Михаил Вейсман - Скрытые возможности нашего мозга
Эксперимент был поставлен командой израильских ученых под руководством проф. М. Минца из университета Тель-Авива. Полностью парализованную белую крысу заново научили моргать с помощью электродов, вживленных на место разрушенного мозжечка. Импульсы от неповрежденных отделов мозга грызуна поступали в ходе опыта на микроскопический компьютерный чип. Тот, в свою очередь, расшифровывал их и передавал дальше – центральной нервной системе животного. Устройство, продемонстрированное в Израиле, представляет собой пока что самую примитивную из возможных конструкцию такого рода. Однако впоследствии проф. М. Минц предполагает «обучить» микрочип распознаванию и других сигналов мозга, чтобы расширить его функциональность.
Впрочем, исследователи из Тель-Авива – не первые, кто проводит эксперименты такого рода.
В журнале, издаваемом центром нейроинженерии (Centre of Neural Engineering) при университете Южной Калифорнии (University of Southern California)[1], д-р Т. У. Бергер с соавторами представил статью – отчет об уже проведенной работе. Она стала результатом опытов его группы по восполнению функций другой части мозга – гиппокампа. Эта область отвечает за перенос новой информации из краткосрочной в долгосрочную память – как у людей, так и у животных. Оборудование, разработанное в университете Калифорнии, представляет собой гораздо более сложную по функционалу конструкцию. Лабораторных мышей в этих опытах обучали нажимать две педали. При этом лишь нажатие одной из них сопровождалось вознаграждением. Без чипа и при «выключенном» анестезией гиппокампе мыши запоминали нужную педаль лишь на несколько минут. Зато с помощью компьютера и его способности правильно распознавать сигналы памяти ученым удалось выработать у мышей требуемый навык. Более того, оказалось, что вживление такого чипа в здоровый гиппокамп грызуна существенно улучшало и скорость запоминания им педалей, и общие свойства его памяти.
Если необходимо еще более наглядное сравнение роли мозжечка в деятельности центральной нервной системы, то ни для кого не секрет, что изначально по образу и подобию человеческого мозга создавался компьютер. Равно как и большинство программ, которыми оперирует современная цифровая техника. Так вот, одной из служебных программ любого компьютера является так называемый менеджер процессов. Он распределяет очередность выполнения основных программ, процессорное время и системные ресурсы, которые они могут задействовать. Более всего работа мозжечка напоминает функции такого менеджера процессов. Только его быстродействие неизмеримо превышает возможности любого самого мощного менеджера, установленного в разветвленной корпоративной сети. Высоким технологиям такой совершенный баланс точности и скорости пока даже «не снился»!
Ствол головного мозга – что он такое?
Мозговой ствол по сути исполняемых им функций близок к мозжечку. Более того, именно он напрямую соединяет полушария большого мозга с мозгом спинным. Как и мозжечок, он состоит из нескольких частей, имеющих свою специализацию. Обычно в нем выделяют продолговатый мозг, варолиев мост, средний мозг и промежуточный мозг (см. рис. 3, с. 36). Собственно, некоторые исследователи и склонны на основании сходства функций считать мозжечок не отдельной формацией, а еще одной частью мозгового ствола. Ну хоть так, хоть этак, а ствол тоже отвечает за координацию движений. Вернее, за положение тела в пространстве. Как это работает, нужно объяснять на примере.
Допустим, когда человек сидит с завязанными глазами на стуле, он тем не менее чувствует, какое положение занимает его тело в пространстве, верно? Он не видит ни стен, ни пола, ни самого стула. Однако, если его, не развязывая глаз, уложить на пол или, скажем, перевернуть вверх ногами несколько раз подряд, он после прекращения манипуляций все равно уверенно определит, стоит ли он сейчас или лежит, или вообще висит вниз головой… Вот за ощущение человеком положения своего тела даже при отсутствии зрительных ориентиров отвечает мозговой ствол.
Рис. 2. Ствол головного мозга
Кроме того, он, как и мозжечок, связывает полушария большого мозга с мозгом спинным. И разумеется, проводит информацию от одного образования к другому. А еще, именно в мозговом стволе расположены центры, регулирующие те рефлексы человека, которые напрямую связаны с движением. Это глотание, жевание, мимика лица, дыхание, сокращение сердечной мышцы, моргание (как и движения глазных яблок, и реакция на свет), кашель.
Но одно совершенно особое, ключевое отличие ото всех прочих элементов головного мозга у мозгового ствола все же есть. Именно в нем сосредоточены группы клеток, называемые ретикулярной формацией. Эти клетки вырабатывают из поступающей с кровью в мозг глюкозы энергию, необходимую для бесперебойной работы остальных тканей мозга.
Способ, которым расщепляет глюкозу ретикулярная формация, уникален для организма. Дело в том, что глюкоза как вещество служит единственным и незаменимым источником энергии для всех абсолютно клеток человеческого тела. Ее первой стремятся выделить из любой пищи желудок и кишечник, на глюкозу и воду расщепляются собственные жировые запасы организма при диете, и при ее нехватке в крови человека наступает малоприятная гипогликемия.
Последняя представляет собой приступ тошноты, слабости и головокружения в случаях, когда физическая нагрузка на тело явно не соответствует качеству и количеству поглощенной перед этим пищи. Гипогликемия часто встречается у людей, совмещающих занятия спортом со строгой диетой, у просто сидящих на чрезмерно жесткой (в особенности длительной) диете и у пациентов, больных сахарным диабетом. Проблемы с уровнем глюкозы у диабетиков связаны с тем, что их организм (поджелудочная железа) совсем не вырабатывает гормон инсулин. Это белок, без участия которого глюкоза не может усваиваться клетками – причем независимо от степени ее дефицита в них. И у больных «сахарной» болезнью довольно часто случаются передозировки инсулина, влекущие за собой резкое падение глюкозы в крови. Хотя бы раз в жизни гипогликемия случается с каждым человеком. Но у здоровых людей такие явления обычно проходят сами.
Так вот, клеткам тела в основном от любой поглощенной пищи нужна только глюкоза. И непременно нужен инсулин для ее использования по назначению. Если витамины и микроэлементы им требуются лишь в определенном количестве, и чаще всего не обязательно регулярно, то с глюкозой так не получится. Она является ключевой ежедневной потребностью организма, и без нее патологическое состояние наступает достаточно быстро. Больше суток на достижение первого голодного обморока обычно не уходит… А все потому, что двумя основными потребителями глюкозы выступают мышечные волокна тела и его головной мозг. Притом только головной мозг был, есть и будет единственным органом, способным усваивать это вещество без участия инсулина. И умеет такие чудеса творить не он сам, а как раз клетки ретикулярной формации, расположенные в мозговом стволе.
Проблемами движений конечностей, мимических и скелетных мышц занимается в основном средний мозг. И в нем же расположены подкорковые центры слуха и зрения. Промежуточный мозг «заведует» передачей двигательной информации и потоками сенсорного (т. е. с помощью органов чувств) восприятия. Он образован (см. рис. 3, с. 36) таламусом, гипоталамусом и эпиталамусом — вот три крупных отдела, его составляющих. Помимо этого, в продолговатом мозге расположены две железы внутренней секреции – гипофиз (см. рис. 3) и эпифиз.
Человеческий гипоталамус – это область, контролирующая всю эндокринную систему организма. «Пост» весьма ответственный, поскольку подразумевает управление и температурой тела, и артериальным давлением, и системой свертываемости крови, и секрецией большинства биологически активных веществ. В особенности вырабатываемых в ответ на соответствующие раздражители – поступление пищи в желудок, повышение сахара в крови, необходимость выспаться или немедленно проснуться, чувство голода, насыщения и жажды…
Правильную работу гипоталамуса переоценить сложно. Неправильная же частенько вынуждает человека мучиться всю жизнь от непонятного происхождения сбоев, которые он непрестанно регулирует – а они опять появляются на прежнем месте, словно недолеченный герпес. Врачи в таких случаях только перебирают растерянно страницы карточки, содержащие анамнез заболевания, и пожимают в недоумении плечами. Не было предпосылок к развитию диабета – а сам диабет тем не менее налицо. Не ел человек никогда фаст-фуда – и все же у него гастрит. И так далее: примеров расстройств секреции различных желез в списке современных заболеваний имеется достаточно. А истории болезней, в появлении которых у себя пациент абсолютно не виноват, составляют чуть меньше половины всех случаев заболеваемости в мире.
