ТРЕТИЙ ГЛАЗ ЧЕЛОВЕКА

На островах Новой Зеландии обитает существо, удивительно похожее на ящерицу Это гаттерия, или туатара, что значит – «несущая шипы». У этого организма много уникальных особенностей, но самая интересная из них – наличие теменного (или третьего) глаза, который находится под кожей на верхней стороне головы. Впрочем, глазом его можно назвать лишь с некоторой натяжкой, так как этот орган хотя и имеет хрусталик и сетчатку с нервными окончаниями, но лишен мышц или каких-либо иных приспособлений для аккомодации.

У гаттерии, только что вылупившейся из яйца, теменной глаз виден достаточно отчетливо – как голое пятнышко, окруженное, подобно цветочным лепесткам, чешуйками. Со временем «третий глаз» зарастает, и у взрослых туатар он уже не заметен. Да и видеть им гаттерия уже не может. Зато он чутко реагирует на освещенность и тепло, помогая тем самым животному регулировать температуру тела путем выбора места и позы по отношению к солнечным лучам.

«Третий глаз» имеют и некоторые пресмыкающиеся. Но у современных высших позвоночных, в том числе и у человека, он видоизменился, превратившись в гормональный орган – эпифиз, или шишковидную железу. Такое название он получил потому, что по внешнему виду напоминает сосновую шишку (греч. epiphysis – шишка, нарост).

Гаттерия, или туатара – знаменитая ящерица с «третьим глазом»

Впрочем, шишковидную форму эпифиз имеет редко. Чаще он бывает округлым или шаровидным. Есть сведения и о конусовидном эпифизе.

Сам по себе эпифиз – довольно скромное и неприметное образование, примостившееся в неглубокой борозде между верхними холмиками среднего мозга и над таламусом. Кстати, ученые подтверждают, что эволюционно эпифиз оказался в центре головного мозга не сразу – раньше он и впрямь выполнял функцию «затылочного глаза», и только позднее, по мере развития полушарий мозга, эта железа оказалась практически в центре.

Длина его не более 8–15 миллиметров, а ширина и толщина – 6–10 и 4–6 миллиметров, соответственно. Масса шишковидной железы у взрослого человека – 100–180 миллиграммов, или около 0,2 грамма. Но в связи с тем, что с возрастом в эпифизе могут появляться кисты и отложения мозгового песка, его размеры и масса могут быть значительно больше указанных средних цифр.

По цвету шишковидная железа обычно темнее соседних отделов мозга и имеет красновато-сероватый цвет.

Многие столетия роль этой железы в организме оставалась непонятной и загадочной.

И чтобы хоть как-то объяснить присутствие эпифиза в организме, ему нередко приписывали мистические свойства, в частности, функции «третьего глаза».

Многие мистики в своих творениях утверждали, что именно благодаря шишковидной железе осуществляется связь мозга с особым эфирным телом, которое незримо присутствует над каждым человеком. Более того, эпифизу приписывалась способность восстанавливать образы и опыт прошлой жизни, регулировать поток мыслей и осуществлять телепатический контакт.

Например, великий французский философ XVII века Рене Декарт считал, что эта железа выполняет функции посредника между разумом и духами, то есть впечатлениями, поступающими от парных органов – глаз, ушей, рук. Но фантазия великого француза на этом не остановилась, и он наделил миниатюрный орган возможностью двигаться, а также направлять «животные духи» через поры мозга по нервам к мышцам.

В качестве доказательства особой исключительности эпифиза длительное время являлся тот факт, что этот орган, так же как в грудной клетке сердце, не имеет пары и занимает срединное положение в мозге.

Путь познания извилист и тернист, и порой в процессе изучения того или иного явления или предмета у ученых появляются самые противоречивые, порой – диаметрально противоположные точки зрения в отношении предмета исследования. Похожая история случилась и с эпифизом.

Действительно, в двадцатых годах прошлого века многие специалисты вдруг посчитали, что щитовидная железа – это всего лишь рудиментарный орган, который никакой существенной функции в организме не выполняет, а значит, и заниматься им вплотную не имеет смысла.

Более того, появилось даже предположение, что у человека миниатюрное тельце вообще не функционирует ни в эмбриогенезе, ни после рождения.

Такая точка зрения привела к тому, что эпифизом в течение нескольких десятилетий почти никто из исследователей не занимался. Впрочем, сложность изучения и труднодоступное для наблюдений местоположение эпифиза также сыграли в этом свою роль.

Однако ряд выдающихся открытий в физиологии мозга и эндокринологии, происшедших в 60-е годы прошлого столетия, вновь пробудили у биологов и медиков интерес и к изучению эпифиза.

Начались углубленные его исследования.

А вскоре выяснилось, что эпифиз вырабатывает два гормона: мелатонин и серотонин. Мелатонин синтезируется ночью и оказывает на организм успокаивающее действие. Серотонин, наоборот, вырабатывается днем и стимулирует активность и эмоциональный тонус организма. Если же в организме появляется избыток серотонина, то ночью он трансформируется в мелатонин, обеспечивая крепкий и спокойный сон.

Кроме того, мелатонин оказывает существенное влияние на активность половой функции у человека: подавляет раннее половое созревание и тормозит ее чрезмерное проявление у взрослых индивидуумов. То есть благодаря мелатонину половая активность сохраняется на неком среднем стабильном уровне, который обеспечивает продление детородной функции.

Эти выводы позволили ученым предположить, что мелатонин, удлиняя репродуктивный период, возможно, удлиняет и продолжительность жизни. В 1994 году высказанная догадка была доказана и в эксперименте на животных.

Сделал это итальянский ученый Д. Пьерпаоли, пересадивший шишковидные железы от старых мышей молодым, и, наоборот, от молодых – старым.

Спустя недолгое время молодые мыши преждевременно состарились, и, не прожив и двух третей обычной мышиной жизни, умерли. Старые же грызуны с молодыми железами, напротив, стали выглядеть и вести себя, как молодые, и прожили намного больше, чем обычные мыши. Более того, заметное омоложение давала и инъекция синтетического мелатонина пожилым мышам.

На основании полученных данных была выдвинута гипотеза, согласно которой старение наступает оттого, что эпифиз перестает вырабатывать мелатонин. И если ее функцию поддержать искусственно, то старение не наступит.

Теософы, в свою очередь, не сомневаются, что эпифиз помимо выработки гормонов является еще и связующим звеном между миром физическим и миром духовным, способным воспринимать и излучать «тонкую» энергию не электромагнитной природы. И основную роль в этом играют особые, достаточно прочные песчинки, уже давно обнаруженные в эпифизе почти всех взрослых людей. Их назвали «мозговым песком».

Е.П. Блаватская в «Тайной Доктрине» писала: «…этот песок весьма таинственный и ставит в тупик исследования всех материалистов. Только этот знак внутренней самостоятельной активности шишковидной железы не позволяет физиологам классифицировать ее как абсолютно бесполезный атрофировавшийся орган».

И только в недавнее время гистохимики попытались установить природу и значение «мозгового песка». Выяснилось, что размеры песчинок колеблются от 5 микрон до 2 миллиметров, и по внешнему виду часто напоминают тутовую ягоду или шишку. Состоят они из органической основы: коллоида, пропитанного фосфатами или карбонатами кальция, фосфатами магния или аммония, который считается секретом пинеалоцитов – клеток эпифиза. И при этом мозговые песчинки в поляризованном свете обнаруживают двойное лучепреломление с образованием «мальтийского» креста.

Благодаря наличию фосфорнокислого кальция песчинки первично флуоресцируют в ультрафиолетовых лучах, как и капельки коллоида, голубовато-белым свечением.

Подобную же голубую флуоресценцию дают и миелиновые оболочки нервных стволов. Обычно отложения солей имеют характер колец – слоев, чередующихся со слоями органического вещества. Чего-то большего о «мозговом песке» ученым пока выяснить не удалось.

 

НЕЙРОНЫ ВСЕ ЖЕ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ

Каждое мгновение, каждые сутки в тканях человеческого организма разрушается и восстанавливается огромное количество клеток. Например, согласно профессору А.П. Мясникову, гибнет и заменяется 450 миллиардов эритроцитов, от 22 до 30 миллиардов лейкоцитов и от 270 до 430 миллиардов тромбоцитов, 50 % от общего числа эпителиальных клеток желудка и кишечника, 1/75 часть костных клеток скелета и 1/20 часть всех покровных клеток тела.

Но вот нервные клетки, как считалось до последнего времени, восстановлению не подлежат, хотя на протяжение жизни их количество в человеческом мозге неизменно убывает. А ведь это, по сути, – самый важный орган тела.

Разрушить эту устоявшуюся истину более ста лет назад, в 1906 году, попытался известный испанский гистолог и нобелевский лауреат Сантьяго Рамон-и-Кахаль. Однако «новорожденных» нейронов в головном мозге человека он не нашел.

Но вот что любопытно: у многих животных, в том числе и у высших, нервные клетки восстанавливаются. Это явление у лягушек и аксолотлей, а потом – и у крыс, в 1967 году обнаружил немецкий исследователь В. Кирше.

Нейроны, которые все-таки восстанавливаются

Ради справедливости следует отметить, что еще в 1956 году российский биолог И. Рампан восстановление нервной ткани обнаружил у собак, волков, а также крыс и других видов животных. Он выяснил, что после повреждения мозга сохранившиеся нервные клетки светлеют и внутри них формируются два ядра, затем делится пополам цитоплазма. В результате этого процесса появляются два нейрона, то есть новые нервные клетки.

Затем, с разницей в несколько лет, в 1962 году американский ученый Жозеф Олтман провел эксперимент, который доказывал наличие у млекопитающих нейрогенеза – возникновения новых нервных клеток в головном мозге взрослых животных. Для этого ученый с помощью электрического тока разрушил один из участков мозга крысы и ввел в него радиоактивное вещество, обладающее способностью проникать в молодые клетки. А спустя несколько месяцев Олтман обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе и коре головного мозга.

И хотя результаты своих исследований ученый опубликовал в столь престижном журнале, как «Science», нейробиологи должного внимания им не придали.

В 70-е годы прошлого века советские ученые, изучая повреждения различных участков мозга у крыс и собак, установили, что по краям раны нервные клетки размножаются и появляются новые нейроны. Тем не менее нервная ткань в области травмы полностью не восстанавливалась.

В начале 1980-х годов американский нейробиолог Фернандо Ноттебом, исследуя головной мозг самцов канареек, обнаружил, что те отделы, которые отвечают за песенный репертуар, весной, когда птицы пытаются привлечь пением самок, расширяются, а позднее – сжимаются. Происходят эти явления, соответственно, за счет увеличения и сокращения количества нейронов.

Кстати, «усыхая», мозг теряет и свои песни, и их приходится разучивать заново.

Выходит, что у многих видов животных потенциал для восстановления тканей мозга все же имеется. Но в отношении человека этот вопрос решен не был, и большинство ученых склонялись к пессимистическому прогнозу.

Наконец, в 1985 году разобраться с этой проблемой попытался американский нейробиолог Пашко Ракич. Для этого он изучил сотни образцов мозга ближайшего по эволюционной лестнице человеческого предка – обезьян. Вывод, сделанный ученым на основании полученных результатов, был категоричен: «Ни у одного из взрослых животных в головном мозге не удалось найти даже одной новой клетки с морфологическими особенностями нейрона».

Но в 1998 году немецкий биолог Эберхард Фукс и американский психолог Элизабет Гоулд заявление Ракича опровергли.

Они тоже изучали мозг обезьян. Но в своих исследованиях для маркировки новых нейронов применили бром-деоксиуридин, молекулы которого при делении клеток встраиваются в структуру ДНК. И если в головном мозге подопытного животного позднее появляется измененная ДНК, значит, в нем произошло деление клеток и появились новые нейроны.

И, действительно, спустя всего несколько часов после введения препарата в мозге животных обнаружились новые нейроны. Было также установлено и место, где они рождались. Им оказался гиппокамп – отдел мозга, играющий ведущую роль в формировании памяти.

Однако этот эксперимент отнюдь не доказывал, что такой же механизм действует и в головном мозге человека. Потому что без быстрого вскрытия нельзя установить, что в головном мозге произошли определенные изменениях, в частности, появились новые нейроны.

Но на помощь исследователям пришел бром-деоксиуридин – тот самый препарат, который в своих экспериментах использовали Фукс и Гоулд. Оказалось, что это соединение применяется и в онкологических клиниках для контроля над ростом раковых клеток. Воспользовался этой особенностью препарата шведский нейробиолог Петер Эрикссон.

Получив разрешение на исследование головного мозга пациентов, умерших от рака, ученый в конце 1998 года обнародовал сенсационный результат: в гиппокампе больных людей каждый день вплоть до их смерти возникало от пятисот до тысячи нейронов.

Теперь ученым остается лишь понять, какие факторы влияют на этот процесс. И это очень важно для лечения болезней, связанных с патологией мозга.

Ведь зная, почему в гиппокампе появляются новые нервные клетки, ученые смогут заставить обновляться и другие части мозга. А это, в свою очередь, поможет справиться с некоторыми болезнями мозга и последствиями его травм.

И хотя факторы, стимулирующие появление новых клеток, пока не установлены, зато ученые в опытах над обезьянами выяснили, что возникновение молодых нейронов подавляет даже незначительный стресс.

Кстати, в отдельных опытах ученым удавалось наблюдать рост нейронов не только в гиппокампе, но и в других частях мозга. И если удастся понять, что за механизм приводит к появлению здесь новых нейронов, станет ясно, почему при болезнях Альцгеймера и Паркинсона эта программа не работает.

 

«РЕМОНТИРУЕТСЯ» МОЗГ

Многие психические заболевания связаны с тем, что в каком-то определенном участке мозга происходят патологические изменения, в результате чего он перестает нормально функционировать.

Если нечто подобное происходит с другими органами, например, с сердцем или печенью, на помощью приходит трансплантация. Но в случае с хранилищем разума и мыслей осуществить такую операцию очень и очень сложно, по крайней мере в настоящее время. И тем не менее идея трансплантации постоянно находится в поле зрения ученых.

Так, еще в 1962–1963 годах академик Л. Полежаев и его сотрудница Э.Н. Карнаухова осуществили пересадку кусочка перетертой в бесклеточную массу нервной ткани от одной крысы к другой. Опыт прошел успешно – поврежденная ткань мозга животного восстановилась.

Десятилетие спустя подобные операции делали уже во многих странах мира, правда, использовали для этих целей нервную ткань не взрослых животных, а зародышей. В этом случае нервная ткань не отторгалась, а приживлялась и соединялась с нервными клетками мозга хозяина в нормально функционирующие нервные структуры.

Но такие операции до последнего времени проводились исключительно на животных. Впрочем, и ученые из Лондонского института психиатрии тоже сначала провели свои эксперименты на крысах.

Подопытная крыса в лаборатории

Вызвав инсульт у нескольких сотен этих грызунов, исследователи ввели в их мозг измененные методом генной инженерии нервные клетки от очень ранних мышиных эмбрионов. Эти «полуфабрикаты» нейронов самостоятельно нашли поврежденные участки в мозгу, осели там, развились в настоящие нейроны и стали выполнять ту же самую работу, которую делали их отмершие предшественники. В результате поведение подопытных крыс нормализовалось. При этом измененные мышиные клетки после их превращения в нейроны теряли способность делиться, и тем самым устранялась опасность возникновения опухоли мозга.

