества выявлены также у больных, страдающих синдромом дефицита внимания, аутизмом, возрастными нарушениями функций мозга и болезнью Альцгеймера, а также у людей с патологической склонностью ко лжи», – утверждает Дуглас Филдз в своей статье, отрывок из которой уже цитировался выше.
Таким образом, таинственное белое вещество мозга играет важнейшую, а иногда и ключевую, роль во многих процессах, происходящих в мозге. Поэтому ее исследованием с каждым годом занимается все больше ученых и исследовательских институтов.
ЧИСТО ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
Мозг человека отличить от такового, например, собаки или лошади совсем несложно. Труднее это сделать, если сравнить головной мозг человека и обезьян. Впрочем, и в этом случае особых трудностей специалист не испытает. У человека и само вместилище разума крупнее, и размер коры, как абсолютный, так и относительный, больше.
Но это все явные и хорошо заметные признаки. А если у человека какой-нибудь микроскопический признак, характерный только для него? Своего рода маркер интеллекта. Например, какие-нибудь особенности в строении нервных клеток мозга. Ведь, по сути, именно их взаимодействие рождает не только примитивные реакции на воздействие окружающей среды, но высшие формы нервной деятельности.
Оказывается, такие своеобразные метки, присущие только человеку и ближайшим его родственникам по филогенетическому дереву, есть. Это – веретенообразные нейроны.
Впервые их обнаружили еще в начале прошлого века. Описали, связали с некоторыми функциями, а затем об их существовании надолго забыли.
Вернула к «жизни» эти клетки студентка-старшекурсница Эстер Нимчински. Случилось это на пороге нынешнего – двадцать первого века. Эстер, изучавшую поясную извилину коры головного мозга, заинтересовала группа нервных клеток, которые явно отличались от других нейронов – звездчатых и пирамидальных.
Их тела были раза в четыре крупнее, чем у других нейронов. К тому же эти клетки имели по два дендрита. Впрочем, даже не это главное. Важнее то, что один из этих отростков находился в нижней части нейрона, а другой – в верхней. Такая своеобразная структура делала эти нейроны похожими на веретена. Поэтому их так и назвали: веретеновидными клетками.
В мозгу орангутана и других высших обезьян, как и в мозгу человека, имеются веретеновидные клетки
Когда же Нимчински и ее руководитель Хоф стали более углубленно изучать эти нейроны, то вскоре выяснили, что они присутствуют только в передней области поясной извилины, в так называемом слое 5b, который выдает итоговый результат после обработки поступившей в мозг информации.
Более того, оказалось, что таких клеток у здоровых людей совсем немного. Однако у тех пациентов, причиной смерти которых стала болезнь Альцгеймера, веретеновидных нейронов оказалось на три четверти меньше нормы.
Проанализировав полученные факты, исследователи пришли к выводу, что веретенообразные клетки играют особую, и, скорее всего, очень важную роль высшей нервной деятельности человека.
К тому же поясная извилина, наряду с другими важными структурами, входит в состав лимбатической системы, располагаясь на внутренней поверхности полушарий мозга, или, иначе говоря, под передними долями коры головного мозга.
А ведь еще в середине прошлого века американский физиолог Дж. Папец высказал мысль, что лимбическая система принимает активное участие в формировании эмоций у животных и человека. Более того, по его же мнению, эта структура мозга принимает сигналы, связанные с эмоциональным возбуждением, от гипоталамуса, которые тот получает через таламус.
Что же касается поясной извилины, то тот же Дж. Папец назвал ее особой структурой, которая отвечает за восприятие эмоций, то есть за тот процесс, в результате которого изменение гормонального уровня в крови превращается в чувство.
Но самое любопытное ученых ждало впереди. Оказалось, что веретеновидные клетки присутствуют не только у человека, но и в соответствующей области мозга шимпанзе и горилл. В то же время их нет в аналогичных зонах мозга макак.
Дальнейшие исследования показали, что впервые веретеновидные клетки появляются в мозге орангутана. Их обнаружили также в соответствующих структурах упоминавшихся выше шимпанзе и гориллы, а также у бонобо.
Но вот у гиббонов, а также у представителей других обезьян, а также у обследованных млекопитающих их не нашлось. А ведь ученые изучили ткани мозга 23 видов приматов и 30 видов других млекопитающих.
Более того, в то время как у орангутана веретеновидные клетки исчисляются единицами, у человека их десятки тысяч. А вот горилла, шимпанзе и бонобо по количеству этих нейронов занимают промежуточное положение между орангутаном и человеком.
И еще один важный момент: у человека при рождении веретенообразные нейроны отсутствуют, и появляются они лишь на четвертом месяце жизни. То есть тогда, когда ребенок начинает улыбаться и задерживать взгляд на окружающих его предметах.
Конечно, у исследователей возник логический вопрос: а какую же функцию веретеновидные клетки выполняют в мозгу высокоорганизованных приматов? Ответить на этот вопрос можно было, определив те области мозга, в которых находятся эти нейроны.
