Силовая станция мозга

Нет нужды беспокоиться обо всем этом. Мозг обладает невероятной избыточностью и множеством параллельных каналов связи. Мозговые клетки нечувствиительны к боли; небольшое повреждение ткани ничего не нарушит и никаких сведений не искcозит. Прикрепляют электроды прямо к черепу, который, как сказал английский нейрофизиолог Грей Уолтер, для этой цели и был создан предусмотрительной природой. С короной из электродов, соединенных с клеммами электрической панели, животное может разгуливать годами. Труднее всего было научиться попадать куда нужно. Анатомам пришлось составить трехмерные карты мозга — человеческого, кошачьего, обезьяньего, крысиного, а инженерам — сконструировать особый прибор, помогающий вводить электрод точно на заданную глубину. В наши дни введением электродов в мозг управляет компьютер.

Началось же все в 1924 году, когда швейцарский физиолог Вальтер Гесс приступил к первым опытам с вживлением, электродов в мозг. Больше всего Гесса интересовал гипоталамус, про который было нзвестно, что он контролирует температуру тела, участвует в регуляции эндокринной системы, сердечных сокращений и дыхания, а также ведает ощущениями голода и жажды. Когда животное ощущает голод, оно отправляется на охоту. Охота же требует согласованной работы сердца, системы дыхания, желез внутренней секреции. И при охоте должен работать аппарат грубых эмоций. Не находится ли и он в гипоталамусе? Гесс не удивился, обнаружив там участок, при раздражении которого кошка принимала агрессивную позу. А через тридцать лет в распоряжении нейрофизиологов уже были подробные карты так называемых центров удовольствия и центров наказания, которые обнаружил канадский физиолог Джеймс Олдс.

Казалось, эти центры были повсюду — в гипоталамусе, в таламусе, в соседних отделах. Раздражение одних было равносильно насыщению едой, раздражение других — удовлетворению полового инстинкта. Стимуляция центров удовольствия пришлась, по вкусу всем животным; ради нее они были готовы вытерпеть любую боль. Но поблизости от центров удовольствия находились центры наказания, и их было больше. Раздражая их у какого-нибудь орангутана, физиолог рисковал быть растерзанным.

Неподалеку от одного из центров наказания, стимуляция которого заставляла кошку выгибать спину и злобно шипеть, Гесс нашел зону сна. От раздражения этой зоны сильным гальваническим током кошка возбуждалась, а от раздражения слабым током — засыпала.

В последующие годы ученым не раз удавалось воспроизводить опыты Гесса и вызывать у животных испуг, ярость, сон и возбуждение. Невролог Н. И. Гращенков наблюдал во время войны раненого, у которого осколок снаряда находился в черепе на уровне гипоталамуса. Попытка извлечь осколок пинцетом мгновенно вызывала глубокий сон, когда же пинцет убирали, раненый тут же просыпался.

Начались поиски центров сна. В том, что они существуют, не сомневался тогда никто, кроме И. П. Павлова. В письмах к Гессу Павлов восхищался его экспериментами, но не желал соглашаться с тем, что в процессах сна ведущая роль принадлежит глубинным мозговым структурам, как думал Гесс. Гесс выражал свое восхищение павловскими опытами, но, в свою очередь, не желал признавать господствующей роли за корой больших полушарий, на чем настаивал Павлов.

Сотрудники Павлова обнаружили, что в процессе выработки условных рефлексов собаки иногда погружаются в глубокий сон. Сон этот вызывали некоторые раздражители, которые провоцировали в больших полушариях тормозной процесс. Павлов говорил: «Торможение и сон — это одно и то же». Вместе с тем он признавал существование и такого стимулятора сна, как исссякание притока внешней информации. Это была дань многолетней традиции, существовавшей со времен зарождения нервных теорий сна. Иссяканием сигналов извне Павлов объяснял результаты опытов А. Д. Сперанского и В. С. Галкина, перерезавших у кошек зрительные, слуховые и обонятельные нервы. Это был, как говорил Павлов, «пассивный сон». И у больных летаргическим энцефалитом был пассивный сон. И у кошек, которым Гесс раздражал определенную зону в гипоталаамусе, тоже пассивный: у них, как считал Павлов, из-за этого раздражения тоже разрывалось сообщение между полушариями и внешним миром.

Есть, говорил Иван Петрович, «два сорта сна: один сон пассивный в силу отпадения массы раздражений, обыкновенно поступающих в большие полушария, и другой сон — активный, как и его представляют, в виде тормозного процесса, потому что тормозной процесс, конечно, должен представляться активным процессом, а не как состояние недеятельности».