Большим сюрпризом стал для ученых тот факт, что даже те мышиные клетки, которые были введены сравнительно далеко от места повреждения, самостоятельно преодолевали путь до него и оседали там, где требовалась замена отмершим клеткам. И затем они превращались именно в тот сорт клеток, который требовался для «ремонта».

Чуть позже такие же опыты были проведены и на обезьянах. Итог тот же, что и в экспериментах с крысами: животные выздоровели.

Почему это происходит и какие механизмы участвуют в этом процессе, пока не известно. Предполагается, что поврежденный участок мозга выделяет некие химические вещества, привлекающие сюда будущие нейроны.

Столь долгий путь к лечению человеческого мозга с помощью трансплантации наконец к началу 90-х годов XX столетия увенчался первыми успехами. Именно в этот период шведские хирурги показали, что облегчить страдания пациентов, пораженных болезнью Паркинсона, можно, введя в их мозг кусочки нервной ткани от погибших человеческих эмбрионов.

Благо, эти кусочки не отторгаются, так как, во-первых, иммунная система мозга вообще менее активна, и, во-вторых, клетки от ранних эмбрионов еще не имеют четких признаков своего организма и могут приниматься другим организмом за собственные нейроны.

Этот способ лечения был испытан на сотнях больных пациентов, и во многих случаях – с замечательными результатами. Правда, каждая операция требовала материала от нескольких эмбрионов, причем погибших на определенной стадии развития, поэтому широкого применения этот метод не нашел.

Чтобы обойти эту сложность, английские исследователи использовали клетки, которые сравнительно легко получить в любой лаборатории и в любых количествах.

Сейчас во многих лабораториях ведутся генно-инженерные опыты с клетками ряда животных. Ведь учитывая, что мышиные клетки успешно «срабатывали» на крысах и мартышках, ученые предполагают, что, возможно, и человеку не понадобятся клетки представителей своего собственного вида. Например, если не «подойдут» те же мышиные клетки, то, может быть, удастся подобрать подходящие обезьяньи.

 

«ЗАПАСНЫЕ» НЕЙРОНЫ

Мозг, как известно, – структура довольно хрупкая, тем не менее иногда она демонстрирует примеры высочайшей пластичности и устойчивости. Особенно наглядно это доказывают случаи, когда в результате травмы или болезни разрушается значительная часть мозга, а человек продолжает не только жить, но и ведет активную жизнь.

С подобным случаем столкнулись американские врачи Ян Брюэль и Джордж Олби. В 1957 году они провели успешную операцию по удалению у 30-летнего больного правого полушария. И, к удивлению самих хирургов, а также многих известных нейробиологов, после операции пациент не только быстро пошел на поправку, но и не утратил своих умственных способностей.

Такого же рода история произошла и с известным французским микробиологом Луи Пастером, который в 1869 году, в возрасте 46 лет, был поражен апоплексическим ударом, приведшем к параличу половины тела. Впоследствии, по некоторым сведениям, ученый перенес еще 27 микроинсультов.

Луи Пастер создал и возглавил научно-исследовательский институт микробиологии

И хотя последствия инсульта у него остались на всю жизнь, тем не менее ученый продолжал активную научную деятельность еще в течение 26 лет. За эти годы он разработал методы профилактической вакцинации против куриной холеры (1879), сибирской язвы (1881), бешенства (1885). А в 1888 году Луи Пастер создал и возглавил научно-исследовательский институт микробиологии.

Но такие случаи – редкость. Чаще всего последствия инсульта человек ощущает всю оставшуюся жизнь. И лишь 20 % больных возвращаются к своей прежней работе, да и то лишь в том случае, если инсульт случился в молодом или среднем возрасте. Если же апоплексический удар настигает в зрелом возрасте, последствия становятся более серьезными. И чем старше человек, тем больше времени ему требуется, чтобы оправиться от последствий инсульта. А после 60–70 лет наступивший после инсульта паралич половины тела может стать приговором на всю оставшуюся жизнь.

Однако в последние годы изучение механизмов нейрогенеза – возникновения новых нервных клеток в головном мозге взрослых животных – позволило ученым сделать настоящий прорыв в борьбе за человеческий мозг.

Дело в том, что профессор анатомии и нейробиологии Калифорнийского университета Джеймс Фаллон разработал оригинальную теорию, согласно которой в каждом органе человеческого тела имеются своеобразные «запасные» клетки, которые начинают делиться лишь в особых, критических для организма случаях. Фаллон назвал их «спящими» клетками.

Появляются они еще у эмбриона. И пока зародыш развивается, клетки эти делятся и мигрируют по всему организму, «оседая» в самых разных тканях: эпителиальной, соединительной, мышечной и нервной.

И хотя после рождения ребенка количество «спящих» клеток значительно уменьшается, они, однако, присутствуют в каждом органе. В том числе и в мозге.

Но если эти клетки «разбудить», они станут активно делиться, и в конце концов их появится столько, что хватит на то, чтобы заменить поврежденные клетки мозга. А это, в свою очередь, позволит травмированному участку восстановить утраченные функции.

Вопрос заключался лишь в том, как разбудить «спящие» клетки. И как раз-то Джеймс Фаллон и нашел способ активизации этих «дремлющих» нейронов.

В эксперименте это выглядело следующим образом. Сначала у взрослых крыс были повреждены те участки мозга, которые отвечают за движение. После того как крысы потеряли подвижность, им ввели особый протеин, так называемый «фактор роста». И через некоторое время грызуны снова стали двигаться.

Но если в работе с крысами ученые на большинство возникающих вопросов ответы находили довольно быстро, то с человеком ситуация оказалась намного сложнее.

Так, например, исследователи пока не знают необходимую человеку дозу протеина. Известно только, что передозировка может повлечь за собой непредсказуемые последствия.

Но можно быть уверенными, что рано или поздно, но объем оптимальной протеиновой инъекции будет установлен, и люди, страдающие болезнями головного мозга и даже просто травмами позвоночника, обретут шанс на выздоровление и полноценную жизнь в будущем.

 

МУЖСКОЙ И ЖЕНСКИЙ МОЗГ

На первый взгляд может показаться, что мужчины и женщины отличаются друг от друга только по первичным и вторичным половым признакам. Однако более детальные исследования показали, что это далеко не так. Оказалось, что отличительных особенностей насчитывается не один десяток, и касаются они и анатомических, и физиологических, и поведенческих характеристик полов.

Мозг мужчины отличается от мозга женщины

Так, например, у женщин лучше, чем у мужчин, видит правый глаз и слышит правое ухо. То же касается и обоняния, и музыкального слуха.

Много характерных для каждого пола особенностей и в поведении. Так, уже с колыбели женщина и мужчина ведут себя по-разному: мальчики сучат ножками, а девочки внимательно изучают окружение.

Немало различий нашли исследователи и в строении мозга мужчин и женщин. Так, мозг мужчины на 150–200 граммов тяжелее женского.

Зато у женщин на 15–20 % серого вещества мозга, то есть нейронов, больше, чем у мужчин. Этот факт как раз и объясняет, почему у женщин, при меньшей массе их мозга, коэффициент интеллекта почти такой же, как и у мужчин. Просто мозг женщины в меньшем объеме содержит больше активных элементов.

А вот белого вещества, или глии, и внутримозговой жидкости в мозге мужчин больше, чем в мозге прекрасной половины. Именно глия, состоящая из покрытых изолирующей жировой оболочкой длинных отростков нейронов, позволяет четче распределять поступающую информацию между разными отделами мозга.

Правда, прямой и четкой связи между весом мозга, объемом серого вещества и глии и интеллектом мужчин и женщин не обнаружено.

Оказывается, кровь в кровеносных сосудах мозга у женщин течет быстрее, чем у мужчин, тем самым в значительной степени замедляя у них процессы старения «кладезя мудрости». Поэтому с возрастом мужчина и теряет мозговых тканей больше, чем его спутница жизни. Особенно это хорошо заметно на томограмме мозга 45-летнего человека.

Кроме того, получены многочисленные свидетельства о влиянии полового фактора на память, эмоции, узнавание и стресс. Многочисленные исследования позволили также обнаружить связанные с полом различия в структуре ряда зон, областей и участков мозга.

Так, гиппокамп – область мозга, ответственная за хранение следов памяти и пространственное картирование окружающего мира, у женщин крупнее, чем у мужчин.

Связано это, скорее всего, с тем, что женщины определяют свое местоположение с помощью наземных ориентиров, а мужчины – за счет оценки расстояний и ориентации в пространстве.

Крупнее у женщин и некоторые участки лимбической системы и области лобной коры, участвующие, соответственно, в формировании эмоциональных состояний и осуществлении познавательных процессов.

В то же время у мужчин лучше развита миндалина – структура, отвечающая за реакции организма на стрессовые ситуации, в частности, контролирующей выброс адреналина и ритм сердцебиения. Также и те зоны теменной коры, которые отвечают за восприятие пространства, у мужчин развиты сильнее.

Впрочем, различия в строении и размерах этих структур, а также других областей головного мозга относительны.

Как оказалось, различия существуют не только между соответствующими морфологическими структурами мозга. Выявлены они и на клеточном уровне.

Например, в зонах височной коры, связанных с переработкой и пониманием речевой информации, плотность нейронов в женском мозге оказалась выше, чем в мужском.

Кроме того, в каждой клетке мозга женщины функционирует на 133 гена больше, чем у мужчины. Зато мозг мужчины синтезирует сиротина на 52 процента больше, чем мозг женщины.

Безусловно, большая часть из описанных различий, а также тех, которых мы не коснулись, в значительной степени связана с разной степенью воздействия половых гормонов на мозг человека во время его внутриутробного и постнатального развития. В частности, эти гормоны влияют на строение нейронов и их плотность в различных структурах мозга.

Отмеченная взаимосвязь между размерами отдельных участков мозга у взрослого человека и активностью половых гормонов у эмбриона является серьезным аргументом в пользу существующих гипотез о врожденном характере некоторых особенностей в поведении мужчин и женщин. Это, в частности, касается механизмов познания, которые явно имеют половые различия.

Вот только один пример. Психологам, а в первую очередь родителям известно, что маленькие мальчики и девочки в играх отдают предпочтение совершенно разным предметам. Первым подавай игрушечные машины, луки, пистолеты; вторые, как правило, тяготеют к куклам, одежке, кухонной утвари.

Но с чем связаны подобные склонности, с культурой или врожденными особенностями головного мозга, – долгое время ученым оставалось неизвестным.

Возможно, к ответу на этот вопрос ученых приблизил эксперимент, главными действующими лицами которого были зеленые мартышки. Во время этого исследования обезьянкам предлагали разнообразный набор игрушек: тряпичные куклы, тележки, оловянные солдатики, книжки с картинками и т. д.

В результате опыта выяснилось, что самцы больше возились с теми предметами, с которыми любят играть мальчики, а самки – с игрушками, которые в играх чаще всего используют девочки. А вот с такими «бесполыми» предметами, как, например, книжки с картинками, животные обоих полов проводили одинаковое время.

Вывод из этого опыта напрашивается сам собой: предпочтения детей при выборе игрушек в определенной степени определяются врожденными половыми различиями.

Возможно, что игрушки, которые выбирают самки обезьян и девочки, помогают им в развитии будущих материнских навыков. Что же касается самцов зеленых мартышек и мальчиков, то резонно предположить, что их выбор связан с теми предметами, которые в будущем могут быть полезными во время охоты или при защите партнера.

Безусловно, половые различия в строении тех структур головного мозга, которые участвуют в восприятии и оценке событий и явлений внешнего мира, также должны сказываться на поведении мужчин и женщин.

Так, когда мужчинам и женщинам предъявляли фотографии с негативными сюжетами, их миндалины на изображение реагировали по-разному: у мужчин большую активность проявляла правая миндалина, а у женщин – левая. А миндалины, как известно, – это структуры, отвечающие за память на эмоциональные события.

Кроме того, реакция на эти фотографии сопровождалась короткой вспышкой электрической активности мозга, которая появлялась через 300 миллисекунд после предъявления картинки. При этом у мужчин она была сильнее выражена в правом полушарии мозга, а у женщин – в левом.

Таким образом, как мозг мужчины, так и мозг женщины не отличаются идеальной структурой, то есть каждый из них имеет определенные достоинства и недостатки. И только при совместном функционировании они представляют собой эффективное устройство.

 

ПРАВЫЙ И ЛЕВЫЙ МОЗГ

Александр Македонский и Наполеон, Леонардо да Винчи, Микеланджело и Пабло Пикассо, И.П. Павлов и Альберт Эйнштейн, В.И. Даль и Уинстон Черчилль, Махатма Ганди, Рональд Рейган и Фидель Кастро, Пол Маккартни и Билл Гейтс. Казалось бы, ничего общего между ними нет. Действительно, все они принадлежат к разным историческим эпохам, да и проявили они себя в разных областях человеческой деятельности: в военном деле или в политике, в науке или в искусстве.

И тем не менее у них есть нечто общее. Да, они – гении! Но кроме гениальности, их объединяет и одна морфологическая особенность: все они – «левши». Кстати, к леворуким следует добавить еще и римского императора Тиберия, Карла Великого, Роберта Шумана, Паганини, Бетховена, Исаака Ньютона, Марка Твена…

Вообще-то, в леворукости вроде бы ничего особенного и нет, если бы, во-первых, не отношение общества к людям, у которых левая рука является ведущей, и, во-вторых, не те особенности в строении мозга, которые сопровождают леворукость.

Гениальный Леонардо да Винчи – один из самых знаменитых левшей

Что касается общества, то оно всегда относилось к «левшам» с изрядной долей предвзятости, переходившей порой в явную неприязнь к таким людям.

Например, в Библии слово «левый» означает «плохое», а «правый» – «хорошее». А древние римляне называли левшу не иначе как «зло», а германцы – «неумехой». В английском языке нечто похожее: «левый» – это зловещий и скверный. Та же самая история во французской и итальянской лексике: левый – значит, неуклюжий, нечестный, дефективный.

В Средние века, особенно в период охоты на ведьм, леворукость была одним из главных доказательств связи человека с дьяволом. И часто только на этом основании человека могли отправить на костер. Между прочим, по одной из версий, инквизиция приговорила Жанну д'Арк к сожжению на костре еще и потому, что знаменитая француженка была левшой. Кстати, согласно некоторым данным, численность леворуких европейцев в этот период сократилась почти вдвое.

С явной антипатией относился к леворуким и российский император Петр Первый. Например, он запрещал свидетельствовать в судах кривым, рыжим и леворуким, «понеже Бог шельму метит». Да что там Петр Первый! В Советском Союзе их переучивали до 1985 года!

И ведь до сих пор никто не может сказать точно: почему левши попали в число «изгоев» общества? Все было бы понятно, если бы большая их часть числилась, например, среди преступников. Впрочем, сексуальный маньяк Андрей Чикатило был левшой, хотя среди серийных убийц леворуких немного. Да и в обществе карманников и карточных шулеров их тоже предостаточно.

Или: если бы они имели явные уродства и были представлены в человеческой популяции ничтожными долями процента. Но ведь все они нормальные люди и, согласно статистике, в мире их тоже немало – от 5 до 10 процентов.

Впрочем, согласно принятым медицинским нормам, истинным левшой считается лишь тот, кто не только выполняет левой рукой основные действия, но и лучше видит левым глазом, слышит левым ухом и к нему же «машинально» прикладывает трубку телефона, а также начинает движение с левой ноги.

Не менее сложен и другой вопрос, на который и по сей день нет однозначного ответа: почему человечество разделилось на правшей и левшей?