Так, главное место концентрации веретеновидных клеток – поясничная извилина, о чем было известно уже давно – обеспечивает внимание, воспринимает боль, фиксирует ошибки и т. д.
Так, электроэнцефалограммы показывают, что поясничная извилина начинает работать намного активнее, когда человек решает различные задачи.
Известны также случаи, когда больные с повреждениями поясничной извилины в основном лежали, почти не разговаривая и ничего не делая. Однако выздоровев, они сообщали окружающим, что они слышали и понимали их разговоры, но желания вступить в беседу не чувствовали.
На основании проведенных исследований ученые пришли к выводу, что как раз веретенообразные клетки мозга и делают человека человеком, заставляя его влюбляться, чувствовать себя виноватым, относиться к тем или иным людям с симпатией или антипатией.
Возможно, эти клетки обеспечивают быстрое рождение социальных эмоций в отношении того или иного субъекта: «он симпатичен», «он неприятен», «я вляпался» и т. д.
Но так ли это на самом деле, сказать пока ученые не могут. Для этого требуются новые более строгие доказательства. А пока предположение, что именно веретенообразные клетки «делают нас людьми», – всего лишь гипотеза.
ХИМИЯ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЕ
Обычно взаимоотношения между людьми считаются прерогативой социально-психологических наук. Но, как показали исследования последних лет, эту проблему можно исследовать и на молекулярном уровне. И это подтвердили некоторые открытия в области генетики и биохимии.
Так, например, было установлено, что некоторые молекулярные механизмы, регулирующие социальное поведение, существуют, не меняясь, сотни миллионов лет. Причем как у животных, так и у людей они очень похожи и функционируют почти одинаково.
Одним из таких регуляторов общественного поведения являются нейропептиды окситоцин и вазопрессин.
Детальное их исследование показало, что эти соединения могут работать в двух режимах: они могут воздействовать и на одиночные нейроны и на их группы. В первом случае они называются нейромедиаторами, во втором – нейрогормонами.
Молекулы окситоцина и вазопрессина состоят всего из девяти аминокислот и отличаются одна от другой всего двумя аминокислотными фрагментами.
Эти или родственные им соединения обнаружены почти у всех изученных многоклеточных животных: их нашли даже у гидр. Их история, согласно заключению биологов, насчитывает около 700 миллионов лет.
Миндалина – отдел мозга, отвечающий за обработку социально значимой информации
У млекопитающих и человека синтезом окситоцина и вазопрессина заняты нервные клетки гипоталамуса. А вот у беспозвоночных, у которых эта структура отсутствует, производят эти соединения особые нейросекреторные отделы нервной системы.
Влияние этих двух нейропептидов очень широко исследовалось на многих видах животных. В результате оказалось, что окситоцин практически полностью регулирует семейную жизнь самок: их половое поведение, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру.
А вот вазопрессин больше занят «сильным» полом: он влияет на эрекцию и эякуляцию, на агрессию, территориальное поведение и отношения с партнершами.
Безусловно, влияние этих соединений на поведение человека исследовать во много раз сложнее, чем их воздействие на поведение животных. И тем не менее благодаря современным методикам в этой области науки ученые получили немало любопытных фактов.
Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по некоторым микросателлитам – коротким, последовательно расположенным повторам в ДНК. Оказалось, что с этой изменчивостью связаны психологические и поведенческие различия.
Кроме того, выяснилось, что микросателлиты влияют на некоторые черты характера, например, на способность к самопожертвованию. В частности, это касается микросателлита RS3.
Под контролем этого участка ДНК находится и семейная жизнь. В 2006 году шведские ученые установили, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита RS3, названного RS3 334, романтические отношения приводят к браку в два раза реже, чем у остальных представителей сильной половины человечества.
Более того, у них во столько же раз больше риск оказаться несчастливыми в браке.
А вот у слабого пола таких соотношений между сателлитами и проблемами в жизни не обнаружено: даже если женщины являются гомозиготными по данному аллелю, они не сильно обижаются на свою личную жизнь.
В то же время те из женщин, которым судьба «подарила» мужа с «неправильным» микросателлитом, отношениями в семье чаще всего недовольны.
Носители аллеля RS3 334 выделились еще рядом характерных особенностей. Так, их больше среди тех, кто страдает аутизмом. При рассматривании посторонних лиц у носителей этого аллеля сильнее возбуждается миндалина – отдел мозга, отвечающий за обработку социально значимой информации, а также за ощущение страха и недоверчивость.
Когда же нейролептиды стали капать в нос, то ученые получили удивительные эффекты. Так, когда таким путем ввели мужчинам вазопрессин, в лицах незнакомых людей она увидели угрожающую мимику.
А вот у женщин эффект был обратный: для них неизвестные лица становились дружелюбнее, да они и сами вели себя намного мягче. А у мужчин все было наоборот.
Что же касается окситоцина, то у мужчин он улучшал способность по выражению лица разбираться в настроении и чувствах незнакомых им людей. Помимо этого, во время разговора мужчины чаще смотрели своему визави в глаза.
