23. Иерархия

Нервная клетка, или нейрон — человек в миниатюре: это личность, это организм, состоящий из разнообразнейших частей. Она может действовать спонтанно, а может четко выполнять полученные распоряжения… Она говорит на понятном нам языке, впитавшем в себя все, что происходило раньше.

Теодор Баллок

Я уже говорил о силе, воздействующей на наш организм подобно удару тока. Электрический ток, электричество. Что же это такое? В наши дни это уже ни у кого не вызывает удивления, хотя совсем недавно подобные понятия вселяли ужас. Само слово «электричество» ассоциировалось с грозой и вспышками молнии, которые могли убить человека. Все это объяснялось действием страшных потусторонних сил. Другими словами, электричество было столь же непонятно прошлым поколениям, как нам непонятна атомная энергия. Сейчас невозможно представить себе нашу жизнь без электрического тока — мы платим деньги за его постоянное присутствие в наших домах. И это при том, что каждую минуту тысячи огненных всполохов освещают нашу планету в виде молнии. Только самых храбрых людей не пугают эти электрические разряды.

Какое отношение эти леденящие душу вспышки электричества, обрушивающиеся с небес на наши головы, имеют к миллиардам крошечных нервных клеточек, живущих внутри меня? Итальянец Луиджи Гальвани, живший через тридцать лет после прославившегося своей храбростью Бена Франклина, первым заглянул в лабиринт человеческих нервов. До Гальвани все ученые и врачи придерживались теории греческого физика Галена, выдвинутой им в 130 году н.э. В своей теории Гален очень наглядно описал все процессы взаимодействия в теле человека в виде непрекращающегося потока бесплотных «животных духов», передающегося по пустотелым трубчатым разветвлениям. Эта теория существовала столетия. И это естественно. Вряд ли в те времена кто–то мог поверить, что дрожь любовной страсти, безбрежный океан эмоций, пробуждаемых музыкой Вивальди, священный мистицизм праведника — все это не что иное, как математически рассчитанные формулы химических реакций и электрических импульсов.

Бедный Гальвани не мог даже предположить, до какой степени будут упрощены его открытия. Без всякой задней мысли однажды пасмурным днем он принес домой на ужин нескольких лягушек и повесил на крыльце. Но в порыве страстного желания оставить свой след в истории науки, он обезглавил этих лягушек и снял с них кожу. Затем отвел проводок из громоотвода и пропустил его через спинной мозг животных. А потом, когда небо Болоньи ослепили молнии и послышались оглушительные раскаты грома, в дневнике Гальвани появилась такая запись: «В тот же момент, когда сверкнула молния, все лягушачьи мышцы мгновенно сократились. Они возбужденно сокращались и растягивались вместе с каждой вспышкой молнии. Движения ножек лягушек осуществлялись в полной зависимости от раскатов грома, как будто бы служили их предупреждением»[23].

Гальвани был ученым. Если бы он был писателем, он бы обязательно описал выражение недоумения и любопытства на лицах своих гостей, когда у них на глазах обезглавленные лягушки дрыгали лапками, будто плыли по поверхности пруда. Электричество из атмосферы воздействовало на нервы лягушек, и их мышцы приходили в движение, несмотря на то что животные были уже мертвы.

Гальвани проделал множество других экспериментов с лягушками. Некоторые из них с течением времени стали легендами, так что теперь трудно представить, что же происходило на самом деле. Он был очень скромным человеком и опубликовал свои открытия лишь к концу жизни. Его племяннику приходилось отстаивать теории дяди, ведя непримиримую борьбу с консервативным общественным мнением. Но свое самое значительное открытие Гальвани сделал в один из солнечных дней, когда повесил несколько обезглавленных лягушек на медные крюки над железной перекладиной, приделанной на крыльце. Он прислонял одну из лягушачьих ножек к перекладине: в тот момент, когда они соприкасались, — ножка конвульсивно дергалась.

Прыгающие мертвые лягушки во время грозы — это одно дело, а вот «плывущие» по крыльцу лягушки в солнечный день — это уже было ошеломляющим научным открытием, взбудоражившим весь научный мир.

А противник Гальвани Алессандро Вольта пришел к выводу, что электрический ток ни при чем в опытах с лягушками, но имеет самое прямое отношение к двум предметам из разных металлов, которые при контакте друг с другом образуют проводник электрического тока. Он даже пошел дальше и изобрел батарейку. Это его мы должны благодарить за информационные табло на вокзалах и в аэропортах, за бегущие рекламные строки на больших домах в центре крупных городов, за яркие вывески и указатели, наконец, за то, что нам удается утром завести машину, когда температура на улице ниже нуля.

Гальвани упрямо считал, что причиной реакций у лягушек было «животное электричество». Этому неутомимому труженику мы должны быть признательны за электрокардиограф, мониторы для наблюдения за состоянием пациента во время хирургических операций, приборы для лечения электрошоком. Но прежде всего за миллионы лягушачьих ножек, с его легкой руки немало послуживших науке в лабораториях медицинских институтов.

Прошло еще полтора столетия, прежде чем ученые, наконец, нашли разумное объяснение тому, каким образом электричество передается по нашему телу. Совершенно очевидно, что это происходит совсем не так, как в наших домах: воткнул вилку в настенную розетку — и ток пошел по проводу в нужное место. Очевидно, что наши нервы не настолько вместительны, чтобы их пучок шириной в волосок содержал в себе 100 000 отдельных «проволочек». Научно установлено: электрический ток внутри нашего тела проходит через химические соединения ионов натрия и калия. В наши дни на ярких иллюстрациях учебников по медицине нередко можно увидеть красочные изображения нервных клеток со знаком «плюс» снаружи оболочки и со знаком «минус» — внутри. На рисунках хорошо видно: молекулы передают нервные импульсы подобно бегунам, бережно передающим по эстафете от одного к другому факел с олимпийским огнем.

Клетка под названием «нейрон» — самый важный передающий информацию элемент внутри тела. Как только мы рождаемся на свет, двенадцать миллиардов нейронов уже готовы к действию. Каждая вторая клетка в организме умирает и заменяется новой через несколько лет, но только не нейрон. Как бы мы могли существовать, если бы данные нашей памяти и информация о мире периодически стирались? Если нейрон умирает, он не появляется снова. По единодушному мнению огромного числа медиков, нейрон считается самой важной и самой интересной клеткой во всем организме.

В учебниках по биологии изображены отдельно взятые нейроны, как бы изъятые из тела и представленные в идеализированной форме, в которой они никогда не встречаются в природе. Но, глядя даже на это подобие, можно представить себе грандиозность нейрона. Он берет свое начало с лабиринта невероятно тонких, похожих на кружево, отростков, называемых дендритами, которые, как ветки дерева, прикреплены к одному стволу. У афферентных нейронов, передающих сообщения мозгу, дендриты соединяются с той частью тела, от которой получают раздражение. У эфферентных нейронов, управляющих мышцами, эти ответвления обернуты вокруг мышечных волокон и имеют концевые бляшки, непосредственно регулирующие мышечную деятельность.

Студент медицинского вуза, изучающий органы, хранящиеся в сосудах с уксусной кислотой, аккуратно подписанных и расставленных в определенном порядке, испытывает сильнейший шок, когда в первый раз вскрывает труп и обнаруживает в нем окровавленные органы, перепутанные между собой, все какие–то одинаковые, причем каждый старается вытеснить другого, как будто ему не хватает места. Такой же шок испытывает и хирург, который, впервые столкнувшись с нейроном, изумленно застывает на месте. Он видит перед собой сотни, а может быть, и тысячи переплетенных в виде веревки пучков, сплетенных в толстый кабель, который подходит к спинному мозгу. Дендриты переплегены между собой так сложно, что даже под микроскопом почти невозможно разобраться: где заканчивается один и начинается другой. Я очень люблю зимним днем стоять на опушке леса и любоваться пейзажем. Передо мной — сотни деревьев, раскинувших в разные стороны свои ветки, одетые в белоснежные одежды. Если бы все эти деревья можно было уплотнить и каким–то образом уместить в нескольких квадратных метрах, но так, чтобы их веточки остались неповрежденными, заполнили все пустые пространства и при этом не касались друг друга, то в результате вы бы получили представление о нервном пучке нашего организма.

Десятилетиями шли ожесточенные споры между нейрофизиологами: соприкасаются веточки–дендриты или нет. В электропроводке, имеющейся в любом жилом доме, каждый находящийся под напряжением провод соединен с другим проводом, тот — с третьим, таким образом все провода объединены между собой, т.е. вся система, так же как и водопроводная, представляет собой замкнутый контур. А вот в нашем теле на каждом из двенадцати миллиардов нейронов имеется выемка в том месте, где у соседнего нейрона находится выпуклость. Эта выемка называется синапс. Именно в этих местах и осуществляется соприкосновение.

Точность расположения синапсов потрясает воображение. Возьмите хотя бы один двигательный нейрон, контролирующий один пучок мышц одной руки. По всей длине этой одной нервной клетки в тысяче разных точек образуются синапсы строго напротив выпуклостей соседних нейронов. (На крупном двигательном нерве может быть до десяти тысяч отдельных контактных соприкосновений, на нейроне мозга — до восьмидесяти тысяч.) Если на двигательный нерв поступает сигнал к действию, то мгновенно тысячи соседних нервных клеток оказываются в состоянии готовности. Отдельные клеточки, нарисованные в учебниках по биологии, охватывают каждый квадратный миллиметр кожи, каждую мышцу, каждый кровеносный сосудик, каждую косточку — ими пропитано все тело.

Я хочу пошевелить рукой. Достаточную ли силу имеет импульс, идущий от мозга, чтобы заставить мышцу сокращаться? Сколько мышечных волокон необходимо для каждого конкретного усилия? Хорошо ли сдерживаются противодействующие мышцы? Один–единственный нерв передает все эти электрические сигналы с частотой до тысячи отдельных импульсов в секунду с соответствующей паузой между ними. Каждый импульс отслеживается и передается на все десять тысяч синаптических соединений, находящихся на пути следования сигнала. При этом возникает и звуковой образ мышечного действия, слышимый как «клик–клик–клик», который был бы понятен даже ребенку. Можно сказать так: в каждом из нас ежеминутно вздымаются и с ревом перекатываются не прекращающиеся ни на минуту импульсные волны.

Может быть, нам надо что–то сделать, чтобы остановить этот нескончаемый поток обмена информацией? Может быть, мне надо перестать печатать на машинке, чтобы дать возможность нейронам своих пальцев отдохнуть от этой безумной деятельности? Наоборот, наши тела нуждаются в бесперебойной стимуляции. Были проведены эксперименты, в ходе которых организм людей лишался нормальной ежедневной стимуляции, — результаты были ужасающими. Одни добровольцы залезали в темный, обитый изнутри ящик, снаружи их запирали на замок; другие с завязанными глазами погружались в резервуар с теплой водой и лежали там без движения. Так же, как природа не терпит вакуума, наш мозг не терпит тишины. Он начинает искать выход — быстро заполнять образовавшуюся пустоту галлюцинациями. Через несколько часов доброволец просился наружу, потому что невозможно оставаться в здравом уме без внешних раздражителей.

Мозг не может единолично принимать решения и отдавать приказы, координирующие деятельность всего организма. Это шло бы вразрез с главным принципом управления — распределением полномочий. Не только мозг, но и вся четко отлаженная система рефлексов координирует реакции организма в большинстве ситуаций.

Когда я ударяю молоточком по коленному сухожилию своего пациента, его нога подскакивает вверх. Она могла бы даже долететь до моего лица, если бы мышечное усилие не остановило ее. Теперь я прошу пациента заглушить рефлекс и ударяю молоточком снова. У пациента ничего не получается — нога снова взмывает вверх. А это еще что за темная сила коленного сухожилия, которая осмелилась противостоять приказу мозга? Это просто встроенная защитная система: небольшие стерженьки, закрепленные рядом с сухожилием. Они растягиваются вместе с мышцами, позволяя нервным волокнам всегда находиться в состоянии готовности — доставить сообщение в спинной мозг. Обычно (в действительности, почти всегда, кроме случаев, когда врач проверяет рефлексы) быстрое напряжение этих мышц означает, что ногу удерживает какой–то тяжелый груз. Чаще всего это случается, когда человек споткнулся и падает. И тогда срабатывает рефлекс, который автоматически выпрямляет ногу. Мозг возлагает функцию защиты на дуговой рефлекс. Этот рефлекс — врожденный, организм может полностью на него положиться.

