1. Воображение и болезнь Альцгеймера

Постараемся разобраться, что представляет собой наш мозг, когда мы ничего не делаем. Представим, как после тяжелого рабочего дня я сажусь на скамейку и, подняв глаза к небу, принимаюсь мечтать неизвестно о чем. А что же в этот момент происходит с моим мозгом? Может быть, он вообще прекращает функционировать или по крайней мере сокращает свою активность?

В глобальном смысле мозг составляет всего лишь два процента от нашего общего веса, хотя он расходует на свои нужды до двадцати процентов потребляемой нами энергии, то есть гораздо больше, чем, например, сердце или печень. И это хорошо видно на нижеследующем рисунке, схематически изображающем карту потребления энергии нашим телом (рисунок 31). Итак, этот огромный расход энергии практически не зависит (менее пяти процентов) от того, чем в данный момент мы занимаемся: обдумываем сложное решение или ничего не делаем. Иначе говоря, извлекаете ли вы в уме кубический корень из какого-то числа или грезите, сидя на скамейке, ваш мозг потребляет в обоих случаях приблизительно одинаковое количество энергии, и при этом он непрерывно функционирует.

Рис. 31. Сцинтиграфический снимок (полученный с помощью радиоизотопных веществ. – Пер.) потребления глюкозы всем организмом в целом иллюстрирует, насколько в большем количестве ее расходует мозг

А можно ли узнать, о чем думает мозг, когда он ничего не делает?

Прежде чем ответить на этот вопрос, совершим небольшой экскурс в историю. Исследование функций мозга при помощи снимков, то есть при помощи технологий, которые позволяют увидеть, какие регионы мозга активизируются в то время, когда вы о чем-то думаете, началось в конце восьмидесятых годов прошлого века. И классическая съемка в этом случае выглядит следующим образом: испытуемого (или пациента) помещают в магнитно-резонансный томограф (МРТ) и дают ему команду выполнить какие-либо действия, чередуя их с моментами отдыха. Например: «Сейчас пойте песню, а теперь можете отдохнуть». Далее опять поступает приказ спеть песню, а затем отдохнуть. И все это многократно повторяется. Все фиксируется на фото. Далее все эти снимки были самым серьезным образом изучены и проанализированы. Благодаря чему ученые смогли определить, какие зоны мозга активизируются сильнее в тот момент, когда человек поет.

Через десять лет, уже в конце девяностых, исследователи вновь проявили интерес к снимкам, полученным в ходе вышеописанных экспериментов. И в этой связи озаботились вопросом, который раньше почему-то не привлекал их внимания: в каких зонах мозга активность не только не увеличивается, но даже уменьшается в то время, когда вы что-нибудь делаете (например, поете песню), по сравнению с тем периодом, когда вы отдыхаете?

Короче говоря, они пытались определить области мозга, которые активизировались в момент отдыха. Читателю будет интересно узнать, что же это за области.

Их можно увидеть на рисунке 32. Разумеется, ими оказались те области, которые активизируются сразу же, как только вы прекращаете работать, вне зависимости от вида деятельности, которую вы прерываете. Вы прекращаете читать, говорить, подсчитывать очки в эксперименте, играть в покер, и сразу же активность в этой нейронной сети, исходя из логики названной зоной отдыха, увеличивается.

А известно ли ученым, какой тип интеллектуальной деятельности соответствует активизации этой нейронной сети отдыха?

Грубо говоря, речь идет о мечтательности. А эксперимент выглядел следующим образом.

Рис. 32. Существует поразительное сходство между зонами мозга, активизируемыми в момент отдыха, и зонами, в которых возникают нарушения, свойственные болезни Альцгеймера (амилоидные отложения)

Испытуемых подвергли выполнению однообразных и скучных действий. Им начали показывать наугад одну за другой цифры, а они должны были нажимать на кнопку, как только цифра появляется на экране, за исключением цифры три, когда они не должны были ничего делать. Это было очень скучно. Время от времени исследователи прерывали это нудное занятие, обращаясь к участникам эксперимента с вопросом: «Вам по-прежнему удается концентрировать внимание на задании или вы уже погрузились в мечты и отвлеклись от поставленной перед вами задачи?» В ходе эксперимента испытуемые были помещены в магнитно-резонансный томограф, что дало возможность констатировать, что в тот момент, когда их охватывала мечтательность и они пренебрегали выполнением задания, зона отдыха активизировалась сильнее, чем в тот период времени, когда они были сконцентрированы на выполнении скучной задачи.

Грезы, мечтательность… Все это всего лишь красивые слова! А о чем же на самом деле думает человек в такие мгновения?

Мозг создан не просто для того, чтобы реагировать на все то, что происходит в окружающем нас мире. В мозге, даже при условии, что он находится в изоляции, постоянно работает воображение. И это немного напоминает фильм «Матрица», где все события происходят в мире, созданном воображением людей, ведущих в реальности вегетативное существование в своего рода коконах. Главная же идея заключается в том, что когда мы отдыхаем, то переходим от состояния активного восприятия окружающего мира к состоянию, когда мы его представляем. И в полном соответствии с этой идеей ученые выдвинули предположение, что нейронные сети отдыха активизируются во всех тех ситуациях, когда мы в большей степени воображаем мир, чем его воспринимаем. Это происходит, когда мы, например, вспоминаем прошлые события, имевшие место в нашей жизни, либо когда мы представляем будущее. И вспоминаю ли я о пикнике, что так чудесно прошел в прошлые выходные, или думаю о том, чем буду заниматься в ближайшее воскресенье, в любом случае я удаляюсь от реальности окружающего мира, чтобы создать в мозгу мир вымышленный. И это приблизительно то же самое, как если бы я представил, как может выглядеть какой-либо предмет, если посмотреть на него с другого ракурса (например, стол, за которым мы сидели во время пикника, с высоты рядом стоящего дерева), или представил бы, о чем может думать моя кузина, складывающая в корзины остатки еды после все того же пикника? И во всех этих случаях я меняю перспективу обзора и представляю себя не в реальных, а в вымышленных отношениях с миром, и моя так называемая зона отдыха (только внешнего отдыха) стремится к увеличению своей активности.