Кроме того, при носовом введении окситоцина мужчины становились доверчивее.
Проведенные исследования со всей остротой показали проблемы, которые могут в ближайшем будущем появиться в обществе. Например: распылять продавцам в воздухе вокруг своих товаров окситоцин или нет? Прописывать ли микстуру окситоцина постоянно ругающимся супругам? Или этого делать не стоит, чтобы не вызвать у них более серьезных проблем со здоровьем?
Ответить сразу на все эти вопросы ни биологи, ни психологи, ни социологи не могут. Поэтому проблема химии мозга, контроля над ней и будущим общества ждет новых исследований и, конечно же, выводов, которые смогут предложить наиболее оптимальный вариант выхода из этой ситуации.
УДИВИТЕЛЬНЫЙ И ЗАГАДОЧНЫЙ МЕЛАТОНИН
Мелатонин – не только важнейший гормон из производимых эпифизом, но и одно из эволюционно древнейших биологических веществ. И для такого утверждения у биохимиков имеются все основания. Ведь это соединение ученые обнаружили в составе одноклеточных организмов и растений.
Открыт он был в 1958 году американским дерматологом А. Лернером.
На рисунке Р. Декарта шишковидная железа, или эпифиз, обозначена буквой Н
В организме позвоночных животных, в том числе и у человека, синтезом мелатонина занята шишковидная железа, или эпифиз. Но прежде чем установить этот, хорошо известный сегодня, факт, ученые провели многочисленные эксперименты, порой весьма тонкие и сложные.
И только в начале XX века австрийский невролог О. Марбург предположил, что эпифиз синтезирует и выделяет специфическое соединение, которое оказывает непосредственное влияние на работу гипоталамуса и, как следствие – на развитие и функционирование развитие репродуктивной системы.
Примерно в это же время было доказано, что в эпифизе находится вещество, приводящее к побледнению кожи.
Основой для производства мелатонина в человеческом организме является незаменимая аминокислота триптофан.
Когда поток крови доставляет ее в эпифиз, здесь триптофан при непосредственном участии ряда ферментов превращается сначала в серотонин, из которого затем образуется мелатонин.
Не задерживаясь в эпифизе, это вещество немедленно поступает в кровь и спинномозговую жидкость, или в ликвор.
При этом, как считают физиологи, мелатонин не просто диффундирует в окружающие эпифиз жидкости, а выбрасывается эпифизом двумя отдельными порциями. Одна порция, имеющая низкую концентрацию, направляется в кровь и переносится ею в периферические органы и ткани, а другая, более концентрированная, поступает в ликвор, где связывается с рецепторами мозга.
При этом в течение суток содержание мелатонина в крови существенно меняется. Так, если днем его концентрация всего 1–3 пикограмма/мл, то примерно за два часа до отхода ко сну она начинает постепенно увеличиваться, а после выключения света она возрастает до 100–300 пикограмм/мл.
В предрассветные часы концентрация мелатонина опять начинает снижаться, и после пробуждения снова достигает своего минимума.
И что в этих суточных изменениях концентрации удивительно, они для каждого конкретного человека довольно стабильны, причем, настолько индивидуальны, что можно говорить о мелатониновой кривой, как о своеобразном маркере данного человека.
Исследования показывают, что помимо суточных колебания мелатонина у людей наблюдаются и в разные периоды годового цикла.
И, скорее всего, именно с годовым ритмом мелатонина связаны и сезонные колебания физического и эмоционального состояний человека. Например, проявление сезонных депрессий.
Молекула мелатонина отличается небольшими размерами и высоким сродством к жирам. Поэтому она может свободно проникать в любые органы и ткани, преодолевая даже такие серьезные преграды, как плацентарный и гематоэнцефалический барьеры.
Молекулы мелатонина были обнаружены в сетчатке, половых железах, селезенке, печени, вилочковой железе, желудочно-кишечном тракте.
Следует особо отметить, что эмбрионы и только что появившиеся на свет младенцы человека сами синтезировать мелатонин не могут, а используют материнский, который поступает сначала через плаценту, а потом – с молоком матери. Секреция гормона начинается лишь на третьем месяце развития ребенка.
С возрастом синтез мелатонина в эпифизе резко увеличивается и достигает максимума в 5-летнем возрасте. А затем в последующие годы он постепенно снижается.
По-видимому, связано это с тем, что с возрастом активность периферических эндокринных желез падает, поэтому и в тормозящих эффектах мелатонина они перестают нуждаться.
Любопытные идеи в отношении мелатонина выдвинул российский ученый А.М. Хелимский. Он предположил, что главным фактором эволюции человека стал постепенно нарастающий темп и ритм жизни. И эта эволюционная результирующая как раз и реализуется через эпифиз и его основной гормон – мелатонин.
Хелимский считает, что хронический стресс матери во время беременности, который в основном характерен для мегаполисов, повышает в ее организме уровень гормонов стресса, которые, проникая через плаценту, подавляют у зародыша формирование эпифиза. Об этом свидетельствует тот факт, что за первую половину прошлого столетия средний вес эпифиза зрелого плода снизился почти в два раза.
