Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Помимо выполнения целого ряда функций вне мозга, пептиды могут работать внутри мозга как полноценные нейротрансмиттеры. Энкефалин, например, является аналогом морфина и несет функцию облегчения боли. Однако примечательное общее свойство почти всех пептидов в центральной нервной системе заключается в том, что они часто нацелены на тот же нейрон, что и другой передатчик.[340] Так, дофаминергические клетки могут быть столь же восприимчивы к энкефалину.[341] Почему природа перегружает нейрон двумя разными типами рецепторов, если оба передатчика выполняют одну и ту же функцию?

Но предположим, что это не так. Пептиды выборочно высвобождаются на определенных участках и только при определенных условиях: активность клетки должна быть выше и продолжительнее обычного. Поскольку в мозге насчитывается около сотни различных пептидов,[342] отличающихся по количеству и химическим свойствам, мозг имеет в своем распоряжении мощный дополнительный инструмент. Цифровой параметр «все или ничего» теперь можно разумно преобразовать в аналоговый. Поэтому, возможно, нет ничего нелепого и экстравагантного в том, что два типа молекул нацелены на один нейрон: классический передатчик работает на локальном, кратковременном уровне, в то время как пептидный функционирует на больших временных и пространственных масштабах.

Мы знаем, что одно из основных свойств нейронных ансамблей заключается в их продолжительной активности, обычно в сотни раз превышающей продолжительность единичного потенциала действия (ПД). Из этого следует, что ансамбли создают идеальные условия для освобождения пептидов, сообщая другим нейронным группам и телу, что возникла значимая активность, а не только одна или две изолированных вспышки. Более того, эта информация не будет простым тумблером. Дополнительный качественный фактор – химическая идентичность выделяемого пептида – может дать развернутую информацию о конкретном нейронном ансамбле вкупе с: 1) уровнями высвобождаемых веществ, 2) продолжительностью релиза (высвобождения) и 3) конкретным сочетанием различных пептидов, которое, в свою очередь, дает представление о размере и даже анатомическом происхождении ансамбля, поскольку разные области мозга будут иметь разные пептидные сигнатуры. В свою очередь, эти функции отражают и считывают разнообразную функциональную информацию, будь то возбуждение, пластичность (запоминание), сенсорное раздражение или внутренний сигнал (голод, боль и т. д.).

Повторим еще раз: при генерации нейронного ансамбля разнообразные факторы будут дифференциально определять конечный размер (силу ряби), который уже определяется степенью сенсорной стимуляции (силой броска камня), характером когнитивных ассоциаций (размером камня), химическим ландшафтом (вязкостью водоема) и взаимодействием конкурирующих, вновь возникающих ансамблей (частотой последующих бросков). Все эти факторы, как мы видели неоднократно в разных ситуациях в течение дня, определяют уникальные свойства каждого нейронного ансамбля.

Упрощенная схема того, как мозг и тело могут взаимодействовать посредством ансамблей, показана на рис. 6, и сама по себе неизбежно порождает еще много вопросов. Но чего же следует ждать от завтрашнего дня?..

Рис. 6. Возможный механизм формирования сознания. Два набора концентрических кругов представляют собой два временных нейронных ансамбля, охватывающих десятки миллионов клеток мозга: самый крупный ансамбль будет доминировать и определять текущий момент сознания. Степень его охвата и, следовательно, степень сознания будет определяться множеством факторов, таких как сила сенсорных входов, ранее существовавшие связи (ассоциации) и степень конкуренции с вновь формирующимися ансамблями. Внутри ансамбля будут высвобождаться пептидные передатчики. Тип, количество и концентрация этих химических веществ являются уникальной сигнатурой данного нейронного ансамбля и передают эту информацию другим системам организма через кровеносную систему. В свою очередь, химические вещества, высвобождаемые под контролем иммунной системы и жизненно важных органов, влияют на характер нейронных ансамблей. Такие вещества, как гормоны и амины, высвобождаются в ответ на возбуждение. Следовательно, сознание зависит от сплоченности всего организма

Завтра

Проснувшись, вы не сумеете с уверенностью сказать, как долго вы спали, и вам вполне может показаться, что вы только что задремали на несколько мгновений или же, напротив, были в отключке на протяжении многих часов. И тут возникает вопрос: может ли тот факт, что сон подразумевает и отсутствие сенсорной стимуляции, и искаженное восприятие времени, означать, что они каким-то образом связаны?[343]

Течение времени