Обратимся теперь к медицинской тематике. Может ли нарушаться функционирование нейронных сетей отдыха, играющих такую большую роль в работе нашего воображения?

Разумеется, эти зоны, как и любые другие, подвержены заболеваниям. Полагают даже, что сбои в их работе являются причиной таких грозных недугов, как болезнь Альцгеймера. Как вы уже видели на рисунке 32, именно в зоне отдыха проявляются и возникают микроскопические повреждения, вызывающие болезнь Альцгеймера. Сходство настолько очевидно, что оно никак не может быть случайным. И даже существует теория, объясняющая причинно-следственную связь между увеличением активности зоны отдыха и развитием повреждений, свойственных этому заболеванию. Во всей совокупности мозга именно зоны, обеспечивающие функционирование нашей способности погружаться в мечты, имеют наибольшую и интенсивную активность. Таким образом, существует предположение, что в том случае, когда активность нейронов очень высока, повышается и риск возникновения в них микроскопических нарушений, приводящих к болезни Альцгеймера. У нас нет возможности на страницах этой книги входить в технические детали, но недавно было подтверждено, что у мышей, страдающих аналогом заболевания Альцгеймера, в первую очередь повреждались те зоны мозга, активность нейронов в которых была очень высокой. И в заключение хотелось бы добавить, что большую часть времени наш мозг проводит в мечтах и грезах, заставляя работать воображение, и, может быть, именно поэтому механизмы воображения (которым неправомерно присвоили название нейронных сетей отдыха) в большей степени, чем любые другие механизмы мозга, восприимчивы к болезни Альцгеймера.

 

2. Как сомнамбулическая кошка

Что происходит с нашим мозгом, когда мы спим? Иногда у нас сохраняются отрывочные воспоминания о снах, которые мы видели, но чаще всего мы ничего не помним. Сейчас мы поговорим об очень любопытной аномалии сна, которая делает содержание снов тех, кто ей подвержен, доступными для любого и каждого. Эта аномалия называется «нарушения поведения в парадоксальной фазе сна», и ее название требует некоторых разъяснений.

Для начала постараемся выяснить, что такое парадоксальная фаза сна? В течение ночи мы переходим от одного вида сна к другому, от медленного сна к парадоксальному. Во время последнего наш мозг становится очень активным и находится в состоянии готовности к пробуждению. Парадоксальная фаза составляет примерно четвертую часть от всей совокупности сна и распределена на четыре-пять эпизодов. Именно в течение парадоксальной фазы мы видим большинство наших снов. А главной ее особенностью является то, что наши глаза находятся в постоянном движении (и поэтому ее еще называют REM-стадией сна, от rapid eye movements, то есть «быстрое движение глазами»).

Да, наши глаза совершают быстрые движения. А тело? Читатель вряд ли ошибется, если предположит, что тело в момент сновидений остается неподвижным.

Это действительно так. Во время парадоксальной фазы сна все тело остается неподвижным и как бы парализованным. И даже если мозг подает команды к движению, то это последнее блокируется чем-то вроде выключателя, который находится в стволе мозга, расположенном в основании черепа. Надеюсь, вам будет приятно узнать, что этот переключатель расположен в средней части locus coeruleus alpha спинно-боковой покрышки моста и что он проводит нисходящие ингибирующие импульсы через магноцеллюлярное ядро бульбарной ретикулярной формации. Проще говоря, этот переключатель парализует спинной мозг и не дает телу совершать движения, несмотря на приказы, поступающие из мозга.

А если предположить, что мы можем помешать выключателю парализовать наше тело на время сна? Значит ли это, что тогда мы бы претворяли в жизнь те движения, которые происходят во сне?

Разумеется. И почти пятьдесят лет тому назад это было продемонстрировано в экспериментах на кошках. Если разрушить у кота этот знаменитый выключатель, парализующий тело на время парадоксальной фазы сна, то он «проживает» свои сны наяву: ловит мышей, гоняет мяч, хватает на лету мух, умывается и так далее.

В Интернете легко можно найти видеоматериалы, являющиеся прекрасной иллюстрацией к этому исследованию.

А случается ли подобный феномен среди людей? Реализуем ли мы иногда наши сны в действиях?

С нормальными и здоровыми людьми ничего подобного не происходит. Но если такое все-таки случается, ученые диагностируют это как нарушение поведения в парадоксальную фазу сна. В таких случаях люди ведут себя приблизительно так же, как и кот, принимавший участие в эксперименте, о котором я только что говорил. И тогда мы можем наблюдать спящего человека в момент парадоксальной фазы, воспроизводящего жесты, соответствующие содержанию сна. К примеру, вот он курит, удобно скрестив ноги и вытянувшись на кровати. Хотя в реальной жизни такие люди почему-то воспроизводят чаще всего насильственные действия, сопровождающие, к примеру, ссоры или драки. Вследствие этого пациенты могут нанести либо себе, либо тому, кто делит с ними ложе, серьезные увечья.

Что же вызывает подобные нарушения? Иначе говоря, что мешает выключателю, который обычно парализует наше тело на время сновидений, нормально функционировать?

В отдельных случаях сбой в его работе происходит под воздействием некоторых медикаментов либо причиной нарушения оказывается алкоголизм. Но иногда причина остается неизвестной, хотя часто подобные расстройства сопровождают болезнь Паркинсона или, что бывает гораздо реже, любые дегенеративные заболевания нервной системы. Следует также отметить, что нарушения сна могут проявляться за десять лет до появления истинных симптомов болезни Паркинсона (дрожательный паралич, замедление движений, ригидность мышц).

А можно ли сказать, что такое нарушение сна идентично сомнамбулизму?