А это, в свою очередь, приводит к ослаблению блокирующего действия мелатонина на функции гипофиза. Соответственно, он начинает более активно продуцировать и выбрасывать в кровь половые гормоны, приводящие к подростковой акселерации.
Влияет мелатонин и на сон. Причем влияние это самое разное. Иногда он подавляет сон, иногда не влияет вообще, а порой даже увеличивает продолжительность парадоксального сна.
Причину столь разного влияния мелатонина на сон ученые пока объяснить не могут. Возможно, связано это с изменением гормонального баланса.
В последние годы мелатонин очень активно изучается. Тем не менее его роль в организме пока до конца не исследована.
ПРИНЦИП ДОМИНАНТЫ
«Больше всего меня расстраивают уши, я их ненавижу за форму и величину. Все время о них думаю. Даже мерещится постоянно что-то об ушах – моих, конечно. Слушаю, допустим, песню Высоцкого “Спасите наши души”, воспринимаю как “Спасите мои уши”. Я уже несколько раз обращалась к косметологам, но те утверждают одно и то же: дескать, уши абсолютно нормальные…
Поначалу я думала, что все косметологи, у которых я консультировалась, сговорились: никто не хотел меня всерьез выслушать, а потом поняла, что никакого сговора нет» (Буянов М.И. Ребенок из неблагополучной семьи: записки детского психиатра. М., 1988).
«Если вы представите себе человека, – рассказывала жена известного изобретателя Томаса Эдисона, – живущего в состоянии непрерывного возбуждения, не видящего ничего, что не связано непосредственно с решаемой задачей, то вы будете иметь точное представление об Эдисоне во время работы».
Статистика утверждает, что приблизительно 80 % французов не высыпаются. И причина этого на первый взгляд довольно странная: они в обязательном порядке стремятся досмотреть до конца понравившуюся им телепередачу, хотя она и заканчивается в позднее время. Казалось бы, чего проще: взять пульт и нажать кнопку выключения. Но их словно кто-то удерживает от этого действия…
Эти три примера являются хорошей иллюстрацией доминанты – одного из общих принципов работы нервных центров, который был открыт русским физиологом академиком А.А. Ухтомским в 1923 году.
Русский физиолог академик А.А. Ухтомский
Предыстория же этого открытия такова. Однажды ученый исследовал скорость реакции собаки на воздействие электрическим током. Собака находилась в специальном «станке», ограничивавшем ее движения.
Передними лапами она опиралась на металлическую пластину, на которую ученый периодически подавал слабый электрический ток. В тот самый момент, когда пластина находилась под током и собака, естественно, отдергивала от нее лапы, фиксировалась и записывалась скорость ее реакции на электрический удар.
Но однажды животное на очередной удар током не отреагировало привычным движением конечностей, а приняло характерную для дефекации позу и вскоре облегчило свой кишечник. После этого собака опять стала исправно реагировать на электричество.
Вот так, чуть ли не случайно, и был открыт важнейший принцип работы мозга, который Ухтомский назвал «доминантой».
То есть доминанта – это стойкий очаг возбуждения, который в данный момент становится господствующим в работе мозга, или, иначе говоря, главной реакцией мозга на тот или иной стимул.
Этот главный очаг накапливает в себе возбуждения от других источников и одновременно тормозит реакции на поступающие импульсы тех структур, к которым эти импульсы имеют прямое отношение. Например, человек во время творческого процесса может забыть о еде и сне.
Что же касается собаки, то в тот момент, когда на пластины подавался ток, она демонстрировала оборонительные реакции: отдергивала лапы и скалилась. То есть в ее мозгу был активирован один очаг возбуждения – центр обороны.
Но в какой-то момент в глубине мозга активизировался центр дефекации, который вскоре вообще вытеснил оборонительные реакции собаки на удары током, то есть ее центр обороны был полностью подавлен центром дефекации.
К тому же и все энергетические ресурсы центра обороны были перенаправлены в доминирующий очаг возбуждения – в центр, контролирующий дефекацию. Иначе говоря, следуя принципу доминанты, значительная часть энергии мозга направляется на выполнение самой важной на текущий момент задачи. И тем самым блокируются реакции множества других очагов возбуждения.
Но при этом, согласно Ухтомскому, этот единственный центр возбуждения состоит из комплекса «определенных симптомов во всем организме – и в мышцах, и в секреторной работе, и в сосудистой деятельности».
В эксперименте было также доказано, что на определенной стадии развития доминанта изменяет практически все процессы в организме – биохимические, вегетативные и т. д. Поэтому изучение различных параметров организма не имеет смысла, если оно проводится без учета доминантных состояний мозга человека.
Как же возникает и как развивается в мозге доминирующий очаг возбуждения?
Отвечая на этот вопрос, ученые вводят понятия созревания и формирования доминанты.
Именно в ранней стадии формирования доминанта как очаг повышенного возбуждения первая отвечает на точечное нарастание различных импульсов и захватывает их. В этот же период она блокирует избыточные, ненужные импульсы и группы нервных клеток.