На этот счет существует несколько гипотез. Так, согласно одной из них, разделение на праворукость и леворукость произошло еще в те времена, когда обезьяны большую часть жизни проводили в кронах деревьев: правой рукой они цеплялись за ветки, а левой – срывали плоды, ловили мелкую живность и отправляли в рот съедобные дары природы.

Когда же наши предки спустились на землю, правую руку они стали использовать для более точных действий во время охоты или трудовой деятельности, например, при изготовлении орудий труда. А так как эти функции в племени выполняли в основном мужчины, то и правшей среди них становилось больше. Но этой гипотезе противоречит тот факт, что среди мужчин левшей больше, чем среди женщин. Кроме того, у женщин лучше, чем у мужчин, правое ухо и левый глаз воспринимают поступающие сигналы.

Существовала еще и «материнская» версия. Оказывается, у женщин более развита правая рука потому, что левой они прижимали к сердцу младенца, чтобы тот, услышав его стук, быстрее успокаивался.

А вот теория «щита и меча» превалирование правшей над левшами объясняла тем, что в бесконечных войнах гибли, как правило, леворукие: они держали меч в левой руке, а щит – в правой, поэтому их сердце было слабо защищено и они погибали чаще, чем те, кто держал щит в левой руке.

Но все эти предположения со временем потеряли свою актуальность. И на смену им пришли новые, более современные версии.

Так, одна из них разделение людей на правшей и левшей объясняет структурой головного мозга.

Дело в том, что движения правой руки, так же как и других мышц правой половины тела, регулируются преимущественно левым полушарием мозга, а мышечные сокращения в левой части тела – правым полушарием. А так как у левшей, в отличие от большинства людей, доминирует правое полушарие мозга, то и ведущая роль у них принадлежит левой руке. И хотя этой рукой леворукий человек не обязательно все делает, тем не менее она у него и лучше развита, и ее движения более ловкие и точные: ею он пишет, рисует, в ней держит инструменты.

А так как правое полушарие отвечает еще и за образное восприятие мира, то левши часто обладают яркими творческими способностями и нередко достигают значительных успехов в науке или искусстве. Они, как правило, составляют преобладающее большинство среди ясновидцев и экстрасенсов.

Но, оказывается, леворукость сопряжена не только с творческими способностями, но и с некоторыми заболеваниями. Так, медики считают, что левши, в отличие от правшей, имеют гораздо больше проблем, связанных с иммунной системой.

Кроме того, они чаще других страдают ревматоидным артритом, астмой, аутизмом, диабетом, мигренью.

Появление леворукости у людей чаще всего обусловлено наследственностью. Например, она очень часто передается по наследству. По крайней мере, леворукие люди имеют в пять раз больше родственников-левшей, чем праворукие. Леворукость может появиться и как следствие различных патологий беременности или при родовых травмах. Левая рука может стать ведущей и тогда, когда происходят отклонения в развитии левого полушария, и правое переводит часть функций на себя.

Так как практически все технические блага цивилизации сориентированы на правшей, леворукие люди иногда испытывают не только определенный дискомфорт при их употреблении, но и трудности в процессе их осваивания.

Например, даже такие мелочи быта, как «праворукая» мышка для компьютера или часы, для них уже «чужие». А что говорить о педали сцепления или рычаге скоростей в автомобиле!

Видимо, чтобы хоть как-то облегчить жизнь этих людей в нашем праворуком мире, и выпускается «Леворукий журнал» – официальное издание международного общества левшей, в котором последняя страница нумеруется первой. На ней размещают обзорные и аналитические статьи, а также главные новости.

Зато на первой странице, как правило, печатают то, что в обычных изданиях дают на последней: например, рекламу товаров для леворуких.

 

МАТЕРИНСКИЙ МОЗГ

Трогательное отношение самок к своему потомству – одно из самых прекрасных явлений в природе. У таких высокоразвитых млекопитающих, как человек, эти отношения сопровождаются богатыми эмоциональными и духовными переживаниями. Но это не должно заслонять от нашего внимания тот факт, что материнский инстинкт в очень большой степени предопределен действием особых физиологических механизмов и необходим для сохранения вида в процессе эволюции.

Действительно, подготовка к материнству, то есть беременность ироды, – очень сложный процесс, сопровождающийся значительными структурными, физиологическими и биохимическими изменениями в организме самки практически всех млекопитающих.

В этот период, а также после рождения детенышей, претерпевает глубокие изменения и поведение самок. Если раньше каждый ее шаг был направлен к одной цели – удовлетворению своих собственных жизненных потребностей, то во время подготовки к материнству ее поведение резко меняется. Еще не родив, она, хотя еще и косвенно, но уже заботится о потомстве: например, готовит гнездо для будущих детенышей.

Трогательное отношение самок к детенышам – одно из самых прекрасных явлений природы

Процессы, происходящие в этот период в организме самки, давно интересовали ученых. Однако только в последнее время эти механизмы стали приоткрывать перед исследователями свои сокровенные тайны.

Например, было установлено, что особо значимую роль во время беременности, родов и лактации играют гормоны. Так, было установлено, что женские половые гормоны эстроген и прогестерон необходимы для возникновения у самок крыс материнского инстинкта.

Но гормоны не только обеспечивают нормальное развитие эмбриона, но и способствуют необходимым структурным изменениям в головном мозге, точнее, в тех его зонах, которые имеют самое непосредственное отношение к материнскому поведению самки.

В этот период в мозге самки появляются целые ансамбли взаимосвязанных областей, которые при необходимости и в соответствии с обстоятельствами включают ту или иную форму материнского поведения, связанную непосредственно с заботой о потомстве: сооружение убежища, кормление детеныша, вылизывание его и т. д.

В это же время в сером веществе мозга самки более активно начинают функционировать и другие области, которые уже косвенно или опосредованно влияют на выживаемость потомства: это, например, области, контролирующие память, ориентацию в пространстве или реакции организма на стресс.

Так, опытным путем было доказано, что крысы-матери быстрее своих бездетных сверстниц проходят сложные лабиринты и лучше охотятся.

В эксперименте были проведены наблюдения над двумя группами голодных самок крыс: рожавшими и не рожавшими. И тем и другим в загоне длиной 1,5 метра требовалось поймать сверчка, который находился в подстилке из опилок. Так вот, бездетным самкам, чтобы поймать жертву, требовалось в среднем 270 секунд, в то время как лактирующим – всего 50 секунд. Более того, обзаведшиеся потомством самки охотились лучше своих товарок даже в том случае, если не слышали пения сверчка или были сыты.

Безусловно, в естественных условиях эти способности самок будут положительно влиять на выживаемость детенышей.

Но все эти исследования касались в основном животных. Исследователям же было намного интереснее узнать, что же происходит в головном мозге женщин-матерей на тот или иной поведенческий акт ребенка: например, плач.

Оказалось, что у человека, как и у грызунов, наибольшая активность на этот сигнал отмечалась в гипоталамусе и в некоторых областях коры мозга.

Локализация же сходных реакций в аналогичных структурах материнского мозга человека и животных позволяет предположить, что они имеют одинаковую природу.

Ученые также обнаружили, что в послеродовой период матери распознают множество запахов и звуков, издаваемых их детьми. Вероятнее всего, это связано с обострением чувствительности их сенсорных способностей.

Более того, было установлено, что женщины с высоким послеродовым уровнем кортизола намного лучше воспринимают запахи своих малышей, чем те, у кого содержание этого гормона понижено. То же самое относится и к реакциям на плач младенцев.

С другой стороны, известно, что концентрация кортизола в крови в состоянии стресса увеличивается, а это, в свою очередь, может негативно сказаться на здоровье. Но, как видно, молодым мамам кортизол полезен, так как позволяет более чутко реагировать на состояние своего малыша.

Кстати, было статистически доказано, что женщины, забеременевшие после 40 лет, доживают до 100 лет в 4 раза чаще, чем родившие молодыми. Возможно, считают ученые, процессы старения у пожилых мам протекают медленнее.

Можно также предполагать, что поздняя беременность стимулирует функции головного мозга женщин, когда в менопаузе начинается уменьшение уровня половых гормонов.

Что же касается памяти, то в ряде тестов беременные женщины показали более низкие результаты, чем небеременные. Впрочем, эти данные нельзя считать научно обоснованными, так как в эксперименте участвовало всего 19 женщин, к тому же предварительной оценки их способности к запоминанию не проводилось.

В последние годы внимание исследователей привлекла способность матерей, в сравнении с бездетными женщинами, одновременно и более успешно выполнять различные работы. И хотя исследователи уверены, что это связано с изменениями в головном мозге, точного ответа на данный вопрос они пока не знают.

 

МОЗГОВОЙ БАРЬЕР

Оказывается, мозг – это очень закрытая система, проникнуть в которую, как ни в какую другую, очень трудно. Причем чрезмерная закрытость порой чревата трагическими последствиями даже для самого мозга. Именно по этой причине такие заболевания нервной системы, как энцефалит, столбняк, рассеянный склероз и т. д. с большим трудом поддаются лечению…

Дело в том, что фармакологические препараты, предназначенные для лечения вышеперечисленных заболеваний, попасть в мозг не могут: туда их не пропускает так называемый гематоэнцефалический барьер. В то же время инфекция в ткани головного мозга проникает почти беспрепятственно.

Что же это за такой механизм, который все делает наоборот: врагам открывает ворота, а перед защитниками – их запирает?

Еще в конце XIX века, точнее в 1885 году, знаменитый немецкий микробиолог Пауль Эрлих провел эксперимент, результаты которого оказались абсолютно неожиданными.

Знаменитый немецкий микробиолог Пауль Эрлих в своей лаборатории

Когда ученый ввел в кровь кролика большое количество синей краски, то спустя некоторое время заметил, что все тело кролика посинело. Более того, все внутренние органы тоже окрасились в синий цвет. Однако в мозг животного краска не проникла.

Спустя несколько лет сотрудник Эрлиха – Э. Гольдман – не только повторил опыт своего учителя, но и усовершенствовал его: точнее, он поставил два эксперимента. В первом опыте он сделал то же самое, что и П. Эрлих, – ввел краску в вены кролика. Все тело, кроме мозга, как и следовало ожидать, посинело. Однако когда Э. Гольдман впрыснул краску в так называемую подмозжечковую цистерну, то окрасилось и вещество мозга.

Тогда-то и появилась идея о неком сосудистом барьере, который препятствует проникновению в мозг ряда веществ, которые циркулируют в крови.

Впоследствии в десятках лабораторий мира эти опыты были проверены и перепроверены. При этом вместо синего красителя животным вводили множество других растворенных веществ, в том числе лекарства, гормоны, яды, а в последние годы – радиоактивные изотопы.

Само же понятие «гематоэнцефалического барьера» ввела в науку еще в 20-х годах прошлого века выдающийся советский физиолог академик Л.С. Штерн. Кроме того, вместе со своими учениками она разработала и основы учения об этом уникальном мозговом феномене.

Шли годы. Все больше и больше сведений накапливалось об этом защитном механизме мозга.

Сегодня, например, физиологи знают, что гематоэнцефалический барьер защищает чрезвычайно чувствительные структуры головного и спинного мозга от различного рода чужеродных веществ, которые проникают в кровь извне или образуются в самом организме.

«Постоянство внутренней среды, в которой живет центральная нервная система человека и животных, является обязательным условием ее деятельности, – пишет известный физиолог профессор Г. Кассиль в статье “Мозговой барьер” (Наука и жизнь. 1986. № 11). – Природа не случайно спрятала мозг в прочную костную коробку и защитила его от общей внутренней среды организма – крови – сложным, дифференцированным механизмом – мозговым барьером. Даже незначительные изменения в составе окружающей мозг цереброспинальной жидкости (или спинномозговая жидкость, или ликвор), небольшие колебания в поступлении кислорода либо питательных веществ в клетки мозга оказывают подчас решающее влияние на их состояние. Отсюда и ведущее назначение гематоэнцефалического барьера – поддержание постоянства внутренней среды мозга, регуляция ее состава и биологических свойств. Он как бы оберегает мозг человека и животных от всевозможных случайностей, создает для нервных клеток постоянные условия. Поэтому точная и бесперебойная работа нейронов, а значит, умственная деятельность, психика, настроение, здоровье и болезнь во многом зависят от функционального состояния барьера».

И тем не менее накопленные сведения о мозговом барьере все еще не настолько полные, чтобы можно было говорить о нем как о завершенной физиологической концепции.

Например, до сих пор до конца так и не установлена сама структура гематоэнцефалического барьера, хотя его изучением занимаются многие исследовательские лаборатории мира.

Определенная сложность в познании тайн мозгового барьера связана с тем, что это не орган в обычном понимании, как, например, сердце, почки или желудок. А своеобразный конгломерат органов и систем, которые, наряду со своей основной ролью, выполняют еще и защитные функции.

Так, мозговые капилляры, помимо своей главной функции – обеспечения мозга кровью, а вместе с ней и необходимыми веществами, еще и контролируют проникновение в мозг различных соединений. То есть являются своеобразным ситом и одновременно первой линией обороны мозга.

Для осуществления этой функции они имеют и соответствующее строение. Так, если стенки у капилляров других органов имеют мельчайшие поры, сквозь которые необходимые вещества из крови проникают в межклеточную жидкость, то в мозговых капиллярах такие отверстия отсутствуют.

«Отдельные клетки накладываются друг на друга подобно черепицам (гребенчатое строение), и места стыковок прикрыты особыми замыкательными пластинками. Щели между клетками необычайно узкие, поэтому движение жидкости из капилляра в ткань идет в основном сквозь его стенку». (Г. Кассиль. «Мозговой барьер»).

Но лишь одними капиллярными стенками защитные структуры мозгового барьера не ограничиваются. В нем имеется и вторая линия обороны, которая находится между стенкой капилляра и нейронами.

«Природа поставила здесь сложное сплетение звездчатых клеток (астроцитов) и их отростков (дендритов), образующих слой так называемой нейроглии. Она покрывает около 85 процентов наружной поверхности мозговых капилляров, к которой тесно прилегают присосковые ножки клеток нейроглии, – пишет об этой структуре профессор Г. Кассиль. – Они могут растягивать просвет капилляра и суживать его. Основная их роль сводится к питанию нейронов. Присосковые ножки высасывают из крови необходимые нейронам питательные вещества и выводят обратно в кровь продукты их обмена веществ (не случайно астроциты получили название “питательных клеток”, или “клеток-кормилиц”). При этом нейроглия может менять окислительный потенциал входящих в ее состав элементов, что вызывает изменение электрического заряда клеток и, соответственно, активности мозгового барьера: он становится менее проницаемым, если окислительный потенциал астроцитов повышен».

Но кроме капилляров и нейроглии есть еще и третий оборонительный плацдарм – мягкие оболочки, окутывающие мозг, и сосудистые сплетения боковых желудочков, активно участвующих в образовании цереброспинальной жидкости.

Таким образом, говоря словами Г. Кассиля, гематоэнцефалический барьер – это мозаика приспособительных механизмов головного и спинного мозга, или, образно выражаясь, федерация автономных, но взаимосвязанных составных частей не только анатомического, но и физиологического механизма.

Гематоэнцефалический барьер – структура, которая мгновенно реагирует на любые изменения параметров среды и самого мозга.

«Проницаемость его увеличивается при голодании и гипоксии, под влиянием определенных фармакологических препаратов, при удалении некоторых эндокринных желез (щитовидной, гипофиза, поджелудочной), при повышении температуры тела до 41–42° или при снижении ее до 34–35°, при бессоннице, наркозе и утомлении, – перечисляет основные функции мозгового барьера Г. Кассиль. – Многие инфекционные заболевания, беременность, черепно-мозговая травма, облучение, особенно рентгеновскими лучами, могут уменьшать проницаемость барьера и облегчать поступление в мозг как чужеродных, так и свойственных организму веществ».

