Страница:
Михаил Вейсман
Скрытые возможности нашего мозга
«Я знаю, что ничего не знаю…»
Головной мозг человека – это не просто самый малоизученный орган тела. В настоящее время он представляет собой сплошную загадку для науки.
В среднем около полутора килограммов нервной ткани находится в черепе каждого из живущих в мире homo sapiens, и кило четыреста из них составляют «вес» загадки!
Науке известно, из чего состоит мозг. Наука даже частично выяснила уже примерное расположение большинства активных зон, отвечающих за тот или иной процесс. Вернее, она знает, где в основном сосредоточены нервные отростки, которые регулируют отдельные компоненты – поведение человека, его движения, мышление и речь. А вот собрать эти разрозненные кусочки мозаики в единую понятную картину ученым все никак не удается.
Например, такой элементарный вопрос: как вообще простая фактическая информация, поступающая от органов чувств, может превращаться в сложнейшее образование – психику? Ничего из того, что мы знаем об устройстве нервных клеток, не способно объяснить, каким образом они не только передают сигнал в обоих направлениях, но и «усваивают» его смысл.
Физиология клетки, все эти дендриты, аксоны и прочие подробности не имеют никакого касательства к процессу осознания самого значения импульсов. Импульсов, которые через них проходят. Это же совершенно разные вещи!
Или, к примеру, механизмы компенсации. Те самые, которые мозг задействует при восстановлении своей работы после травм. Правое полушарие может почти полностью взять на себя функции еще и левого, если последнее серьезно повреждено или погибло полностью. И наоборот, левое способно компенсировать большинство функций правого. А каким образом такое происходит, совершенно непонятно – ведь сами органы тела, если они не были травмированы, сигналов к подобным действиям не подают. И потом, из способности мозга менять естественное назначение каких-то своих участков следует, что ни один из этих участков изначально не создан выполнять одну функцию. Логично или нет? Пусть в процессе нормальной работы один конкретный участок мозга и отвечает за некий единственный процесс. Пусть каждый отдел мозга на протяжении жизни человека отвечает вообще за один рефлекс или действие. Более того, пусть даже у большинства людей одни и те же области мозга отвечают за одни и те же функции остального тела…
Эти знания мало чем могут помочь, поскольку на свете есть люди, у которых за два-три года то же самое «научились» делать совсем другие части того же органа.
Разумеется, вопросы еще и расстройств работы головного мозга выглядят чащей дремучего леса в самую глухую полночь. И это тоже логично. На фоне таких масштабных пробелов в определении нормы работы этого органа нет никакой возможности разобраться, где начинается патология. Эпилепсия, шизофрения, неврозы…
Да и большинство расстройств психики – чем их считать и как предотвратить, если неизвестно, откуда психика взялась?
Так ли уж правы врачи, когда относят все виды галлюцинаций к каким-либо заболеваниям или действию химических веществ?
Откуда у эпилептиков берется эта «аура» – последние перед началом припадка видения или запахи, которые сам больной помнит и которые повторяются из раза в раз?
В большинстве случаев видения эпилептической ауры носят довольно мрачный характер – причем даже у пациентов, не склонных к пессимизму или меланхолии. Редко у кого признаком близкого припадка является эйфория…
А касательно шизофрении мнения вообще расходятся принципиальнее уже просто некуда. Что по поводу этого заболевания сказал бы Зигмунд Фрейд, может догадаться каждый – и пусть догадывается в меру изощренности собственной фантазии.
А вот остальная, не слишком подверженная влиянию фрейдизма, часть научного мира, «подозревает» в шизофрении даже инфекционное заболевание. Любопытный ход научной мысли? А почему бы нет, если такую симптоматику в былые времена вызывало, например, сифилитическое поражение мозга?
Да, это венерическое заболевание стало известно гораздо раньше, чем появились антибиотики для его лечения. А запущенная стадия этой болезни может проходить и с галлюцинациями, и с маниями, и с припадками – в зависимости от того, какая область мозга затронута инфекцией. Сифилис и с проказой путали частенько, так что факт почти полного отсутствия последних его стадий в наше время – это просто прекрасная новость…
Таким образом, с головным мозгом человека ситуация в современной науке складывается парадоксальная.
С одной стороны, его нормальная или ненормальная работа способна сказаться на работе абсолютно любого органа тела куда заметнее, чем даже очень обширная инфекция или травма. С другой стороны, медицине практически ничего не известно ни о механизме самонастройки мозга, ни о принципах регулирования им деятельности органов. Ни о методах, которыми он определяет, что и как нужно регулировать.
А между тем вопросы накапливаются. И меняющиеся чуть ли не ежедневно условия жизни диктуют новые ее правила – то есть ставят перед «начинкой» человеческого черепа все новые задачи и обнаруживают, естественно, новые проблемы.
В свете таких реалий хорошо бы, конечно, каждому человеку досконально знать, что науке про мозг уже известно, что было открыто лишь недавно и что только предполагается вскоре открыть. Загадки, которые таит в себе этот сгусток нервных волокон, могут содержать ключ и к грандиозным открытиям, и к феноменальным способностям. Тем, которые на данный момент считаются чем-то из области фантастики и вообще продукта не в меру развитого воображения.
Человеческий мозг нужно продолжать изучать – и нужно, пожалуй, даже больше, чем другие органы тела. Пускай мы в итоге и не станем все подряд телепатами, экстрасенсами или волшебниками. Зачем человеку волшебство, если он и безо всякой магии способен сделать столь много? Знания – это ведь тоже своего рода магия… В сверхспособностях можно усматривать определенное преимущество, только если ими не обладает более никто. А если все станут чародеями одновременно, ничего хорошего из этого точно не выйдет. Сколько на Земле сейчас живет миллиардов? А ведь среди них еще есть дети, сумасшедшие, люди с отклонениями в развитии и социопаты!..