На следующем этапе своей «жизни» она выключает ненужные центры и переходит от рассеянных реакций на любой раздражитель к избирательному реагированию только на те раздражения, которые создали ее. Это и есть созревание доминанты. Фактически это стадия образования условного рефлекса, когда из множества поступающих возбуждений доминанта выделяет ту группу, которая для нее является особенно «интересной».
Теперь, когда она созрела, «из множества новых, “не идущих к делу” подкрепляющих впечатлений… происходит подбор и отметка “пригодного”, “нужного”, “имеющего непосредственную связь”». В этот, третий, период между доминантой и внешним раздражителем устанавливается такая связь, когда раздражитель будет не только вызывать ее, но и подкреплять.
То есть если у человека возникает острое желание утолить голод, то он уже начинает думать только о еде, и ни о чем другом. Но если в этот момент вдруг появится более сильный раздражитель, например, угроза для здоровья или для жизни, очаг возбуждения переместиться в другую область коры головного мозга, и человек начнет соответствующим образом реагировать на опасность.
Следует иметь в виду, что у человека существует много разных потребностей. Ему необходимо питаться и утолять жажду, иметь тепло и свет, любить и быть любимым, познавать окружающий мир и самореализовываться.
И каждая из этих потребностей в любой миг может стать доминирующей. И в принципе так и должно быть. Ибо обстоятельства постоянно меняются: в один какой-то момент человека мучает голод, в другой – жажда. И именно доминанта помогает ему удовлетворить ту или иную первостепенную для данной ситуации потребность.
Но бывает, что мысли человека захватывает совершенно нереальная фантазия, и все силы мозга, по принципу доминанты, пускаются на выполнение этой несбыточной мечты.
Например, человек вдруг решил стать самым богатым. И чтобы решить эту иллюзорную задачу, он сутками не уходит с рабочего места, забывая не только об отдыхе, но и о семье.
То же самое можно сказать и об игроманах, у которых идея выиграть огромный денежный приз превращается в цель, доминирующую над всеми остальными мыслями.
Потеряет же доминанта свою безграничную и все нарастающую власть только тогда, когда она полностью удовлетворена или вытеснена другой, более мощной, доминантой.
Но разрушить властвующую доминанту одним из этих способов не всегда получается. И тогда люди начинают жить в мире нереальной мечты, тратя на ее достижение все силы.
«Если сложилась доминанта, ее не преодолеть словами и убеждениями, – она будет ими только питаться и подкрепляться. Это оттого, что доминанта всегда самооправдывается, и логика – слуга ее, – писал А.А. Ухтомский. – А трагизм в том, что человек сам активно подтверждает и укрепляет в других то, что ему в них кажется: а кажется в других то, что носишь в себе самом. Проходит мимо Красота и Чистота, а люди усматривают грязь, ибо носят грязь в себе. Вот – возмездие! И выход тут один: систематическое недоверие к себе, своим оценкам и своему пониманию, готовность преодолеть себя ради другого, готовность отбросить свое ради другого».
МОЗГ… В ЖЕЛУДКЕ
Бывает, что от сильного страха у нас в животе начинаются спазмы (так называемая «медвежья болезнь»). Отчего так получается? Какая связь между нашими нервами и желудком?
А секрет весь в том, что у человека недавно обнаружен еще один нервный центр – своеобразный мозг, который расположен в брюшной части нашего тела.
Брюшная нервная система находится в слоях ткани, устилающей внутренние стенки пищевода, желудка, тонкой и толстой кишок. Она состоит из сети нейронов, обменивающихся между собой сигналами, и разных вспомогательных клеток. Устройство ее примерно такое же, как и головного мозга, только количество нейронов здесь значительно меньше, и они не образуют полушарий. Но запоминать информацию, учиться на том или ином опыте, влиять на наши эмоции этот мозг в состоянии. Более того, в «мозге» живота функционируют те же самые нервные ткани, что и в головном. А у людей, страдающих болезнью Альцгеймера и Паркинсона, обнаруживаются нервные повреждения, похожие на таковые в головном мозге.
Ныне более тщательным изучением этого явления занялась специальная наука – нейрогастроэнтерология, кстати, сделавшая уже немало открытий. Например, исследователи из Лондонского университета полагают, что брюшной мозг достался нам в наследство с тех времен, когда природа конструировала первые зачатки нервной системы, экспериментируя еще с дождевыми червями. Постепенно, когда для выполнения тех или иных функций животным понадобился более сложный мозг, стала развиваться центральная нервная система. Но брюшной мозг не исчез, так как оказался полезным при эмбриогенезе. На одной из стадий развития у эмбриона оба мозга развиваются совершенно независимо друг от друга. Затем между ними протягивается блуждающий нерв, и оба мозга развиваются параллельно.