Нет, то, что принято называть сомнамбулизмом в строгом смысле этого слова является другим типом нарушения сна. И оно возникает не в период парадоксальной фазы, а во время медленного сна. Молодые люди гораздо чаще пожилых подвержены этому нарушению. И здесь большое значение имеет семейная предрасположенность. Как говорит само название этого нарушения, сомнамбулы часто встают с кровати и бродят по дому, что совершенно не свойственно нарушениям поведения в парадоксальную фазу. Случаи сомнамбулизма иногда сопровождаются сновидениями, хотя это бывает довольно редко, а что касается их содержания, то оно представляет собой весьма простые сцены, но, как правило, тяжелые и пугающие.

У читателя, естественно, возникнет вопрос: а что нужно делать в случае нарушения поведения в парадоксальную фазу сна?

Самый лучший совет – обратиться за консультацией в специализированное медицинское учреждение, занимающееся изучением сна, где пациенту проведут полисомнографию. Исследование состоит из электроэнцефалограммы, кардиограммы, регистрации мускульной активности, движения глаз и дыхания, а также видеонаблюдения. В течение ночи пациент будет подключен ко многим приборам, которые будут постоянно отслеживать всю серию параметров сна, что даст возможность определить характер нарушений, приведший его к врачу.

А какое лечение применяется в подобных случаях?

Исходя из здравого смысла, первое, что нужно сделать, постараться выделить больному отдельную комнату или, в крайнем случае, кровать, если он действительно представляет опасность для окружающих, до тех пор, пока его состояние не улучшится. Можно также расположить вокруг его кровати подушки и убрать все предметы с ночного столика. В дополнение к вышесказанному можно добавить, что некоторые медикаменты могут способствовать разрешению проблемы, в частности клоназепам, который прописывают при многих других заболеваниях: эпилепсии, болях, состоянии тревожности.

Но вернемся к движению глазами. Это совершенное нормальное и естественное явление, свойственное парадоксальной фазе сна. А соответствуют ли эти движения содержанию наших снов, как, например, жесты, наблюдаемые при нарушении поведения в парадоксальной фазе? Короче говоря, не оттого ли мы совершаем движения глазами, что видим сны?

Вполне вероятно, хотя доказать это трудно. Существует единственный способ исследования этого явления, который заключается в том, что приборы регистрируют движения глаз спящего испытуемого, после чего его будят и просят рассказать сон, который ему только что приснился. В первый раз эксперимент проводился учеными Дементом и Клейтманом в 1957 году, получившим в ходе эксперимента анекдотичные, но весьма интересные результаты. Когда пациент двигал глазами в вертикальном направлении, то, по его словам, во сне он видел, как стоял у подножия отвесной скалы и приводил в действие подъемник, поочередно глядя на альпинистов над ним и на подъемный механизм под ним. Другому испытуемому приснилось, как он поднимался по приставным лестницам и при этом смотрел то вниз, то вверх. А еще один участник эксперимента, который совершал движениями глазами в горизонтальном направлении, рассказал, что ему приснились двое людей, швырявшихся друг в друга помидорами.

Нельзя не согласиться с тем, что этот метод установления корреляции между движением глаз и содержанием снов весьма приблизителен. Существуют ли другие методики?

Да, они существуют, но их также нельзя отнести к строго научным. В недавнем довольно остроумном исследовании, проводимом командой докторов под руководством Изабель Арнульф в парижском госпитале «Сальпетриер», изучались пациенты, страдающие нарушением поведения в парадоксальную фазу сна, с целью получения объективного подтверждения зависимости движений глаз от содержания снов. Ученые отобрали серию из девятнадцати снов, которые пациенты проживали как наяву. При этом содержание этих снов не представляло никаких двусмысленностей и могло быть интерпретировано однозначно. Например, пациент протягивал руку вправо, приветствуя человека, который находился справа от него, или поднимался по приставной лестнице, или хватал рукой предмет слева от него. Естественно, что движения глаз пациента регистрировались.

Установлено ли было какое-либо соотношение между направлениями жестов и движением глазами?

Да, до девяноста процентов движений глазами были направлены в сторону совершаемых пациентами жестов. Например, в левую сторону, если пациент брал рукой предмет, расположенный слева от него. Из всего вышесказанного мы можем сделать следующее заключение: когда ночью мы проникаем в мир снов, то входим в него с нашим собственным телом, тем самым, которое мы хорошо знаем, которое ощущаем сразу же после пробуждения, а не с помощью бесплотной души.

 

3. Если бы у меня был молоток

Сейчас я открою вам один секрет, которые неврологи скрывают с особой тщательностью: почему у них всегда в кармане молоточек и зачем они с таким рвением стучат им по нашим суставам?

Как вам уже, наверное, известно, он называется рефлекторным молоточком и служит для тестирования костно-сухожильных рефлексов. В медицинских целях тестирование этих рефлексов проводится приблизительно с 1870 года, и с этого самого времени неврологи только и делали, что изобретали молоточки различной формы: с круглой, треугольной, цилиндрической головками, – чтобы как можно эффективнее проводить исследования сухожильных рефлексов (рисунок 33).

Рис. 33. Вне зависимости от их формы все эти неврологические молоточки используются для исследования сухожильных рефлексов

Что же это за рефлексы?

Вы резко потягиваете мышцу, она сжимается и сопротивляется потягиванию, которое вы осуществляете. Смысл этой простейшей реакции, по-видимому, заключается в том, чтобы мышцы не получили каких-либо повреждений вследствие сильных растяжений или чтобы они обеспечивали стабильное положение тела. Но как бы там ни было, думаю, вам всем хотелось бы узнать, как это все функционирует. В мускулах имеются своего рода детекторы растягивания. Когда вы, например, ударяете молоточком по сухожилию, расположенному под коленной чашечкой, детекторы возбуждаются, и мышца растягивается. Они посылают импульс через сенситивный нерв к спинному мозгу, где возбуждение передается к двигательному нерву, который, в свою очередь, передает возбуждение от спинного мозга к нужной мышце, которая сокращается. Рефлекс срабатывает мгновенно. При этом время затрачивается только на прохождение возбуждения от мышцы к спинному мозгу и обратно.

А какое отношение имеют рефлексы к выражению «у меня хорошая реакция», которое употребляют в том случае, если хорошо управляют автомашиной либо обладают способностью поймать на лету падающую со стола чашку?