Нет, раскрывать секреты собственного тела нужно не для развития телепатии. Но для того, чтобы стало меньше этих самых отклонений – разного рода, вида и ближайших последствий. Чтобы уменьшилось число парализованных после операций и несчастных случаев. Чтобы эпилепсия и шизофрения остались в прошлом подобно тому, как ушли из нашей жизни сифилис и закрытые для посторонних, густо населенные лепрозории… Вот причины, по которым действительно стоит этим заниматься.
Степень, в которой современный человек способен использовать свой мозг во благо себе же, – это необходимый минимум, и не более того. Во благо – то есть не для переделки мира по собственному хотению, а хотя бы для овладения элементарными процессами, проходящими в теле. В особенности теми, которые проходят отнюдь не лучшим образом.
Вопреки расхожему мнению, далеко не каждый человек хочет жить вечно. Хронически или тяжело больные люди редко этого хотят – и их желания понятны. Поэтому, возможно, слова о вечной жизни перестанут быть абстрактным понятием и обретут смысл лишь после того, как человек научится проживать полноценно хотя бы отпущенные ему пока 65–80 лет? Сейчас подобное удовольствие не доступно никому – даже самым влиятельным и богатым представителям человечества, которые болеют наравне со всеми и умирают ничуть не позже остальных людей. Разве не допустимо рассматривать подобное достижение как чудо, вполне сравнимое с переделкой мира? Вполне допустимо!
Для этого чуда нужно не столь уж много: научиться не конфликтовать с собственным организмом, а сотрудничать с ним. Граничащие с маниакальными желания обрести комплекцию мумии Тутанхамона, попробовать все торты на свете или нарастить сверхъестественные (в прямом смысле, ибо естественными они кажутся редко – обычно в темноте) формы там, где их просто быть не должно… Да, все это – очень распространенные виды борьбы против самого себя. Но есть и еще одна роскошная, хитро закрученная, выросшая на вековой путанице и обычных бытовых заблуждениях ветвь наступления по этому фронту. Зовется она недопониманием. В данном случае недопониманием истинных требований и нужд организма. А ведь они у него есть, и их немало. В том числе у головного мозга. Этот орган является в теле человека главнокомандующим, способным отдать любому другому органу приказ не только об активизации, но и об отказе. И орган ему беспрекословно подчинится. А мы не знаем о том, что нужно этому главнокомандующему, ровным счетом ничего. Это риск, и риск большой.
Хотелось бы сказать, что мы сейчас намерены осветить данный вопрос в полной мере, рассмотреть все, на что способно содержимое человеческого черепа, прояснить уйму спорных мест и самых распространенных заблуждений… Однако ничего подобного не произойдет.
Такого никто на данный момент сделать не может – ни ученые, ни публицисты, ни экстрасенсы.
Зато рассказать хотя бы о тех удивительных и одновременно доказанных механизмах, которые заложены и ежедневно работают прямо у каждого из людей под (то есть буквально над) носом, уже можно попытаться. Темных мест и провалов в знаниях о головном мозге от этого меньше, конечно же, не станет. Но, как было отмечено выше, даже просто лучше понять, что он такое и каким образом его обладатель мог бы выразить ему «признательность» за неустанные труды, будет немалым достижением.
Тем паче что при отсутствии единой научной концепции на данную тему единственным, кто хотя бы потенциально способен на такой диалог, остается действительно только сам человек.
В среднем около полутора килограммов нервной ткани находится в черепе каждого из живущих в мире homo sapiens, и кило четыреста из них составляют «вес» загадки!
Науке известно, из чего состоит мозг. Наука даже частично выяснила уже примерное расположение большинства активных зон, отвечающих за тот или иной процесс. Вернее, она знает, где в основном сосредоточены нервные отростки, которые регулируют отдельные компоненты – поведение человека, его движения, мышление и речь. А вот собрать эти разрозненные кусочки мозаики в единую понятную картину ученым все никак не удается.
Например, такой элементарный вопрос: как вообще простая фактическая информация, поступающая от органов чувств, может превращаться в сложнейшее образование – психику? Ничего из того, что мы знаем об устройстве нервных клеток, не способно объяснить, каким образом они не только передают сигнал в обоих направлениях, но и «усваивают» его смысл.
Физиология клетки, все эти дендриты, аксоны и прочие подробности не имеют никакого касательства к процессу осознания самого значения импульсов. Импульсов, которые через них проходят. Это же совершенно разные вещи!
Или, к примеру, механизмы компенсации. Те самые, которые мозг задействует при восстановлении своей работы после травм. Правое полушарие может почти полностью взять на себя функции еще и левого, если последнее серьезно повреждено или погибло полностью. И наоборот, левое способно компенсировать большинство функций правого. А каким образом такое происходит, совершенно непонятно – ведь сами органы тела, если они не были травмированы, сигналов к подобным действиям не подают. И потом, из способности мозга менять естественное назначение каких-то своих участков следует, что ни один из этих участков изначально не создан выполнять одну функцию. Логично или нет? Пусть в процессе нормальной работы один конкретный участок мозга и отвечает за некий единственный процесс. Пусть каждый отдел мозга на протяжении жизни человека отвечает вообще за один рефлекс или действие. Более того, пусть даже у большинства людей одни и те же области мозга отвечают за одни и те же функции остального тела…
Эти знания мало чем могут помочь, поскольку на свете есть люди, у которых за два-три года то же самое «научились» делать совсем другие части того же органа.
Разумеется, вопросы еще и расстройств работы головного мозга выглядят чащей дремучего леса в самую глухую полночь. И это тоже логично. На фоне таких масштабных пробелов в определении нормы работы этого органа нет никакой возможности разобраться, где начинается патология. Эпилепсия, шизофрения, неврозы…
Да и большинство расстройств психики – чем их считать и как предотвратить, если неизвестно, откуда психика взялась?