На нынешний день установлено, что в брюшном мозге насчитывается около 100 миллионов нейронов – больше, чем в спинном мозге. Эти нейроны объединены в два слоя, или сплетения. Здесь находятся рецепторы белков, кислот и других химических элементов, которые регулируют деятельность пищеварительной системы. Поскольку оба мозга связаны между собой, нет ничего удивительного в том, что у них и одинаковые ритмы. Например, известно, что головной мозг во время сна проходит несколько 90-минутных циклов – медленный сон сменяется быстрым и т. д. Так вот, если ночью кишечник пуст и не занят перевариванием пищи, то у него наблюдается тот же полуторачасовой ритм: сначала медленное сокращение мышц, потом быстрое… И если с кишечником не все в порядке, человеку частенько снятся кошмары.
Когда человеку грозит опасность, именно брюшной мозг выделяет те гормоны, которые настраивают организм либо на борьбу, либо на бегство. Под действием техже гормонов возбуждаются чувствительные нервы желудка – отсюда и сосание под ложечкой.
Профессор Эмеран Майер из США считает, что наш «желудочный мозг» управляет многими эмоциональными процессами. Живот, как и голова, аккумулирует опыт, приобретаемый человеком во время жизни, и затем использует его в повседневной практике. Только память желудка фиксирует не ход мысли, а испытанное им состояние. Хорошие и плохие ощущения, идущие из живота, на самом деле не просто интуиция, а воспоминания о том, что «похожая проблема уже возникала, и после ее решения я почувствовал себя превосходно (или наоборот – не лучшим образом)».
То есть мозг живота, в отличие от головного мозга, использует для принятия решений соматические ориентиры, дающие нам представление о том, как мы будем себя чувствовать после принятия решения. Поэтому не игнорируйте рекомендации своего второго мозговитого помощника и прислушивайтесь к ним.
Глава 2
Невидимый архив мозга
ПАМЯТЬ БЕЗ ГРАНИЦ
«Начало этой истории относится еще к двадцатым годам этого века.
В лабораторию автора – тогда еще молодого психолога – пришел человек и попросил проверить его память.
Человек – будем его называть Ш. – был репортером одной из газет, и редактор отдела этой газеты был инициатором его прихода в лабораторию.
Как всегда, по утрам редактор отдела раздавал своим сотрудникам поручения; он перечислял им список мест, куда они должны были пойти, и называл, что именно они должны были узнать в каждом месте. Ш. был среди сотрудников, получивших поручения. Список адресов и поручений был достаточно длинным, и редактор с удивлением отметил, что Ш. не записал ни одного из поручений на бумаге. Редактор был готов сделать выговор невнимательному подчиненному, но Ш. по его просьбе в точности повторил все, что ему было задано. Редактор попытался ближе разобраться, в чем дело, и стал задавать Ш. вопросы о его памяти, но тот высказал лишь недоумение: разве то, что он запомнил все, что ему было сказано, так необычно? Разве другие люди не делают то же самое? Тот факт, что он обладает какими-то особенностями памяти, отличающими его от других людей, оставался для него незамеченным.
Редактор направил его в психологическую лабораторию для исследования памяти, – и вот он сидел передо мною…
Я приступил к исследованию Ш. с обычным для психолога любопытством, но без большой надежды, что опыты дадут что-нибудь примечательное.
Однако уже первые пробы изменили мое отношение и вызвали состояние смущения и озадаченности, на этот раз не у испытуемого, а у экспериментатора.
Я предложил Ш. ряд слов, затем чисел, затем букв, которые либо медленно прочитывал, либо предъявлял в написанном виде. Он внимательно выслушивал ряд или прочитывал его и затем в точном порядке повторял предложенный материал.
Я увеличил число предъявляемых ему элементов, давал 30, 50, 70 слов или чисел, – это не вызывало никаких затруднений. Ш. не нужно было никакого заучивания, и если я предъявлял ему ряд слов или чисел, медленно и раздельно читая их, он внимательно вслушивался, иногда обращался с просьбой остановиться или сказать слово яснее, иногда сомневаясь, правильно ли он услышал слово, переспрашивал его. Обычно во время опыта он закрывал глаза или смотрел в одну точку. Когда опыт был закончен, он просил сделать паузу, мысленно проверял удержанное, а затем плавно, без задержки воспроизводил весь прочитанный ряд.
Гениальный математик Леонард Эйлер обладал удивительной способностью к запоминанию чисел
Опыт показал, что с такой же легкостью он мог воспроизводить длинный ряд и в обратном порядке – от конца к началу; он мог легко сказать, какое слово следует за какими и какое слово было в ряду перед названным. В последних случаях он делал паузу, как бы пытаясь найти нужное слово, и затем – легко отвечал на вопрос, обычно не делая ошибок.
Ему было все равно, что ему предъявлялось: осмысленные слова или бессмысленные слоги, числа или звуки, давались ли они в устной или в письменной форме. Ему было необходимо только одно: чтобы один элемент предлагаемого ряда был отделен от другого паузой в 2–3 секунды, и последующее воспроизведение ряда не вызывало у него никаких затруднений.