В глобальном смысле термин «рефлекс» означает действие, которое осуществляется в ответ на стимуляцию или какое-либо событие, произошедшее в окружающем нас мире. Но действие это будет автоматическим, то есть таким, которое не требует от нас осознания и размышлений. В этом случае мы реагируем, не спрашивая себя: «Должен ли я это делать или нет?» И разумеется, в таком широком понимании этого термина, рефлекторной деятельностью охватывается очень большое количество довольно разнообразных жизненных ситуаций. Отдельные рефлексы действуют без участия мозга, когда все решается, так сказать, на «нижних этажах» нервной системы. Примером тому является курица, которой только что отрубили голову, но которая продолжает бегать по двору. В этой связи можно также упомянуть о сухожильных рефлексах, о которых мы уже говорили и которые зарождаются в спинном мозге. Впрочем, они остаются живыми, то есть продолжают действовать, даже если пациент находится в глубокой коме. Другие рефлексы берут начало в стволе мозга, который является промежуточным звеном между спинным и головным мозгом. И примером тому могут служить зрачки, которые сокращаются, когда глаза освещены ярким светом. Кроме того, существуют более сложные виды действий, ставшие автоматическими в силу долгих тренировок, которые также можно назвать рефлекторными и которые формируются на уровне мозга. Например, хороший шофер всегда остановится на красный свет светофора, даже если он одновременно болтает с пассажиром.

Читатель может мне заметить, что все это, конечно, очень интересно, но какую роль играет в неврологии исследование сухожильных рефлексов при помощи маленького молотка?

Это исследование даже в наше время, в век магнитно-резонансных томографов и других совершенных технологий, играет очень важную роль. В двух словах опишу вам один случай из клинической практики. В больницу поступил человек. На протяжении двух дней он ощущал все увеличивающуюся слабость в ногах и в момент появления в больнице едва мог стоять. Предположим, что вы врач.

Вы обследуете пациента и отмечаете, что слабость в ногах действительно имеет место. Первое, что нужно сделать, это узнать, на каком уровне произошла парализация. Грубо говоря, возможны два варианта. Либо проблема существует на уровне нейронов мозга, которые продолжаются до спинного мозга и передают таким образом спинному мозгу импульс начать движение. Либо проблема заключается в нейронах спинного мозга, которые получают приказ от мозга и передают его мышцам. И нарушение может быть либо центрального характера, поражающего нейроны мозга или их продолжение в спинном мозге, либо периферического, когда повреждены нейроны на их пути следования между спинным мозгом и мышцами.

А могут ли рефлексы продемонстрировать нам разницу в функционировании этих двух механизмов?

Разумеется. Если повреждены нейроны, идущие от мозга, то рефлекторная дуга, о которой мы только что говорили, то есть путь туда и обратно между мускулами и спинными мозгом, продолжает функционировать, и рефлексы не только присутствуют, но даже становятся более живыми, хотя целью мозга является именно снижение активности рефлексов, которые становятся ненормально оживленными в силу того, что мозг больше не контролирует спинной мозг. Именно это и происходит в случаях парализации вследствие сосудистых нарушений головного мозга: рефлексы присутствуют и даже становятся ненормально оживленными.

А что же происходит с рефлексами в результате парализации периферического характера?

Если повреждаются нервы между спинным мозгом и мускулами, то рефлекторная дуга – путь между мускулами и спинным мозгом – прерывается, и рефлексы, естественно, исчезают, что бывает при полиневритах, синдроме Джулиана – Барре и ряде других заболеваний.

Значит ли это, что врачи назначают разные виды исследований в зависимости от состояния рефлексов?

Совершенно верно. Если речь идет о центральных нарушениях, врачи, как правило, назначают исследования мозга и спинного мозга на магнитно-резонансном томографе. И наоборот, если нарушения имеют периферический характер, врачи назначают исследования с помощью электрических методов, которые дают возможность проверить функционирование нервов. К таким методам относится электромиограмма. Короче говоря, когда человек здоров, этот тип рефлексов не имеет никакого значения в его существовании, но как только возникает неврологическая проблема – они становятся ключевым элементом диагностики.

 

4. Часовые пояса

Сейчас мы поговорим о тех ситуациях, в которых часто оказываются люди, которые предпочитают отдыхать далеко от дома. Мы поговорим о часовых поясах и постараемся выяснить, что это такое и как они на нас влияют.

Напомним всем известную истину: наш организм подчиняется суточному, то есть приблизительно двадцатичетырехчасовому, ритму. И самое очевидное подтверждение этому заключается в том, что все мы по вечерам ложимся спать, а утром просыпаемся. Но существуют и другие функции организма, которые подчиняются этому ритму: например, снижение температуры тела по ночам, секреция различных гормонов, голод и жажда.

А как же организму удается придерживаться этого идеально отлаженного двадцатичетырехчасового ритма?

Главное заключается в том, что у нас в организме имеется нечто вроде часового механизма, который в автономном режиме следит за соблюдением ритма, что дает нам возможность ложиться спать и просыпаться тогда, когда это нужно.

А известно ли специалистам, в какой части тела расположен этот знаменитый часовой механизм?

Каждая клетка нашего тела имеет микроскопические часики, и многие органы, таким образом, могут самостоятельно придерживаться заданного ритма. Но главный часовщик, так сказать, дирижер всего оркестра, который контролирует всю совокупность ритмов организма, находится в четко ограниченной зоне, которая называется «супрахиазмальное ядро гипоталамуса». Если у животного изъять это ядро и поместить его в питательную среду, то, даже будучи изолированным от всего организма, оно продолжает циклически функционировать.

А всегда ли эти часы, встроенные в гипоталамус, запрограммированы ровно на двадцать четыре часа?

Не всегда. В среднем их период оказывается несколько длиннее, то есть двадцать четыре часа плюс еще десяток минут. При этом их функционирование зависит от человека. У некоторых цикл короче, и им свойственно раньше ложиться и раньше вставать, они, так сказать, ранние пташки или жаворонки. У других он, наоборот, несколько длиннее, их скорее назовешь совами, потому что они ложатся спать и встают поздно.