Однако почему это происходит именно так, а не иначе, ученые пока объяснить не могут. Так же как и не могут сказать, – почему одни вещества в головной и спинной мозг проникают легко, в то время как другие, даже близкие к ним по строению и свойствам, этого сделать не могут.

Ответы на эти вопросы еще находятся в научно-исследовательских институтах, лабораториях и в современных медицинских центрах.

 

«АД» И «РАЙ» В ГОЛОВЕ

«В большой клетке был установлен маленький рычаг, нажимая на который крыса замыкала электрическую цепь и получала импульс тока через электрод, вживленный в определенную зону. И она буквально заплясала на рычаге. Еда и питье ее уже не интересовали.

С помощью вживленных электродов возможно влиять на поведение животных

Она валилась от изнеможения, немного спала и снова бросалась к рычагу. Частота барабанных ударов лапой по рычагу доходила до нескольких тысяч в час. Если ученый в это время прерывал цепь, крыса, несколько раз яростно ударив педаль, разочарованно от нее отходила. Спала, ела, чистилась, не забывая при этом время от времени подходить к педали».

В этом отрывке, взятом из книги «Чудеса и трагедии черного ящика», ее автор И.М. Губерман описывает поведение крысы, у которой с помощью введенного в мозг электрода слабыми электрическими импульсами стимулировали так называемый «центр удовольствия», или «рая». Да-да, есть в нашей голове, оказывается, и такой, как, впрочем, и центр беспокойства и боли, или «центр ада».

Открыли их в 195 3 году канадские ученые супруги Олдз, изучавшие в то время на крысах ретикулярную формацию – совокупность нервных структур, обеспечивающих тонус и определенную степень готовности к деятельности различных отделов центральной нервной системы. Ученые вводили в определенный участок мозга электрод и по нему подавали электрические импульсы, когда животное, помещенное в специальный ящик, случайно забегало в один из его углов.

Но один из опытов оказался неудачным, по крайней мере так в тот момент посчитали исследователи: после вскрытия они выяснили, что вместо ретикулярной формации электрод попал в гипоталамус, где и застрял.

Об этом ученый не знали, поэтому во время эксперимента сразу обратили внимание на неадекватное поведение крысы: электрическая «щекотка» мозга ей явно нравилась, по крайней мере она периодически стала посещать в угол, в котором по ее мозгам «били» током.

Но это был всего лишь побочный эффект эксперимента, постановка которого преследовала совсем иные цели. Поэтому опыт видоизменили. Теперь, если крыса действительно испытывала удовольствие от поступающих в мозг импульсов, она должна была сама нажимать рычаг.

Результаты опыта потрясли супругов Олдз. Когда крыса установила связь между нажатием рычага и удовольствием – а на это ей потребовалось не более двух минут, – она словно обезумела. В течение часа она нажала на рычаг почти восемь тысяч раз.

Впрочем, это были даже не нажатия на педаль, а лихорадочные монотонные, с менее чем полусекундным интервалом, удары по рычажку.

И продолжался этот танец на педали целых двое суток, почти без перерывов, до полного изнеможения животного.

Даже сморенная голодом, крыса, попав в ящик, в котором были еда и заветный рычаг, без промедления кидалась к педали.

Более того, когда животному, чтобы добраться до источника блаженства, требовалось пробежать по металлической решетке, которая находилась под напряжением, она без раздумий пересекала этот Рубикон. Однако если же по ту сторону решетки находилась только еда, крыса, даже после 24-часовой голодовки, не спешила пересечь пространство, приносящее боль.

В наше время кроме крыс такие опыты воспроизводились на рыбах, морских свинках, кошках, обезьянах, дельфинах, собаках и других животных.

А вообще впервые ввел электроды в мозг млекопитающего с последующим стимулированием определенных зон электрическими импульсами в 1924 году будущий лауреат Нобелевской премии швейцарский физиолог Гесс. Но в первое время для своих опытов ученый использовал не металлические стержни, а тончайшие трубочки, через которые в мозг кошек вводил различные химические вещества, которые вызывали явные отклонения в поведении животных.

Впоследствии помимо зон удовольствия были также обнаружены области боли, ярости и страха. Животное, хотя бы однажды испытавшее боль после нажатия на рычаг, впоследствии старалось к коварной педали даже близко не подходить.

Многолетние исследования зон удовольствия и страха позволили ученым создать «эмоциональную» карту крысиного мозга, на которой «рай» занимает 35 %, а «ад» – всего 5 %. Эти центры были разбросаны по всей лимбической системе – в гипоталамусе, в таламусе, в соседних отделах.

Остальные 40 % – нейтральные участки, раздражение которых не вызывает у крыс ни ярости, ни блаженства.

Обширные исследования мозга обезьян и других животных провел известный испанский нейрофизиолог Хосе Дельгадо, которого в особенности интересовали те участки серого вещества, стимуляция которых электротоком приводит к вспышкам агрессии или ее прекращению.

Так, в одном из экспериментов Дельгадо имплантировал в мозг самца макаки, отличавшегося неуживчивым характером, стимосивер – особое устройство, которое представляет собой миниатюрный электрод, обладающий способностью получать и передавать электронные сигналы. Одновременно в клетке был установлен рычаг, нажатие на который стимулировало определенный участок мозга самца-задиры, и он успокаивался.

Самка, жившая в той же клетке, вскоре обнаружила взаимосвязь между поведением самца и педалью, и надавливала на нее всякий раз, как только самец начинал угрожать ей.

А в 1963 году на ранчо в испанской провинции Кордова Хосе Дельгадо провел удивительный по зрелищности и сенсационности эксперимент. Нескольким быкам, которые принимали участие в корриде, он тоже вживил в мозг стимосиверы, тем самым получив возможность управлять их движениями с помощью портативного передатчика. И когда разъяренный бык бросился на ученого, он послал электрический импульс в хвостовое ядро мозга быка, и тот мгновенно замер всего в нескольких футах от Дельгадо.

Опыты с кнопочным управлением эмоциями широко проводились и на других животных: обезьянах, кошках, щенках…

Одно нажатие кнопки – и два мирно играющих котенка в мгновение ока превращаются в двух разъяренных созданий, готовых в любой момент наброситься друг на друга.

А вот стадо обезьян. Доминирующий самец на правах хозяина вальяжно расхаживает по участку, контролируя поведение каждой особи. Малейшее неповиновение или нарушение субординации со стороны подчиненных моментально пресекается грозным рыком или укусом. Молодой самец, проявивший строптивость, сильным ударом вожака отброшен в угол, где и замер в ожидании более серьезного наказания.

Но неожиданно характера вожака резко меняется. Он перестает обращать внимание на ослушников и ведет себя так, словно никого вокруг нет. В первое время подданные, случайно толкнувшие вожака, вздрагивали, ожидая наказания, а затем осмелели и уже почти не обращали на него внимания. Прошел еще день, и в стаде появился новый хозяин.

А вся эта метаморфоза произошла после нажатия кнопки радиопередатчика, сигнал от которого проник в мозг самца, превратив его из злобного создания в покладистое и мирное животное.

Стимулировали определенные участки мозга и у людей. В результате прекращались длительные боли самого разного характера, у людей в лучшую сторону менялось настроение, а иногда у психических больных наблюдалось даже просветление рассудка.

Возможно, скоро наступит такое время, когда с помощью имплантированных миниатюрных устройств можно будет добиваться такого соотношения ярости и блаженства, «ада» и «рая» в мозгах больных людей, что многие психические расстройства будут так же легко излечиваться, как аппендицит или насморк.

 

А ВСЕ-ТАКИ ИХ ДВОЕ

Человеческий мозг, как известно, состоит из двух полушарий – правого и левого, соединенных между собой так называемым мозолистым телом, главной функцией которого является обеспечение связи между двумя полушариями. Казалось бы, мозолистое тело – достаточно важный отдел головного мозга.

Пациент, подготовленный к каллозотомии

Но, оказывается, если этот кабель, внутри которого находится огромное количество нервных волокон, перерезать, то на поведение человека заметным образом это не скажется. То есть обе половины мозга будут функционировать независимо друг от друга, словно ничего особенного не произошло.

На этом факте основан один из методов лечения людей, страдающих эпилептическими припадками. Это была крайняя мера, но когда другие средства не помогали, хирурги разрезали мозолистое тело, тем самым отделяя одно полушарие от другого. И, как ни странно, эта операция, называемая по-научному каллозотомией, дала желаемые результаты, не повлияв при этом ни на внешний вид пациентов, ни на их поведение.

Так вот, когда американские нейрофизиологи Роджер Сперри и Майкл Гаццанига начинали свои исследования людей с «разделенным мозгом», они и представить не могли, что результаты, которые они получат, будут столь невероятными.

А все началось с того, что в процессе работы у исследователей возникла идея изучить реакции каждого полушария по отдельности. Перебрав несколько вариантов, ученые решили выяснить реакцию полушарий на зрительные образы.

Дело в том, что часть нервных волокон, по которым поступают сигналы от глаз в мозг, расположены не параллельно друг к другу, как можно было бы предположить, а пересекаются в мозолистом теле. Это значит, что сигнал от правого глаза идет к левому полушарию, и, наоборот, от левого глаза – к правому полушарию мозга.

Но не это в данном случае главное. Важнее другое. И именно это «другое» и стало сенсацией эксперимента, который проводился по следующей методике.

Во время эксперимента испытуемым проецировали на экран картинки: сначала – на левый глаз, потом – на правый. Причем одним глазом увидеть оба изображения было невозможно.

И вдруг в какой-то момент на экране вместо картинки появлялась надпись: «Кто ты?»

Правая половина мозга тут же «отвечала»: «Петер Самсон». Левая, когда надпись показывали с правой стороны, это подтверждала. Следующий вопрос «звучал» так: «Кем ты хотел бы быть?». Правое полушарие свой ответ формулировало так: «Автогонщиком». А левое неожиданно для экспериментаторов отвечало: «… Чертежником!»

Именно этот разнобой в ответах испытуемого и шокировал нейробиологов.

Ведь всегда считалось, что мозг человека – это целостная структура, все части которой объединены в единый ансамбль, называемый личностью. И только в случае травм мозга, патологических изменений его отдельных структур это единство может нарушиться. Например, возникнет множественность личностей.

А иногда функции, которые выполняла поврежденная область, перераспределяются между другими зонами мозга, и человек фактически остается прежним.

Но эти факты особого влияния на понимание основных принципов функционирования нервной системы человека не оказывали.

Но вот результаты изложенного выше эксперимента ученых действительно и впрямь ошеломили.

Еще больше поразили ученых результаты, полученные в ходе дальнейших, более тщательных, экспериментов. Оказалось, что каждое полушарие представляет собой отдельную полноценную личность, со своими собственными мечтами, воспоминаниями, эмоциями.

 

МЕСТО НАШЕГО «ЭГО»

В 1970 году американский ученый Гордон Гэллоп Младший нескольким шимпанзе, которые находились под наркозом, пометил краской бровь и противоположное ей ухо. Когда животные проснулись, они повели себя как обычно, то есть на нанесенные отметины никак не реагировали. Но как только шимпанзе увидели себя в зеркале, их поведение резко перестроилось: они стали с явным любопытством ощупывать окрашенные части головы. Это говорило о том, что шимпанзе, наблюдая свое отражение, понимали, что они изменились, и доказывали наличие у них самосознания.

Аналогичные эксперименты были проведены и на других обезьянах. В результате выяснилось, что кроме шимпанзе узнают себя в зеркале еще орангутаны и гориллы, причем в возрасте 4-х и более лет.

Что же касается других животных, то ни одно из них себя в зеркале не идентифицировало: ни собаки, ни кошки, ни голуби…

Шимпанзе – одно из немногих животных, способных узнавать себя в зеркале

Правда, были получены убедительные доказательства, что в зеркале узнают себя дельфины афалины, а также слоны.

Конечно, это замечательно, что ученые установили наличие самосознания у пяти видов животных. Беда только в том, что у самих исследователей, изучающих мозг, пока нет четкого понимания феномена самосознания.

Хотя, на первый взгляд, для любого человека и, естественно, для нейробиолога тоже, его собственное «Я» – самая очевидная на свете вещь, но именно это «Я» и является одной из величайших загадок мироздания.

А вообще, по определению, «Я», или «Эго», – это та часть личности, которая осознает саму себя и находится в контакте с окружающим миром.

И хотя проблема самосознания действительно своего рода Монблан или даже Эверест в науке, тем не менее сегодня многие ученые подошли к ней вплотную и готовы ее покорить.

Например, ученые уже выделили ряд явлений и механизмов, которые лежат в основе восприятия человеком самого себя. И на их основе они теперь пытаются выяснить, каким образом вся совокупность разнообразных процессов, протекающих в мозге, взаимодействует между собой, порождая целостное ощущение собственного «Я».

Толчком к современным исследованиям самосознания послужила книга американского психолога Уильяма Джеймса «Принципы психологии», изданная в 1890 году.

В этой работе Джеймс утверждал, что, «хотя ощущение собственного “Я” может казаться целостным, оно имеет множество граней: от восприятия собственного тела до личных воспоминаний и далее, вплоть до осознания своего положения в обществе».

Но каким образом мозг из отдельных представлений о себе самом создает целостную картину «эго», ученый ответить не смог.

Основным же инструментом, позволяющим ученым по крупицам собирать сведения о структуре человеческого самосознания, является эксперимент.

Один из таких опытов в статье «Самосознание и мозг» описывает известный американский журналист Карл Циммер.

«Стремясь понять, как люди реагируют на информацию о себе, экспериментаторы задавали добровольцам вопросы, касающиеся как их самих, так и других людей. Затем был проведен быстрый опрос, чтобы узнать, какие вопросы испытуемые запомнили лучше. Оказалось, что люди всегда легче удерживают в памяти то, что касается их самих».

Многие ученые посчитали, что эти опыты ничего нового не привнесли, а лишь еще раз доказали ту простую истину, что каждый человек себя знает намного лучше, чем других.

Большую помощь в изучении феномена самосознания в последние десятилетия ученым оказывают новейшие приборы, с помощью которых можно визуально наблюдать изменения в мозге.

Например, обнаружено, что, когда человек думает о своих качествах, некоторые участки коры активируются сильнее, чем при размышлении о других. В связи с этим нейробиологи предположили, что именно эти отделы мозга и входят в состав сети самосознания.

Много любопытных сведений о структуре человеческого «Я» дают исследования травмированных участков мозга, которые в большей или меньшей степени влияют на осознание человеком себя как индивидуальности.

Известен случай, произошедший в XIX веке, когда во время аварии металлический стержень буквально пронзил голову человека. Несчастный остался жив, но его характер и поведение резко изменились. Он потерял свою прежние профессиональные навыки, стал проявлять неуважение и грубость к окружающим.

А вот другой случай, тоже связанный с парадоксом самосознания.

75-летний мужчина попал в больницу. У него был диагностирован сердечный приступ, приведший к нарушениям в работе мозга. В результате больной почти напрочь забыл свое прошлое.

Лечащий врач решил выяснить, насколько у пациента изменилось ощущение собственного «Я». Для этого доктор предложил больному выбрать из 60 черт характера те, которые были свойственны ему.

Аналогичный список дали дочери больного и попросил ее выбрать те особенности характера, которые, по ее мнению, свойственны отцу.

Оказалось, что ответы отца и дочери во многом совпали. Таким образом, больной, который не мог ничего вспомнить из прошлого, тем не менее смог сохранить самосознание.