Вскоре экспериментатор начал испытывать чувство, переходящее в растерянность. Увеличение ряда не приводило Ш. ни к какому заметному возрастанию трудностей, и приходилось признать, что объем его памяти не имеет ясных границ. Экспериментатор оказался бессильным в, казалось бы, самой простой для психолога задаче – измерении объема памяти. Я назначил Ш. вторую, затем третью встречу. За ними последовал еще целый ряд встреч. Некоторые встречи были отделены днями и неделями, некоторые – годами.
Эти встречи еще более осложнили положение экспериментатора.
Оказалось, что память Ш. не имеет ясных границ не только в своем объеме, но и в прочности удержания следов. Опыты показали, что он с успехом – и без заметного труда – может воспроизводить любой длинный ряд слов, данных ему неделю, месяц, год, много лет назад. Некоторые из таких опытов, неизменно кончавшихся успехом, были проведены спустя 15–16 лет (!) после первичного запоминания ряда и без всякого предупреждения. В подобных случаях Ш. садился, закрывал глаза, делал паузу, а затем говорил: “Да-да… это было у вас на той квартире… вы сидели за столом, а я на качалке… вы были в сером костюме и смотрели на меня так… вот… я вижу, что вы мне говорили…” – и дальше следовало безошибочное воспроизведение прочитанного ряда.
Если принять во внимание, что Ш., который к этому времени стал известным мнемонистом и должен был запоминать многие сотни и тысячи рядов, – этот факт становится еще более удивительным». Нет, это вовсе не отрывок из какого-то фантастического романа. Это фрагмент из книги знаменитого советского психолога А.Р. Лурии «Маленькая книжка о большой памяти». А пациентом Ш., которого исследовал ученый, был журналист одной из московских газет.
Но господин Ш. – не единственный человек, который обладал столь невероятными способностями к запоминанию. История знает немало и других людей с таким редкостным талантом.
Например, Юлий Цезарь и Александр Македонский знали в лицо и по имени всех своих солдат – до 30 000 человек. Этими же способностями обладал и персидский царь Кир. Каждого из 20 000 жителей Афин знали знаменитые Фемистокл и Сократ.
Удивительной способностью к запоминанию чисел обладал гениальный математик Леонард Эйлер. Он, например, держал в голове первые шесть степеней всех чисел до ста. Академик А.Ф. Иоффе помнил таблицу логарифмов, по памяти пользовался таблицей логарифмов, а академик С.А. Чаплыгин называл номер телефона, по которому звонил несколько лет назад, причем всего один раз.
Некто Э. Гаси помнил содержание всех 2500 книг, которые когда-либо прочитал. Более того, он мог не задумываясь восстановить в памяти любой из них отрывок.
Кроме перечисленных выше известно немало других примеров феноменальной памяти. Редкую способность к запоминанию демонстрируют гениальные художники и композиторы.
Например, великому французскому художнику Гюставу Доре издатель как-то поручил сделать рисунок с фотографии. Но Доре, уходя, взять ее с собой забыл. Однако на следующий день принес совершенно точную ее копию.
Великий Моцарт мог точно записать сложную пьесу, которую слышал лишь однажды, а композитор А.К. Глазунов без особого труда восстанавливал утерянные партитуры музыкальных произведений.
О безграничных возможностях человеческой памяти свидетельствуют и многие другие факты.
Так, существует предание, что один китайский император более 2000 лет назад проникся завистью к своим предкам и к великолепию предшествующей национальной истории. Он пытался уничтожить все исторические, религиозные и философские системы прошлого с тем, чтобы в будущем летоисчисление велось от его царствования. Он сжег все, что сколько-нибудь походило на письменный документ, включая и сочинения Конфуция. Сведения об истории империи были уничтожены и жили лишь в форме традиций. Однако труды великого философа продолжали существовать в полном объеме благодаря одному конфуцианскому ученому, который сохранил в своей удивительной памяти учение, усвоенное им в юности. Его память была настолько совершенна, что когда была найдена старая конфуцианская рукопись, то было установлено, что ученый не пропустил в тексте ни одного слова.
И в настоящее время существуют индийские жрецы, которые точно помнят все песни «Махабхараты» в 300 тысяч строк. А некоторые ученые могут воспроизвести по памяти «Веды», содержащие в себе около миллиона слов.
В наше время есть раввины, которые, начав с какого-либо указанного слова, могут рассказать наизусть весь Талмуд, представляющий собой целую библиотеку.
Великолепной памятью обладали и обладают не только религиозные деятели.
Римский философ и писатель Сенека мог повторить две тысячи бессвязных слов в том же самом порядке, в каком он услышал их один раз. Его друг Порций Катон никогда не забывал когда-либо произнесенных им речей, и память не изменяла ему ни в одном слове.
Кардинал Меццофанти, владевший более чем ста языками, никогда не забывал раз заученного слова.
Это, если можно так сказать, словесные виды памяти. Но, как показывает опыт и специальные исследования, существуют и другие типы памяти.