Вопрос: известно ли, как функционируют эти часы?

Да, мы располагаем некоторыми сведениями относительно их устройства. Например, у них нет маленьких зубчатых колесиков и пружинок, но они обладают определенной комбинацией многочисленных генов, которые то активизируют, то ингибируют друг друга. В общих чертах это выглядит следующим образом: ген один стимулирует ген два, который, в свою очередь, стимулирует ген три, а этот последний гасит ген один, что приводит к угасанию гена два, затем гена три, который стимулирует ген один. И весь двадцатичетырехчасовой цикл начинается снова. Интересно то, что гены, задействованные в этом процессе, существуют в разных вариантах и функционируют с некоторыми отличиями. Вы, я, любой другой человек обладают несколько различающимися вариантами генов, и поэтому у всех нас разные ритмы сна. В качестве экстремального примера можно привести аномалию сна, передающуюся между членами одной семьи, которая связана с небольшой мутацией одного из этих генов, названного PER2. У людей, являющихся носителями этой мутации, суточный цикл на час меньше, и в этой связи им сложно бодрствовать по вечерам. Поэтому они раньше ложатся спать и встают несколько раньше, чем положено.

Читатель возразит: а что же делать в таком случае, если брать во внимание тот факт, что у «нормальных» людей суточный цикл может варьироваться и отклоняться в ту или иную сторону от нормы? Ведь начальство не будет ждать, и все мы должны ежедневно приходить на работу, и никого не интересует, если наш будильник ускоряет или замедляет ход.

Именно поэтому работа наших внутренних часов должна подстраиваться под внешние сигналы. Главный сигнал – это свет. Знаменитое супрахиазмальное ядро, которое и является нашими часами, как бы подключено к глазам, что дает возможность ежедневно сверять их с ритмом солнца. Разумеется, наш будильник, который звенит по утрам, также является сигналом, синхронизирующим нас с внешним миром.

Теперь, когда мы знаем, как все это функционирует, вернемся к часовым поясам. Что же происходит, если мы, совершая путешествие, перемещаемся на несколько часовых поясов вперед или назад?

Все достаточно просто. Если мы за небольшой временной отрезок перемещаемся на несколько часовых поясов, возникает разница в несколько часов между нашим организмом (которому, например, пора просыпаться) и внешним миром (где еще полночь). Поэтому наши внутренние часы не могут сразу настроиться на новый лад. И грубо говоря, потребуется день, чтобы нагнать каждый час переноса времени.

А как же можно облегчить этот процесс?

Если вы бизнесмен и отправляетесь на два дня в Нью-Йорк, то лучше оставаться в парижском часовом поясе и назначать переговоры на то время, когда вы будете в форме, то есть когда в Париже день и ваш мозг парижанина бодрствует.

А что можно сделать в случае длительных путешествий, чтобы как можно быстрее настроиться на новое время?

Есть одно хорошее правило, которого следует придерживаться: нужно сразу же включаться в ритм страны пребывания, то есть ложиться спать, вставать по утрам и принимать пищу в соответствии с местным временем. Все же остальное в нашем организме настолько тонко организовано, что им трудно манипулировать. В принципе, надо в нужный момент постараться посылать в свой мозг корректирующие сигналы. Первый сигнал, о чем мы уже знаем, это свет, второй – мелатонин, о котором многие слышали. Если не вдаваться в подробности, можно сказать, что это гормон, который производит в организме эффект, противоположный свету. Его секреция как бы говорит мозгу: «Ночь наступила, пора ложиться спать!»

Приведем пример. Предположим, вы отправились на запад – из Франции в США. Что можно сделать, чтобы уменьшить негативные последствия смены часовых поясов?

Вы отправляетесь на запад, и солнце путешествует вместе с вами, в том же направлении, что и самолет. В течение перелета ваши внутренние часы продолжают отсчитывать время, тогда как в окружающем мире время остановилось, и вы прибываете в Нью-Йорк примерно в тот же час, в который вылетели из Парижа. Таким образом, нужно замедлить ход часов, вмонтированных в ваш мозг, настроив их на новое время. И чтобы дать им сигнал, что солнце еще не зашло, постарайтесь пребывать допоздна на свету. А чтобы они поняли, что солнце еще не взошло, избегайте утреннего света и принимайте мелатонин по утрам. Я рекомендую вам придерживаться всех этих правил до и после полета. Хотя успех не гарантирован.

 

5. Феномен двойного зрения

Теперь мы поговорим о такой нашей способности, как двойное зрение. В этом нет ничего магического, мы просто поговорим о том, что большинство из нас имеют два глаза, которыми воспринимают окружающий мир. Есть ли какое-либо преимущество в том, что у нас два глаза, а не один?

Все достаточно просто: преимущество заключается в том, что каждый глаз для другого является своего рода запасным колесом. В противоположность циклопу, которого ослепил Улисс, мы не ослепнем, если потеряем один глаз. Гораздо интереснее другое. Наличие двух глаз играет большую роль в восприятии расстояний и рельефов, то есть они нам требуются для того, чтобы видеть в трех измерениях. Наши глаза отстоят друг от друга на несколько сантиметров и видят мир с относительно разных точек зрения, формируя, таким образом, две разные картинки. Проведите небольшой опыт: поставьте два указательных пальца на одном и том же расстоянии от глаз. И если вы закроете один глаз, то увидите, что это расстояние не изменилось и что оно точно такое же, как если бы вы видели обоими глазами. Но если вы расположите пальцы на разных расстояниях от глаз, то, рассматривая их одним глазом, вы увидите, что один палец удален от другого либо в большей либо в меньшей степени (рисунок 34). Разница в расстоянии между двумя картинками, увиденными с позиции каждого из глаз, является важным признаком, указывающим, какой из предметов находится ближе, а какой дальше от вас. В метре дистанции мы способны, в силу этой несогласованности зрения, видеть, какой из двух предметов находится ближе к нам, даже если они отстоят друг от друга на один миллиметр. Все это очень просто проверить самостоятельно, проведя эксперимент с собственными пальцами.