Удивительное сочетание упорного заблуждения (сон не «тормозной процесс», не «торможение»!) с гениальной прозорливостью (сон — активный процесс!).

Нет, депрессия это не конец жизни!В середине 30-х годов бельгийский нейрофизиолог Бремер отделил кошачий головной мозг от спинного на уровне первого шейного сегмента. На электроэнцефалограмме, снятой с изолированного мозга, отражалась нормальная смена сна и бодрствования. Так что ж, все аппараты, включающие сон и бодрствование, находятся именно в изолированном мозге, и только в нем? Бремер сделал перерезку на уровне среднего мозга. Получился препарат, который он назвал «конечный изолированный мозг». Электроэнцефалограмма показала, что кошка с таким мозгом беспрерывно спит. Бремер, подобно Павлову и многим своим предшественникам, рассудил, что сон вызывается снижением притока импульсов к коре. Но каких импульсов? Откуда они идут и что кроется за ними? Ответы на эти вопроосы получили в конце 40-х годов американский нейрофизиолог Мэгун и его итальянский коллега Моруцци.

Мэгун исследовал больных полиомиелитом, который поражает нижние отделы мозгового ствола. Он устаноовил зависимость между неполадками в мышечном тонусе и разрушением нижних отделов ретикулярной формации — огромной сети нейронов, растянутых по всему стволу. Мэгун и Моруцци доказали, что беспробудный сон, в который погрузилась кошка с «конечным изолированным мозгом», был вызван отсечением от полушарий ретикулярной формации. Посылаемые ею активирующие импульсы, поддерживают как мышечный тонус, так и надлежащий уровень бодрствования.

Изучение ретикулярной формации было продолжено в 50-60-х годах. Физиологи разрушали все пути, по которым направляются в кошачий мозг импульсы из глаза, из уха, с кожи, от обонятельных луковиц, и сохраняли только связи ретикулярной формации с большими полушариями. Никаких изменений на электроэнцефалограмме, ни малейшего понижения уровня бодрствования! Когда же все пути между органами чувств и корой оставались нетронутыми, а разрушалась ретикулярная формация, наступал сон. Так в физиологии утвердилось весьма важное дополнение к прежним гипотезам о том как влияет на состояние мозга поток поступающих в него импульсов.

Любые импульсы, приходящие от органов чувств в соответствующие отделы коры, попадают по особым ответвлениям и в ретикулярную формацию. Ближайшие поступающие сигналы сравниваются с теми, что хранятся в памяти, и получают соответствующую оценку. Если поступающий сигнал нов или по каким-то причинам достоин особого изучения, находящаяся в верхних отделах ретикулярной формации активирующая восходящая система посылает в кору дополнительный поток энергии. Организм переходит к активному бодрствованию. Даже во сне этот поток импульсов не прекращается совсем, а лишь снижается до определенного уровня, что позволяет животным просыпаться при приближении опасности. Когда же сигнал приобретает особое значение, поток импульсов возрастает, и вместе с ним возрастают внимание и сосредоточенность. Мозг не просто регистрирует сигнал, а изучает его.

Однажды физиологи вживили кошке электроды в то место, где происходит сортировка сигналов, идущих от уха к коре. Приборчик, стоявший около клетки с кошкой, издавал щелчки с регулярными интервалами, и такая же регулярная серия пиков возникала на кривой, вычерчиваемой самописцем. Внезапно экспериментатор показал кошке мышку. Кошка проявляла интерес к ней, и в тот же миг амплитуда пиковых потенциалов, вызываемых щелчками, снижалась. Что же происходило у кошки в мозгу? Ретикулярная формация получала сигнал о мышке и перераспределяла потоки активирующих импульсов. Поток, направлявшийся в слуховые зоны коры, ослабевал, а поток, направлявшийся к зрительным, обонятельным и двигательным центрам, усиливался.

Амплитуда пиков снижалась, но не исчезала. Эта фоновая активность мозга — энергетическая основа нашего незаметного, но постоянного внимания к фону жизни и к тому, на чем мы не сосредоточиваемся никогда, но что благодаря этой активности оседает в нашей бессознательной памяти, чтобы потом, при особых обстоятельствах, всплыть перед сознанием. Без ретикулярной формации не может работать ни внимание, ни восприятие, ни память, ни мышление. Это силовая станция нашего бодрствования да и нашего сна, ибо на сон, как мы в свое время убедимся, уходит немало энергии.