Мозг Леонардо: Постигая гений да Винчи

Вскоре в различных исследовательских центрах по всему миру начали накапливаться собственные группы пациентов с расщепленным мозгом[9].

В результате всех этих работ были сделаны поистине революционные выводы, хотя нередко они встречали серьезные возражения некоторых нейробиологов. Многочисленные критики правильно указывали на недостатки этой экспериментальной модели. У эпилептиков мозг не такой же, как у обычных людей. Кроме того, сама операция принципиально меняет мозг. Поэтому с научной точки зрения неправильно распространять на всю человеческую популяцию выводы, которые были получены при исследовании рассеченного мозга.

Но даже с учетом этих возражений исследования расщепленного мозга все же проливают свет на работу человеческого мозга. Наиболее важные выводы, полученные ранее при исследовании рассеченного мозга, в значительной степени подтверждаются при изучении здоровых людей с использованием новых методов нейровизуализации. Многое еще предстоит выяснить, но одно несомненно: каждому полушарию мозга человека природой предназначено выполнять свои функции.

Мозг чрезвычайно сложен. Такие понятия, как никогда, всегда и несомненно, при обсуждении мозга малоприменимы. Поэтому я прошу читателя простить меня, когда для простоты изложения я буду слишком категорично говорить о тех его функциях, относительно которых пока нет однозначного мнения.

Параллельно с изучением рассеченного мозга не менее важные успехи были достигнуты в области нейрохимии. Ученые начали попытки идентифицировать и понять функции широкого спектра веществ, называемых нейромедиаторы. Помимо гормонов, поступающих в кровь и действующих на больших расстояниях, существуют вещества, не покидающие «родных мест». Гормоны, например тестостерон, инсулин, эстрогены и тироксин (из щитовидной железы), могут сильно влиять на эмоции, настроение и мыслительные процессы, даже если вырабатываются органами, расположенными далеко от мозга. Нейромедиаторы, такие как дофамин, норадреналин и серотонин, в очень небольших количествах могут вызвать резкий эмоциональный или интеллектуальный подъем.

Нейромедиаторы изменяют состояние нейронов – главных клеток нервной системы. От других клеток нейроны отличаются наличием двух типов отростков по разные стороны тела клетки. Короткие отростки имеют широко разветвленную структуру и называются дендритами. Это та часть нервной клетки, которая принимает сигнал. С противоположной стороны от дендрита расположен одиночный длинный отросток аксон.

У человека длина некоторых аксонов может быть более метра. Например, аксоны, идущие к пальцам ноги, начинаются в нижней части спинного мозга и потом проходят вниз по всей конечности. Есть и еще один примечательный нерв с необычайно длинными аксонами. Самые длинные аксоны, входящие в блуждающий нерв, выходят из головного мозга, спускаются через шею, грудь и живот и заканчиваются глубоко в полости таза, на уровне анального отверстия. На всем протяжении блуждающего нерва более короткие аксоны сворачивают к различным внутренним органам, таким как сердце, легкие, желудок и кишечник. Анатомы назвали этот нерв латинским словом vagus, что значит «странник», «скиталец». В английском языке есть образованные от этого корня слова vagabond – «бродяга» и vagrant – «праздношатающийся», «блуждающий».

Дендрит, подобно чувствительному флюгеру, реагирует на происходящие вокруг него изменения, в частности, на сигналы, приходящие по аксонам других нервных клеток. Нейромедиаторы, попадающие непосредственно на дендрит на всем его протяжении, могут его активировать. Когда сигнал проходит от конца дендрита к телу клетки, производится оценка его интенсивности. Подобно тому, как единицы и нули включают и выключают материнскую плату компьютера, клетка оценивает, достаточно ли интенсивные воздействия поступают на все концы дендрита, и, если да, разряд передается дальше по аксону.

Если аксон активируется, в его основании запускается цепь химических реакций, в результате которых по аксону распространяется электрический ток. В отличие от тока, идущего по медной проволоке почти со скоростью света, движение нервного импульса больше похоже на волны, идущие по кишечнику, когда змея заглатывает мышь. По обычному аксону двигательного нерва сигнал проходит со скоростью 100 метров в секунду, тогда как скорость света составляет примерно 300 000 километров в секунду.

Многие годы нейробиологи думали, что нерв активизируется постепенно. Предполагалось, что под воздействием мощного стимула по нерву поступает сильный сигнал, а слабый стимул вызывает слабый сигнал. Позже мы узнали, что сигнал либо есть, либо нет. Нейрон работает по принципу «Все или ничего».