Хотя правды ради нужно заметить, что люди, потерявшие один глаз, также прекрасно ориентируются в окружающей обстановке. Как же это возможно, если они не воспринимают ни расстояний, ни рельефа местности?

Рис. 34. В отличие от правого глаза, левым глазом мы воспринимаем предметы как менее удаленные друг от друга. И это подтверждает тот факт, что предмет от правого глаза находится несколько дальше

Тем не менее одноглазые люди не живут в плоском мире. Я вам уже говорил, что несогласованность между глазами является важным свойством, помогающим определять расстояние, но, к счастью, оно не единственное. Художники уже давным-давно выявили другие признаки, которые дают возможность ощущать глубину картины, то есть плоского объекта, для которого несогласованность между глазами не играет никакой роли. Хотя эти признаки не являются в полной мере достаточными. Попробуйте, например, вдеть нитку в игольное ушко, закрыв один глаз, а потом расскажете, как это у вас получилось. Если же говорить конкретнее, то что это за дистанционные признаки, для восприятия которых достаточно одного глаза?

Они многочисленны. Например, если один объект частично скрывает другой, это значит, что он находится перед этим вторым объектом. Впрочем, существует большое количество хорошо знакомых предметов, которые могут служить точкой отсчета. Если вы видите перед собой морковь, которая закрывает большую часть вашего поля зрения, это означает, что морковь находится поблизости от ваших глаз. Другими признаками являются текстура и цвет. Если вы внимательно приглядитесь к заднему плану «Джоконды», то заметите, что чем дальше уходит пейзаж, тем более размытыми становятся очертания и краски, позволяющие передать окутывающий их воздух. Художники называют это прием «сфумато» (букв, «исчезнувший, как дым». – Пер.). Кроме того, вы можете перемещаться, наклонять в ту или иную сторону голову и таким образом получать образы, воспринимаемые вами с разных ракурсов, точно так же, как это происходит, если вы рассматриваете объект обоими глазами.

Но вернемся к нормальному зрению, когда человек видит мир обоими глазами. Каким образом разные картинки, воспринимаемые двумя глазами, дают возможность восстанавливать мир в трех измерениях?

Оказывается, что основная работа проделывается не в глазах, а в мозгу. Он таким образом обрабатывает информацию, чтобы его обладатель понимал, где должны находиться объекты внешнего мира, существующего в трех измерениях, чтобы он реально воспринимал окружающий мир, отражаемый двумя глазами. Что же касается нейронных механизмов, то пока у меня нет ответа на этот вопрос. Скажем только, что ученые многих нейрофизиологических лабораторий пытаются понять, как организовано функционирование нейронов для реализации этой задачи.

У читателя может возникнуть вопрос: а как же видят люди, страдающие косоглазием? Ведь имеется вероятность, что они получают двойное изображение. Иначе говоря, картинки, поступающие от каждого из глаз, больше не комбинируются в мозгу, чтобы создать единое восприятие окружающего мира.

Это действительно так. Мозг не умеет обрабатывать картинки, поступающие из глаз, движение которых не скоординировано. Когда вы хотите рассмотреть предмет, находящийся в двадцати сантиметрах справа от вас, вам не приходится рассматривать его по отдельности каждым из глаз, следя за их движением. Команды, поступающие из мозга, согласованы, поэтому глаза перемещаются параллельно и несколько сходятся, если предмет расположен совсем близко. Если эта система контроля вышла из строя и не функционирует должным образом, то мозг получает две картинки, которые он не в состоянии комбинировать, и человек в таком случае получает двойное изображение. Удвоение зрения – это часто встречающийся симптом, который неврологи называют диплопией.

Каковы же причины диплопии?

Их много. Повреждения мозга сами по себе никогда не приводят к диплопии, потому что его задача сводится к тому, чтобы отдавать команды: «Посмотри налево, направо, вниз». Поэтому его не интересуют детали координации обоих глаз. Приказ относительно общего движения глаз передается стволу мозга, целью которого является гармонизация их движений. И следовательно, именно сбои в работе ствола мозга могут быть причиной диплопии. У молодых людей она может быть одним из признаков рассеянного склероза; у людей более старшего возраста она может развиться вследствие сосудистых нарушений. Но существуют и другие причины.

Например?

Дефект некоторых нервов, отходящих от ствола мозга и осуществляющих регуляцию движения мускулов, находящихся в орбитах глаз, также может вызывать диплопию. Например, при диабете иногда возникают повреждения этих нервов, вызывающие паралич одного из глаз, нарушающий их координацию. Другим примером является миастения, которая вызывает расстройство коммуникации между нервами и мускулами глаз. Кроме того, существуют патологии глазодвигательных нервов. Короче говоря, все это нарушает нормальную координацию движений между глазами и мешает мозгу синтезировать два изображения в одно целое восприятие окружающего мира.

Вопрос: сталкиваются ли с этой проблемой люди, с детства страдающие страбизмом, то есть косоглазием, глаза которых не параллельны, а либо сходятся, либо расходятся в разные стороны?

Нет, как правило, у этих людей нет диплопии. Когда мозг развивается, получая постоянно от обоих глаз несовместимые изображения, он просто-напросто отказывается их совмещать в одну целостную картинку. Некоторые люди, страдающие страбизмом, используют всего лишь один глаз, рассматривая предметы, другой же в этом случае просто выведен мозгом из обращения. Можно сказать, что этот глаз больше ничего не видит, хотя у него нормальное зрение. Этот феномен называется амблиопией. Другие же смотрят на окружающий мир то одним глазом, то другим. И изображение, получаемое глазом, на котором они не фиксируют внимание, просто не воспринимается мозгом. Все происходит так, как если бы вы смотрели в подзорную трубу или в микроскоп. Потренировавшись немного, вам даже не придется закрывать неработающий глаз, и он не причинит вам никаких беспокойств, поскольку посылаемое им в мозг изображение не будет приниматься в расчет.

