Страница:
Бывают случаи, когда медикогеографам приходится обращаться к совсем, казалось бы, неожиданным источникам сведений. Например, в некоторых районах европейской части страны практическим врачам важно знать расположение долговременных рубежей обороны времен войны. Зачем? Очень просто. В таких местах выше опасность столбняка: его возбудители попадают в почву с отбросами животных и человека, в местах скопления людей их особенно много, а патогенность они сохраняют десятки лет. Значит, в таких местах нужно при всякой царапине особо тщательно проводить противостолбнячные прививки...
Иногда приходилось углубляться в историю и нам при работе в Сибири.
Собирались мы в экспедицию на Витим, заранее узнав из литературы, что там часто встречается эндемический зоб. Приехали - а зоба практически нет. В конце концов выяснилось, что прежде там выращивали собственный хлеб, которым и питались, а в почвах тех мест очень мало йода, недостаток которого и вызывает зоб. Потом земледелие здесь забросили, перешли на привозную пшеницу, и зоб исчез.
Такие изменения условий жизни всегда необходимо учитывать - не только прошлые, но и будущие, в том числе и те, что произойдут в результате появления новых промышленных предприятий. Если на первых порах развития Братска главной опасностью для здоровья людей были клещевой энцефалит, заболевания, связанные с природными факторами, то теперь, когда тайга отступила, на первый план выдвинулись болезни, свойственные промышленным городам.
При планировании города УстьИлимска предполагалось строить жилые кварталы ниже сооружавшейся там плотины гидроэлектростанции. Но по нашим рекомендациям их перенесли - полынья водохранилища, не замерзающая даже зимой, порождает слой постоянного тумана, который на низменных местах может превратиться в смог.
Меняется в ходе строительства не только природная среда - меняется и само население, а с ним - наши требования к условиям жизни. В новых городах на востоке страны будут работать и работают и пожилые люди, и не очень здоровые, и появляются новые поколения - значит, и подход здесь нужен особый.
Карты здоровья
Условия среды и жизни могут очень сильно различаться от одной местности к другой даже в пределах одного и того же региона. Поэтому один из главных инструментов медикогеографа - специальные карты, на которые наносятся важные для здоровья людей параметры среды. На основе таких медикогеографических разработок нередко делаются выводы огромного народнохозяйственного значения.
Недавно решался стратегический вопрос освоения Ямбургского газового месторождения на полуострове Ямал:
строить ли там постоянный город или работать вахтовым методом. И решающую роль сыграли медико-географические карты. Изучив множество факторов, влияющих на здоровье и трудоспособность людей, мы разделили всю Тюменскую область на зоны, и Ямбургское месторождение оказалось в экстремальной, для постоянного житья малопригодной. На этом основании и было принято решение: создавать здесь город не в обычном понимании, а рассчитанный на вахтово-экспедиционный метод работы на месторождении.
Почему нас двое!
Эмансипация эмансипацией. Все равно с древних времен до самых последних лет мужчины воспринимались как сильный пол. И вдруг - сначала робко, а потом увереннее - стали раздаваться голоса: нет, биологически все наоборот, мужской пол-пол слабый!
Это действительно так. Достаточно сказать, что мужчины чувствительнее на всех этапах жизни (включая эмбриональный) ко всем болезням и неблагоприятным факторам среды. Если в момент оплодотворения на 100 будущих девочек приходится 120-130 будущих мальчиков, то в момент рождения на 100 девочек приходится уже только примерно 106 мальчиков. К возрасту женихов и невест соотношение полов становится 1:1, а дальше...
Феномен объясняли самыми разными способами. Привлекались социальные причины, но (слабое, конечно, утешение для мужчин) оказалось, что аналогичные явления существуют и у животных, и у растений.
С другой стороны, как известно, пол определяется двумя хромосомами, причем у женщин две одинаковые хромосомы (XX), у мужчин разные (ХУ).
Наличие у мужского пола только одной Х-хромосомы - приводит к меньшей его устойчивости: чаще появляются мутации, некоторые болезни.
Казалось бы, все стало ясно - вот откуда все беды "развенчанного" сильного пола! Но опять же, как ни странно, виды с ХУ-конституцией у женского пола (например, птицы или, скажем, бабочки) все равно привилегию повышенной смертности предоставляют самцам! Даже клетка мужского организма чувствительнее аналогичной женской клетки. В чем же дело?
Этот вопрос - автору оригинальной теории возникновения и развития полов В. Геодакяну, старшему научному сотруднику Института биологии развития АН СССР имени Н. К. Кольцова.
- Давайте сначала разберемся: а почему вообще существуют два пола7 С открытием основных законов генетики, казалось бы, все стало ясно - два пола увеличивают количество возможных генетических комбинаций. Но существует же в природе и другой способ полового размножения, кроме раздельнополого,- когда каждый организм сочетает в себе признаки двух полов, и этот способ дает в два раза большее число комбинаторных возможностей! И все-таки у подавляющего большинства живых существ "в моде" именно наличие двух полов. Что явилось прекрасным решением проблемы, которая возникла в ходе эволюционного развития.
Дело в том, что все живое существует не изолированно, а в тесном контакте с внешней средой, и поэтому вынуждено приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды. Для этого лучше как можно больше контактировать со средой, получать как можно больше информации. С другой стороны, в каждом организме заложено стремление к сохранению своей генетической организации (благодаря чему и сохраняется вид на протяжении долгого времени) - но для этого лучше как можно меньше контактировать со средой!
