Метазоа. Зарождение разума в животном мире

Идея, согласно которой синхронизация активности играет важную роль в работе мозга, обретает все большую популярность{176}. По всей видимости, мозг генерирует и каким-то образом использует ритмы активности, они присутствуют на многих уровнях и встроены один в другой. Ряд исследователей (в том числе Рудольфо Льинас и Дьёрдь Бужаки) видят в таком представлении о мозге философский или близкий к нему аспект: оно поддерживает идею, что мозг активен по своей природе и не нуждается в поступлении сенсорной информации, чтобы «включиться». Роль сенсорной информации – модулировать активность, генерируемую мозгом. Это контрастирует с «эмпиристским» представлением о пассивном, «реактивном» мозге, паттерны активности которого задаются извне.

Подобное представление о ритмической активности действительно меняет наше понимание того, что же такое мозг, – но это еще не все. Есть еще и третья, довольно спорная вероятность: электрические поля мозга все-таки играют какую-то биологическую роль. И если так, то Бергер зарегистрировал не побочный продукт, но некую функцию мозга. Даже не будучи нейробиологом, я бы, пожалуй, поставил на этот вариант. Думаю, его еще будут оспаривать, но на настоящий момент все выглядит именно так.

Наша история продолжается еще одним открытием, сделанным в необычных обстоятельствах. Анжелика Арванитаки – французский нейрофизиолог греческого происхождения{177}. Она изучала нервную систему моллюсков на французской морской станции недалеко от Тулона в конце 1930-х и в 1940-х годах. Работать ей приходилось в сложных условиях: когда в самом начале Второй мировой войны Франция пала, станцию захватила итальянская армия. Арванитаки – одна из тех женщин-ученых, чья работа кажется недооцененной – либо из-за гендерной дискриминации в науке, либо потому, что была несвоевременной, либо же из-за того и другого сразу (тут вспоминается Барбара Макклинток и «прыгающие гены», а также Линн Маргулис и симбиотическое происхождение митохондрий{178}). Ученые того времени сосредоточили все внимание на синапсе – промежутке между двумя нейронами в цепочке, пытаясь понять, как сигнал преодолевает этот разрыв. Арванитаки начала свою самую важную статью, опубликованную в 1942 году, с заявления, что нервные клетки способны влиять друг на друга не только через синапсы, и доказала это экспериментально{179}. Сегодня это влияние (основываясь на ее терминологии) называют эфаптическим связыванием нервных клеток.

Открытие, сделанное Арванитаки, не связано с волнами Бергера напрямую: Арванитаки прежде всего интересовало эфаптическое влияние на межклеточном уровне. Однако недавно между открытиями Арванитаки и Бергера обнаружилась связь. Иногда ритмический рисунок полей, генерируемый крупными областями мозга, способен влиять на активность отдельных клеток{180}. В частности, эти поля регулируют время активности нейронов, в том числе моменты «спайков», – похоже, это один из способов, какими мозг синхронизирует активность составляющих его клеток. В экспериментах в чашках Петри такие сигналы преодолевали промежуток между двумя разделенными хирургически, но размещенными вплотную слоями мозга. Как утверждают Кристоф Кох и Костас Анастасиу, это ранее неизвестный механизм обратной связи, когда «электрические поля регулируют активность тех же нейронов, что изначально их и создали»{181}. Выше я писал, что течение ионов через границу клетки напоминает электрическое дыхание, потом уточнил, что некоторые клетки дышат в одном ритме, а теперь мы узнали, что каждая отдельная клетка способна электрически ощущать общее слаженное дыхание.

С точки зрения физики здесь нет никакой загадки. Мы можем понять, что происходит, прибегнув к аналогии, предложенной колумбийским нейробиологом Рудольфо Льинасом, одним из ведущих исследователей ритмических паттернов мозга. В книге, изданной пару десятилетий назад, Льинас знакомит читателя с темой ритмов в природе на примере хора цикад{182}. Когда огромные стаи цикад поют вместе, ритмический, пульсирующий рисунок мелодии может возникать спонтанно. Аналогия отличная, но Льинас здесь не проводит явного различия между цикадами и нейронами. Нейроны способны «слышать» только соседние нейроны, с которыми они непосредственно контактируют, а цикадам слышен весь хор сразу. Льинас сам пишет, что связь клеток, расположенных по соседству, – то самое средство, с помощью которого устанавливаются ритмы мозга. Новые исследования эффектов полей, проведенные уже после выхода книги Льинаса, принесли неожиданное открытие: иногда нейроны могут услышать совокупную активность – благодаря общему электрическому полю. Оказывается, активность мозга напоминает хор цикад даже сильнее, чем предполагал Льинас.