Управление различными процессами, такими как чиханье, кашель, глотание, слюноотделение и моргание, тоже построено на принципах распределения. Моргание. Я уже говорил о слепоте, подстерегающей людей, больных проказой. Их глазные веки полностью лишились своих рефлексов. Уже ничего не поддерживает веки в состоянии готовности, когда высохшая роговица глаза нуждается в увлажняющей смазке, — для чего, собственно, и требуется моргание. Иногда нам удается предотвратить слепоту пациентов — когда пациенты овладевают способностью произвольно моргать. Но это очень и очень непросто. На первый взгляд покажется, что, когда твое зрение поставлено на карту, ничего не стоит просто–напросто моргать. Но приобретенные рефлексы — очень сложная вещь. Пациентов надо долго и терпеливо обучать с помощью плакатов: тренировать, используя секундомер; их надо без конца заставлять, ругать, хвалить, уговаривать. Их высокоразвитый мозг внушает им, что нельзя его беспокоить такими пустяковыми вопросами, как рефлекс (кому придет в голову каждые тридцать секунд загружать суперсовременный компьютер такими заданиями, как сосчитать до десяти?). Некоторым пациентам так и не удается научиться этому — и их глаза, естественно, высыхают.

Однако некоторые функции не подвластны компетенции жесткой роботизированной системы рефлексов. В стволе головного мозга находится следующий уровень управления, регулирующий непроизвольные процессы, такие как дыхание, пищеварение, сердечная деятельность. Эти процессы требуют гораздо большего внимания, чем рефлексы: одно только обычное дыхание требует согласованной работы девяноста грудных мышц. К тому же требования организма постоянно изменяются, например сердцебиение и дыхание резко учащаются, когда я бегом поднимаюсь по лестнице.

Самыми высшими в иерархии нервной системы являются полушария головного мозга, святая святых организма — лучше всего защищенные костью, наиболее уязвимые и подверженные повреждению, если в защитной стене будет пробита брешь. Десять миллиардов нейронов и сто миллиардов глиальных клеток (являющихся биологическими батарейками для деятельности мозга) плавают в желеобразной массе, просеивая получаемую информацию, осуществляя запоминание, обеспечивая наше сознание. В мозге — источник нашей предрасположенности к пороку и ярости, в нем же находится и движущая сила благородства и любви.

Исследования доказали: можно управлять гневом. Сигнальный датчик имплантировался в мозг быка и с помощью электропереключателя превращал разъяренного зверя в безобидное забавное домашнее животное. Существует немало любителей объяснять такие сложные понятия, как романтическая любовь, альтруизм или представление о Боге, с точки зрения ионов калия, состояния химического равновесия и находящихся в мозге клеток ассоциативной памяти. Но их объяснение заходит в тупик. Вопрос: «Почему бы не предположить, что представление о Боге — это всего–навсего серия электрических импульсов в моем мозге?» Ответ: «А почему бы не предположить, что электрические импульсы — не что иное, как средство, избранное Богом, чтобы сообщить мне о божественной сущности, о которой невозможно узнать другими способами?»[24]

Иерархический порядок строго соблюдается. Но тут возникает одна небольшая загвоздка; она напоминает карандаш, застрявший в хорошо смазанных движущихся шестеренках. Окончательный выбор, по какому пути двигаться, иными словами, «разрешение» на определенный вид деятельности мышц, участвующих в совершении различных движений на конкретных участках тела, дается не роскошными мозговыми извилинами, а одной–единственной скромной нервной клеточкой, или нейроном, управляющим мышечными волокнами. Сэр Чарльз Шеррингтон сделал это ошеломляющее открытие, присвоив емУ сложное название «самый оптимальный маршрут».