Где же золотая середина и есть ли она? Нет, гнаться за двумя зайцами, как всегда, бессмысленно - и результатом мудрого раздумья природы стало появление двух полов, специализированных на выполнении этих альтернативных эволюционных задач: изменения (мужской пол) и сохранения (женский пол).
Теперь становится понятна причина повышенной смертности мужского пола он первым получает новую информацию, сталкиваясь со всевозможными воздействиями среды. Повышенная уязвимость мужчин - плата за новую информацию, без которой невозможно существование вида! К сожалению, только опытным путем можно понять, что такое хорошо и что такое плохо...
Но как же удается мужскому полу вызывать огонь на себя?
Дело в том, что в течение жизни каждый организм стремится как можно лучше приспособиться к условиям среды, в которой живет. Но наследственно задается не сам признак, а некоторый размах его возможного проявления индивидуально варьируемый,- и конкретная реализация генотипа - только один вариант из множества вероятных. Понятно, что чем шире этот размах, тем больше возможностей у организма приспособиться к среде.
Поэтому женский пол гораздо пластичнее в процессе индивидуального развития, легче приспосабливается к среде за счет более широких границ проявления генотипа. Мужской пол такой возможности лишен и первым принимает "удары судьбы". Но, как известно, выиграешь в одном, проиграешь в другом. Гибкость, приспособляемость женского пола в процессе индивидуального развития приводит к тому, что они как бы ускользают от действия отбора - а это главный двигатель эволюции! И на эволюционной арене главная роль принадлежит мужчинам, перед которыми постоянно стоит дилемма: или погибнуть, или найти новые пути развития - ничего другого им просто не остается!
Вот, например, представим себе, что наступило похолодание. Женщина обзаведется жировой прослойкой, мужчина или погибнет, или изобретет шубу, откроет пещеру, огонь... Даже такое традиционное женское занятие, как вязание, изобрели мужчины! Поэтому в процессе эволюции шел независимый отбор: у мужчин - на изобретательность, сообразительность, у женщин - на лучшую приспособляемость.
Отсюда вытекают многие психологические особенности полов. Женщины лучше поддаются обучению и воспитанию, но и более консервативны, осторожны - все это выражение лучшей адаптированности к среде. Вспомним, с какой легкостью в романах простая девушка превращается в блистательную светскую даму, как легко меняют женщины привычки, вкусы, наряды. Мужчинам такая перестройка дается значительно сложнее. Внося уточнение в давний спор о том, что важнее в формировании: гены или среда, скажем такдля женщин чуть больше среда, для мужчин - чуть больше гены. Кстати сказать, из-за этого среди мужчин больше как слабоумных, так и гениев.
А женщины "выбирают" более комфортное, среднее положение.
Но зато мужчины делают первый шаг в любой области, будь то новый вид деятельности или новый спорт - отсюда, кстати, и их большая подверженность всем социальным порокам и "болезням века". Мужской пол-эволюционный авангард вида, его впередсмотрящий. Интересно, что даже в различных аномалиях развития прослеживается совершенно четкая закономерность. Среди женского пола распространены те аномалии, что повторяют уже встречавшиеся в процессе развития признаки, у мужчин - совершенно новые, ранее не встречавшиеся. Это как бы нащупывание пути, тропинки в будущее.
Женщинам рисковать нельзя, их эволюционная роль иная - сохранение достигнутого и передача следующим поколениям. Можно сказать так: функция мужского пола - пробовать и ошибаться, для того чтобы иногда находить удачные решения; функция женского пола-эти удачные решения закреплять.
Если перейти на язык кибернетики, то мужчины - временная, оперативная память вида, а женщины - постоянная память системы.
Необъятный мир мозга
Рассказывает доктор химических наук Ю. Чирков
"Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института".
Так писал в романе "Гиперболоид инженера Гарина" А. Толстой. Мечта писателя не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом неясны и теперь.
Всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, короче, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.
Три в одном
"Карта" мозга, как и земного шара, отчетливо делится на два полушария.
Остались на ней и имена первооткрывателей - Ролландова борозда, зона Лиссауэра, ядро Бехтерева. Но колумбы мозга только намечали контуры разведанных "материков", прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейроанатомов и нейрофизиологов.
Каждую минуту мозг поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, он требует питания в первую очередь - перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. А примерно через восемь минут наступает смерть.
По форме головной мозг напоминает гриб. Его "ножка" - самая древняя часть - мозговой ствол, или так называемый "мозг рептилий". С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся, очень отдаленные предки человека. Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритм сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.
Над "мозгом рептилий" возвышается промежуточный мозг, известный также под названием "старый мозг млекопитающих". Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Тут находятся "центры" обоняния, вкуса и эмоций. Страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации, были следующей после инстинктов ступенью в эволюции нервной системы животных.
И наконец, третья, самая молодая часть - "шляпка гриба" - появилась примерно 20 миллионов лет назад.
Это большой мозг, средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.
Три мозга в одном! Инстинкты, эмоции, мышление не всегда в ладу друг с другом, плохо "стыкуются". Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?
По ту сторону гугола
400 - каждую секунду, 24 тысячи - каждую минуту, и так на протяжении девяти месяцев. С громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов - в голове будущего человечка. Так набегает то внушительное - 10 миллиардов нейронов-количество, которое обусловливает все возможности нашего мозга.
Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый - скопления нейронов и белый - ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серобелого вещества толщиной несколько миллиметров, покрывающий полушария большого мозга,- это и есть та "сцена", на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса под названием "жизнь".