 

6. Писчий спазм

Писчий спазм – довольное специфическое неврологическое заболевание, которое проявляется в том случае, если что-то нужно написать ручкой или карандашом. Речь идет о расстройстве функции письма, которое, как правило, проявляется в зрелом возрасте и постепенно прогрессирует, доходя до такой степени, что эта функция почти полностью утрачивается. Оно развивается постепенно, не вызывая при написании первых слов никаких проблем, но впоследствии судороги все сильнее ощущаются в руке и в конце концов полностью блокируют ее движения. Часто судороги охватывают не только кисть, но и всю руку, распространяясь вплоть до плеча. В таком случае следует немного отдохнуть и подождать, пока все не нормализуется.

У читателя может возникнуть вопрос: а не проявляются ли эти спазмы при осуществлении других целенаправленных действий рукой?

Спазмы являются исключительно специфическим нарушением, которое возникает только при акте письма. И в строго медицинском смысле они относятся к группе заболеваний, объединяемых общим названием «функциональная дистония». Дистония представляет собой аномалию тонуса, а тонус, в свою очередь, это степень упругости мышц. При писчем спазме в мускулах руки отсутствует парализация, они просто чрезмерно и непроизвольно напряжены. Когда в нормальном состоянии мышца сокращается, противодействующая ей мышца расслабляется, давая первой возможность совершить движение. При писчем спазме происходит одновременное сокращение мышц, которые сжимают и разжимают пальцы, сгибают и разгибают запястье, что в конечном итоге приводит к полной блокировке кисти руки. И в данном случае говорят о функциональной дистонии, поскольку эта контрактура проявляется только в период осуществления определенного вида деятельности.

А существуют ли другие виды функциональной дистонии?

Классический вид этого расстройства – писчий спазм музыкантов. Руки пианистов или скрипачей часто подвержены этому заболеванию. Губы флейтиста или трубача иногда тоже бывают настолько сильно спазмированы, что им не удается сформировать ни одного звука. И это заболевание не является редкостью. Нередко случается, что профессиональные музыканты вынуждены оставить свою карьеру вследствие функциональной дистонии. Когда знаменитому Роберту Шуману было двадцать лет, он слыл весьма способным и подающим большие надежды пианистом. Но он настолько много работал, что у него, по-видимому, возникла дистония третьего пальца правой руки, в результате чего ему пришлось отказаться от карьеры пианиста-виртуоза. Он блестяще справился со своей проблемой, посвятив свою жизнь сочинению музыки. Шуман даже написал широко известное произведение – свою знаменитую токкату, которую можно сыграть без участия этого третьего пальца. Однако это заболевание встречается не только среди писателей и музыкантов, также парикмахеры иногда сталкиваются с нарушением двигательной активности кисти рук, которая им мешает осуществлять профессиональную деятельность.

А что же объединяет такие разные действия, как письмо, игра на музыкальном инструменте или стрижка волос?

Общее у всех них заключается в бесконечном повторении точных и однообразных жестов. Повторение, как известно, является основой выработки навыков, например музыкальных. А мозг – это пластичный орган, и это многократное повторение модифицирует мозговую деятельность, способствуя обучению и формированию навыков. Например, нам известно, что область коры, ответственная за контроль над руками, может увеличиваться у музыкантов, которые много практикуют. В случае функциональной дистонии зона пластичности расширяется, захватывая несоответствующие ей участки мозга.

А известно ли, какие механизмы пластичности мозга выходят из строя при возникновении писчего спазма?

Приведу пример. Различные части тела контролируются разными отделами коры головного мозга. Таким образом, на коре головного мозга имеется нечто вроде карты человеческого тела, которая называется homunculus («маленький человечек» в переводе с латинского). В нормальном состоянии пальцы отдельно представлены на поверхности коры. Например, мизинец находится на некотором расстоянии от большого пальца (рисунок 35), и именно поэтому мы можем шевелить сначала одним пальцем, а потом другим. У пациентов, страдающих функциональной дистонией руки, зоны коры, представляющие разные пальцы, накладываются друг на друга и сливаются. Именно совмещение зон, приводящее к утрате способности мозга различать пальцы, свойственной ему в нормальном состоянии, является причиной писчего спазма. Вы хотите сделать движение тем или иным пальцем, а вместо этого общий спазм охватывает кисть руки.

Но с другой стороны, многие люди пишут и не испытывают при этом никаких беспокойств и не имеют писчего спазма. Почему?

Существует ряд факторов, в том числе и генетических, которые приводят к возникновению этого нарушения.

Рис. 35. В нормальном состоянии на гомункулюсе коры моторные зоны пальцев отстоят друг от друга, в частности мизинец (серый цвет) отстоит от большого пальца (шашечки), при писчем спазме эти области совмещаются, и их дифференциация нарушается, соответственно осуществление движений также нарушается

Хотя судьба редко распоряжается таким образом, чтобы у всех членов одной семьи были проблемы, связанные с дистонией подобного рода.

Можно ли излечить это заболевание?

Это весьма непросто. Первое, что нужно сделать, поменять сложившиеся навыки письма. Некоторые пациенты доходят даже до того, что учатся писать левой рукой. Существуют и другие методы, менее радикальные, но от этого не менее действенные. Например, можно пользоваться большой ручкой или ручкой необычной формы. Можно также использовать клавиатуру. Короче говоря, существует множество технологий приобретения новых навыков письма, которым должны обучать профессионалы, обладающие опытом в лечении этого специфического недуга. Ведь плохое обучение может принести больше вреда, чем пользы.

А существуют ли эффективные медикаментозные средства для лечения писчего спазма?

Таблетки и капли в данном случае не работают, если можно так сказать. Зато можно использовать ботулинический токсин (знаменитый ботокс), чтобы снять спастичность задействованных в движении мускулов. И наконец, можно упомянуть об исследованиях по внечерепной электростимуляции, применяемой в случае болезни Паркинсона. Это основной метод лечения генерализованных дистоний, которые затрагивают все тело и являются причиной тяжелых случаев инвалидности. Но роль этих стимуляций в стратегии лечения писчего спазма еще не до конца изучена.