В последние годы ученые очень близко подошли к пониманию того, как мы осознаем свое тело. Вот как об этом рассказывает уже известный нам Карл Циммер.

«Когда мозг дает команду пошевелить рукой, он посылает два сигнала. Один направляется в области мозга, управляющие данной конечностью, а другой – в отдел, наблюдающий за выполнением действия…

Наш мозг использует второй сигнал для того, чтобы предсказать, какие ощущения возникнут в результате движения…

Коснувшись рукой дверной ручки, мы почувствуем холод латуни. Если то, что мы в действительности почувствовали, не совсем совпадет с ожидаемым, то мозг отметит несоответствие и заставит нас уделить больше внимания тому, что мы делаем, или скорректировать действия, чтобы добиться желаемого результата.

Но если реальное ощущение совершенно не совпадет с ожидаемым, то мозг интерпретирует такое расхождение как следствие вмешательства каких-то внешних сил, а не наших собственных действий…

Исследователи уверяли участников эксперимента, что их руку поднимают при помощи веревки, пропущенной через блок, и те сами поднимали руки. Однако их мозг реагировал так, как будто их руки поднимал кто-то другой, а не они.

Сходное нарушение самосознания может лежать в основе некоторых симптомов шизофрении. Например, иногда больные убеждены, что они не могут управлять своим собственным телом… Они протягивают руку и берут стакан, причем выполняют движение совершенно нормально. Однако они заявляют: “Это сделал не я. Аппарат управлял мной и заставил меня так поступить”.

Исследования подобных больных показывают, что причиной таких заблуждений может быть плохое прогнозирование мозгом результатов действий собственного организма. Поскольку их реальные ощущения не совпадают с ожидаемыми, у пациентов возникает чувство, будто ими управляет кто-то другой. Неправильные предсказания могут также быть причиной слуховых галлюцинаций, которыми страдают некоторые шизофреники. Будучи не в состоянии предугадать звучание собственного голоса, они думают, что он принадлежит кому-то еще».

С помощью той же томографии ученые также выяснили, что при упоминании о собственной персоне у человека «включается» участок коры, расположенный в продольной щели между полушариями прямо позади глаз. Его научное название – медиальная префронтальная кора.

Предполагается, что эта область мозга объединяет в единое целое ощущения человека и его воспоминания, создавая таким путем образ собственной личности, то есть самих себя.

Следует также отметить, что медиальная префронтальная кора является одной из зон коры, характерных для человеческого мозга. У людей она значительно масштабнее, чем у ближайших филогенетических родственников – приматов. Кроме того, в ней сконцентрировано большое количество нейронов, называемых клетками-веретенами. Пока их роль в механизмах самосознания неизвестна, но есть предположение, что они играют важную роль в обработке информации.

Вероятно, сеть структур, которая отвечает за самосознание, появилась в те далекие времена, когда древние люди жили небольшими группами, вместе добывали еду и делились ею между собой. А подобное поведение требовало сотрудничества и доверия друг другу. А значит, наличия сформированного самосознания, то есть собственного «Я».

 

«Я» НАД ПРАВЫМ ГЛАЗОМ

В продолжение разговора о самосознании человека не лишним будет и упоминание об открытии, которое в 2000 году сделали американские неврологи. В правой лобной доле мозга над правым глазом человека они обнаружили участок коры, который, по предположениям ученых, контролирует ощущение собственного «Я».

Эта зона была обнаружена в ходе обследования пациентов, страдавших редким генетическим заболеванием – временным лобным слабоумием. Одним из симптомов этой болезни являются резко выраженные отклонения в поведении таких людей.

Патологические изменения в правой лобной доле мозга человека

Проведенное магнитно-резонансное сканирование мозга позволило установить, что у всех больных наблюдались серьезные дегенеративные изменения правой лобной доли.

С другой стороны, у пациентов с нормальными поведенческими стереотипами поражения нервной ткани в соответствующей зоне неврологи не обнаружили.

Все эти данные могут свидетельствовать о том, что значительная часть нашего самосознания подконтрольна определенной области, которая находится в правой лобной доле мозга. И любые патологические изменения этой зоны самым непосредственным образом сказываются на характере человеческой личности.

Так, один из пациентов клиники до болезни придерживался очень строгих пуританских взглядов на личную жизнь и поведение в обществе. Однако когда в результате болезни правая височная доля его мозга подверглась патологическим изменениям, личность мужчины тоже претерпела значительную метаморфозу: он перестал верить в Бога и с юношеской страстью стал приударять за женщинами.

В другом случае жертвой болезни стала женщина с явно аристократическими претензиями: она носила изысканную одежду, пользовалась дорогими духами и любила французскую кухню. Но болезнь настолько изменила вкусы и пристрастия дамы, что она с удовольствием стала употреблять гамбургеры и без всякого стеснения носила спортивные костюмы.

Выходит, что вся наша жизнь с ее радостями и горестями, обидами и прощениями – это не более, как изменения в архитектуре мозга, нейронных связях, биохимических реакциях в сером веществе.

Это значит, что достаточно незначительного хирургического вмешательства в анатомию мозга – и в мире появляется совершенно новая личность со своими взглядами, убеждениями, привычками и пристрастиями.

 

СВЯТАЯ К МУЗЫКЕ ЛЮБОВЬ

Музыка – это, как известно, звуки, особым образом организованные во времени. В некотором приближении ими могут быть стрекотание цикад и кузнечиков, пение птиц и шорох листвы, шум прибоя и ровный звон капели…

И эти звуки сопровождали человека на всем протяжении его исторического развития.

И, естественно, они оказывали на человеческую психику, а значит, и на его мозг определенное воздействие. Например, грозный рокот прибоя – устрашающее, а веселое пение птиц, наоборот, – убаюкивающее и успокаивающее.

В своей индивидуальной жизни человек также постоянно находится в окружении звуков. Еще в самом начале своего пути, находясь в чреве матери, он уже слышит стук ее сердца, ритмичные вздохи. Потом, когда человек появляется на свет, звуки его буквально захлестывают. Причем среди них много ритмичных и мелодичных, или, иначе говоря, музыкальных.

И если сначала это были бессознательные реакции на окружающие звуки, то со временем человек попытался некоторые из них воспроизвести самостоятельно. Возможно, однажды он сложил трубочкой губы и выдохнул струйку воздуха. И раздался звук, похожий на пение лесной пичуги.

Прошли еще тысячелетия, и человек изобрел музыкальные инструменты. Ученые утверждают, что уже более 30 тысяч лет назад наши предки умели играть на флейте и арфе, изготовленных из подручных материалов – камня и костей.

Французский композитор Морис Равель в конце жизни разучился сочинять музыку

А потом были самые разные мелодии: песенные и танцевальные, гимны и марши, эстрада и тяжелый рок. И все эти формы музыкального искусства все глубже и глубже вклинивались в человеческую жизнь.

Таким образом, взаимосвязь музыки и человека имеет долгую историю. И, возможно, по этой причине его мозг определенным образом и отреагировал на эту звуковую среду, обретя врожденное чувство музыки.

Действительно, к источнику приятных звуков (консонансов) младенцы поворачиваются, а от неприятных (диссонансов) – отворачиваются.

Безусловно, исследователей давно интересовали те отделы мозга, которые несут ответственность за особое отношение человека к музыке.

И хотя в окончательном виде они не выявлены до сих пор, тем не менее в последние годы в этой проблеме появились существенные сдвиги: то есть ученые «нащупали» области мозга, в которых происходит переработка музыкальной информации. И, к их вящему удивлению, оказалось, что в головном мозге человека специализированного музыкального центра нет вообще. А в ее обработке задействованы многочисленные зоны, в том числе и те, которые параллельно участвуют и в других познавательных процессах. При этом их размеры коррелируют с индивидуальным опытом и музыкальной подготовкой человека.

Особенно любопытные сведения ученые получили из наблюдений за знаменитыми композиторами, у которых в результате травмы или инсульта произошли патологические изменения в коре головного мозга.

Так, в 1933 году у знаменитого французского композитора Мориса Равеля появились симптомы заболевания, которое сопровождается атрофией отдельных участков мозговой ткани. И хотя у композитора память на прошлые события практически не пострадала – он, например, помнил свои старые произведения и хорошо играл гаммы, – тем не менее сочинять музыку он не мог. Так, однажды, заведя разговор о своей предполагаемой опере «Жанна д'Арк», Равель с горечью произнес: «Опера у меня в голове, я слышу ее, но никогда не напишу Все кончено. Сочинять музыку я больше не в состоянии». Спустя четыре года Равель умер после неудачной операции на мозге.

Именно этот случай и стал решающим доводом в пользу гипотезы, согласно которой в головном мозге отсутствует специализированный центр музыки.

В целом же схема восприятия мозгом музыки ученым уже более-менее известна.

Вот как, например, описал ее известный американский нейробиолог Норман Уэйнбергер в статье «В чем секрет завораживающей власти музыки?».

«Когда мы слушаем музыку, головной мозг реагирует на нее активизацией нескольких областей за пределами слуховой коры, включая те, которые обычно участвуют в других формах мыслительной деятельности. На переработку музыкальной информации оказывает влияние зрительный, осязательный и эмоциональный опыт человека.

Достигающие человека звуки преобразуются структурами наружного и среднего уха в колебания жидкости во внутреннем ухе. Крошечная косточка среднего уха, стремечко, «сотрясает» улитку, изменяя давление заполняющей ее жидкости.

В свою очередь, вибрации базилярной мембраны улитки заставляют сенсорные рецепторы уха, волосковые клетки, генерировать электрические сигналы, направляющиеся по слуховому нерву в головной мозг. Каждая волосковая клетка настроена на определенную частоту колебаний жидкости.

Переработка головным мозгом музыки основана на иерархическом и пространственном принципах. Первичная слуховая кора, получающая входы от уха и (через таламус) низших слуховых центров, участвует в начальных процессах восприятия музыки, например, анализе высоты звука (частоты тона). Под влиянием опыта первичная слуховая кора может перенастраиваться. В ней увеличивается число клеток, обладающих максимальной реактивностью к важным для человека звукам и музыкальным тонам, что влияет на дальнейшую переработку музыкальной информации во вторичных слуховых областях коры и слуховых ассоциативных зонах, где происходит переработка более сложных музыкальных характеристик (гармонии, мелодии и ритма).

Когда музыкант играет на инструменте, активность моторной коры, мозжечка и других структур мозга, участвующих в планировании и осуществлении специфических, точно выверенных во времени движений, возрастает». (В мире науки. № 2, 2005).

Кроме того, как показали исследования, длительное обучение музыке не только усиливает реакции нервных клеток на мелодичные звуки, но даже вызывает физические изменения в мозге. Действительно, некоторые области мозга профессиональных музыкантов чрезвычайно развиты.

Например, когда они слушают игру на пианино, площадь слуховых зон, реагирующих на музыку, у них на 25 % больше, чем у обычных людей.

«Объем слуховой коры у музыкантов на 30 % больше, чем у людей, не имеющих отношения к музыке. Кроме того, у них значительная площадь мозга вовлечена в управление движениями пальцев, необходимыми для игры на различных инструментах, – продолжает Норман Уэйнбергер в уже известной нам статье. – В 1995 году Томас Элберт из Констанцского университета (Германия) сообщил, что площадь мозговых зон, получающих сенсорные ходы от указательного, среднего, безымянного пальцев и мизинца левой руки у скрипачей, была значительно больше, чем у немузыкантов (именно эти пальцы и совершают быстрые и сложные движения во время игры на инструменте).

С другой стороны, ученые не выявили никакого увеличения площади корковых зон, получающих входы от правой руки, в которой музыкант держит смычок и пальцы которой не совершают особых движений. И, наконец, в 2001 году было выявлено, что головной мозг трубачей генерирует ответы повышенной амплитуды только на звуки трубы, но не скрипки или фортепиано».

Влияет постоянное воздействие музыки не только на мозг профессиональных музыкантов. Оказывается, у детей, в чьих домах постоянно звучала музыка, выявлена повышенная активность слуховых областей мозга.

Более того, как показывают опыты, младенцы определяют различия между двумя близкими по звучанию тонами не хуже взрослых. Кроме того, малыши замечают изменения как темпа (скорость воспроизведения) музыки, так и ритма и тональности.

А теперь на время отвлечемся от мозга и перенесемся в мифологический мир Древней Греции.

«…Уже недалек был и остров сирен. Тогда я обратился к своим спутникам:

– Друзья! Сейчас должны мы проплыть мимо острова сирен. Своим пением завлекают они плывущих мимо моряков и предают их лютой смерти. Весь остров их усеян костями растерзанных ими людей. Я залеплю вам уши мягким воском, чтобы не слышали вы их пения и не погибли, меня же вы привяжите к мачте, позволила мне волшебница Кирка услышать пение сирен. Если я, очарованный их пением, буду просить вас отвязать меня, то вы еще крепче свяжите меня.

Только сказал я это, как вдруг стих попутный ветер. Товарищи мои спустили парус и сели на весла. Виден был уже остров сирен. Залепил я воском уши моим спутникам, а они так крепко привязали меня к мачте, что не мог я двинуть ни одним суставом. Быстро плыл наш корабль мимо острова, а с него неслось чарующее пение сирен.

– О, плыви к нам, великий Одиссей! – так пели сирены, – к нам направь свой корабль, чтобы насладиться нашим пением. Не проплывет мимо ни один моряк, не послушав нашего сладостного пения. Насладившись им, покидает он нас, узнав многое. Все знаем мы – и что претерпели по воле богов под Троей греки, и что делается на земле.

Очарованный их пением, я дал знак товарищам, чтобы отвязали они меня. Но, помня мои наставления, они еще крепче связали меня. Только тогда вынули воск из ушей мои спутники и отвязали меня от мачты, когда уже скрылся из наших глаз остров сирен». (Кун Н.А. Легенды и мифы Древней Греции. Мн., 1985).

Как явствует из этого отрывка, о влиянии мелодичных звуков на психику человека было известно уже давно. Поэтому исследователи изучают не только то, как мозг «перерабатывает» музыку, но и ее эмоциональное воздействие на людей. Так, было установлено, что у 80 % взрослых людей появляются физические реакции на музыкальные мелодии в виде мурашек, слез, смеха и т. д.

А когда исследователи провели сканирование головного мозга музыкантов, которые прослушивали любимые мелодии, то обнаружили, что звуки вызывали активизацию ряда тех же мозговых структур, которые активизируются под влиянием вкусной еды или занятий сексом.

 

ЗАГАДКИ ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ

Иногда у человека, который со стороны наблюдает за чьими-то не совсем удачными манипуляциями предметами, появляется желание совершить те же самые действия самому. Причем это стремление носит не просто виртуальный характер. У стороннего наблюдателя и в самом деле напрягаются те самые мышцы, которые должны быть задействованы в той операции, которую он видит.

Впрочем, не только физическим действиям другого лица сопереживают те, кто наблюдает за ним со стороны. Они и впрямь нередко проникаются чужими эмоциями и настроением, страстями, чувствами и состояниями. И действительно, каждый может вспомнить, как при виде легко одетого человека в дождливую осеннюю погоду самого пробирала дрожь и тут же возникало желание побыстрее оказаться в теплой уютной квартире.

Собака может иногда проявить агрессию по отношению к человеку, который лишь только задумал сделать ей что-то плохое

И это стремление человека мысленно продублировать чью-то работу или ощущения давно интересует нейробиологов.