Нередко говорят о нейронных галактиках, о звездных мирах мозга - ведь количество нейронов столь же бессчетно, как и число звезд на небе. Но задумаемся: 10 миллиардов нейроновмного или мало? Отчего это количество способно вместить в себя весь окружающий нас мир?
Вот мнение математика: в шеренге настоящих арифметических великанов триллион (1 000 000 000 000), квадриллион (1 000 000 000 000 000), квинтиллион, секстиллион... - миллиарды кажутся пигмеями. Вот гугол, заметит математик, - это действительно большое число.
Гугол - это десять в сотой степени, непостижимая громадина. Какую процедуру перебора предметов, мгновений ни выдумывай, превзойти гугол вроде бы невозможно. Например, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше десяти в восемьдесят восьмой степени - намного меньше гугола!
И все же есть явления, которые бросают вызов мощи гугола. Одно из них сети нейронов.
Каждый нейрон окружен десятками соседей, связан с ними аксонами и дендритами. Так образуется гигантская нейронная паутина, действующая наподобие телефонной станции. Умственные способности во многом определяются и числом связей, которые мозг в состоянии создать и скоростью их возникновения, а ее среднее значение - тысячная доля секунды. Трудно вообразить, какие числовые циклопы комбинаций возникают в сети десяти миллиардов нейронов нашего мозга!
Английский кибернетик У. Эшби в свое время предлагал такую классификацию чисел. Числа от 1 до 1010 (число нейронов в голове) он назвал практическими. От 10 ° до 10100 (гугол)- астрономическими. Числа выше гугола Эшби относил к разряду комбинаторных.
Приведем только один пример комбинаторных чисел. 10140-число всех вариантов в шахматной партии, делающее нереальным отыскание общей "формулы" шахматной игры.
Вот так, в рассуждениях о возможностях интеллекта, мы быстро оказались по ту сторону гугола. Убедились, что количество возможных связей в мозге сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.
Гармония дивных узоров
Подобно человеческим лицам, в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный "атом"
мозга-сложнейшая химическая фабрика. В теле нейрона содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, инициирующих великое множество непрекращающихся биохимических реакций.
Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Нейроны, подобно муравьям, "переговариваются" с помощью различных химических кодов.
Их основу составляют вещества, названные медиаторами. Сейчас их известно около сорока, но число это может сильно возрасти.
Нейрон способен говорить с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также генератором, вырабатывающим электрические импульсы. Такие сигналы вспыхивают в мозгу в миллиарды раз чаще, чем на самом большом из коммутаторов.
Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, наверное, удалось бы выправлять и различные психические расстройства, начиная с неспособности к учению и кончая психическими заболеваниями. И это одна из причин, почему ученые упорно разрабатывают все новые методики для определения характеристик мозговой деятельности.
Важное значение, например, имеет предложенный еще в 1924 году швейцарским ученым В. Гессом способ вживления электродов в мозг на длительное время. Так удается услышать "голос" даже отдельного нейрона.
Вслушиваясь в эти голоса, ломая голову над частоколом световых циклов, возникающих на экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало микроэлектрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стремятся уловить все своеобразие и неповторимость нейронных сетей.
Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как действует мозг в целом?
Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера, и ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.
Петух и магнитофон
Еще в прошлом веке немецкий ученый Вагнер пытался исследовать мозг умерших ученых, полагая, что они-то должны быть гораздо умнее прочих граждан, и это-де сразу же станет заметно по устройству их мозга. Увы, никаких особых извилин он не обнаружил.
Может, все дело в весе мозга? Опять же нет! Мозг И. Тургенева весил два килограмма, а у А. Франса - лишь один. Ну и что? Оба были великолепными писателями, оба стали классиками литературы. Кстати, довольно вероятно, что мозг неандертальца был тяжелее мозга современного человека.
Спотыкаться даже на простейших рассуждениях о работе мозга, согласимся,- это обидно. Психолог только руками разводит, коль речь заходит о формировании ума человека. И он должен завидовать учителю физкультуры: тот точно знает, какие он развивает мускулы!
И это в эпоху, когда в умственную деятельность втягиваются миллионы, когда ум ценится выше физического совершенства, в массовой практике нет ничего, кроме общих рассуждений о разумном чередовании умственного труда и отдыха, простейших советов по умственной гигиене.
Правда, в последние десятилетия появились кибернетики, считающие себя знатоками мозга. И если прежде академик И. П. Павлов сравнивал мозг с телефонной станцией, то теперь все чаще его сравнивают с ЭВМ.
Мозг - это живая вычислительная машина, скажет кибернетик, представляющая собой электрохимическое устройство, использующее в качестве топлива глюкозу, с памятью в 1013 битов. Устройство, которое сохраняет себя, управляет своей деятельностью, поддерживая равновесие тела с внешним миром с помощью отрицательной обратной связи.
Мозг - ЭВМ? Сомнительно... Как язвительно заметил писатель Б. Агапов, "магнитофон и петух могут совершенно одинаково закричать "кукареку", однако механизм того и другого крика будет совершенно различен!"
"Наша способность к самообману по поводу работы собственного мозга почти безгранична,- замечал лауреат Нобелевской премии Ф. Крик,- главным образом потому, что часть, о которой мы можем сообщить, составляет лишь ничтожную долю того, что происходит у нас в голове".
Да, мозг оказался крепким орешком для исследователей. И трудно не согласиться с одним ученым, писавшим: "После того как астрономы нанесут на карты мириады галактик с такой точностью, с какой мы этого пожелаем, мы все еще будем продолжать изучать наш неизмеримо более сложный мозг, который их сосчитал".