Клеточное тело этого нейрона получает серию импульсов от окружающих его нервных центров. Оно всегда готово отреагировать на мышечное напряжение, наличие боли, действие противоположных мышц, степень усилия, необходимого для данного вида деятельности, частоту раздражений, количество получаемого кислорода, температуру тела, фактор усталости. Из мозга поступают приказы: «Подними руку — ящик тяжелый, так что будь готов привлечь целый эскадрон двигательных мышц». Но после того как все сигналы собраны в гигантский резервуар противоречащих друг другу советов и рекомендаций, уже сам двигательный нейрон, находящийся в нижней части спинного мозга, решает: какие мышцы должны сократиться, а какие — расслабиться. В конечном счете, он лучше всех подходит для принятия такого решения, так как именно он находится в тесном контакте с тысячами местных синапсов и в то же время с мозгом.

Профессор Баллок из калифорнийского университета в Сан–Диего дает такую оценку данного процесса: «Степень свободы, имеющая место даже на этом уровне, может обеспечить почти неограниченную степень сложности». И теперь эта описанная нами сложноподчиненная иерархия, существующая в организме, сводится к простейшему порядку вещей: нейрон делает то, что он считает наилучшим в данной ситуации. Кто сказал, что в природе нет демократии? Физики–атомщики доказывали нам это в течение десятилетий, и теперь наш мозг и его посредники подтверждают этот факт.

В этой путанице несовместимых команд к сокращению и к расслаблению выбирается «самый оптимальный маршрут». И мы должны радоваться этому. Я стою на горной вершине, вокруг голые серые скалы. Прямо над моей головой растет какой–то цветок небывалой красоты. Но мне его не достать. Я вытягиваюсь вперед, аккуратно переставляю ноги, настраиваю свой фотоаппарат — все это по инструкции мозга. Объектив фотоаппарата уже в нескольких сантиметрах от чудо–цветка. И вдруг — какая–то сила отбросила меня назад. Как будто я — кукла с привязанной к спине веревочкой, и кто–то резко дернул за нее. Сердце бешено колотится; я оглядываюсь назад, чтобы посмотреть, кто помешал моей съемке. Вокруг меня никого нет, кроме ворчащей хриплой птицы–сойки.

Когда я высунулся из–за скалы, внизу подо мной простиралось ущелье глубиной 600 метров. Тогда мои клетки наполнились химическим составом, свидетельствующим о состоянии повышенной опасности. Мой мозг сознательно захотел запечатлеть на пленке красивый цветок; а мои подсознательные рефлексы получили сообщение от органов равновесия, расположенных в ухе, о незначительном, но рискованном отклонении от нормы. Тогда они мгновенно послали срочные сообщения нервным клеткам, отвечающим за работу мускулов, которые и обеспечили резкий рывок моего тела назад.

Я ощущаю воздействие такого же спасительного противодействия, когда иду босиком по территории карвилльской больницы. (Я — большой сторонник хождения босиком: считаю, что оно оздоровляет и укрепляет ноги, а также открывает передо мной целый мир ощущений и передает ценные сведения из земли, по которой я иду.) Если я наступлю на колючку, то моя нога замрет на полпути, не давая мне возможности закончить шаг еще до того, как боль зафиксируется в моем мозгу. Но если бы мне пришлось покидать горящий самолет, мои клетки уже знали бы: мозг призывает их пережить небольшой стресс, чтобы избежать более травмирующей нагрузки. И тогда я бы смог наступить на обугленный металлический лист, так как нормальный рефлекс был бы приторможен ради главной цели — спасения[25].

Иерархическое устройство нервной системы обеспечивает мне инстинкт самосохранения. Иногда мой мозг сам руководит процессом, иногда перераспределяет полномочия. Но всегда результат его решений полностью зависит от одной автономной периферической клетки, обеспечивающей самый оптимальный маршрут.


Глава 25 из 29« Первая«242526»Последняя »

Пожертвования на развитие сайта

Вы скачиваете книгу: Ты дивно устроил внутренности мои. Раздел: Протестантизм-1.

Скачать книги с Яндекс-диска:

Функцию "скачать всё" использовать не рекомендую по причине большого объёма информации. Предпочтительнее скачивать книги по разделам.