 

7. Я не ощущаю вашего запаха

Слепой не видит, глухой не слышит, а как называется человек, который не ощущает запахов? Такого человека мы назовем аносмическим. Аносмия (потеря обоняния) – это, в принципе, бедная родственница неврологического исследования. Врачу легко убедиться в том, что у пациента нет нарушений зрения и слуха. Но при этом часто забывают об обонянии, которое не так-то просто исследовать. Прежде всего рассмотрим, как осуществляется восприятие запахов. Молекулы проникают в нос и проходят через носовые полости, над которыми находятся специфические нейроны, являющиеся единственными в человеческом организме, которые множатся на протяжении всей жизни. На их поверхности находятся крупные белковые образования, называемые рецепторами, и именно на них фиксируются пахучие молекулы. Эти рецепторы можно сравнить с замочными скважинами, а молекулы являются чем-то вроде ключей к ним. У нас имеется не менее тысячи различных рецепторов, а значит, и тысячи ключей к ним. И молекулы в зависимости от их формы в той или иной степени соответствуют им. Именно благодаря многочисленности рецепторов мы можем ощущать приблизительно до ста тысяч различных запахов, причем у некоторых животных эта цифра увеличивается в десять раз.

Но что же происходит, когда ключ вставлен в замочную скважину и пахучие молекулы фиксируются в носовых полостях?

Нервные связи отходят от обонятельных нейронов и проникают в череп, проходят через структуру, напоминающую сито, которая представляет собой тонкое костное образование, испещренное отверстиями, которое расположено выше уровня носа (эта структура называется «этмоид», что в переводе с греческого языка означает «в форме сита»). Через отверстия этой решетчатой кости к обонятельным луковицам, находящимся в области нижних поверхностей лобных долей полушарий, подходят обонятельные нервы, и уже отсюда обонятельная информация поступает непосредственно в мозг, в зоны, анализирующие запахи. Эти обонятельные зоны являются очень древними образованиями, которые не меняются на протяжении сотен миллионов лет и которые тесно связаны с системами, формирующими память и эмоции. Вспомните в этой связи о пирожных под названием «мадленки», ставших знаменитыми благодаря Марселю Прусту.

А с какими аномалиями восприятия запахов сталкиваются неврологи?

Самая частая из них это, разумеется, аносмия, то есть полная утрата восприятия запахов. Но существуют и другие, менее грубые нарушения, носящие непривычные для нас названия: дизосмия, какосмия (это так называемые обонятельные иллюзии, когда запахи кажутся искаженными), фантосмия (восприятие несуществующих запахов).

Каковы же причины потери обоняния?

Их множество. Одной из причин является естественное старение, когда способность к восприятию запахов несколько уменьшается. К восьмидесяти годам три четверти людей частично утрачивают эту способность. К тому же некоторые дегенеративные заболевания, возникающие у пожилых людей, могут также проявляться в виде утраты обоняния. Этот симптом наблюдается, например, при болезни Паркинсона. Снижение обоняния в этом случае может проявляться за несколько лет до появления классических признаков – дрожания и ригидности мышц. Болезнь Альцгеймера также сопровождается снижением обоняния, которое возникает на ранних этапах этого грозного недуга. В этом случае поражаются системы мозга, ответственные за анализ запахов.

А можно ли предположить, что причина нарушения восприятия запахов может находиться еще до их проникновения в мозг, на уровне носовых камер и обонятельных луковиц?

Разумеется. Иногда банальный насморк осложняется аносмией, и в этом случае обонятельные нейроны разрушаются до такой степени, что их иногда невозможно воccтановить. Но я не имею в виду временную потерю обоняния вследствие заложенности носа, я говорю именно о полной и окончательной аносмии, к которой может привести обычный ринит, причем действенных методов лечения этого нарушения, к сожалению, не существует. Обонятельные нейроны могут повреждаться различными токсичными веществами, например табаком или медикаментами, применяемыми при химиотерапии. Говоря об обонятельных нейронах носовых полостей, я упоминал о тонких нервных ответвлениях, проникающих через отверстия решетчатой кости в череп, и поэтому травмы черепа также являются частой причиной аносмии. Если вам нанесут удар по голове, даже если вы получите травму затылочной части, ваш мозг может получить резкое сотрясение, и это движение вполне может разорвать обонятельные нервы именно в том месте, где они проходят через решетчатую кость.

Оказывается, что, даже находясь в такой плотной структуре, как череп, обонятельные нервы, тем не менее, не защищены от травм и опасностей.

И это на самом деле так. Все повреждения передней части черепа могут нарушить их функционирование. На рисунке 36 можно видеть, как большая менингиома, доброкачественная опухоль, растущая из ткани, окружающей мозг, захватывает его именно в том месте, где обонятельные нервы проникают в череп. Естественно, что аносмия является обычным симптомом при заболеваниях подобного рода.

А существуют ли случаи врожденной аносмии? Существуют ли люди, которые с момента их рождения никогда не ощущали никаких запахов?

Рис. 36. Большая светло-серая масса, расположенная над носовыми полостями, это менингиома; в результате ее разрастания нарушается функционирование обонятельных нервов в том месте, где они проникают в череп

Это довольное редкое явление, но такие случаи встречаются. В частности, в рамках генетических аномалий. Например, при синдроме Каллманна врожденная аносмия сочетается с задержкой полового развития в пубертатном возрасте. Это объясняется тем, что обонятельные нейроны имеют ту же природу происхождения, что и нейроны, контролирующие выработку половых гормонов. И в случае синдрома Каллманна мутации выводят из строя отдельные гены, которые регулируют функционирование этих двух групп нейронов.

И в заключение отвечу читателям на вопрос, насколько опасна утрата обоняния.

Само по себе это не опасное расстройство, за исключением тех случаев, когда оно лишает возможности почувствовать, например, утечку газа. Но это совсем другая и довольно грустная история. Кроме того, при аносмии невозможно в полной мере наслаждаться вкусом пищи и ощущать во всей полноте окружающих людей со всеми вытекающими из этого последствиями, которые, естественно, могут оказать влияние как на социальные взаимоотношения, так и на личную жизнь.