Сейф с сокровищами
...После тщательного анализа всех данных, приведения их в систему, которую можно легко обозреть мысленным оком, я выходил из дома в тот час, когда солнце начинает склоняться к закату, и начинал медленный подъем на лесную вершину. Во время такой прогулки и приходило решение проблемы, которую я ставил перед собой.
Примерно в таких выражениях знаменитый немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц рассказывал о некоторых приемах, помогавших ему делать открытия.
Сможет ли когда-нибудь рядовой - не гений! - исследователь столь же легко распоряжаться своими умственными ресурсами? Трудно сказать. Во всяком случае, многие ученые считают:
КПД мозга не больше паровозного, около десяти процентов.
У выдающегося бактериолога Л. Пастера в 46-летнем возрасте произошло кровоизлияние в мозг: все правое полушарие было разрушено. Однако ученый прожил еще 27 лет, плодотворно трудился в науке и сделал свое главное открытие - предложил прививку против бешенства.
Неожиданные стороны интеллекта демонстрируют чудо-счетчики, выступающие на эстрадах с "математическими концертами". Они даже бросают вызов ЭВМ. Лет двадцать назад француз М. Дагбер, к примеру, вызвался решить десять задач прежде, чем машина справится с семью из них. И началось бешеное возведение в степень, извлечение кубических корней. Дагбер справился с делом спустя минуту и 35 секунд, ЭВМ финишировала (решив лишь 7 задач из 101) только через 5 минут 18 секунд.
Безграничными кажутся и кладовые человеческой памяти. Изучить иностранный язык за неделю? Усваивать без всякого гипноза за урок не десяток, а тысячу слов? Оказывается, и эти темпы нам по плечу. Так был разрушен миф, что учеба - тяжкий труд, требующий прежде всего усидчивости и времени. Так было доказано, что можно сделать потребность к учебе такой же "естественной", как желание есть и пить.
Надо лишь умело включить неосознаваемый информационный поток. Убрать все барьеры. Логико-критический, заставляющий нас "ощупывать" каждое слово, подвергать осмыслению. Барьер сознательно-критический: сопротивление всякому внушению со стороны, недоверие к новому миру, где человек хочет освоиться.
Интеллектуальные ресурсы мозга громадны. Мы лишь начинаем догадываться о том, что каждый из нас - богач, владеющий сокровищами и не подозревающий о них. Мы словно бы потеряли ключ от сейфа, где хранятся настоящие драгоценности, и пока не знаем, как проникнуть в этот сейф, какая комбинация цифр откроет его двери.
Возможна ли пересадка мозга!
Рассказывает доктор биологических наук Ф. Ата-Мурадова
Недавно я получила письмо из Индии от Парвина Сингха. В нем он пишет о беде, приключившейся с его трехлетним сынишкой. "До года ребенок развивался нормально, но однажды по неосторожности упал с лестницы. И хотя внешних изменений никаких не произошло, мы с женой поняли: с мальчиком творится неладное... Предпринятое лечение результатов не дало. Узнал, что ваш институт занимается трансплантацией мозга. Может быть, пересадка поможет нашему мальчику, вернет его к нормальной жизни?.."
Я упомянула об этой печальной истории не случайно. К нам, в Институт общей генетики Академии наук СССР, в лабораторию, которой я руковожу, письма подобного содержания приходят часто. Они - отклик на те исследования, которые ведутся у нас и в ряде других институтов нашей страны.
А события, давшие толчок подобным исследованиям, произошли очень давно.
В начале нашего века известный немецкий эмбриолог Г. Гирсберг решил, что пересадить мозг от одной лягушки к другой вполне возможно. Уровень эмбриологии в те годы уже давал определенные гарантии. Однако опыты Гирсберга начались с неудач. Большая часть прооперированных им эмбрионов погибла. И все же некоторые из них выжили. С них-то и начинается новая страница в подходе к пересадкам.
Клетки, подсаженные в мозг лягушек, активно росли, размножались и вели себя так, будто именно в этом месте их и "запрограммировала" природа.
Эти эксперименты немецкого ученого дали пищу для размышлений многим исследователям в разных странах.
У нас в стране они заинтересовали будущего академика, а тогда, в 20-30-е годы, молодого физиолога Петра Анохина, сформулировавшего позднее гипотезу системного созревания различных функций мозга в процессе его развития.
Известно, что у эмбриона так называемая экспрессия генов, то есть их естественная активность, ниже, чем у взрослого организма. Молодая ткань эмбриона, потенциально готовая к предстоящей работе, находится словно в летаргическом сне. И вывести ее из такого состояния раньше положенного времени могут другие, родственные ей ткани взрослого организма, где иммунная система уже сформировалась. Поэтому подсаженные к ним новые клетки ведут себя согласно русской пословице: "В чужой монастырь со своим уставом не входят".
Здесь и кроется квинтэссенция пересадок, отсюда идут ее возможности.
Любой новый участок становится в мозге хозяина компонентом уже действующих систем. Включенный в этот природный "перпетуум мобиле", он может действовать только так, а не иначе. Кстати, тут проявляется и другое:
пересадить мозговую ткань от одного взрослого организма другому никак нельзя. Увы, но это так. Отторжение чужеродной ткани - барьер пока непреодолимый.
В своих исследованиях мы доказали любопытный факт: приживаемость и синхронная деятельность мозга хозяина и имплантированного кусочка мозговой ткани эмбриона стали серьезным аргументом в пользу того, что существует особая мозгоспецифическая ДНК, общая для всех видов животных.
Однако вернемся к экспериментам.
Самое интересное на нынешнем этапе работ нашей лаборатории представляет пересадка участков мозга человека в мозг того же кролика.
Иногда приходилось углубляться в историю и нам при работе в Сибири.
Собирались мы в экспедицию на Витим, заранее узнав из литературы, что там часто встречается эндемический зоб. Приехали - а зоба практически нет. В конце концов выяснилось, что прежде там выращивали собственный хлеб, которым и питались, а в почвах тех мест очень мало йода, недостаток которого и вызывает зоб. Потом земледелие здесь забросили, перешли на привозную пшеницу, и зоб исчез.
Такие изменения условий жизни всегда необходимо учитывать - не только прошлые, но и будущие, в том числе и те, что произойдут в результате появления новых промышленных предприятий. Если на первых порах развития Братска главной опасностью для здоровья людей были клещевой энцефалит, заболевания, связанные с природными факторами, то теперь, когда тайга отступила, на первый план выдвинулись болезни, свойственные промышленным городам.
При планировании города УстьИлимска предполагалось строить жилые кварталы ниже сооружавшейся там плотины гидроэлектростанции. Но по нашим рекомендациям их перенесли - полынья водохранилища, не замерзающая даже зимой, порождает слой постоянного тумана, который на низменных местах может превратиться в смог.
Меняется в ходе строительства не только природная среда - меняется и само население, а с ним - наши требования к условиям жизни. В новых городах на востоке страны будут работать и работают и пожилые люди, и не очень здоровые, и появляются новые поколения - значит, и подход здесь нужен особый.
Карты здоровья
Условия среды и жизни могут очень сильно различаться от одной местности к другой даже в пределах одного и того же региона. Поэтому один из главных инструментов медикогеографа - специальные карты, на которые наносятся важные для здоровья людей параметры среды. На основе таких медикогеографических разработок нередко делаются выводы огромного народнохозяйственного значения.
Недавно решался стратегический вопрос освоения Ямбургского газового месторождения на полуострове Ямал:
строить ли там постоянный город или работать вахтовым методом. И решающую роль сыграли медико-географические карты. Изучив множество факторов, влияющих на здоровье и трудоспособность людей, мы разделили всю Тюменскую область на зоны, и Ямбургское месторождение оказалось в экстремальной, для постоянного житья малопригодной. На этом основании и было принято решение: создавать здесь город не в обычном понимании, а рассчитанный на вахтово-экспедиционный метод работы на месторождении.
Почему нас двое!
Эмансипация эмансипацией. Все равно с древних времен до самых последних лет мужчины воспринимались как сильный пол. И вдруг - сначала робко, а потом увереннее - стали раздаваться голоса: нет, биологически все наоборот, мужской пол-пол слабый!
Это действительно так. Достаточно сказать, что мужчины чувствительнее на всех этапах жизни (включая эмбриональный) ко всем болезням и неблагоприятным факторам среды. Если в момент оплодотворения на 100 будущих девочек приходится 120-130 будущих мальчиков, то в момент рождения на 100 девочек приходится уже только примерно 106 мальчиков. К возрасту женихов и невест соотношение полов становится 1:1, а дальше...
Феномен объясняли самыми разными способами. Привлекались социальные причины, но (слабое, конечно, утешение для мужчин) оказалось, что аналогичные явления существуют и у животных, и у растений.
С другой стороны, как известно, пол определяется двумя хромосомами, причем у женщин две одинаковые хромосомы (XX), у мужчин разные (ХУ).
Наличие у мужского пола только одной Х-хромосомы - приводит к меньшей его устойчивости: чаще появляются мутации, некоторые болезни.
Казалось бы, все стало ясно - вот откуда все беды "развенчанного" сильного пола! Но опять же, как ни странно, виды с ХУ-конституцией у женского пола (например, птицы или, скажем, бабочки) все равно привилегию повышенной смертности предоставляют самцам! Даже клетка мужского организма чувствительнее аналогичной женской клетки. В чем же дело?
Этот вопрос - автору оригинальной теории возникновения и развития полов В. Геодакяну, старшему научному сотруднику Института биологии развития АН СССР имени Н. К. Кольцова.
- Давайте сначала разберемся: а почему вообще существуют два пола7 С открытием основных законов генетики, казалось бы, все стало ясно - два пола увеличивают количество возможных генетических комбинаций. Но существует же в природе и другой способ полового размножения, кроме раздельнополого,- когда каждый организм сочетает в себе признаки двух полов, и этот способ дает в два раза большее число комбинаторных возможностей! И все-таки у подавляющего большинства живых существ "в моде" именно наличие двух полов. Что явилось прекрасным решением проблемы, которая возникла в ходе эволюционного развития.
Дело в том, что все живое существует не изолированно, а в тесном контакте с внешней средой, и поэтому вынуждено приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды. Для этого лучше как можно больше контактировать со средой, получать как можно больше информации. С другой стороны, в каждом организме заложено стремление к сохранению своей генетической организации (благодаря чему и сохраняется вид на протяжении долгого времени) - но для этого лучше как можно меньше контактировать со средой!
Где же золотая середина и есть ли она? Нет, гнаться за двумя зайцами, как всегда, бессмысленно - и результатом мудрого раздумья природы стало появление двух полов, специализированных на выполнении этих альтернативных эволюционных задач: изменения (мужской пол) и сохранения (женский пол).
Теперь становится понятна причина повышенной смертности мужского пола он первым получает новую информацию, сталкиваясь со всевозможными воздействиями среды. Повышенная уязвимость мужчин - плата за новую информацию, без которой невозможно существование вида! К сожалению, только опытным путем можно понять, что такое хорошо и что такое плохо...
Но как же удается мужскому полу вызывать огонь на себя?
Дело в том, что в течение жизни каждый организм стремится как можно лучше приспособиться к условиям среды, в которой живет. Но наследственно задается не сам признак, а некоторый размах его возможного проявления индивидуально варьируемый,- и конкретная реализация генотипа - только один вариант из множества вероятных. Понятно, что чем шире этот размах, тем больше возможностей у организма приспособиться к среде.
Поэтому женский пол гораздо пластичнее в процессе индивидуального развития, легче приспосабливается к среде за счет более широких границ проявления генотипа. Мужской пол такой возможности лишен и первым принимает "удары судьбы". Но, как известно, выиграешь в одном, проиграешь в другом. Гибкость, приспособляемость женского пола в процессе индивидуального развития приводит к тому, что они как бы ускользают от действия отбора - а это главный двигатель эволюции! И на эволюционной арене главная роль принадлежит мужчинам, перед которыми постоянно стоит дилемма: или погибнуть, или найти новые пути развития - ничего другого им просто не остается!
Вот, например, представим себе, что наступило похолодание. Женщина обзаведется жировой прослойкой, мужчина или погибнет, или изобретет шубу, откроет пещеру, огонь... Даже такое традиционное женское занятие, как вязание, изобрели мужчины! Поэтому в процессе эволюции шел независимый отбор: у мужчин - на изобретательность, сообразительность, у женщин - на лучшую приспособляемость.
Отсюда вытекают многие психологические особенности полов. Женщины лучше поддаются обучению и воспитанию, но и более консервативны, осторожны - все это выражение лучшей адаптированности к среде. Вспомним, с какой легкостью в романах простая девушка превращается в блистательную светскую даму, как легко меняют женщины привычки, вкусы, наряды. Мужчинам такая перестройка дается значительно сложнее. Внося уточнение в давний спор о том, что важнее в формировании: гены или среда, скажем такдля женщин чуть больше среда, для мужчин - чуть больше гены. Кстати сказать, из-за этого среди мужчин больше как слабоумных, так и гениев.
А женщины "выбирают" более комфортное, среднее положение.
Но зато мужчины делают первый шаг в любой области, будь то новый вид деятельности или новый спорт - отсюда, кстати, и их большая подверженность всем социальным порокам и "болезням века". Мужской пол-эволюционный авангард вида, его впередсмотрящий. Интересно, что даже в различных аномалиях развития прослеживается совершенно четкая закономерность. Среди женского пола распространены те аномалии, что повторяют уже встречавшиеся в процессе развития признаки, у мужчин - совершенно новые, ранее не встречавшиеся. Это как бы нащупывание пути, тропинки в будущее.
Женщинам рисковать нельзя, их эволюционная роль иная - сохранение достигнутого и передача следующим поколениям. Можно сказать так: функция мужского пола - пробовать и ошибаться, для того чтобы иногда находить удачные решения; функция женского пола-эти удачные решения закреплять.
Если перейти на язык кибернетики, то мужчины - временная, оперативная память вида, а женщины - постоянная память системы.
Необъятный мир мозга
Рассказывает доктор химических наук Ю. Чирков
"Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института".
Так писал в романе "Гиперболоид инженера Гарина" А. Толстой. Мечта писателя не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом неясны и теперь.
Всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, короче, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.
Три в одном
"Карта" мозга, как и земного шара, отчетливо делится на два полушария.
Остались на ней и имена первооткрывателей - Ролландова борозда, зона Лиссауэра, ядро Бехтерева. Но колумбы мозга только намечали контуры разведанных "материков", прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейроанатомов и нейрофизиологов.
Каждую минуту мозг поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, он требует питания в первую очередь - перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. А примерно через восемь минут наступает смерть.
По форме головной мозг напоминает гриб. Его "ножка" - самая древняя часть - мозговой ствол, или так называемый "мозг рептилий". С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся, очень отдаленные предки человека. Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритм сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.
Над "мозгом рептилий" возвышается промежуточный мозг, известный также под названием "старый мозг млекопитающих". Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Тут находятся "центры" обоняния, вкуса и эмоций. Страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации, были следующей после инстинктов ступенью в эволюции нервной системы животных.
И наконец, третья, самая молодая часть - "шляпка гриба" - появилась примерно 20 миллионов лет назад.
Это большой мозг, средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.
Три мозга в одном! Инстинкты, эмоции, мышление не всегда в ладу друг с другом, плохо "стыкуются". Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?
По ту сторону гугола
400 - каждую секунду, 24 тысячи - каждую минуту, и так на протяжении девяти месяцев. С громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов - в голове будущего человечка. Так набегает то внушительное - 10 миллиардов нейронов-количество, которое обусловливает все возможности нашего мозга.
Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый - скопления нейронов и белый - ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серобелого вещества толщиной несколько миллиметров, покрывающий полушария большого мозга,- это и есть та "сцена", на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса под названием "жизнь".
Нередко говорят о нейронных галактиках, о звездных мирах мозга - ведь количество нейронов столь же бессчетно, как и число звезд на небе. Но задумаемся: 10 миллиардов нейроновмного или мало? Отчего это количество способно вместить в себя весь окружающий нас мир?