Так ли уж правы врачи, когда относят все виды галлюцинаций к каким-либо заболеваниям или действию химических веществ?
Откуда у эпилептиков берется эта «аура» – последние перед началом припадка видения или запахи, которые сам больной помнит и которые повторяются из раза в раз?
В большинстве случаев видения эпилептической ауры носят довольно мрачный характер – причем даже у пациентов, не склонных к пессимизму или меланхолии. Редко у кого признаком близкого припадка является эйфория…
А касательно шизофрении мнения вообще расходятся принципиальнее уже просто некуда. Что по поводу этого заболевания сказал бы Зигмунд Фрейд, может догадаться каждый – и пусть догадывается в меру изощренности собственной фантазии.
А вот остальная, не слишком подверженная влиянию фрейдизма, часть научного мира, «подозревает» в шизофрении даже инфекционное заболевание. Любопытный ход научной мысли? А почему бы нет, если такую симптоматику в былые времена вызывало, например, сифилитическое поражение мозга?
Да, это венерическое заболевание стало известно гораздо раньше, чем появились антибиотики для его лечения. А запущенная стадия этой болезни может проходить и с галлюцинациями, и с маниями, и с припадками – в зависимости от того, какая область мозга затронута инфекцией. Сифилис и с проказой путали частенько, так что факт почти полного отсутствия последних его стадий в наше время – это просто прекрасная новость…
Таким образом, с головным мозгом человека ситуация в современной науке складывается парадоксальная.
С одной стороны, его нормальная или ненормальная работа способна сказаться на работе абсолютно любого органа тела куда заметнее, чем даже очень обширная инфекция или травма. С другой стороны, медицине практически ничего не известно ни о механизме самонастройки мозга, ни о принципах регулирования им деятельности органов. Ни о методах, которыми он определяет, что и как нужно регулировать.
А между тем вопросы накапливаются. И меняющиеся чуть ли не ежедневно условия жизни диктуют новые ее правила – то есть ставят перед «начинкой» человеческого черепа все новые задачи и обнаруживают, естественно, новые проблемы.
В свете таких реалий хорошо бы, конечно, каждому человеку досконально знать, что науке про мозг уже известно, что было открыто лишь недавно и что только предполагается вскоре открыть. Загадки, которые таит в себе этот сгусток нервных волокон, могут содержать ключ и к грандиозным открытиям, и к феноменальным способностям. Тем, которые на данный момент считаются чем-то из области фантастики и вообще продукта не в меру развитого воображения.
Человеческий мозг нужно продолжать изучать – и нужно, пожалуй, даже больше, чем другие органы тела. Пускай мы в итоге и не станем все подряд телепатами, экстрасенсами или волшебниками. Зачем человеку волшебство, если он и безо всякой магии способен сделать столь много? Знания – это ведь тоже своего рода магия… В сверхспособностях можно усматривать определенное преимущество, только если ими не обладает более никто. А если все станут чародеями одновременно, ничего хорошего из этого точно не выйдет. Сколько на Земле сейчас живет миллиардов? А ведь среди них еще есть дети, сумасшедшие, люди с отклонениями в развитии и социопаты!..
Нет, раскрывать секреты собственного тела нужно не для развития телепатии. Но для того, чтобы стало меньше этих самых отклонений – разного рода, вида и ближайших последствий. Чтобы уменьшилось число парализованных после операций и несчастных случаев. Чтобы эпилепсия и шизофрения остались в прошлом подобно тому, как ушли из нашей жизни сифилис и закрытые для посторонних, густо населенные лепрозории… Вот причины, по которым действительно стоит этим заниматься.
Степень, в которой современный человек способен использовать свой мозг во благо себе же, – это необходимый минимум, и не более того. Во благо – то есть не для переделки мира по собственному хотению, а хотя бы для овладения элементарными процессами, проходящими в теле. В особенности теми, которые проходят отнюдь не лучшим образом.
Вопреки расхожему мнению, далеко не каждый человек хочет жить вечно. Хронически или тяжело больные люди редко этого хотят – и их желания понятны. Поэтому, возможно, слова о вечной жизни перестанут быть абстрактным понятием и обретут смысл лишь после того, как человек научится проживать полноценно хотя бы отпущенные ему пока 65–80 лет? Сейчас подобное удовольствие не доступно никому – даже самым влиятельным и богатым представителям человечества, которые болеют наравне со всеми и умирают ничуть не позже остальных людей. Разве не допустимо рассматривать подобное достижение как чудо, вполне сравнимое с переделкой мира? Вполне допустимо!
Для этого чуда нужно не столь уж много: научиться не конфликтовать с собственным организмом, а сотрудничать с ним. Граничащие с маниакальными желания обрести комплекцию мумии Тутанхамона, попробовать все торты на свете или нарастить сверхъестественные (в прямом смысле, ибо естественными они кажутся редко – обычно в темноте) формы там, где их просто быть не должно… Да, все это – очень распространенные виды борьбы против самого себя. Но есть и еще одна роскошная, хитро закрученная, выросшая на вековой путанице и обычных бытовых заблуждениях ветвь наступления по этому фронту. Зовется она недопониманием. В данном случае недопониманием истинных требований и нужд организма. А ведь они у него есть, и их немало. В том числе у головного мозга. Этот орган является в теле человека главнокомандующим, способным отдать любому другому органу приказ не только об активизации, но и об отказе. И орган ему беспрекословно подчинится. А мы не знаем о том, что нужно этому главнокомандующему, ровным счетом ничего. Это риск, и риск большой.
