Тайны мозга

Нейроны — это особенные клетки организма, единственные в своем роде. У них много чего устроено не так, как у других клеток тела. В ядре нервных клеток активно работают в 10 раз больше генов, чем у других клеток. В зрелом организме нервные клетки, в отличие от других, — не делятся. Генерация новых нервных клеток, которая недавно была открыта в области гиппокампа, составляет в сутки не более нескольких сотен нейронов, хотя в одном только гиппокампе их многие сотни миллионов. Нейроны образуются еще на стадии эмбрионального развития и далее существуют на всем протяжении жизни организма, если не гибнут. Во взрослом состоянии у человека в среднем насчитывается около 86 миллиардов нервных клеток — при том, что каждый день выводится из дела около 10–15 тысяч нейронов, они просто рассасываются как ненужные. Потому и говорят, что нервные клетки не восстанавливаются: старые умирают, а новые фактически не прибавляются.

Более того, нервные клетки выходят из игры не из-за старения или болезни, а по отработанному в эволюции сценарию. Это так называемая запрограммированная гибель клеток, которая происходит, если они перестают быть полезными, то есть включенными в какую-либо функциональную систему. Системы эти выстраиваются по мере формирования связей между клетками при выработке какого-либо навыка или при запоминании нового события. Если немножко утрировать, то каждому навыку или новому впечатлению соответствует сформировавшаяся в ходе выработки этого навыка или запоминания события цепочка связанных между собой нервных клеток. Если такую цепочку активировать в той последовательности, как она формировалась исходно, то теоретически можно как наяву воспроизвести таким образом запомнившуюся картину или усвоенный навык. В эксперименте это сделать проблематично, но для естественной активности мозга это и есть основная работа: формирование новых схем и повторное их проигрывание по мере необходимости.

Правда, самые последние данные нейрофизиологов не совсем соответствуют концепциям нервных цепочек памяти. Исследователи из Гарвардской медицинской под руководством доктора Кристофера Харвея опубликовали в 2017 году в престижном журнале Cell результаты остроумных экспериментов: они сажали крыс в шар, который, будучи погруженным в сосуд с жидкостью мог вращаться во всех направлениях. Крысы могли по такому шару бежать, как по беговой дорожке, но в любых направлениях и оставаясь при этом на месте. На экране перед крысой крутили кино, как будто она бежит в лабиринте с многочисленными развилками. Если перед развилкой мелькали черные точки, то крысе следовало поворачивать в правый рукав лабиринта, а если в белые — в левый. При правильном прохождении лабиринта крыса получала вкусную еду. Ученые мониторировали активность нейронов в теменной коре крысы во время бега за едой. Согласно теории по мере формирования и закрепления навыка в компактной популяции между нейронами закреплялись роли: одни активировались при наличии черных меток, другие белых. Неожиданностью стало то, что при длительном наблюдении и уже при закрепленном у крысы навыке правильных поворотов нейроны начинали обмениваться своими ролями: те, что активировались на черные метки, могли переключиться на белые и наоборот, хотя в целом популяция нейронов вовлеченных в формирование навыка оставалась одной и той же. Таким образом, память на черные клетки или белые метки не может закрепляться в конкретных цепочках нейронов. Ученые предполагают, что современные представления о кодировании памятных следов конкретными схемами нейронов должны быть дополнены представлением о вариативности этих схем, которые оставляют мозгу возможность в каждой конкретной реакции иметь некоторую свободу выбора, чтобы эта реакция была в точности подогнана к уникальным особенностям конкретной ситуации.

Тем или иным образом, в многочисленных комбинациях нейронов или в нейронных сетях поддерживается весь персональный опыт человека. Устойчивость этим комбинациям придают особые свойства контактов между клетками — синапсов: они становятся тем прочнее, чем чаще воспроизводится данный навык и чем более он нужен и важен для обеспечения деятельности организма. Именно в этих контактах решается вопрос о передаче сигнала от одной нервной клетке к другой, таким образом связь двух нервных клеток либо закрепляется, либо разрушается в буквальном смысле, потому что неработающие синапсы постепенно рассасываются. Это, например, и происходит в ходе формирования новых или при стирании старых памятных следов.