Вот мнение математика: в шеренге настоящих арифметических великанов триллион (1 000 000 000 000), квадриллион (1 000 000 000 000 000), квинтиллион, секстиллион... - миллиарды кажутся пигмеями. Вот гугол, заметит математик, - это действительно большое число.
Гугол - это десять в сотой степени, непостижимая громадина. Какую процедуру перебора предметов, мгновений ни выдумывай, превзойти гугол вроде бы невозможно. Например, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше десяти в восемьдесят восьмой степени - намного меньше гугола!
И все же есть явления, которые бросают вызов мощи гугола. Одно из них сети нейронов.
Каждый нейрон окружен десятками соседей, связан с ними аксонами и дендритами. Так образуется гигантская нейронная паутина, действующая наподобие телефонной станции. Умственные способности во многом определяются и числом связей, которые мозг в состоянии создать и скоростью их возникновения, а ее среднее значение - тысячная доля секунды. Трудно вообразить, какие числовые циклопы комбинаций возникают в сети десяти миллиардов нейронов нашего мозга!
Английский кибернетик У. Эшби в свое время предлагал такую классификацию чисел. Числа от 1 до 1010 (число нейронов в голове) он назвал практическими. От 10 ° до 10100 (гугол)- астрономическими. Числа выше гугола Эшби относил к разряду комбинаторных.
Приведем только один пример комбинаторных чисел. 10140-число всех вариантов в шахматной партии, делающее нереальным отыскание общей "формулы" шахматной игры.
Вот так, в рассуждениях о возможностях интеллекта, мы быстро оказались по ту сторону гугола. Убедились, что количество возможных связей в мозге сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.
Гармония дивных узоров
Подобно человеческим лицам, в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный "атом"
мозга-сложнейшая химическая фабрика. В теле нейрона содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, инициирующих великое множество непрекращающихся биохимических реакций.
Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Нейроны, подобно муравьям, "переговариваются" с помощью различных химических кодов.
Их основу составляют вещества, названные медиаторами. Сейчас их известно около сорока, но число это может сильно возрасти.
Нейрон способен говорить с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также генератором, вырабатывающим электрические импульсы. Такие сигналы вспыхивают в мозгу в миллиарды раз чаще, чем на самом большом из коммутаторов.
Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, наверное, удалось бы выправлять и различные психические расстройства, начиная с неспособности к учению и кончая психическими заболеваниями. И это одна из причин, почему ученые упорно разрабатывают все новые методики для определения характеристик мозговой деятельности.
Важное значение, например, имеет предложенный еще в 1924 году швейцарским ученым В. Гессом способ вживления электродов в мозг на длительное время. Так удается услышать "голос" даже отдельного нейрона.
Вслушиваясь в эти голоса, ломая голову над частоколом световых циклов, возникающих на экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало микроэлектрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стремятся уловить все своеобразие и неповторимость нейронных сетей.
Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как действует мозг в целом?
Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера, и ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.
Петух и магнитофон
Еще в прошлом веке немецкий ученый Вагнер пытался исследовать мозг умерших ученых, полагая, что они-то должны быть гораздо умнее прочих граждан, и это-де сразу же станет заметно по устройству их мозга. Увы, никаких особых извилин он не обнаружил.
Может, все дело в весе мозга? Опять же нет! Мозг И. Тургенева весил два килограмма, а у А. Франса - лишь один. Ну и что? Оба были великолепными писателями, оба стали классиками литературы. Кстати, довольно вероятно, что мозг неандертальца был тяжелее мозга современного человека.
Спотыкаться даже на простейших рассуждениях о работе мозга, согласимся,- это обидно. Психолог только руками разводит, коль речь заходит о формировании ума человека. И он должен завидовать учителю физкультуры: тот точно знает, какие он развивает мускулы!
И это в эпоху, когда в умственную деятельность втягиваются миллионы, когда ум ценится выше физического совершенства, в массовой практике нет ничего, кроме общих рассуждений о разумном чередовании умственного труда и отдыха, простейших советов по умственной гигиене.
Правда, в последние десятилетия появились кибернетики, считающие себя знатоками мозга. И если прежде академик И. П. Павлов сравнивал мозг с телефонной станцией, то теперь все чаще его сравнивают с ЭВМ.
Мозг - это живая вычислительная машина, скажет кибернетик, представляющая собой электрохимическое устройство, использующее в качестве топлива глюкозу, с памятью в 1013 битов. Устройство, которое сохраняет себя, управляет своей деятельностью, поддерживая равновесие тела с внешним миром с помощью отрицательной обратной связи.
Мозг - ЭВМ? Сомнительно... Как язвительно заметил писатель Б. Агапов, "магнитофон и петух могут совершенно одинаково закричать "кукареку", однако механизм того и другого крика будет совершенно различен!"
"Наша способность к самообману по поводу работы собственного мозга почти безгранична,- замечал лауреат Нобелевской премии Ф. Крик,- главным образом потому, что часть, о которой мы можем сообщить, составляет лишь ничтожную долю того, что происходит у нас в голове".
Да, мозг оказался крепким орешком для исследователей. И трудно не согласиться с одним ученым, писавшим: "После того как астрономы нанесут на карты мириады галактик с такой точностью, с какой мы этого пожелаем, мы все еще будем продолжать изучать наш неизмеримо более сложный мозг, который их сосчитал".
Сейф с сокровищами
...После тщательного анализа всех данных, приведения их в систему, которую можно легко обозреть мысленным оком, я выходил из дома в тот час, когда солнце начинает склоняться к закату, и начинал медленный подъем на лесную вершину. Во время такой прогулки и приходило решение проблемы, которую я ставил перед собой.