Оказалось, что за все эти явления отвечают особые структурные элементы коры головного мозга – так называемые «зеркальные нейроны», получившие свое название как раз за их способность дублировать внешние и внутренние состояния субъекта, находящегося в зрительном поле наблюдателя.

Впервые же эти нейроны еще в начале 1990-х годов обнаружили итальянские ученые, занимавшиеся исследованием одной из зон головного мозга макак, который отвечает за моторику. Нейробиологи ее знают как область «Ф5». В человеческом мозге ей соответствует зона Брока в левом полушарии, которая, как сегодня считают специалисты, связана с функционирование речевого аппарата и самой речью.

Так вот, эти нейроны проявляли активность не только тогда, когда мартышка сама выполняла то или иное действие, но и тогда, когда эти же действия проделывал экспериментатор, а обезьяна за ним наблюдала.

Если же предметы, с которыми требовалось совершить какую-то манипуляцию, просто лежали на земле и никто к ним не прикасался, нейроны в области «Ф5» ничем себя не проявляли. То есть зеркальные нейроны реагировали только тогда, когда с объектами производили определенные действия. И все эти действия они мысленно проецировали в своих структурах, словно в зеркале. Поэтому их и назвали «зеркальными нейронами».

Причем эти нейроны именно «повторяли» наблюдаемое действие, а не просто активизировались при его наблюдении. И это со всей очевидностью подтвердилось тогда, когда те же действия обезьяны проделали сами. В этой ситуации нейроны, проявившие активность, были теми же самыми, и характер выдаваемых ими сигналов.

Но в то же время зеркальные нейроны проявляли отчетливую избирательность. Заключалась она в том, что каждая их группа реагировала на некие конкретные действия, но оставалась «безмолвной» в отношении тех, которые чем-то отличались, причем даже совсем незначительно.

При таких «параллелях» в поведении «зеркальных» нейронов создавалось впечатление, что при их посредстве мозг обезьян проецировал на себя внешние проявления мозга экспериментатора, например, в физических действиях.

Скорее всего, подобные явления происходят и в мозгу собаки, когда она проявляет агрессивную реакцию по отношению к человеку, который лишь только задумал сделать ей нечто плохое, например, ударить палкой.

Объясняют этот феномен обычно тем, что собака видит те действия, которые у человека сначала были смоделированы в мозге, а затем едва заметно и абсолютно неосознанно проявились в изменившемся положении всех частей тела – ног, рук, корпуса.

И опять же: как собака осознает, что эти едва уловимые и практически незаметные изменения в общей структуре тела человека предвещают ей угрозу? Ученые считают, что, скорее всего, собачьи нейроны, увидев едва приметные угрожающие движения со стороны человека, мысленно моделируют свои действия, когда она сама нападает на жертву или на своего врага. То есть получается, что мозг собаки в каком-то смысле «читает» мысли человека.

В связи с открытием этой группы нейронов у исследователей появилось и объяснение одного довольно любопытного явления в этологии бабуинов. Дело в том, что самки этих обезьян нередко остаются безразличными к крикам своих заблудившихся в чаще леса, детенышей. В свете теории «зеркальных» нейронов объяснить это можно тем, что бабуины, не видя детенышей, не могут экстраполировать свое поведение в данной ситуации на поведение своих малышей. То есть они не понимают, что значат их крики…

Но если «читать» мозг могут обезьяны и собаки, то люди уж точно обладают такой способностью. По крайней мере, так считают специалисты.

Однако как этот процесс происходит, ученые пока ответить не могут. На эту проблему существует несколько точек зрения. Одни исследователи считают, что человеческий мозг, запоминая различные жизненные ситуации, обобщает их и впоследствии из этого накопленного ситуативного материала создает своего рода «модели» того, как будет действовать человек в тех или иных обстоятельствах. Иначе говоря, чего можно ждать от другого человека в соответствующей обстановке.

Согласно другой гипотезе, в этом «чтении» чужого мозга лежит довольно простой механизм: один человек ставит себя на место другого и мысленно моделирует то, что в данной ситуации должен делать или чувствовать этот другой.

Но предполагать можно многое, в частности, с «зеркальными» нейронами у человека. Вопрос только в том, есть ли они у людей? Оказалось, да, есть. И обнаружены они были с помощью методов прямой визуализации мозга в области Брока, которая, как известно, связана с речью. Она же соответствует зоне «Ф5» у обезьян.

Эти открытия позволили итальянским ученым предположить, что зеркальные нейроны и были тем главным фактором, который способствовал появлению речи у человека.

Возможно, на первом этапе коммуникационых отношений главная роль принадлежала жестам, как, например, у глухонемых. Наблюдая их у соплеменников, первобытный человек мысленно воспроизводил эти жесты с помощью зеркальных нейронов. Но иногда мысленные действия становились реальными: рука поднималась или опускалась, голова наклонялась вправо или влево. То есть происходило примитивное непроизвольное общение, которое давало возможность древнему человеку увидеть, что его поняли соседи по племени. А еще спустя какое-то время из таких жестов родилась речь.

Эти гипотетические предположения позволили итальянским ученым в своих теоретических рассуждениях пойти еще дальше. Они выдвинули версию, что зеркальные нейроны могут объяснить не только такие явления, как сочувствие или сострадание к другому человеку, но и «чтение» его чувств.

Изучение зеркальных нейронов может привести и к серьезным практическим результатам. Например, понять природу аутизма, когда человек лишен возможности идентифицировать себя с другими людьми, и ориентируется только на собственные переживания.

Специалисты считают, что у страдающих аутизмом недостает зеркальных нейронов, и поэтому они не могут моделировать умственные процессы других. Поэтому та модель поведения, которая превалирует в окружающем мире, для них недоступна.

Эту гипотезу подтвердили электроэнцефалограммы, взятые в ходе исследования десяти мужчин, страдающих разной степенью аутизма. Оказалось, что их зеркальные нейроны либо совсем «молчали», либо проявляли активность тогда, когда больные сами совершали какие-то действия.

 

ХРОНОМЕТР ОРГАНИЗМА

Людей не удивить теми периодическими явлениями, к которым они привыкли с самого детства. Год за годом одно и то же: вслед за утром наступает день, а за сумерками – ночь. Весна тянет за собой увеличение продолжительности дня, а осенью – его убывание. Да и в течение дня, хоть и незначительно, но все же меняются и температура воздуха, и атмосферное давление, и еще десятки параметров, которые даже при современных средствах контроля очень сложно проследить.

А чтобы выжить в такой неустойчивой среде, любой организм должен был каким-то образом подстроиться под эти внешние перемены. Вот практически у всех живых существ в процессе эволюции и появились соответствующие реакции на этот неустойчивый внешний фон. Одной из таких адаптаций и стали собственные биологические часы, или биологические ритмы.

В настоящее время у человека известно более 300 различных функций и процессов, которые находятся под контролем биологических часов. Так, в течение суток частота пульса подчиняется определенной периодике: к 9–10 часам она увеличивается, достигая к этому времени обычной для человека нормы, а затем к 13–14 часам уменьшается. С 16 до 18 часов пульс опять учащается, а в 22–23 часа – снова замедляется.

То же можно сказать и об артериальном давлении, максимальное значение которого приходится на 12–13 и 18 часов, а самые его низкие показатели бывают в утренние часы и в полночь, точнее, в 23–24 часа.

Оказалось, что и биохимические параметры крови также строго «ориентируются» на ход своих «внутренних часов». Например, максимальное содержание лейкоцитов наблюдается в 2, в 9, в 14, в 18 и 22 часа.

В соответствии с внутренними часами меняется и температура нашего тела: так, минимальна она рано утром и максимальна – во второй половине дня, точнее, в 18 часов. Причем разница между минимальными и максимальными показателями достигает одного градуса.

Кстати, при вирусных инфекциях температура тела чаще всего повышается в вечерние часы, а при бактериальных – в утренние.

Суточные вариации ярко проявляются в токсичности лекарственных препаратов и эффектах облучения, применяемого для поражения делящихся опухолевых клеток. В экспериментах с животными было установлено, что доза, при которой в одно время суток выживает до 80 процентов особей, в другое время практически для всех животных становится смертельной.

Французский спелеолог Мишель Сифр с целью изучения биоритмов человека провел более 200 суток в пещере, в полном одиночестве и темноте

Биоритмы человека исследуют в так называемых условиях «изоляции от времени», в которых испытуемый лишен какой-либо информации о времени извне. За последние несколько десятилетий проведено немало таких экспериментов. И сделан ряд любопытных выводов.

Французский спелеолог М. Сифр провел более 200 суток в пещере – в полном одиночестве и темноте. Несмотря на экстремальные условия и сильное эмоциональное напряжение, все это время у него сохранялся четкий ритм температуры тела, правда, его период был длиннее 24 часов. Аналогичные эксперименты были проведены в Германии. Испытуемые находились в бункере в условиях максимального комфорта. Но и в этом случае период ритма был больше 24 часов.

Следует отметить, что результаты 147 экспериментов показали, что независимо от степени физической нагрузки и особенностей питания температурный ритм даже в условиях изоляции в среднем равняется 25 часам.

Кстати, одна из характеристик внутреннего хронометра человека – его гибкость. Человек может сам запускать или же останавливать его, может даже вообще не обращать на него внимания. То есть биологические часы могут работать как вне сознания, так и под его контролем. Но точность его невысока: от 5 до 60 %.

Что же касается места пребывания циркадных часов, то ученым уже давно известно, что они находятся в двух кластерах по 10 000 нервных клеток, расположенных в гипоталамусе.

Опыты на животных показали, что именно эти центры, называемые супрахиазматическим ядром (СХЯ), управляют суточными изменениями кровяного давления, температуры тела, уровнем активности и внимания.

Ученые установили также, что специальные клетки в сетчатке глаза передают в СХЯ информацию об уровне освещенности. Но они, тем не менее, работают совершенно независимо от палочек и колбочек…

Оказывается, несколько десятилетий назад неврологи предположили, что в головном мозге существуют особые нейроны, которые контролируют течение времени и принимают участие в распределении воспоминаний в соответствии с их хронологической последовательностью.

Кроме того, согласно выдвинутой версии, эти нейроны должны были определять порядок выполнения действий человеком в будущем. Сама по себе эта гипотеза была достаточно привлекательна, так как достаточно хорошо вписывалась в существовавшее тогда представление о строении головного мозга. Но это была всего лишь гипотеза, которой, чтобы стать теорией, не хватало доказательств.

Их-то и получили ученые из Массачусетского технологического института, обнаружившие в мозгу приматов группу нейронов, которые контролируют временной поток.

Фактически любое действие или событие, которое человек совершил или о котором ему известно, получает особую «метку», фиксирующую тот момент, когда действие или событие было осуществлено.

В дальнейшем, когда возникает необходимость вспомнить ту или иную жизненную ситуацию, человек ориентируется на конкретную метку, которая как раз этот момент и воссоздает в памяти.

Для доказательства своей правоты ученые воспользовались двумя обезьянами, которые были обучены сидеть неподвижно и смотреть в одну точку до тех пор, пока не прозвучит особый сигнал, разрешающий им направлять взгляд в любую сторону.

Исследуя реакции головного мозга животных, ученые обнаружили в его коре такие зоны, в которых нейроны начинали отвечать на сигнал через определенное время: через 100 миллисекунд, 110 миллисекунд и так далее.

Эти «нейроны времени» находятся в префронтальной доле коры головного мозга – в так называемом полосатом теле (стриатуме), в котором сосредоточены структуры, отвечающие за способность к обучению, движению и умственному контролю.

Но так как почти все специализированные группы нейронов в человеческом мозгу многократно продублированы, ученые уверены, что участков, в которых сконцентрированы «нейроны времени», может оказаться гораздо больше.

А нейробиолог Питер Стрик из Питтсбургского университета даже посчитал, что обнаружен новый орган чувств – «орган времени».

«Мы имеем сенсорные рецепторы света, запаха, звука, прикосновения и вкуса. Однако рецептора времени у человека нет. Способность ощущать течение времени и ориентироваться в нем оказалась заложена непосредственно в наш мозг», – заявил ученый.

В ходе дальнейших исследований нейронов, контролирующих время, был установлен любопытный факт. Оказалось, что если на абсолютно здоровые «нейроны времени» воздействовать дофамином и серотонином, то это практически не оказывает влияния на их деятельность, но существенно улучшает работу нейронов, пораженных болезнью Паркинсона.

Ведь для того, чтобы человеческий организм нормально функционировал, необходимо, чтобы врожденные и приобретенные навыки совершались в строго определенной последовательности. Появление же в этой закономерности различных сбоев выливается в возникновение ряда нервных и психических заболеваний. Знание структур, которые отвечают за контроль времени, а также механизмов их функционирования, может помочь в лечении и других психических заболеваний. По крайней мере, такого мнения придерживаются многие неврологи.

 

ТАИНСТВЕННАЯ ГЛИЯ

Исследуя нейроны мозга Альберта Эйнштейна, известный американский гистолог Мэриан Даймонд установила, что как по количеству, так и по размерам они ничем не отличаются от тех, что формируют серое вещество обычных людей.

Зато в той области коры, которая отвечает за высшие формы мыслительной деятельности, исследовательница обнаружила значительно большее количество клеток нейроглии (глии), чем у среднестатистического человека.

Этот факт, конечно, можно было бы посчитать обычным совпадением. Однако современные и более полные исследования говорят о другом. Они показывают, что клетки глии играют куда более важную роль в функционировании мозга, чем считалось ранее.

Аведь до последнего времени в изучении структур и функций мозга основное внимание акцентировалось на исследовании нейронов, хотя их, как известно, в 9 раз меньше, чем клеток глии. Раньше считалось, что эти клетки выполняют лишь чисто «технические» функции: способствуют перемещению питательных веществ из кровеносных сосудов в нейроны, поддерживают в мозге оптимальный баланс ионов, нейтрализуют патогенные бактерии и т. д.

Но при более тщательном их исследовании выяснилось, что ситуация с глиальными клетками далеко не так проста, как предполагалось ранее. Последние исследования говорят о том, что на протяжении всей жизни человека нейроны и глия постоянно обмениваются сигналами.

По количеству и по размерам нейроны мозга Альберта Эйнштейна ничем не отличаются от тех, что формируют серое вещество обычных людей

Более того, и сами глиальные клетки общаются и друг другом, влияя на деятельность всех структур мозга. Но передают они сообщения друг другу с помощью химических, а не электрических сигналов, как нейроны.

При этом глия очень четко распознает поступающие в аксоны электрические импульсы, реагируя на них поглощением ионов кальция. В нейронах кальций, в свою очередь, «включает» ферменты, которые отвечают за синтез нейротрансмиттеров – химических соединений, с помощью которых электрический импульс передается из нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами.

Не исключено, что поступивший в глиальные клетки кальций активизирует определенные ферменты, которые влияют на начало и развитие каких-то реакций…

Впервые клетки глии были обнаружены и описаны еще в 1846 году знаменитым немецким патологоанатомом Р. Вирховым. Он же и дал им и это название, тем самым определив их как структуры, склеивающие нервную ткань.

Особенно интенсивно изучали глию медики, так как в этой ткани особенно часто возникают опухоли мозга. В свою очередь, это обстоятельство, скорее всего, связано с тем, что клетки глии, в отличие от нейронов, могут делиться даже во взрослом состоянии.

Следует отметить, что глия состоит из нескольких типов клеток. Однако в ней наиболее широко представлены нервные клетки, называемые астроцитами. Например, в мозолистом теле на их долю приходится четверть всех глиальных клеток.