Хотелось бы сказать, что мы сейчас намерены осветить данный вопрос в полной мере, рассмотреть все, на что способно содержимое человеческого черепа, прояснить уйму спорных мест и самых распространенных заблуждений… Однако ничего подобного не произойдет.
Такого никто на данный момент сделать не может – ни ученые, ни публицисты, ни экстрасенсы.
Зато рассказать хотя бы о тех удивительных и одновременно доказанных механизмах, которые заложены и ежедневно работают прямо у каждого из людей под (то есть буквально над) носом, уже можно попытаться. Темных мест и провалов в знаниях о головном мозге от этого меньше, конечно же, не станет. Но, как было отмечено выше, даже просто лучше понять, что он такое и каким образом его обладатель мог бы выразить ему «признательность» за неустанные труды, будет немалым достижением.
Тем паче что при отсутствии единой научной концепции на данную тему единственным, кто хотя бы потенциально способен на такой диалог, остается действительно только сам человек.
Мозжечок: что мы можем потерять вместе с ним?
Состоит мозг из белого вещества и серого — это знают все. И одно и второе является нервной тканью. Только белое вещество образуется в основном нейронами, проводящими сигнал в одном направлении, а серое вещество состоит из нейронов мультиполярных. То есть способных пропускать множество сигналов в различных направлениях.
Полностью из серого вещества состоит кора головного мозга, а полностью из белого – внутренняя, как бы базовая часть полушарий.
На всех снимках этого органа нам первыми бросаются в глаза сами полушария. И если попросить любого человека навскидку, утрированно нарисовать мозг на бумаге по памяти, он обязательно нарисует – опять-таки их, родимых. На самом же деле при чисто внешнем осмотре невооруженным глазом можно увидеть сразу три большие части головного мозга – запоминающегося вида полушария, мозжечок (см. рис. 3, с. 36) и мозговой ствол (см. рис. 2, с. 25). Чтобы увидеть множество прочих деталей, мозг необходимо либо перевернуть, либо разрезать вдоль разделяющей полушария борозды, так как эти два самых крупных и самых развитых отдела накрывают собой остальные, словно шапка.
Рис. 1. Мозжечок (М) отвечает за координацию наших движений: I – кора больших полушарий; II – таламус; III – варолиев мост; IV – продолговатый мозг; V – спинной мозг
Мозжечок находится под «куполом» полушарий. Если говорить о его местонахождении, ориентируясь на собственную голову, то мозжечок расположен в области затылка. Он соединен тремя парами ножек с соответствующими отделами основного мозга и тоже состоит из двух полушарий (правда, выраженных чуть менее явно) и так называемого червя. Червь отвечает за поддержание нужного положения туловища, в то время как полушария больше «заняты» точными и плавными движениями конечностей.
Иными словами, мозжечок отвечает за координацию движений человеческого тела и соответствующую работу его мышц (см. рис. 1). А еще – за их общий тонус и поддержание равновесия туловища. Всего-то? Да, если учесть, что каждый шаг человека требует участия около 300 мышц… И это – на ровной поверхности, без учета нужды балансировать или приплясывать на ходу! И потом, есть ли необходимость напоминать, что говорим и смотрим мы тоже мышцами? То есть сама-то речь формируется, естественно, в другом «месте» головного мозга, да и обработка зрительных сигналов происходит не в мозжечке. Но для элементарной артикуляции – проговаривания того, что мы только что придумали сказать, – нужны мышцы рта и глотки, не правда ли? Равно как и для того, чтобы скосить глаза или подстроить хрусталик для рассмотрения ближних и дальних объектов…
Так что работенка у мозжечка совсем не из легких, особенно если учесть, что большинство процессов жизнедеятельности организма человека связано с механическими движениями.
Когда желудок переваривает пищу, он сокращается. Когда кишечник допереваривает оставшуюся часть, всасывает вещества и проталкивает неусвояемый остаток дальше, к прямому кишечнику, он тоже сокращается, и называется это перистальтикой. Сердце сокращается при работе – как и легкие, и диафрагма (эластичная перегородка, отделяющая полость желудка от грудной клетки)… И лабораторные опыты на вечных мученицах науки собаках неоднократно подтверждали наступление расстройств всех этих функций, стоило ученым только нарушить работу мозжечка или удалить его.
Нет, полное прекращение не наступит даже при полном его удалении, однако сформируется ряд комплексных нарушений. Прежде всего, в корне изменится работа желудочно-кишечного тракта – появится диарея, отсутствие аппетита и комплекс симптомов сахарного диабета. Возникнет затруднение дыхания, глотания, нарушится (станет как бы скандирующей по слогам) речь. Жестикуляция человека с поражениями мозжечка станет избыточной или, напротив, неполной – впрочем, обычно наблюдаются оба эффекта одновременно. Изменится до шатающейся походка, явятся головокружения, неспособность выполнить даже самую простую последовательность движений – и т. д. и т. п.
Говоря точнее, человек после полного удаления мозжечка все равно едва ли проживет дольше суток. Процессы-то не прекратятся, однако сила и масштабы дисбаланса будут наверняка таковы, что даже узконаправленная интенсивная терапия не поможет. Во всяком случае, подобных экспериментов на людях никто пока проводить не пробовал, и оценка выживаемости здесь выведена чисто математически. В то же время известно и доказано, что частичное удаление мозжечка провоцирует соответствующий «букет» симптомов, однако лишь в течение первых 7-10 дней. Впоследствии же они ослабевают и изредка исчезают полностью. Срабатывает компенсационный механизм головного мозга, и утраченные функции берет на себя кора лобных долей больших полушарий. Но для этого головному мозгу необходимо ощущать хотя бы частичную связь с мозжечком (или тем, что от него осталось).
Дело в том, что мозжечок служит своего рода переходным мостом, связывающим головной мозг со спинным. И связь этого узла именно со спинным мозгом даже гораздо более прочная, чем с головным. Именно поэтому полное разрушение такого моста приведет в лучшем случае к полному же параличу вплоть до невозможности моргнуть или пошевелить губами. А в худшем – прогрессирующая аритмия сердечной мышцы быстро спровоцирует летальный исход. От частичных же травм мозжечка сильнее всего страдает работа мышц-разгибателей.
В общем, жизнь без мозжечка покажется нелегкой даже самому оптимистически настроенному человеку. Есть такое заболевание – атаксия (от греч. «беспорядок», «путаница»), при котором не образуется или гибнет большинство необходимых для нормальной работы мозжечка нейронов. Чаще всего атаксия передается по наследству. И для таких больных элементарные движения составляют немалую сложность. Необходимость налить воду из чайника в стакан, подняться по лестнице, удерживать тело в вертикальном положении – все эти наполняющие наш ежедневный быт ритуалы для них составляют предмет специальных тренировок и упорного труда. Так что заболевание это крайне серьезное. Пусть оно не смертельно само по себе, зато в нем содержится зародыш массы смертельных несчастных случаев и бытовых травм в самых тривиальных для здорового человека обстоятельствах.
В итоге в определении роли мозжечка современная наука остановилась на взглядах Л. А. Орбели. Именно этот отечественный физиолог еще в 1949 году первым предположил, что мозжечок выполняет функцию как бы регулятора взаимоотношений между различными частями нервной системы. Просто на основе того факта, что большинство двигательных программ организма нарушается, однако не прекращается полностью. Из чего и был сделан вывод, что, выражаясь научно, мозжечок является интегративной системой головного мозга. То есть участвует в составлении программ движения организма для каждой конкретной ситуации. И регулирует активность тех или иных органов (тканей), которые должны быть задействованы в намеченном событии – будь то утренняя пробежка, прием пищи или научная лекция.
Впоследствии же данная теория была дополнена еще одним немаловажным наблюдением. А именно: травмы мозжечка провоцируют расстройство в том числе двигательных навыков, полученных человеком в результате специального обучения. То есть навыка, допустим, как у спортсменов или пациентов, занятых в отдельных сферах физического труда. Так и возникло предположение, что само обучение человека подобным специфичным, не свойственным большинству других людей, движениям проходило тоже с участием мозжечка.
В остальном же мозжечок считается одной из наиболее изученных частей головного мозга. Изученной настолько хорошо, что недавно был даже создан и продемонстрирован в действии первый простейший чип – компьютерный аналог естественного мозжечка.
Эксперимент был поставлен командой израильских ученых под руководством проф. М. Минца из университета Тель-Авива. Полностью парализованную белую крысу заново научили моргать с помощью электродов, вживленных на место разрушенного мозжечка. Импульсы от неповрежденных отделов мозга грызуна поступали в ходе опыта на микроскопический компьютерный чип. Тот, в свою очередь, расшифровывал их и передавал дальше – центральной нервной системе животного. Устройство, продемонстрированное в Израиле, представляет собой пока что самую примитивную из возможных конструкцию такого рода. Однако впоследствии проф. М. Минц предполагает «обучить» микрочип распознаванию и других сигналов мозга, чтобы расширить его функциональность.
Впрочем, исследователи из Тель-Авива – не первые, кто проводит эксперименты такого рода.
В журнале, издаваемом центром нейроинженерии (Centre of Neural Engineering) при университете Южной Калифорнии (University of Southern California)[1], д-р Т. У. Бергер с соавторами представил статью – отчет об уже проведенной работе. Она стала результатом опытов его группы по восполнению функций другой части мозга – гиппокампа. Эта область отвечает за перенос новой информации из краткосрочной в долгосрочную память – как у людей, так и у животных. Оборудование, разработанное в университете Калифорнии, представляет собой гораздо более сложную по функционалу конструкцию. Лабораторных мышей в этих опытах обучали нажимать две педали. При этом лишь нажатие одной из них сопровождалось вознаграждением. Без чипа и при «выключенном» анестезией гиппокампе мыши запоминали нужную педаль лишь на несколько минут. Зато с помощью компьютера и его способности правильно распознавать сигналы памяти ученым удалось выработать у мышей требуемый навык. Более того, оказалось, что вживление такого чипа в здоровый гиппокамп грызуна существенно улучшало и скорость запоминания им педалей, и общие свойства его памяти.
Если необходимо еще более наглядное сравнение роли мозжечка в деятельности центральной нервной системы, то ни для кого не секрет, что изначально по образу и подобию человеческого мозга создавался компьютер. Равно как и большинство программ, которыми оперирует современная цифровая техника. Так вот, одной из служебных программ любого компьютера является так называемый менеджер процессов. Он распределяет очередность выполнения основных программ, процессорное время и системные ресурсы, которые они могут задействовать. Более всего работа мозжечка напоминает функции такого менеджера процессов. Только его быстродействие неизмеримо превышает возможности любого самого мощного менеджера, установленного в разветвленной корпоративной сети. Высоким технологиям такой совершенный баланс точности и скорости пока даже «не снился»!
Полностью из серого вещества состоит кора головного мозга, а полностью из белого – внутренняя, как бы базовая часть полушарий.
На всех снимках этого органа нам первыми бросаются в глаза сами полушария. И если попросить любого человека навскидку, утрированно нарисовать мозг на бумаге по памяти, он обязательно нарисует – опять-таки их, родимых. На самом же деле при чисто внешнем осмотре невооруженным глазом можно увидеть сразу три большие части головного мозга – запоминающегося вида полушария, мозжечок (см. рис. 3, с. 36) и мозговой ствол (см. рис. 2, с. 25). Чтобы увидеть множество прочих деталей, мозг необходимо либо перевернуть, либо разрезать вдоль разделяющей полушария борозды, так как эти два самых крупных и самых развитых отдела накрывают собой остальные, словно шапка.