Примерно в таких выражениях знаменитый немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц рассказывал о некоторых приемах, помогавших ему делать открытия.
Сможет ли когда-нибудь рядовой - не гений! - исследователь столь же легко распоряжаться своими умственными ресурсами? Трудно сказать. Во всяком случае, многие ученые считают:
КПД мозга не больше паровозного, около десяти процентов.
У выдающегося бактериолога Л. Пастера в 46-летнем возрасте произошло кровоизлияние в мозг: все правое полушарие было разрушено. Однако ученый прожил еще 27 лет, плодотворно трудился в науке и сделал свое главное открытие - предложил прививку против бешенства.
Неожиданные стороны интеллекта демонстрируют чудо-счетчики, выступающие на эстрадах с "математическими концертами". Они даже бросают вызов ЭВМ. Лет двадцать назад француз М. Дагбер, к примеру, вызвался решить десять задач прежде, чем машина справится с семью из них. И началось бешеное возведение в степень, извлечение кубических корней. Дагбер справился с делом спустя минуту и 35 секунд, ЭВМ финишировала (решив лишь 7 задач из 101) только через 5 минут 18 секунд.
Безграничными кажутся и кладовые человеческой памяти. Изучить иностранный язык за неделю? Усваивать без всякого гипноза за урок не десяток, а тысячу слов? Оказывается, и эти темпы нам по плечу. Так был разрушен миф, что учеба - тяжкий труд, требующий прежде всего усидчивости и времени. Так было доказано, что можно сделать потребность к учебе такой же "естественной", как желание есть и пить.
Надо лишь умело включить неосознаваемый информационный поток. Убрать все барьеры. Логико-критический, заставляющий нас "ощупывать" каждое слово, подвергать осмыслению. Барьер сознательно-критический: сопротивление всякому внушению со стороны, недоверие к новому миру, где человек хочет освоиться.
Интеллектуальные ресурсы мозга громадны. Мы лишь начинаем догадываться о том, что каждый из нас - богач, владеющий сокровищами и не подозревающий о них. Мы словно бы потеряли ключ от сейфа, где хранятся настоящие драгоценности, и пока не знаем, как проникнуть в этот сейф, какая комбинация цифр откроет его двери.
Возможна ли пересадка мозга!
Рассказывает доктор биологических наук Ф. Ата-Мурадова
Недавно я получила письмо из Индии от Парвина Сингха. В нем он пишет о беде, приключившейся с его трехлетним сынишкой. "До года ребенок развивался нормально, но однажды по неосторожности упал с лестницы. И хотя внешних изменений никаких не произошло, мы с женой поняли: с мальчиком творится неладное... Предпринятое лечение результатов не дало. Узнал, что ваш институт занимается трансплантацией мозга. Может быть, пересадка поможет нашему мальчику, вернет его к нормальной жизни?.."
Я упомянула об этой печальной истории не случайно. К нам, в Институт общей генетики Академии наук СССР, в лабораторию, которой я руковожу, письма подобного содержания приходят часто. Они - отклик на те исследования, которые ведутся у нас и в ряде других институтов нашей страны.
А события, давшие толчок подобным исследованиям, произошли очень давно.
В начале нашего века известный немецкий эмбриолог Г. Гирсберг решил, что пересадить мозг от одной лягушки к другой вполне возможно. Уровень эмбриологии в те годы уже давал определенные гарантии. Однако опыты Гирсберга начались с неудач. Большая часть прооперированных им эмбрионов погибла. И все же некоторые из них выжили. С них-то и начинается новая страница в подходе к пересадкам.
Клетки, подсаженные в мозг лягушек, активно росли, размножались и вели себя так, будто именно в этом месте их и "запрограммировала" природа.
Эти эксперименты немецкого ученого дали пищу для размышлений многим исследователям в разных странах.
У нас в стране они заинтересовали будущего академика, а тогда, в 20-30-е годы, молодого физиолога Петра Анохина, сформулировавшего позднее гипотезу системного созревания различных функций мозга в процессе его развития.
Известно, что у эмбриона так называемая экспрессия генов, то есть их естественная активность, ниже, чем у взрослого организма. Молодая ткань эмбриона, потенциально готовая к предстоящей работе, находится словно в летаргическом сне. И вывести ее из такого состояния раньше положенного времени могут другие, родственные ей ткани взрослого организма, где иммунная система уже сформировалась. Поэтому подсаженные к ним новые клетки ведут себя согласно русской пословице: "В чужой монастырь со своим уставом не входят".
Здесь и кроется квинтэссенция пересадок, отсюда идут ее возможности.
Любой новый участок становится в мозге хозяина компонентом уже действующих систем. Включенный в этот природный "перпетуум мобиле", он может действовать только так, а не иначе. Кстати, тут проявляется и другое:
пересадить мозговую ткань от одного взрослого организма другому никак нельзя. Увы, но это так. Отторжение чужеродной ткани - барьер пока непреодолимый.
В своих исследованиях мы доказали любопытный факт: приживаемость и синхронная деятельность мозга хозяина и имплантированного кусочка мозговой ткани эмбриона стали серьезным аргументом в пользу того, что существует особая мозгоспецифическая ДНК, общая для всех видов животных.
Однако вернемся к экспериментам.
Самое интересное на нынешнем этапе работ нашей лаборатории представляет пересадка участков мозга человека в мозг того же кролика.