Уже само название астроцита говорит о том, что он имеет форму миниатюрной звездочки с многочисленными отростками, один из которых связан с нейроном, а остальные – с капиллярами.

На конце каждого отростка имеются утолщения, называемые астроцитарными ножками. Но поскольку за поверхность капилляра цепляются отростки многих астроцитов, то они переплетаются друг с другом настолько плотно, что вокруг кровеносного сосуда образуют подобие чехла.

Считается, что эта изоляция сосудов является одним из «редутов» в мозговом, или гематоэнцефалическом, барьере.

Два других типа глиальных клеток – олигодендроциты и шванновские – похожи не только по внешнему виду, но и по выполняемым функциям. Правда, олигодендроциты образуют миелиновую оболочку аксона в центральной нервной системе, а шванновские клетки – в периферической.

Намотан же миелин на аксон слоями, подобно изоленте. Причем таких слоев на одном аксоне бывает до полутора сотен.

Впрочем, хотя большинство аксонов и покрыты толстым слоем нейроглии, тем не менее на многих из них ее нет вообще.

Более того, даже на покрытых глией нервных волокнах на каждом миллиметре «изоляционного» слоя имеются разрывы, называемые перехватами Ранвье.

В последние годы, став предметом тщательного изучения нейробиологов, глия приоткрывает все больше и больше своих тайн. Например, выяснено, что она играет очень важную роль в распространении по нейрону электрических импульсов.

Предотвращая «утечку» сигнала, глия обеспечивает быстрое прохождение импульса от одного участка к другому. Так, по аксону, который покрыт миелином, сигналы бегут примерно в 100 раз быстрее, чем по волокну без изоляции.

Но для того, чтобы импульс «проскакивал» через волокно с максимальной скоростью, необходимо соблюдение следующего условия: толщина изоляции должна находиться в строго определенной пропорции к диаметру волокна внутри нее. Наилучший результат достигается, когда отношение толщины аксона к общей толщине волокна равно 0,6. Но вот как глиальные клетки определяют это соотношение, то есть количество необходимых слоев, ученым пока неизвестно…

«У человека процесс миелинизации протекает постепенно. В момент рождения лишь в нескольких областях мозга содержится достаточно большое количество миелина, который затем к 25–30 годам неравномерно распространяется и откладывается в отдельных местах.

Миелинизация обычно идет волной от затылочной коры больших полушарий к лобной по мере взросления. Соответственно, в лобных долях она происходит позже всего. Эти области ответственны за сложные рассуждения, планирование действий и суждения – а такие навыки приходят лишь с опытом. Исследователи предполагают, что недостаточная миелинизация является одной из причин того, что подростки не способны принимать ответственные решения так же, как взрослые.

Предположительно, в человеческом мозге миелинизация аксонов не завершается до полового созревания, поскольку до этого времени волокна продолжают расти, обретают новые ветви и лишаются старых в зависимости от индивидуального опыта данного человека. После того как они покрываются миелином, в них могут происходить лишь более ограниченные изменения. Ученых волнует, действительно ли миелин обеспечивает познавательные способности, или же когнитивные процессы просто ограничены в тех областях, где он еще не сформировался.» (Дуглас Филдз. Вещественность белого вещества. // В мире науки. 2008, № 6).

Это попытался выяснить Фредрик Уоллен. Будучи сам неплохим музыкантом, он и провел изучение распределения глии у профессиональных пианистов. В результате этих исследований ученый установил, что, в отличие от людей, далеких от музыки, у пианистов определенные области белого вещества действительно развиты намного лучше. Более того, особенно много глии отмечается у тех музыкантов, которые начали осваивать инструмент в раннем возрасте.

Наблюдается также прямая связь между объемом глии и коэффициентом интеллекта IQ. Эти доказательства были получены при изучении детей в возрасте от 5 до 18 лет. Кроме того, было установлено, что у детей, страдающих тяжелыми нарушениями внимания, белого вещества в мозолистом теле содержится на 17 % меньше, чем у здоровых.

В экспериментах на крысах тоже было продемонстрировано, что те из животных, которых выращивали в богатой на «игрушки» и общение среде, в мозолистом теле имели повышенное содержание миелинизированных волокон.

Опираясь на эти сведения, ученые стали подозревать, что глия может иметь непосредственное отношение и к различным заболеваниям психики. Например, при томографическом исследовании мозга при дислексии было установлено, что количество белого вещества в нервных цепях, участвующих в чтении, значительно меньше, чем в здоровом организме.

Еще в одном исследовании было установлено, что у людей, неспособных различать высоту звука, снижено количество белого вещества в одном из пучков волокон на правой стороне мозга.

«В настоящее время причиной шизофрении считают аномалии развития мозга, в том числе, нарушение образования связей. Врачи всегда удивлялись, почему это заболевание обычно развивается в подростковом возрасте. Но ведь это как раз тот возраст, когда идет активная миелинизация передней части больших полушарий! За последние годы исследователи обнаружили аномалии белого вещества в нескольких областях мозга больных шизофренией – оказалось, что в нем снижено количество олигодендроцитов.

Аномалии белого вещества выявлены также у больных, страдающих синдромом дефицита внимания, аутизмом, возрастными нарушениями функций мозга и болезнью Альцгеймера, а также у людей с патологической склонностью ко лжи», – утверждает Дуглас Филдз в своей статье, отрывок из которой уже цитировался выше.

Таким образом, таинственное белое вещество мозга играет важнейшую, а иногда и ключевую, роль во многих процессах, происходящих в мозге. Поэтому ее исследованием с каждым годом занимается все больше ученых и исследовательских институтов.

 

ЧИСТО ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ КЛЕТКИ

Мозг человека отличить от такового, например, собаки или лошади совсем несложно. Труднее это сделать, если сравнить головной мозг человека и обезьян. Впрочем, и в этом случае особых трудностей специалист не испытает. У человека и само вместилище разума крупнее, и размер коры, как абсолютный, так и относительный, больше.

Но это все явные и хорошо заметные признаки. А если у человека какой-нибудь микроскопический признак, характерный только для него? Своего рода маркер интеллекта. Например, какие-нибудь особенности в строении нервных клеток мозга. Ведь, по сути, именно их взаимодействие рождает не только примитивные реакции на воздействие окружающей среды, но высшие формы нервной деятельности.

Оказывается, такие своеобразные метки, присущие только человеку и ближайшим его родственникам по филогенетическому дереву, есть. Это – веретенообразные нейроны.

Впервые их обнаружили еще в начале прошлого века. Описали, связали с некоторыми функциями, а затем об их существовании надолго забыли.

Вернула к «жизни» эти клетки студентка-старшекурсница Эстер Нимчински. Случилось это на пороге нынешнего – двадцать первого века. Эстер, изучавшую поясную извилину коры головного мозга, заинтересовала группа нервных клеток, которые явно отличались от других нейронов – звездчатых и пирамидальных.

Их тела были раза в четыре крупнее, чем у других нейронов. К тому же эти клетки имели по два дендрита. Впрочем, даже не это главное. Важнее то, что один из этих отростков находился в нижней части нейрона, а другой – в верхней. Такая своеобразная структура делала эти нейроны похожими на веретена. Поэтому их так и назвали: веретеновидными клетками.

В мозгу орангутана и других высших обезьян, как и в мозгу человека, имеются веретеновидные клетки

Когда же Нимчински и ее руководитель Хоф стали более углубленно изучать эти нейроны, то вскоре выяснили, что они присутствуют только в передней области поясной извилины, в так называемом слое 5b, который выдает итоговый результат после обработки поступившей в мозг информации.

Более того, оказалось, что таких клеток у здоровых людей совсем немного. Однако у тех пациентов, причиной смерти которых стала болезнь Альцгеймера, веретеновидных нейронов оказалось на три четверти меньше нормы.

Проанализировав полученные факты, исследователи пришли к выводу, что веретенообразные клетки играют особую, и, скорее всего, очень важную роль высшей нервной деятельности человека.

К тому же поясная извилина, наряду с другими важными структурами, входит в состав лимбатической системы, располагаясь на внутренней поверхности полушарий мозга, или, иначе говоря, под передними долями коры головного мозга.

А ведь еще в середине прошлого века американский физиолог Дж. Папец высказал мысль, что лимбическая система принимает активное участие в формировании эмоций у животных и человека. Более того, по его же мнению, эта структура мозга принимает сигналы, связанные с эмоциональным возбуждением, от гипоталамуса, которые тот получает через таламус.

Что же касается поясной извилины, то тот же Дж. Папец назвал ее особой структурой, которая отвечает за восприятие эмоций, то есть за тот процесс, в результате которого изменение гормонального уровня в крови превращается в чувство.

Но самое любопытное ученых ждало впереди. Оказалось, что веретеновидные клетки присутствуют не только у человека, но и в соответствующей области мозга шимпанзе и горилл. В то же время их нет в аналогичных зонах мозга макак.

Дальнейшие исследования показали, что впервые веретеновидные клетки появляются в мозге орангутана. Их обнаружили также в соответствующих структурах упоминавшихся выше шимпанзе и гориллы, а также у бонобо.

Но вот у гиббонов, а также у представителей других обезьян, а также у обследованных млекопитающих их не нашлось. А ведь ученые изучили ткани мозга 23 видов приматов и 30 видов других млекопитающих.

Более того, в то время как у орангутана веретеновидные клетки исчисляются единицами, у человека их десятки тысяч. А вот горилла, шимпанзе и бонобо по количеству этих нейронов занимают промежуточное положение между орангутаном и человеком.

И еще один важный момент: у человека при рождении веретенообразные нейроны отсутствуют, и появляются они лишь на четвертом месяце жизни. То есть тогда, когда ребенок начинает улыбаться и задерживать взгляд на окружающих его предметах.

Конечно, у исследователей возник логический вопрос: а какую же функцию веретеновидные клетки выполняют в мозгу высокоорганизованных приматов? Ответить на этот вопрос можно было, определив те области мозга, в которых находятся эти нейроны.

Так, главное место концентрации веретеновидных клеток – поясничная извилина, о чем было известно уже давно – обеспечивает внимание, воспринимает боль, фиксирует ошибки и т. д.

Так, электроэнцефалограммы показывают, что поясничная извилина начинает работать намного активнее, когда человек решает различные задачи.

Известны также случаи, когда больные с повреждениями поясничной извилины в основном лежали, почти не разговаривая и ничего не делая. Однако выздоровев, они сообщали окружающим, что они слышали и понимали их разговоры, но желания вступить в беседу не чувствовали.

На основании проведенных исследований ученые пришли к выводу, что как раз веретенообразные клетки мозга и делают человека человеком, заставляя его влюбляться, чувствовать себя виноватым, относиться к тем или иным людям с симпатией или антипатией.

Возможно, эти клетки обеспечивают быстрое рождение социальных эмоций в отношении того или иного субъекта: «он симпатичен», «он неприятен», «я вляпался» и т. д.

Но так ли это на самом деле, сказать пока ученые не могут. Для этого требуются новые более строгие доказательства. А пока предположение, что именно веретенообразные клетки «делают нас людьми», – всего лишь гипотеза.

 

ХИМИЯ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЕ

Обычно взаимоотношения между людьми считаются прерогативой социально-психологических наук. Но, как показали исследования последних лет, эту проблему можно исследовать и на молекулярном уровне. И это подтвердили некоторые открытия в области генетики и биохимии.

Так, например, было установлено, что некоторые молекулярные механизмы, регулирующие социальное поведение, существуют, не меняясь, сотни миллионов лет. Причем как у животных, так и у людей они очень похожи и функционируют почти одинаково.

Одним из таких регуляторов общественного поведения являются нейропептиды окситоцин и вазопрессин.

Детальное их исследование показало, что эти соединения могут работать в двух режимах: они могут воздействовать и на одиночные нейроны и на их группы. В первом случае они называются нейромедиаторами, во втором – нейрогормонами.

Молекулы окситоцина и вазопрессина состоят всего из девяти аминокислот и отличаются одна от другой всего двумя аминокислотными фрагментами.

Эти или родственные им соединения обнаружены почти у всех изученных многоклеточных животных: их нашли даже у гидр. Их история, согласно заключению биологов, насчитывает около 700 миллионов лет.

Миндалина – отдел мозга, отвечающий за обработку социально значимой информации

У млекопитающих и человека синтезом окситоцина и вазопрессина заняты нервные клетки гипоталамуса. А вот у беспозвоночных, у которых эта структура отсутствует, производят эти соединения особые нейросекреторные отделы нервной системы.

Влияние этих двух нейропептидов очень широко исследовалось на многих видах животных. В результате оказалось, что окситоцин практически полностью регулирует семейную жизнь самок: их половое поведение, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру.

А вот вазопрессин больше занят «сильным» полом: он влияет на эрекцию и эякуляцию, на агрессию, территориальное поведение и отношения с партнершами.

Безусловно, влияние этих соединений на поведение человека исследовать во много раз сложнее, чем их воздействие на поведение животных. И тем не менее благодаря современным методикам в этой области науки ученые получили немало любопытных фактов.

Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по некоторым микросателлитам – коротким, последовательно расположенным повторам в ДНК. Оказалось, что с этой изменчивостью связаны психологические и поведенческие различия.

Кроме того, выяснилось, что микросателлиты влияют на некоторые черты характера, например, на способность к самопожертвованию. В частности, это касается микросателлита RS3.

Под контролем этого участка ДНК находится и семейная жизнь. В 2006 году шведские ученые установили, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита RS3, названного RS3 334, романтические отношения приводят к браку в два раза реже, чем у остальных представителей сильной половины человечества.

Более того, у них во столько же раз больше риск оказаться несчастливыми в браке.

А вот у слабого пола таких соотношений между сателлитами и проблемами в жизни не обнаружено: даже если женщины являются гомозиготными по данному аллелю, они не сильно обижаются на свою личную жизнь.

В то же время те из женщин, которым судьба «подарила» мужа с «неправильным» микросателлитом, отношениями в семье чаще всего недовольны.

Носители аллеля RS3 334 выделились еще рядом характерных особенностей. Так, их больше среди тех, кто страдает аутизмом. При рассматривании посторонних лиц у носителей этого аллеля сильнее возбуждается миндалина – отдел мозга, отвечающий за обработку социально значимой информации, а также за ощущение страха и недоверчивость.

Когда же нейролептиды стали капать в нос, то ученые получили удивительные эффекты. Так, когда таким путем ввели мужчинам вазопрессин, в лицах незнакомых людей она увидели угрожающую мимику.

А вот у женщин эффект был обратный: для них неизвестные лица становились дружелюбнее, да они и сами вели себя намного мягче. А у мужчин все было наоборот.

Что же касается окситоцина, то у мужчин он улучшал способность по выражению лица разбираться в настроении и чувствах незнакомых им людей. Помимо этого, во время разговора мужчины чаще смотрели своему визави в глаза.

Кроме того, при носовом введении окситоцина мужчины становились доверчивее.

Проведенные исследования со всей остротой показали проблемы, которые могут в ближайшем будущем появиться в обществе. Например: распылять продавцам в воздухе вокруг своих товаров окситоцин или нет? Прописывать ли микстуру окситоцина постоянно ругающимся супругам? Или этого делать не стоит, чтобы не вызвать у них более серьезных проблем со здоровьем?

Ответить сразу на все эти вопросы ни биологи, ни психологи, ни социологи не могут. Поэтому проблема химии мозга, контроля над ней и будущим общества ждет новых исследований и, конечно же, выводов, которые смогут предложить наиболее оптимальный вариант выхода из этой ситуации.

