Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - Марк Хамфрис
Потому что, продолжая наращивать количество регистрируемых импульсов, улучшаем ли мы наше понимание мозга? Или вместо этого просто фрагментируем наше понимание, закапываясь все глубже и глубже в несущественные детали, соревнуясь друг перед другом в накоплении все большего количества наблюдений и записей, утопая в больших данных?.. [325]
К последнему следует относиться с осторожностью. Потому что, возможно, лучше всего из этого недавнего опыта золотого века нейробиологии мы научились понимать наличие зияющей пропасти между тем, что, как мы думали, мы знаем о работе мозга, и тем, что знаем на самом деле. В нашем путешествии мы видели, как все более глубокое погружение в изучение импульсов открывало для нас много нового о том, как, возможно, работает мозг. О том, как дендриты отдельного нейрона, его дендритное дерево, с умом складывают входящие импульсы. О том, как синапсы, оказывается, намеренно работают ненадежно. О повсеместном распространении темных нейронов и их тайной роли в нашей жизни. Об уровнях, на которых мозг кодирует информацию: не единицы, а группы нейронов; легион, а не отдельный нейрон. О том, что спонтанная активность не является бессмысленным шумом, а имеет целью преодоление ограничений скорости биологических механизмов мозга.
Самая очевидная пропасть в нашем понимании – это все то, что мы не встретили на пути от глаза до руки. Все те нюансы, связанные с сознанием, о которых я не смог вам рассказать во время нашего путешествия, потому что мы слишком мало знаем о том, как импульсы участвуют в нем.
Ошибки импульсов
Если движение импульсов между нейронами является основой мыслей, слов и поступков, то ошибки в прохождении импульсов – это то, что вызывает ошибки в мыслях, словах и поступках. Некоторые из них мимолетны, как невнятная речь пьяного или раздражающая неуклюжесть невыспавшегося молодого отца, отважно пытающегося надеть свежий подгузник на чадо раньше, чем оно окончательно разбудит его мощной струей в лицо.
Некоторые из этих ошибок необратимы. Мы называем их расстройствами мозга.
Некоторые расстройства явно связаны с ошибками в прохождении импульсов. Эпилепсия – яркий тому пример. Припадки, которые случаются с людьми с эпилепсией, могут быть либо судорожными, когда внезапные мышечные сокращения бесконтрольно сотрясают тело, либо бессудорожными (немоторными), как при малых (абсансных) припадках, когда пациент просто внезапно теряет сознание. Эпилептическое расстройство может возникнуть из-за множества факторов. Некоторые из них связаны с конкретными генетическими мутациями, некоторые образуются в результате генетического влияния на развитие, а некоторые – результат повреждения мозга после инсультов или опухолей. Но независимо от типа и происхождения расстройства непосредственной причиной припадка является неконтролируемый взрыв скоординированной импульсной активности в мозгу; нейроны, посылающие импульсы синхронно, особенно в коре и гиппокампе. Эти волны настолько мощны в своей синхронности, что мы можем регистрировать их с электродов, размещенных на коже черепа. Волны импульсов вызывают хаотические мышечные спазмы при судорожных припадках и приводят к потере сознания при абсансных.
Во многих расстройствах мозга ошибки при отправке или получении импульсов менее очевидны. В целом все они делятся на три класса: расстройства движения, памяти и мышления. Изучение этих расстройств концентрируется на изменениях в тех аспектах работы мозга, которые не являются напрямую ошибками в отправке импульсов. Но их симптомы должны в конечном итоге выражаться в том, как эти изменения в мозге в свою очередь меняют импульсную активность.
Что касается расстройств движения, это, возможно, не столь уж сомнительное предположение. Возьмите болезнь Гентингтона. Ее классическим симптомом является хорея, резкие непроизвольные движения конечностей. Болезнь Гентингтона – тот редкий случай, когда мы знаем конкретную и единственную генетическую мутацию, которая ее вызывает; исчезающе малое количество болезней мозга или других нервных расстройств можно определить настолько просто. У людей с симптомами болезни Гентингтона эта мутация представляет собой слишком много повторений кодона (триплета) ДНК – CAG – в гене HTT, который, в свою очередь, создает мутантную форму белка, кодируемого этим геном (белок называется гентигтином – видите, что они делают?). Этот ген в основном присутствует в группе нейронов большого молчаливого полосатого тела, стриатума, расположенного прямо под корой. Таким образом эти нейроны наполняются испорченной версией белка, плохо работают и начинают отмирать (почему это начинает происходить только тогда, когда носители мутации достигают 30-летнего или более старшего возраста, неясно). Как вы теперь знаете, стриатум принимает непосредственное участие в контроле движений, особенно в обеспечении правильности движений. Смерть множества его нейронов означает, что он больше не может посылать импульсы, корректно управляющие соответствующими движениями. И эта ошибка приводит к спонтанным, резким и агрессивным движениям конечностей.
Расстройства памяти также являются ошибками импульсов. Болезнь Альцгеймера вызывает глубокую потерю памяти наряду с когнитивными расстройствами и изменениями личности. Большая часть работ, посвященных болезни Альцгеймера, сосредоточена на накоплении вокруг нейронов кусочков белков, которых там не должно быть (амилоидных бляшек), и ошибках в укладке белка внутри нейронов (нейрофибриллярных клубков). Эти проблемы с белками приводят к сбоям в работе нейронов и нарушению связей между ними, особенно в коре и гиппокампе, нейроны которых в конечном итоге массово отмирают, при этом унося с собой память. Потому что воспоминания – это передача импульсов между нейронами. По мере того как ошибки в прохождении импульсов накапливаются с ростом потери нейронов и связей между ними, память исчезает.
Расстройства мышления – это тоже расстройства, связанные с ошибками импульсного обмена. Шизофрения – это смесь симптомов, включающих гиперчувствительность, когнитивные расстройства, бред и галлюцинации, глубинные причины которых неясны и для которых существует множество теорий. Звуковые галлюцинации, особенно когда больной слышит несуществующие голоса, являются обычным явлением. Тем не менее слух – это передача импульсов между нейронами, от тех, которые находятся в кохлеарном ядре ствола головного мозга, вверх через цепочку нейронов к тем, которые находятся в частях коры, специализирующихся на распознавании звуков. Фантомные голоса означают ошибки в прохождении этих импульсов, включая спонтанное возникновение импульсов, которых быть не должно, потому что на самом деле в окружающем мире нет соответствующих звуков. И действительно, когда мы сканируем мозг пациентов, страдающих звуковыми галлюцинациями, их звуковая кора светится активностью во время галлюцинаций точно так же, как и во время прослушивания реальной речи [326].
Импульсы предоставляют нам лингва франка, общий язык для разговора о том, что в мозгу идет не так. Заболевания головного мозга имеют множество первопричин, будь то мутации в конкретном гене, нарушение работы механизма удаления мусорных белков, неисправность рецепторов определенного химического вещества, сбои в функционировании