Мозжечок находится под «куполом» полушарий. Если говорить о его местонахождении, ориентируясь на собственную голову, то мозжечок расположен в области затылка. Он соединен тремя парами ножек с соответствующими отделами основного мозга и тоже состоит из двух полушарий (правда, выраженных чуть менее явно) и так называемого червя. Червь отвечает за поддержание нужного положения туловища, в то время как полушария больше «заняты» точными и плавными движениями конечностей.
Иными словами, мозжечок отвечает за координацию движений человеческого тела и соответствующую работу его мышц (см. рис. 1). А еще – за их общий тонус и поддержание равновесия туловища. Всего-то? Да, если учесть, что каждый шаг человека требует участия около 300 мышц… И это – на ровной поверхности, без учета нужды балансировать или приплясывать на ходу! И потом, есть ли необходимость напоминать, что говорим и смотрим мы тоже мышцами? То есть сама-то речь формируется, естественно, в другом «месте» головного мозга, да и обработка зрительных сигналов происходит не в мозжечке. Но для элементарной артикуляции – проговаривания того, что мы только что придумали сказать, – нужны мышцы рта и глотки, не правда ли? Равно как и для того, чтобы скосить глаза или подстроить хрусталик для рассмотрения ближних и дальних объектов…
Так что работенка у мозжечка совсем не из легких, особенно если учесть, что большинство процессов жизнедеятельности организма человека связано с механическими движениями.
Когда желудок переваривает пищу, он сокращается. Когда кишечник допереваривает оставшуюся часть, всасывает вещества и проталкивает неусвояемый остаток дальше, к прямому кишечнику, он тоже сокращается, и называется это перистальтикой. Сердце сокращается при работе – как и легкие, и диафрагма (эластичная перегородка, отделяющая полость желудка от грудной клетки)… И лабораторные опыты на вечных мученицах науки собаках неоднократно подтверждали наступление расстройств всех этих функций, стоило ученым только нарушить работу мозжечка или удалить его.
Нет, полное прекращение не наступит даже при полном его удалении, однако сформируется ряд комплексных нарушений. Прежде всего, в корне изменится работа желудочно-кишечного тракта – появится диарея, отсутствие аппетита и комплекс симптомов сахарного диабета. Возникнет затруднение дыхания, глотания, нарушится (станет как бы скандирующей по слогам) речь. Жестикуляция человека с поражениями мозжечка станет избыточной или, напротив, неполной – впрочем, обычно наблюдаются оба эффекта одновременно. Изменится до шатающейся походка, явятся головокружения, неспособность выполнить даже самую простую последовательность движений – и т. д. и т. п.
Говоря точнее, человек после полного удаления мозжечка все равно едва ли проживет дольше суток. Процессы-то не прекратятся, однако сила и масштабы дисбаланса будут наверняка таковы, что даже узконаправленная интенсивная терапия не поможет. Во всяком случае, подобных экспериментов на людях никто пока проводить не пробовал, и оценка выживаемости здесь выведена чисто математически. В то же время известно и доказано, что частичное удаление мозжечка провоцирует соответствующий «букет» симптомов, однако лишь в течение первых 7-10 дней. Впоследствии же они ослабевают и изредка исчезают полностью. Срабатывает компенсационный механизм головного мозга, и утраченные функции берет на себя кора лобных долей больших полушарий. Но для этого головному мозгу необходимо ощущать хотя бы частичную связь с мозжечком (или тем, что от него осталось).
Дело в том, что мозжечок служит своего рода переходным мостом, связывающим головной мозг со спинным. И связь этого узла именно со спинным мозгом даже гораздо более прочная, чем с головным. Именно поэтому полное разрушение такого моста приведет в лучшем случае к полному же параличу вплоть до невозможности моргнуть или пошевелить губами. А в худшем – прогрессирующая аритмия сердечной мышцы быстро спровоцирует летальный исход. От частичных же травм мозжечка сильнее всего страдает работа мышц-разгибателей.
В общем, жизнь без мозжечка покажется нелегкой даже самому оптимистически настроенному человеку. Есть такое заболевание – атаксия (от греч. «беспорядок», «путаница»), при котором не образуется или гибнет большинство необходимых для нормальной работы мозжечка нейронов. Чаще всего атаксия передается по наследству. И для таких больных элементарные движения составляют немалую сложность. Необходимость налить воду из чайника в стакан, подняться по лестнице, удерживать тело в вертикальном положении – все эти наполняющие наш ежедневный быт ритуалы для них составляют предмет специальных тренировок и упорного труда. Так что заболевание это крайне серьезное. Пусть оно не смертельно само по себе, зато в нем содержится зародыш массы смертельных несчастных случаев и бытовых травм в самых тривиальных для здорового человека обстоятельствах.
В итоге в определении роли мозжечка современная наука остановилась на взглядах Л. А. Орбели. Именно этот отечественный физиолог еще в 1949 году первым предположил, что мозжечок выполняет функцию как бы регулятора взаимоотношений между различными частями нервной системы. Просто на основе того факта, что большинство двигательных программ организма нарушается, однако не прекращается полностью. Из чего и был сделан вывод, что, выражаясь научно, мозжечок является интегративной системой головного мозга. То есть участвует в составлении программ движения организма для каждой конкретной ситуации. И регулирует активность тех или иных органов (тканей), которые должны быть задействованы в намеченном событии – будь то утренняя пробежка, прием пищи или научная лекция.
Впоследствии же данная теория была дополнена еще одним немаловажным наблюдением. А именно: травмы мозжечка провоцируют расстройство в том числе двигательных навыков, полученных человеком в результате специального обучения. То есть навыка, допустим, как у спортсменов или пациентов, занятых в отдельных сферах физического труда. Так и возникло предположение, что само обучение человека подобным специфичным, не свойственным большинству других людей, движениям проходило тоже с участием мозжечка.
В остальном же мозжечок считается одной из наиболее изученных частей головного мозга. Изученной настолько хорошо, что недавно был даже создан и продемонстрирован в действии первый простейший чип – компьютерный аналог естественного мозжечка.
Эксперимент был поставлен командой израильских ученых под руководством проф. М. Минца из университета Тель-Авива. Полностью парализованную белую крысу заново научили моргать с помощью электродов, вживленных на место разрушенного мозжечка. Импульсы от неповрежденных отделов мозга грызуна поступали в ходе опыта на микроскопический компьютерный чип. Тот, в свою очередь, расшифровывал их и передавал дальше – центральной нервной системе животного. Устройство, продемонстрированное в Израиле, представляет собой пока что самую примитивную из возможных конструкцию такого рода. Однако впоследствии проф. М. Минц предполагает «обучить» микрочип распознаванию и других сигналов мозга, чтобы расширить его функциональность.
Впрочем, исследователи из Тель-Авива – не первые, кто проводит эксперименты такого рода.
В журнале, издаваемом центром нейроинженерии (Centre of Neural Engineering) при университете Южной Калифорнии (University of Southern California)[1], д-р Т. У. Бергер с соавторами представил статью – отчет об уже проведенной работе. Она стала результатом опытов его группы по восполнению функций другой части мозга – гиппокампа. Эта область отвечает за перенос новой информации из краткосрочной в долгосрочную память – как у людей, так и у животных. Оборудование, разработанное в университете Калифорнии, представляет собой гораздо более сложную по функционалу конструкцию. Лабораторных мышей в этих опытах обучали нажимать две педали. При этом лишь нажатие одной из них сопровождалось вознаграждением. Без чипа и при «выключенном» анестезией гиппокампе мыши запоминали нужную педаль лишь на несколько минут. Зато с помощью компьютера и его способности правильно распознавать сигналы памяти ученым удалось выработать у мышей требуемый навык. Более того, оказалось, что вживление такого чипа в здоровый гиппокамп грызуна существенно улучшало и скорость запоминания им педалей, и общие свойства его памяти.
Если необходимо еще более наглядное сравнение роли мозжечка в деятельности центральной нервной системы, то ни для кого не секрет, что изначально по образу и подобию человеческого мозга создавался компьютер. Равно как и большинство программ, которыми оперирует современная цифровая техника. Так вот, одной из служебных программ любого компьютера является так называемый менеджер процессов. Он распределяет очередность выполнения основных программ, процессорное время и системные ресурсы, которые они могут задействовать. Более всего работа мозжечка напоминает функции такого менеджера процессов. Только его быстродействие неизмеримо превышает возможности любого самого мощного менеджера, установленного в разветвленной корпоративной сети. Высоким технологиям такой совершенный баланс точности и скорости пока даже «не снился»!
Ствол головного мозга – что он такое?
Мозговой ствол по сути исполняемых им функций близок к мозжечку. Более того, именно он напрямую соединяет полушария большого мозга с мозгом спинным. Как и мозжечок, он состоит из нескольких частей, имеющих свою специализацию. Обычно в нем выделяют продолговатый мозг, варолиев мост, средний мозг и промежуточный мозг (см. рис. 3, с. 36). Собственно, некоторые исследователи и склонны на основании сходства функций считать мозжечок не отдельной формацией, а еще одной частью мозгового ствола. Ну хоть так, хоть этак, а ствол тоже отвечает за координацию движений. Вернее, за положение тела в пространстве. Как это работает, нужно объяснять на примере.
Допустим, когда человек сидит с завязанными глазами на стуле, он тем не менее чувствует, какое положение занимает его тело в пространстве, верно? Он не видит ни стен, ни пола, ни самого стула. Однако, если его, не развязывая глаз, уложить на пол или, скажем, перевернуть вверх ногами несколько раз подряд, он после прекращения манипуляций все равно уверенно определит, стоит ли он сейчас или лежит, или вообще висит вниз головой… Вот за ощущение человеком положения своего тела даже при отсутствии зрительных ориентиров отвечает мозговой ствол.
Рис. 2. Ствол головного мозга
Кроме того, он, как и мозжечок, связывает полушария большого мозга с мозгом спинным. И разумеется, проводит информацию от одного образования к другому. А еще, именно в мозговом стволе расположены центры, регулирующие те рефлексы человека, которые напрямую связаны с движением. Это глотание, жевание, мимика лица, дыхание, сокращение сердечной мышцы, моргание (как и движения глазных яблок, и реакция на свет), кашель.
Но одно совершенно особое, ключевое отличие ото всех прочих элементов головного мозга у мозгового ствола все же есть. Именно в нем сосредоточены группы клеток, называемые ретикулярной формацией. Эти клетки вырабатывают из поступающей с кровью в мозг глюкозы энергию, необходимую для бесперебойной работы остальных тканей мозга.
Способ, которым расщепляет глюкозу ретикулярная формация, уникален для организма. Дело в том, что глюкоза как вещество служит единственным и незаменимым источником энергии для всех абсолютно клеток человеческого тела. Ее первой стремятся выделить из любой пищи желудок и кишечник, на глюкозу и воду расщепляются собственные жировые запасы организма при диете, и при ее нехватке в крови человека наступает малоприятная гипогликемия.
Последняя представляет собой приступ тошноты, слабости и головокружения в случаях, когда физическая нагрузка на тело явно не соответствует качеству и количеству поглощенной перед этим пищи. Гипогликемия часто встречается у людей, совмещающих занятия спортом со строгой диетой, у просто сидящих на чрезмерно жесткой (в особенности длительной) диете и у пациентов, больных сахарным диабетом. Проблемы с уровнем глюкозы у диабетиков связаны с тем, что их организм (поджелудочная железа) совсем не вырабатывает гормон инсулин. Это белок, без участия которого глюкоза не может усваиваться клетками – причем независимо от степени ее дефицита в них. И у больных «сахарной» болезнью довольно часто случаются передозировки инсулина, влекущие за собой резкое падение глюкозы в крови. Хотя бы раз в жизни гипогликемия случается с каждым человеком. Но у здоровых людей такие явления обычно проходят сами.
Так вот, клеткам тела в основном от любой поглощенной пищи нужна только глюкоза. И непременно нужен инсулин для ее использования по назначению. Если витамины и микроэлементы им требуются лишь в определенном количестве, и чаще всего не обязательно регулярно, то с глюкозой так не получится. Она является ключевой ежедневной потребностью организма, и без нее патологическое состояние наступает достаточно быстро. Больше суток на достижение первого голодного обморока обычно не уходит… А все потому, что двумя основными потребителями глюкозы выступают мышечные волокна тела и его головной мозг. Притом только головной мозг был, есть и будет единственным органом, способным усваивать это вещество без участия инсулина. И умеет такие чудеса творить не он сам, а как раз клетки ретикулярной формации, расположенные в мозговом стволе.
Проблемами движений конечностей, мимических и скелетных мышц занимается в основном средний мозг. И в нем же расположены подкорковые центры слуха и зрения. Промежуточный мозг «заведует» передачей двигательной информации и потоками сенсорного (т. е. с помощью органов чувств) восприятия. Он образован (см. рис. 3, с. 36) таламусом, гипоталамусом и эпиталамусом — вот три крупных отдела, его составляющих. Помимо этого, в продолговатом мозге расположены две железы внутренней секреции – гипофиз (см. рис. 3) и эпифиз.
Допустим, когда человек сидит с завязанными глазами на стуле, он тем не менее чувствует, какое положение занимает его тело в пространстве, верно? Он не видит ни стен, ни пола, ни самого стула. Однако, если его, не развязывая глаз, уложить на пол или, скажем, перевернуть вверх ногами несколько раз подряд, он после прекращения манипуляций все равно уверенно определит, стоит ли он сейчас или лежит, или вообще висит вниз головой… Вот за ощущение человеком положения своего тела даже при отсутствии зрительных ориентиров отвечает мозговой ствол.
Кроме того, он, как и мозжечок, связывает полушария большого мозга с мозгом спинным. И разумеется, проводит информацию от одного образования к другому. А еще, именно в мозговом стволе расположены центры, регулирующие те рефлексы человека, которые напрямую связаны с движением. Это глотание, жевание, мимика лица, дыхание, сокращение сердечной мышцы, моргание (как и движения глазных яблок, и реакция на свет), кашель.
Но одно совершенно особое, ключевое отличие ото всех прочих элементов головного мозга у мозгового ствола все же есть. Именно в нем сосредоточены группы клеток, называемые ретикулярной формацией. Эти клетки вырабатывают из поступающей с кровью в мозг глюкозы энергию, необходимую для бесперебойной работы остальных тканей мозга.
Способ, которым расщепляет глюкозу ретикулярная формация, уникален для организма. Дело в том, что глюкоза как вещество служит единственным и незаменимым источником энергии для всех абсолютно клеток человеческого тела. Ее первой стремятся выделить из любой пищи желудок и кишечник, на глюкозу и воду расщепляются собственные жировые запасы организма при диете, и при ее нехватке в крови человека наступает малоприятная гипогликемия.
Последняя представляет собой приступ тошноты, слабости и головокружения в случаях, когда физическая нагрузка на тело явно не соответствует качеству и количеству поглощенной перед этим пищи. Гипогликемия часто встречается у людей, совмещающих занятия спортом со строгой диетой, у просто сидящих на чрезмерно жесткой (в особенности длительной) диете и у пациентов, больных сахарным диабетом. Проблемы с уровнем глюкозы у диабетиков связаны с тем, что их организм (поджелудочная железа) совсем не вырабатывает гормон инсулин. Это белок, без участия которого глюкоза не может усваиваться клетками – причем независимо от степени ее дефицита в них. И у больных «сахарной» болезнью довольно часто случаются передозировки инсулина, влекущие за собой резкое падение глюкозы в крови. Хотя бы раз в жизни гипогликемия случается с каждым человеком. Но у здоровых людей такие явления обычно проходят сами.
Так вот, клеткам тела в основном от любой поглощенной пищи нужна только глюкоза. И непременно нужен инсулин для ее использования по назначению. Если витамины и микроэлементы им требуются лишь в определенном количестве, и чаще всего не обязательно регулярно, то с глюкозой так не получится. Она является ключевой ежедневной потребностью организма, и без нее патологическое состояние наступает достаточно быстро. Больше суток на достижение первого голодного обморока обычно не уходит… А все потому, что двумя основными потребителями глюкозы выступают мышечные волокна тела и его головной мозг. Притом только головной мозг был, есть и будет единственным органом, способным усваивать это вещество без участия инсулина. И умеет такие чудеса творить не он сам, а как раз клетки ретикулярной формации, расположенные в мозговом стволе.
Проблемами движений конечностей, мимических и скелетных мышц занимается в основном средний мозг. И в нем же расположены подкорковые центры слуха и зрения. Промежуточный мозг «заведует» передачей двигательной информации и потоками сенсорного (т. е. с помощью органов чувств) восприятия. Он образован (см. рис. 3, с. 36) таламусом, гипоталамусом и эпиталамусом — вот три крупных отдела, его составляющих. Помимо этого, в продолговатом мозге расположены две железы внутренней секреции – гипофиз (см. рис. 3) и эпифиз.