Мальбаки – великий флорентийский библиофил – обладал поразительной памятью на книги и библиотеки. Он знал расположение каждой книги не только в собственной библиотеке, но и в других библиотеках мира. Однажды герцог Тосканский спросил его, где можно найти одну редкую книгу. Мальбаки ответил, что что существует только один экземпляр ее в Константинопольской библиотеке на седьмой полке третьего ряда справа от входа.
Исключительной музыкальной памятью обладал профессор Московской консерватории Ф. Бузони: он запоминал и мог воспроизвести практически все услышанные мелодии.
Один из самых выдающихся шахматистов XIX века американец Поль Морфи мог играть, не глядя на шахматную доску, восемь партий одновременно. Другой шахматист – Поль Сенс – играл до двадцати. А Александр Алехин на Всемирной выставке в Чикаго в 1938 году провел «вслепую» сеанс одновременной игры на 32 шахматных досках. Игра продолжалась 12 часов. Шахматисту пришлось оперировать 1000 фигурами более чем на 2000 клеток.
В 1845 году пожар уничтожил здание Академии изящных искусств в Филадельфии, где наряду с другими ценными картинами погибла и «Римская дочь» Мурильо. Спустя почти 35 лет Сортэн написал эту же картину по памяти.
В 1805 году войска Наполеона унесли с собой из Кёльна шедевр Рубенса, картину «На алтаре церкви Святого Петра». Местный художник, большой поклонник этой картины, изготовил копию ее по памяти. Оригинал был возвращен позднее, и при сравнении с копией самое тщательное исследование не могло обнаружить заметного различия.
Эти примеры – всего лишь самая малость из того огромного числа фактов феноменальной памяти, которые сегодня накопила наука. Но, несмотря на это, до сих пор о механизмах, такую память создающих и поддерживающих, к сожалению, известно очень мало.
И еще несколько фактов из той же коллекции удивительных способностей к запоминанию. Миллион цифр после запятой числа «пи» – такой новый мировой рекорд по запоминанию чисел. Все они – в голове жителя Львова Андрея Слюсарчука. Миллион цифр из книги на 250 страниц рекордсмен запоминал шесть дней.
А испанец Рамон Компайо всего за полсекунды смог полностью повторить последовательность из 23 тысяч слов, которую он прослушал лишь однажды.
Приведенные выше примеры невероятной способности к запоминанию ученые не могут объяснить до настоящего времени, хотя на сей счет выдвинуто немало гипотез. В их основу положены самые разные гипотетические механизмы, но ни один из них удивительный феномен объяснить не в состоянии.
ПРИОН – ОСНОВА ПАМЯТИ?
Итак, как же наша память сохраняет тот огромный массив информации, который накапливается в ней в течение жизни? Это – один из основных вопросов науки о мозге. Множество теорий пытается дать на него ответ. И, согласно одной из них, важную роль в процессе запоминания играют прионы. То есть те структуры, которые являются возбудителями тяжелых психических заболеваний: например, «коровьего бешенства» у животных и «болезни Кройцфельда-Якоба» у людей.
Поражение тканей головного мозга при болезни Кройцфельда-Якоба
Конечно, предполагать, что белок, который вызывает болезни мозга, является в то же время и носителем памяти, довольно рискованно. И тем не менее такая гипотеза не только существует, но и имеет под собой довольно основательный фундамент.
Если же говорить о запоминании вообще, то следует сказать, что этот процесс предполагает образование в мозгу некоего аналога тем явлениям, переживаниям или образам, которые человек получает из внешнего мира посредством органов чувств или конструирует в своем сознании.
Что это за аналог, специалисты пока сказать не могут, и поэтому на эту роль выдвигают разные биологические структуры: например, рибонуклеиновые кислоты и белки.
Но что касается белков, то, как известно, в большинстве своем они существуют в клетках недолго: дни, часы и даже минуты. И только немногие – всю человеческую жизнь. Выполнив возложенную на них задачу, они распадаются, и на смену им синтезируются другие, согласно генетическим инструкциям. А значит, после разрушения белка исчезает и память о событии или явлении?
Из столь парадоксальной ситуации природа вроде бы нашла оригинальный выход: сохранение информации в нейронных цепях.
Итак, представим себе десятки миллиардов нейронов, очень компактно упакованных в нашей черепной коробке. А также сотни и тысячи миллиардов точек, в которых эти нейроны пересекаются. Легко понять, что в результате этих взаимодействий образуется невероятно сложная сеть контактов. И любой сигнал, попав в такую сеть, может перемещаться по ней в самых разных направлениях. При этом, проходя через нейрон, сигнал, как говорят ученые, «зажигает» его и нейрон «вспыхивает». Это значит, что если сигнал пробегает по множеству нейронов, то он «зажигает» их, и на карте мозга вспыхнет след этого пробега. Другой сигнал, соответственно, промчится по другим нервным клеткам и оставит уже свой, новый след в этой цепи. Таким образом, бесконечное число сигналов проходят своими конкретными путями в сером веществе мозга, оставляя в нем свои следы в виде «зажженных» нейронов. И каждый такой след – это мозговой аналог того воздействия, которое возбудило первичный сигнал.
Читать бесплатно другие книги:
