Человеческий мозг - это, быть может, самая сложная из живых структур во Вселенной. Если вы сомневаетесь в этом, представьте на минуту, что ваш мозг битком набит миллиардами нервных клеток, каждая из которых - это как бы передающее устройство, соединенное многими милями живых проводов с тысячами заранее определенных слушателей. Мы называем весь этот комплекс структур нервной системой. Ученые, целиком посвятившие себя познанию того, как "работает" мозг (независимо от того, что подразумевается под словом "работает"), считают, что они сталкиваются здесь с наиболее трудным вопросом: почему и как люди делают то, что они делают?

На минуту приостановите чтение и составьте список действий, контролируемых вашим мозгом в данный момент. Лучше запишите их на листе бумаги, так как запоминание длинного перечня - не из тех процедур, которые наш мозг выполняет с легкостью. Когда вы закончите работу, сверьте результаты с таблицей 1.

Итак, мозг заботится о том, чтобы мы чувствовали и двигались, осуществляет внутреннюю регуляцию, обеспечивает продолжение рода и адаптацию. Если вы когда-нибудь изучали биологию, то должны помнить, что эти свойства характерны для всех животных. Даже одноклеточные организмы, такие как бактерии, могут отвечать на раздражители, двигаться, регулировать использование питательных веществ и дыхание, размножаться и адаптироваться к изменениям окружающей среды. Даже отдельные клетки нашего тела могут реагировать на те или иные раздражители в своем непосредственном окружении и до некоторой степени регулировать свою внутреннюю среду. Многие клетки нашего организма могут также независимо передвигаться (например, лейкоциты охотятся за вторгшимися бактериями и берут их в плен) и размножаться (например, клетки кожи). Если мы исключим из нашего списка "движение", то остальные свойства будут характерны для всех организмов - не только животных, но и растений.

Одной из самых популярных принадлежностей сегодняшних домашних компьютеров является прибор, издающий электронные звуки, которые напоминают человеческий голос. Подобные приспособления помогают укрепить мысль о том, что в один прекрасный день компьютер будет делать то же, что и наш мозг. Действительно, уже существуют очень мощные компьютеры, способные решать сложнейшие математические задачи и выполнять в нужном порядке все необходимые вычисления. Они могут без устали работать ночь напролет и в итоге сказать нам, например, в какое точно время космический корабль "Шаттл" вновь войдет в атмосферу Земли, или рассчитать почти до секунды момент его приземления. Однако тот же самый компьютер не может защитить себя от нарушений в подаче энергии, рассмеяться на остроумную шутку или сочинить стихотворение о том, что он чувствует.

Отдельные нервные клетки, или нейроны, выполняют свои функции не как изолированные единицы, подобно клеткам печени или почек. Работа 50 миллиардов (или около того) нейронов нашего мозга состоит в том, что они получают сигналы от каких-то других нервных клеток и передают их третьим.

Передающие и принимающие клетки объединены в нервные цепи или сети (см. рис. 26). Отдельный нейрон с дивергентной структурой (от лат. diverge - отклоняюсь) может посылать сигналы тысяче и даже большему числу других нейронов. Но чаще один такой нейрон соединяется всего лишь с несколькими определенными нейронами. Точно так же какой-либо нейрон может получать входную информацию от других нейронов с помощью одной, нескольких или многих входных связей, если на нем сходятся конвергентные пути (от лат. converge - приближаюсь, схожусь). Конечно, все зависит от того, какую именно клетку мы рассматриваем и в какую сеть она оказалась включенной в процессе развития. Вероятно, в каждый момент времени активна лишь небольшая часть путей, оканчивающихся на данном нейроне.

Зрительная система реагирует на световые раздражители. В физическом смысле свет - это электромагнитное излучение с различными длинами волн, от сравнительно коротких (красный) до более длинных (синий). Мы видим объекты потому, что они отражают свет. Цвета, которые мы различаем, определяются тем, какую из частей видимого светового спектра отражает или поглощает предмет.

Немецкий физик Герман Гельмгольц, изучавший во второй половине прошлого века глаза животных, установил, что зрительная информация отображается на сетчатке точно так же, как и в любой простой камере с линзой: глаз создает перевернутое и уменьшенное изображение предметов. С этих простых сведений началось накопление того богатства знаний о зрительной системе, которым мы сейчас располагаем. Действительно, мы куда лучше понимаем, как реконструируется зрительный образ окружающего нас мира, чем то, как интерпретируется любая другая сенсорная информация.

Признаки параллельной обработки информации такого же типа, что и в зрительной системе, обнаружены по меньшей мере в двух других сенсорных системах - слуховой и осязательной (тактильной). Ранние исследователи, пытавшиеся проследить пути периферических сенсорных нервов от их окончаний у поверхности тела до коры головного мозга, установили, что проекция тела в осязательной области коры имеет вид маленького человечка-"гомункулюса" или, соответственно, "маленькой обезьянки" с сильно искаженными пропорциями: лицо, губы, язык и пальцы занимают здесь гораздо больше места, чем ноги, туловище и спина. По-видимому, участки кожи, лучше представленные в коре, способны точнее воспринимать тактильные раздражители.

Почти все мышцы нашего тела идут от одной кости к другой через соединяющий их сустав. Когда под действием двигательного нерва мышца сокращается, ее укорочение заставляет одну из этих двух костей двигаться. Есть два исключения из этого "правила двух костей": глазные мышцы, вызывающие движения глазного яблока, и мышцы языка. Но даже и в этих случаях справедливо другое общее правило: каждой мышце, вызывающей определенное движение (например, сгибание в суставе, поворот глазного яблока, сужение зрачка), противостоит другая, при сокращении которой происходит противоположное движение. Работа таких пар мышц-антагонистов имеет решающее значение для поддержания выпрямленного положения тела или иной позы вопреки действию силы тяжести.

Специфические сенсорные системы, в общих чертах сходно организованные, занимаются переработкой различных видов чувствительной информации. Специализированные рецепторные клетки, находящиеся в коже или специальных органах чувств, воспринимают физические события, происходящие во внешнем мире. Затем эти события преобразуются в нейронную активность в сигналы, которые передаются нейронами, соединенными в упорядоченные сети, где и осуществляется последовательная обработка информации. Различные аспекты зрительных стимулов (такие, как движение, цвет и форма) последовательно перерабатываются в обособленных, но параллельных каналах и в конце концов вновь объединяются на уровне коры головного мозга. Другие формы сенсорной информации тоже могут подвергаться сходной параллельной переработке.

Мир вокруг нас постоянно изменяется. Зимние ветры заставляют нас надевать теплое платье и перчатки, а центральное отопление побуждает снимать их. Летнее солнце уменьшает потребность в сохранении тепла, по крайней мере до тех пор, пока эффективная работа кондиционера не приведет к противоположному результату. И все-таки независимо от температуры окружающей среды индивидуальная температура тела у знакомых вам здоровых людей вряд ли будет различаться намного больше, чем на одну десятую градуса. У человека и других теплокровных животных температура внутренних областей тела удерживается на постоянном уровне где-то около 37° С, хотя она может несколько подниматься и опускаться в связи с суточным ритмом.

Некоторые общие принципы организации сенсорных и двигательных систем весьма пригодятся нам при изучении систем внутренней регуляции. Все три отдела вегетативной (автономной) нервной системы имеют "сенсорные" и "двигательные" компоненты. В то время как первые регистрируют показатели внутренней среды, вторые усиливают или тормозят деятельность тех структур, которые осуществляют сам процесс регуляции.

Внутримышечные рецепторы наряду с рецепторами, расположенными в сухожилиях и некоторых других местах, реагируют на давление и растяжение. Все вместе они составляют особого рода внутреннюю сенсорную систему, которая помогает контролировать наши движения.

Эндокринный орган отличается тем, что выделяет вещество, необходимое для регуляции клеточной активности каких-то других органов, непосредственно в кровяное русло (термин происходит от греч. endo - внутри и krinein - выделять). Такие органы называются эндокринными железами, а секретируемые ими вещества - гормонами (от греч. hormao - возбуждаю). Каждый гормон влияет на уровень функционирования специфических систем клеток-мишеней - обычно временно повышает их активность. Гормоны - сильнодействующие агенты, поэтому для получения специфического эффекта достаточны ничтожные их количества. Восприимчивые к гормонам клетки снабжены специальными поверхностными молекулами - "рецепторами", которые реагируют даже на очень низкие концентрации гормонов. После соприкосновения рецептора с гормоном внутри клетки происходит ряд изменений.

Золотистые водоросли демонстрируют суточный ритм, хотя их сутки и составляют 24,8 ч. Подобные ритмы называются циркадианными (от латинских слов circa - около и dies - день) или околосуточными. Цикл сна и бодрствования у человека, суточные колебания температуры тела, концентрации гормонов, мочеотделения, спады и подъемы умственной и физической работоспособности - все это примеры циркадианных ритмов.

Ритмы с периодом более суток называются инфрадианными (infra - меньше, т.е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки). Некоторые грызуны, например, ежегодно впадают в зимнюю спячку; при этом температура тела у них падает, и они на протяжении нескольких месяцев пребывают в состоянии полного покоя. Этот годичный цикл относится к инфрадианным ритмам, так же как, например, менструальные циклы у женщин.

Биологические часы, о которых мы говорили, выполняют ту же функцию, что и любые другие часы, - они измеряют время. Хотя точное число и размещение этих хронометров в нашем организме пока еще остается загадкой, известно, что наиболее подходящий кандидат на эту роль - супрахиазменное ядро - находится в гипоталамусе. Мы надеемся, что в недалеком будущем ученые смогут объяснить во всех деталях, как работают компоненты этого пейсмейкера - нервные сети, связи с другими структурами, медиаторы, которые он секретирует или получает, - для поддержания верного хода часов нашего организма.

В 1924 году Грегорио Мараньон опубликовал очень важное, но весьма несистематичное исследование об эмоциях. Мараньон писал, что при введении испытуемым адреналина треть из них ощущала нечто сходное с эмоциональным состоянием. Остальные говорили, что не чувствуют эмоций, но описывали состояние физиологического возбуждения. Люди, сообщавшие об эмоциях, уточняли, однако, что они чувствовали себя так, "как если бы" они были напуганы или "как если бы" что-то значительное должно было произойти. Но когда Мараньон говорил с этими людьми о некоторых важных событиях их недавнего прошлого - о смерти членов семьи или о предстоящей свадьбе, - их чувства теряли форму "как если бы" и становились настоящими эмоциями, будь то печаль или радость.

Боль не является эмоцией, но болевые ощущения, несомненно, могут вызывать эмоциональную реакцию. Подобно эмоции, боль обычно побуждает организм к действию. Так же как страх подготавливает вас к тому, чтобы обороняться или спасаться бегством, боль весьма определенно сигнализирует вам, что необходимо что-то сделать, чтобы прервать контакт с потенциально опасным объектом, а затем принять надлежащие меры, если уже произошло повреждение какой-то части тела.

Только очень немногие люди нечувствительны к боли, и они довольно часто получают серьезные травмы в виде ожогов или порезов. Одна женщина даже погибла из-за того, что не получала от своих суставов сигналов дискомфорта, требующих изменить положение тела, - например, она никогда не двигалась во сне. В результате эта женщина умерла в молодом возрасте от повреждения позвоночника.

"Стресс" - это современное слово, которое широко используется - и часто неправильно - во многих популярных журналах и книгах. Тысячи пособий по практической психологии обещают научить, как избежать стресса или справиться с ним. Но, согласно Гансу Селье, крупнейшему авторитету в этой области, стресс - это "неспецифический ответ организма на любое предъявленное ему требование". Вы хотите от вашего мозга и тела такой реакции, которая помогла бы вам справляться с требованиями, предъявляемыми болезнью или такими событиями, как выпускные экзамены, решающая подача в теннисном матче или важное деловое интервью. Иными словами, стресс далеко не всегда плох, он составляет важную часть повседневной жизни. Требования и изменения, порождающие стресс, открывают возможность для адаптации к новым условиям жизни.

Если мы больше говорили об отрицательных эмоциях, чем о положительных, то только потому, что последние были меньше изучены как на физиологическом, так и на психологическом уровне. К тому же представления о "вознаграждении" и о механизмах его достижения чрезвычайно сложны применительно к человеку. Мы знаем, что некоторые люди получают удовольствие в отказе от того, что большинство из нас считают удовольствием, - это аскеты. Другие даже находят удовольствие в страдании - это мазохисты. Такой отход от обычных представлений о "награде" основан на индивидуальном опыте - научении или запоминании.

Мы воспринимаем окружающее начиная с самого момента рождения, а может быть, даже и несколько раньше. Мы видим очертания и цвета, слышим разнообразные звуки, осязаем фактуру предметов, улавливаем запахи, распространяющиеся в воздухе, чувствуем сладкий, кислый или соленый вкус. Мы ощущаем, как наше тело движется в пространстве, преодолевая силу тяжести. Все эти восприятия могут непосредственно видоизменять структуру нервной системы.

Когда экспериментаторы предотвращают воздействие внешних стимулов на ту или иную сенсорную систему (например, накладывая плотную повязку на один глаз новорожденного котенка), то у нейронов этой системы дендриты меньше ветвятся и на них формируется меньше шипиков, а аксоны образуют меньше выходных синапсов. Действительно, они во всех отношениях менее развиты, чем нейроны, получавшие нормальную стимуляцию. Таким образом, зрительный опыт, так же как и любой другой вид сенсорного опыта, способствует развитию нервной системы.

В начале нашего столетия И. П. Павлов поставил ряд экспериментов, которые привели к представлению об условнорефлекторной деятельности. Изучая пищеварительную систему собак, он обнаружил, что животные начинают выделять слюну задолго до получения пищи - при одном только виде одетого в белый халат служителя, который обычно ее приносит. Продолжив эксперименты, Павлов открыл, что звук звонка или вспышка света, предшествующие появлению пищи, тоже могут вызывать у собак слюноотделение.

Таким образом, выработка условного рефлекса ("классическое" обусловливание) происходит тогда, когда стимул, вызывающий в естественных условиях определенную реакцию (например, пища), несколько раз сочетается с каким-нибудь другим, ранее нейтральным стимулом (например, звонком). После этого нейтральный стимул начинает вызывать ту же реакцию.

Когда речь идет о животных, обладающих мозгом, нам недостаточно знать, с какими клеточными изменениями связаны следы памяти; мы хотим знать, какова общая организация мозговых механизмов памяти. Какие области мозга наиболее важны в этом отношении? Какие системы участвуют в научении и памяти? В недавних исследованиях был получен ряд важных сведений об этом.

Мозжечок

Функция мозжечка заключается в контроле над всеми видами движений. Он "программирует" координацию многочисленных отдельных движений, составляющих один двигательный акт, когда, скажем, вы подносите яблоко ко рту, чтобы откусить от него. По словам больных с повреждениями мозжечка, в сложном движении, которое до болезни выполнялось автоматически, они должны теперь сознательно контролировать каждый этап: например, сначала поднять руку с яблоком вверх и остановиться, а затем уже поднести его к губам.

Каким образом данные о том, что происходит в клетках морского моллюска, или о синтезе белков в мозгу могут пролить свет на природу научения и памяти у человека? Основные биохимические механизмы передачи нервных импульсов очень сходны во всех нейронах у всех животных. Если они были сохранены эволюцией, то кажется логичным предположить, что и клеточные механизмы научения и памяти, которые используются у низших животных, тоже сохранились. В нескольких экспериментах, выполненных в последнее время, ученые вводили фосфорилирующий фермент, ответственный за процесс научения у моллюсков Aplysia и Hermissenda, в нейроны головного мозга многих млекопитающих. Фермент повышал возбудимость, т.е. оказывал действие, сходное с тем, которое наблюдалось в мембранах нейронов у моллюсков. Играет ли эта клеточная реакция одну и ту же роль у кошки и у моллюска, пока неизвестно, но знание биохимических механизмов научения у низших животных может служить основой для изучения более сложно устроенных нервных систем.

То, что мы именуем мышлением и сознанием, по-видимому, зависит от коры - слоя толщиной около шести миллиметров, покрывающего все четыре доли мозга. В состав ее сложной и высокоспециализированной структуры входит приблизительно три четверти всех нейронов большого мозга, число которых составляет несколько миллиардов. Вы уже знакомы с некоторыми областями коры, выполняющими специфические функции. Например, первичная зрительная кора, находящаяся в затылочной доле, перерабатывает зрительные сигналы и ответственна за функцию зрения. Однако подобного рода врожденная жесткая связь со специфическими функциями для ряда крупных областей коры еще не установлена.

Как показывают результаты изучения расщепленного мозга, левое полушарие в основном ответственно за язык и речь, а правое управляет навыками, связанными со зрительным и пространственным опытом. В других исследованиях выявляются тонкие различия в способах переработки информации двумя полушариями. Как полагают, левое полушарие осуществляет ее переработку аналитически и последовательно, а правое - одновременно и целостно. Правое полушарие склонно воспринимать наборы элементов, как цельные конструкции, не рассматривая отдельные входящие в них части.

Больной Р.S. представляет собой уникальный случай среди всех пациентов с разделенным мозгом. В раннем возрасте у него возникли эпилептические явления, которые, очевидно, привели к повреждению левого полушария, и благодаря пластичности мозга у правого полушария выработалась некоторая способность к переработке вербальной информации. После традиционной операции разделения мозговых полушарий произошла удивительная вещь: исследователи смогли общаться как с левой, так и с правой половиной мозга этого больного. Это позволило сделать ряд важных заключений о природе сознания и роли языка в его становлении.

Правое полушарие Р.S. обладало способностью понимать не только отдельные слова, но и сложные словесные инструкции, а также могло, управляя левой рукой, давать ответы на вопросы с помощью букв из детской игры для составления слов. Проверка способностей разделенных полушарий больного Р.S. дала поразительный результат: в его психике, по-видимому, действовали бок о бок две отдельные сферы сознания.

Согласно Джулиану Джейнсу (Janes, 1976), единство личности, о котором писал Газзанига, возникло в истории человеческого рода на удивление недавно. Джейнс полагает, что сознание появилось у человека всего лишь около трех тысяч лет назад, когда появилась письменность и культура стала более сложной. До того времени человек обладал тем, что Джейнс называет "бикамеральным разумом". Это означает, что два полушария мозга действовали до некоторой степени независимо друг от друга. Действительно, говорит он, речь может в какой-то мере генерироваться правым полушарием, а восприниматься левым. Эту речь люди могли интерпретировать как глас божий. Джейнс находит указания на бикамеральность разума даже в "Илиаде" - древнегреческом эпосе, который сотни лет передавался из уст в уста, пока не был наконец записан. Джейнс пишет:

Современные специалисты в области нервной системы ведут активные поиски организационного принципа, который обеспечил бы подходы к явлению сознания, доступные для экспериментальной проверки. Такой организационный принцип был выдвинут американским физиологом В. Маунткаслом. Этот принцип базируется на трех отправных точках, связанных с недавними открытиями, о которых уже шла речь.

Во-первых, кора головного мозга состоит из сложных многоклеточных ансамблей, основная единица которых образована примерно сотней вертикально связанных нейронов всех слоев коры. Можно сказать, что в эти мини-колонки входят: 1) нейроны, которые получают входные сигналы в основном от подкорковых структур - например, от специфических сенсорных и двигательных ядер таламуса; 2) нейроны, получающие входные сигналы от других областей коры; 3) все нейроны локальных сетей, образующие вертикальные клеточные колонки; 4) клетки, передающие выходные сигналы от колонки назад к таламусу, другим областям коры, а иногда к клеткам лимбической системы.

Два полушария головного мозга не идентичны друг другу ни в анатомическом, ни в функциональном отношении. У большинства людей правое полушарие, по-видимому, перерабатывает информацию как целое, а в левом происходит ее последовательная переработка. Наиболее важным процессом последовательной переработки информации в левом полушарии является использование языка - видоспецифический тип поведения, уникальный для Homo sapiens.

Большинство данных, свидетельствующих о функциях полушарий, получено при изучении людей с повреждениями головного мозга. У всех здоровых людей, однако, оба полушария постоянно взаимодействуют между собой, и нервные импульсы проходят через несколько связующих пучков нервных волокон (комиссур). В частности, кора обоих полушарий связана множеством волокон, проходящих через мозолистое тело.

Ранние описания

Как и о большинстве явлений, известных медицине, упоминания об аномальных типах поведения встречаются в Библии, а также у древних греческих и китайских авторов. Все ранние культуры рассматривали нарушения в поведении человека как вселение в него злых духов и считали наказание единственно верным способом лечения. Мало того, что больных бросали на произвол судьбы или же били, во многих культурах были разработаны изощренные религиозные ритуалы изгнания демонов. Один из способов лечения заключался в том, что в черепе больного просверливали дыры, чтобы помочь злым духам выйти наружу. Ветхий завет также разделяет эту общую точку зрения. Так, во Второзаконии сообщается, что бог карает тех, кто его ослушивается, "безумием, слепотой или изумлением сердца", что, возможно, означает такие состояния, как мания, слабоумие, ступор.

Очень важно, чтобы мы, рассматривая специфические аномалии мозга и их влияние на мышление и поведение, различали понятия "болезнь" и "расстройство". На первый взгляд может показаться, что болезнь - более серьезное состояние по сравнению с расстройством, но это вовсе не обязательно. Болезнь - это определенный комплекс изменений, которые проявляются вместе при определенном заболевании, например таких изменений, которые приводят к сердечной или почечной недостаточности. Болезнь может возникать под влиянием разнообразных факторов наследственного, инфекционного или токсического характера. Болезни проявляются в более или менее повторяющихся формах, для них характерны определенные симптомы или жалобы, отмечаемые больными или членами их семьи, а также другие признаки, которые распознает врач при обследовании пациента. Болезни могут поражать весь организм или отдельные его части. Говоря на языке практики, болезнь - тогда болезнь, когда достаточное число врачей приходят к согласию, что данный комплекс симптомов и признаков составляет воспроизводимое целое назависимо от того, известны ли причины болезни и способы ее лечения.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru