Мозг Фирмы

Подобный тип организации можно изучать на модели, которая весьма важна для всех функций, — на модели пульсирования сердца. Тут работает симпатическая управляющая обратная связь так же, как об этом говорилось ранее. Автономная сенсорная информация о сердце идет прямо в спинной мозг. Но используются и другие каналы связи симпатической системы — та же информация идет наверх по симпатическому стволу. Нервные волокна обеих цепей достигают продолговатого мозга, где находится центр управления. Любое увеличение давления в правом желудочке сердца или в венах, возвращающих кровь в сердце, регистрируется системой и приводит к увеличению пульса. Таким образом, центр управления в продолговатом мозге занимается его стимулированием. Но любое увеличение давления в левом предсердии, дуге аорты или в синусе сонной артерии регистрируется рецепторами, принадлежащими к парасимпатической системе — фактически относящимися к блуждающему нерву. Импульсы, поступающие в спинномозговые клетки блуждающего нерва, которые, как мы видели, располагаются также в продолговатом мозге, вызывают рефлекс, замедляющий сердцебиение. Таким образом этот внутренний сердечный центр отделен от первого (стимулирующего) центра и располагается немного выше его (см. рис. 18).

Такой способ организации во всех отношениях довольно необычен. В организме человека действуют и другие, более сложные автономные системы управления, которые прежде всего суммируют антагонистические импульсы, насколько можно судить, в едином центре управления. В качестве примера можно назвать управление дыханием. Дыхание — сложное действие, оно не должно прекращаться ни во сне, ни в бодрствовании. И снова мы обнаруживаем, что соответствующий управляющий центр располагается в нижнем отделе головного мозга, гае симпатическая и парасимпатическая нервные системы близко подходят друг к другу. Механизм управления пульсом сердца, о котором только что говорилось, оказывается расположенным в дыхательном центре (как показано на рис. 18) и фактически лежит между мостом и верхушкой четвертого желудочка. Он представляет собой ретикулярную формацию мозга, где переключающие цепи представляют собой наилучший пример анастоматиче-ских характеристик, обсужденных нами ранее. Стоит разобраться в том, как работает эта система.

Тело человека использует различные виды топлива, извлекаемые из пищи. Большинство из них сахара и кислород, подаваемый кровью, который необходим для их сгорания. Двуокись углерода — наиболее важный остаточный продукт, выбрасываемый после сгорания, поскольку от нее нужно быстро избавиться; другой побочный продукт — всего лишь вода. Если рассматривать мозг как печку для сжигания, то ему требуется фантастическое количество кислорода. Нейрон погибает через три минуты, если его лишить кислорода, а нейронов насчитывается десять миллиардов, и все их нужно снабжать кислородом. В силу этого через мозг протекает около одного литра крови в минуту — 1/7 часть всей крови, циркулирующей в теле человека. Легкие представляют собой завод для поглощения кислорода, который работает за счет грудной мускулатуры. Эта система похожа на систему переменного тока низкой частоты, поскольку ее моторы выключаются, чтобы сжать грудную клетку и вытолкнуть воздух из легких, и должны вновь включиться, чтобы начать новый цикл. При условии, что такая система работает, необходимо, однако, автономное управление ею, чтобы можно было приводить ее в соответствие с состоянием окружающей среды. Ясно, что обратная связь, обеспечивающая успешное функционирование легких, должна учитывать количество кислорода и двуокиси углерода, которые постоянно сказываются на состоянии энергетической системы в связи с нагрузкой, принимаемой организмом.

Принципиально тут все ясно. Прежде всего нужны рецепторы. У нас есть химические рецепторы, постоянно измеряющие изменения содержания этих двух газов в крови, которые находятся в синусе сонной артерии и дуге аорты. Они представляют собой небольшие железистые структуры со множеством чувствительных волокон. Еще больше химических рецепторов в самом продолговатом мозге, но они реагируют только на содержание двуокиси углерода в крови, причем лишь косвенно, поскольку не контактируют с самой артериальной кровью. Вместо этого они производят требуемое изменение за счет диффузии угольной кислоты, которая вступает в химические реакции с сотнями других кислот. Наконец, есть афферентные сигналы, вызываемые механическим движением грудной клетки и рецепторами на стенках дыхательных путей. Все эти рецепторы передают информацию через парасимпатические нервы в свой центр в мозге. Эффекторная часть системы работает через мотонейроны спинного мозга, которые управляют движением грудной клетки, вступая в действие от импульсов, поступающих из анастомотик ретикулума самого дыхательного центра.