 

УДИВИТЕЛЬНЫЙ И ЗАГАДОЧНЫЙ МЕЛАТОНИН

Мелатонин – не только важнейший гормон из производимых эпифизом, но и одно из эволюционно древнейших биологических веществ. И для такого утверждения у биохимиков имеются все основания. Ведь это соединение ученые обнаружили в составе одноклеточных организмов и растений.

Открыт он был в 1958 году американским дерматологом А. Лернером.

На рисунке Р. Декарта шишковидная железа, или эпифиз, обозначена буквой Н

В организме позвоночных животных, в том числе и у человека, синтезом мелатонина занята шишковидная железа, или эпифиз. Но прежде чем установить этот, хорошо известный сегодня, факт, ученые провели многочисленные эксперименты, порой весьма тонкие и сложные.

И только в начале XX века австрийский невролог О. Марбург предположил, что эпифиз синтезирует и выделяет специфическое соединение, которое оказывает непосредственное влияние на работу гипоталамуса и, как следствие – на развитие и функционирование развитие репродуктивной системы.

Примерно в это же время было доказано, что в эпифизе находится вещество, приводящее к побледнению кожи.

Основой для производства мелатонина в человеческом организме является незаменимая аминокислота триптофан.

Когда поток крови доставляет ее в эпифиз, здесь триптофан при непосредственном участии ряда ферментов превращается сначала в серотонин, из которого затем образуется мелатонин.

Не задерживаясь в эпифизе, это вещество немедленно поступает в кровь и спинномозговую жидкость, или в ликвор.

При этом, как считают физиологи, мелатонин не просто диффундирует в окружающие эпифиз жидкости, а выбрасывается эпифизом двумя отдельными порциями. Одна порция, имеющая низкую концентрацию, направляется в кровь и переносится ею в периферические органы и ткани, а другая, более концентрированная, поступает в ликвор, где связывается с рецепторами мозга.

При этом в течение суток содержание мелатонина в крови существенно меняется. Так, если днем его концентрация всего 1–3 пикограмма/мл, то примерно за два часа до отхода ко сну она начинает постепенно увеличиваться, а после выключения света она возрастает до 100–300 пикограмм/мл.

В предрассветные часы концентрация мелатонина опять начинает снижаться, и после пробуждения снова достигает своего минимума.

И что в этих суточных изменениях концентрации удивительно, они для каждого конкретного человека довольно стабильны, причем, настолько индивидуальны, что можно говорить о мелатониновой кривой, как о своеобразном маркере данного человека.

Исследования показывают, что помимо суточных колебания мелатонина у людей наблюдаются и в разные периоды годового цикла.

И, скорее всего, именно с годовым ритмом мелатонина связаны и сезонные колебания физического и эмоционального состояний человека. Например, проявление сезонных депрессий.

Молекула мелатонина отличается небольшими размерами и высоким сродством к жирам. Поэтому она может свободно проникать в любые органы и ткани, преодолевая даже такие серьезные преграды, как плацентарный и гематоэнцефалический барьеры.

Молекулы мелатонина были обнаружены в сетчатке, половых железах, селезенке, печени, вилочковой железе, желудочно-кишечном тракте.

Следует особо отметить, что эмбрионы и только что появившиеся на свет младенцы человека сами синтезировать мелатонин не могут, а используют материнский, который поступает сначала через плаценту, а потом – с молоком матери. Секреция гормона начинается лишь на третьем месяце развития ребенка.

С возрастом синтез мелатонина в эпифизе резко увеличивается и достигает максимума в 5-летнем возрасте. А затем в последующие годы он постепенно снижается.

По-видимому, связано это с тем, что с возрастом активность периферических эндокринных желез падает, поэтому и в тормозящих эффектах мелатонина они перестают нуждаться.

Любопытные идеи в отношении мелатонина выдвинул российский ученый А.М. Хелимский. Он предположил, что главным фактором эволюции человека стал постепенно нарастающий темп и ритм жизни. И эта эволюционная результирующая как раз и реализуется через эпифиз и его основной гормон – мелатонин.

Хелимский считает, что хронический стресс матери во время беременности, который в основном характерен для мегаполисов, повышает в ее организме уровень гормонов стресса, которые, проникая через плаценту, подавляют у зародыша формирование эпифиза. Об этом свидетельствует тот факт, что за первую половину прошлого столетия средний вес эпифиза зрелого плода снизился почти в два раза.

А это, в свою очередь, приводит к ослаблению блокирующего действия мелатонина на функции гипофиза. Соответственно, он начинает более активно продуцировать и выбрасывать в кровь половые гормоны, приводящие к подростковой акселерации.

Влияет мелатонин и на сон. Причем влияние это самое разное. Иногда он подавляет сон, иногда не влияет вообще, а порой даже увеличивает продолжительность парадоксального сна.

Причину столь разного влияния мелатонина на сон ученые пока объяснить не могут. Возможно, связано это с изменением гормонального баланса.

В последние годы мелатонин очень активно изучается. Тем не менее его роль в организме пока до конца не исследована.

 

ПРИНЦИП ДОМИНАНТЫ

«Больше всего меня расстраивают уши, я их ненавижу за форму и величину. Все время о них думаю. Даже мерещится постоянно что-то об ушах – моих, конечно. Слушаю, допустим, песню Высоцкого “Спасите наши души”, воспринимаю как “Спасите мои уши”. Я уже несколько раз обращалась к косметологам, но те утверждают одно и то же: дескать, уши абсолютно нормальные…

Поначалу я думала, что все косметологи, у которых я консультировалась, сговорились: никто не хотел меня всерьез выслушать, а потом поняла, что никакого сговора нет» (Буянов М.И. Ребенок из неблагополучной семьи: записки детского психиатра. М., 1988).

«Если вы представите себе человека, – рассказывала жена известного изобретателя Томаса Эдисона, – живущего в состоянии непрерывного возбуждения, не видящего ничего, что не связано непосредственно с решаемой задачей, то вы будете иметь точное представление об Эдисоне во время работы».

Статистика утверждает, что приблизительно 80 % французов не высыпаются. И причина этого на первый взгляд довольно странная: они в обязательном порядке стремятся досмотреть до конца понравившуюся им телепередачу, хотя она и заканчивается в позднее время. Казалось бы, чего проще: взять пульт и нажать кнопку выключения. Но их словно кто-то удерживает от этого действия…

Эти три примера являются хорошей иллюстрацией доминанты – одного из общих принципов работы нервных центров, который был открыт русским физиологом академиком А.А. Ухтомским в 1923 году.

Русский физиолог академик А.А. Ухтомский

Предыстория же этого открытия такова. Однажды ученый исследовал скорость реакции собаки на воздействие электрическим током. Собака находилась в специальном «станке», ограничивавшем ее движения.

Передними лапами она опиралась на металлическую пластину, на которую ученый периодически подавал слабый электрический ток. В тот самый момент, когда пластина находилась под током и собака, естественно, отдергивала от нее лапы, фиксировалась и записывалась скорость ее реакции на электрический удар.

Но однажды животное на очередной удар током не отреагировало привычным движением конечностей, а приняло характерную для дефекации позу и вскоре облегчило свой кишечник. После этого собака опять стала исправно реагировать на электричество.

Вот так, чуть ли не случайно, и был открыт важнейший принцип работы мозга, который Ухтомский назвал «доминантой».

То есть доминанта – это стойкий очаг возбуждения, который в данный момент становится господствующим в работе мозга, или, иначе говоря, главной реакцией мозга на тот или иной стимул.

Этот главный очаг накапливает в себе возбуждения от других источников и одновременно тормозит реакции на поступающие импульсы тех структур, к которым эти импульсы имеют прямое отношение. Например, человек во время творческого процесса может забыть о еде и сне.

Что же касается собаки, то в тот момент, когда на пластины подавался ток, она демонстрировала оборонительные реакции: отдергивала лапы и скалилась. То есть в ее мозгу был активирован один очаг возбуждения – центр обороны.

Но в какой-то момент в глубине мозга активизировался центр дефекации, который вскоре вообще вытеснил оборонительные реакции собаки на удары током, то есть ее центр обороны был полностью подавлен центром дефекации.

К тому же и все энергетические ресурсы центра обороны были перенаправлены в доминирующий очаг возбуждения – в центр, контролирующий дефекацию. Иначе говоря, следуя принципу доминанты, значительная часть энергии мозга направляется на выполнение самой важной на текущий момент задачи. И тем самым блокируются реакции множества других очагов возбуждения.

Но при этом, согласно Ухтомскому, этот единственный центр возбуждения состоит из комплекса «определенных симптомов во всем организме – и в мышцах, и в секреторной работе, и в сосудистой деятельности».

В эксперименте было также доказано, что на определенной стадии развития доминанта изменяет практически все процессы в организме – биохимические, вегетативные и т. д. Поэтому изучение различных параметров организма не имеет смысла, если оно проводится без учета доминантных состояний мозга человека.

Как же возникает и как развивается в мозге доминирующий очаг возбуждения?

Отвечая на этот вопрос, ученые вводят понятия созревания и формирования доминанты.

Именно в ранней стадии формирования доминанта как очаг повышенного возбуждения первая отвечает на точечное нарастание различных импульсов и захватывает их. В этот же период она блокирует избыточные, ненужные импульсы и группы нервных клеток.

На следующем этапе своей «жизни» она выключает ненужные центры и переходит от рассеянных реакций на любой раздражитель к избирательному реагированию только на те раздражения, которые создали ее. Это и есть созревание доминанты. Фактически это стадия образования условного рефлекса, когда из множества поступающих возбуждений доминанта выделяет ту группу, которая для нее является особенно «интересной».

Теперь, когда она созрела, «из множества новых, “не идущих к делу” подкрепляющих впечатлений… происходит подбор и отметка “пригодного”, “нужного”, “имеющего непосредственную связь”». В этот, третий, период между доминантой и внешним раздражителем устанавливается такая связь, когда раздражитель будет не только вызывать ее, но и подкреплять.

То есть если у человека возникает острое желание утолить голод, то он уже начинает думать только о еде, и ни о чем другом. Но если в этот момент вдруг появится более сильный раздражитель, например, угроза для здоровья или для жизни, очаг возбуждения переместиться в другую область коры головного мозга, и человек начнет соответствующим образом реагировать на опасность.

Следует иметь в виду, что у человека существует много разных потребностей. Ему необходимо питаться и утолять жажду, иметь тепло и свет, любить и быть любимым, познавать окружающий мир и самореализовываться.

И каждая из этих потребностей в любой миг может стать доминирующей. И в принципе так и должно быть. Ибо обстоятельства постоянно меняются: в один какой-то момент человека мучает голод, в другой – жажда. И именно доминанта помогает ему удовлетворить ту или иную первостепенную для данной ситуации потребность.

Но бывает, что мысли человека захватывает совершенно нереальная фантазия, и все силы мозга, по принципу доминанты, пускаются на выполнение этой несбыточной мечты.

Например, человек вдруг решил стать самым богатым. И чтобы решить эту иллюзорную задачу, он сутками не уходит с рабочего места, забывая не только об отдыхе, но и о семье.

То же самое можно сказать и об игроманах, у которых идея выиграть огромный денежный приз превращается в цель, доминирующую над всеми остальными мыслями.

Потеряет же доминанта свою безграничную и все нарастающую власть только тогда, когда она полностью удовлетворена или вытеснена другой, более мощной, доминантой.

Но разрушить властвующую доминанту одним из этих способов не всегда получается. И тогда люди начинают жить в мире нереальной мечты, тратя на ее достижение все силы.

«Если сложилась доминанта, ее не преодолеть словами и убеждениями, – она будет ими только питаться и подкрепляться. Это оттого, что доминанта всегда самооправдывается, и логика – слуга ее, – писал А.А. Ухтомский. – А трагизм в том, что человек сам активно подтверждает и укрепляет в других то, что ему в них кажется: а кажется в других то, что носишь в себе самом. Проходит мимо Красота и Чистота, а люди усматривают грязь, ибо носят грязь в себе. Вот – возмездие! И выход тут один: систематическое недоверие к себе, своим оценкам и своему пониманию, готовность преодолеть себя ради другого, готовность отбросить свое ради другого».

 

МОЗГ… В ЖЕЛУДКЕ

Бывает, что от сильного страха у нас в животе начинаются спазмы (так называемая «медвежья болезнь»). Отчего так получается? Какая связь между нашими нервами и желудком?

А секрет весь в том, что у человека недавно обнаружен еще один нервный центр – своеобразный мозг, который расположен в брюшной части нашего тела.

Брюшная нервная система находится в слоях ткани, устилающей внутренние стенки пищевода, желудка, тонкой и толстой кишок. Она состоит из сети нейронов, обменивающихся между собой сигналами, и разных вспомогательных клеток. Устройство ее примерно такое же, как и головного мозга, только количество нейронов здесь значительно меньше, и они не образуют полушарий. Но запоминать информацию, учиться на том или ином опыте, влиять на наши эмоции этот мозг в состоянии. Более того, в «мозге» живота функционируют те же самые нервные ткани, что и в головном. А у людей, страдающих болезнью Альцгеймера и Паркинсона, обнаруживаются нервные повреждения, похожие на таковые в головном мозге.

Ныне более тщательным изучением этого явления занялась специальная наука – нейрогастроэнтерология, кстати, сделавшая уже немало открытий. Например, исследователи из Лондонского университета полагают, что брюшной мозг достался нам в наследство с тех времен, когда природа конструировала первые зачатки нервной системы, экспериментируя еще с дождевыми червями. Постепенно, когда для выполнения тех или иных функций животным понадобился более сложный мозг, стала развиваться центральная нервная система. Но брюшной мозг не исчез, так как оказался полезным при эмбриогенезе. На одной из стадий развития у эмбриона оба мозга развиваются совершенно независимо друг от друга. Затем между ними протягивается блуждающий нерв, и оба мозга развиваются параллельно.

На нынешний день установлено, что в брюшном мозге насчитывается около 100 миллионов нейронов – больше, чем в спинном мозге. Эти нейроны объединены в два слоя, или сплетения. Здесь находятся рецепторы белков, кислот и других химических элементов, которые регулируют деятельность пищеварительной системы. Поскольку оба мозга связаны между собой, нет ничего удивительного в том, что у них и одинаковые ритмы. Например, известно, что головной мозг во время сна проходит несколько 90-минутных циклов – медленный сон сменяется быстрым и т. д. Так вот, если ночью кишечник пуст и не занят перевариванием пищи, то у него наблюдается тот же полуторачасовой ритм: сначала медленное сокращение мышц, потом быстрое… И если с кишечником не все в порядке, человеку частенько снятся кошмары.

Когда человеку грозит опасность, именно брюшной мозг выделяет те гормоны, которые настраивают организм либо на борьбу, либо на бегство. Под действием техже гормонов возбуждаются чувствительные нервы желудка – отсюда и сосание под ложечкой.

Профессор Эмеран Майер из США считает, что наш «желудочный мозг» управляет многими эмоциональными процессами. Живот, как и голова, аккумулирует опыт, приобретаемый человеком во время жизни, и затем использует его в повседневной практике. Только память желудка фиксирует не ход мысли, а испытанное им состояние. Хорошие и плохие ощущения, идущие из живота, на самом деле не просто интуиция, а воспоминания о том, что «похожая проблема уже возникала, и после ее решения я почувствовал себя превосходно (или наоборот – не лучшим образом)».

То есть мозг живота, в отличие от головного мозга, использует для принятия решений соматические ориентиры, дающие нам представление о том, как мы будем себя чувствовать после принятия решения. Поэтому не игнорируйте рекомендации своего второго мозговитого помощника и прислушивайтесь к ним.