Для установки нажмите кнопочку Установить расширение. И это всё.

Исходный код расширения WIKI 2 регулярно проверяется специалистами Mozilla Foundation, Google и Apple. Вы также можете это сделать в любой момент.

4,5
Келли Слэйтон
Мои поздравления с отличным проектом... что за великолепная идея!
Александр Григорьевский
Я использую WIKI 2 каждый день
и почти забыл как выглядит оригинальная Википедия.
Статистика
На русском, статей
Улучшено за 24 ч.
Добавлено за 24 ч.
Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
.
Лео
Ньютон
Яркие
Мягкие

Из Википедии — свободной энциклопедии

Физиолог за работой
Физиолог за работой

Физиолог — учёный, специалист по физиологии, науке о закономерностях функционирования организмов. Физиолог может вести различные исследования человека, животных или растений[1][2].

Энциклопедичный YouTube

  • 1/3
    Просмотров:
    28 571
    772
    656 011
  • ✪ Устройство и работа мозга
  • ✪ #10 Моя установка, зима и микроскоп. Дневник Ученого #ДУ Чуть-Чуть о Науке #Наука
  • ✪ Наука 2.0 Большой скачок. Тайна крови.avi

Субтитры

Важнейшее место в нашем организме занимает нервная система, особенно центральная нервная система, сокращенно ЦНС. В ее состав входит головной мозг и спинной мозг. Они появляются очень рано по ходу развития эмбриона. Уже на второй декаде существования будущего человека на поверхности эмбриона начинают возникать складки, которые в итоге формируют нервную трубку. Дальше нервная трубка растет, ее передний конец превращается в головной мозг, а задний становится спинным мозгом. По сути дела, спинной мозг — это нервная трубка, которая выросла, достигла размера 40–45 сантиметров и выполняет в нашем организме очень важные функции, связанные с управлением телом. Во все века медики и биологи активно исследовали нервную систему. Со времен Гиппократа и Галена сведения о строении головного и спинного мозга накапливались, ученые и медики узнавали все больше и больше. Гален еще во II веке до н.э., работая, например, с экспериментальными животными или с травмами гладиаторов, узнал очень много о функциях спинного мозга, о передних корешках, задних корешках, повреждениях спинного мозга на разных уровнях. А сейчас спинной мозг изучается на клеточном уровне и оценивается, какие функции выполняют те или иные группы клеток. Спинной мозг представляет из себя нервную трубку. Эта нервная трубка идет от нашей головы вниз до самых поясничных позвонков. Если мы пойдем вдоль спинного мозга, то увидим, что он делится на сегменты. Этих сегментов — 31 штука. Деление спинного мозга на сегменты примерно соответствует позвонкам: выделяют 8 шейных сегментов, 12 грудных, 5 поясничных и в самом нижнем отделе, крестцово-копчиковом, еще 6 сегментов. Всего 31 уровень спинного мозга, в соответствии с этим делением спинного мозга наше тело от шеи до копчика тоже делится на 31 этаж. Мы, по существу, поделены на горизонтальные области, и каждым этажом нашего тела управляет свой сегмент спинного мозга. Он для наших мышц, для кожи или для внутренних органов командир, который подает те или иные команды, а также каждый этаж тела отчитывается перед спинным мозгом о своем состоянии, то есть посылает сенсорные сигналы. Соответственно, шейные сегменты спинного мозга управляют шеей и нашими руками. 12 грудных сегментов управляют туловищем, то есть грудной клеткой и брюшной полостью. Поясничные сегменты — это ноги, а крестцово-копчиковый отдел — это область таза и те внутренние органы, которые находятся в тазовой области: нижняя часть кишечника, выделительная система, половая система. Все очень строго структурировано: каждый сегмент спинного мозга «общается» со своим этажом тела с помощью спинномозговых нервов. Из каждого сегмента направо или налево выходит пара спинномозговых нервов, которая идет к своему этажу тела. Выход спинномозговых нервов идет в промежутке между позвонками. Получается достаточная сложная система: позвонки расположены один над другим, внутри костных структур проходит спинной мозг, а между позвонками выходят спинномозговые нервы. Понятно, что любой сдвиг позвонков — это довольно опасная штука, потому что всегда существует риск, что позвонок придавит волокна спинномозговых нервов, и тогда у человека нарушится взаимодействие сегмента спинного мозга с этажом тела. Например, не так пойдут сенсорные сигналы, двигательные или вегетативные команды. Например, наши грудные сегменты управляют в числе прочего и состоянием желудка. Вдруг сдвигаются позвонки, на желудок идет не такой сигнал, выделяется слишком много желудочного сока, — и вот уже гастрит, язва. Медики начинают лечить от гастрита или язвы, а причина оказывается в спине: сдвинулись позвонки и нарушилось взаимодействие между этажом тела и спинным мозгом. Поэтому, когда говорят, что половина болезней от спины, это не такое большое преувеличение. Очень важно следить за состоянием здоровья нашего позвоночника, иначе может что-то нарушиться на уровне нервной регуляции. А наш позвоночник — это действительно слабое место, поскольку на задние лапы человек встал не так давно, и эволюция еще не сумела идеально адаптировать позвоночник к постоянной вертикальной нагрузке. Если мы поглубже посмотрим на спинной мозг — разрежем и поглядим, что там внутри — мы увидим, что там расположена очень характерная картинка, так называемая бабочка серого вещества. В поперечном срезе спинной мозг — это овальная структура, почти круглая. Периферическую часть среза занимает белое вещество спинного мозга. Центральную часть — серое вещество спинного мозга, которое имеет вид бабочки, и у нее три крыла. Эти крылья называются рога серого вещества спинного мозга. Один рог направлен вперед, другой — вбок и третий — назад. Анатомы говорят, что задний — дорсальный, боковой — латеральный, передний — вентральный. Серое вещество мозга, в том числе серое вещество спинного мозга, — это нервные клетки и их дендриты. Это та зона, которая воспринимает и обрабатывает информацию — думаем мы именно серым веществом. Соответственно, передние, боковые и задние рога серого вещества спинного мозга обрабатывают разные информационные потоки. Разделение по функциям рогов спинного мозга очень характерно и соответствует трем главным задачам, которые спинной мозг выполняет. Это анализ сенсорных сигналов, управление внутренними органами — вегетативная функция, и управление мышцами — двигательная функция. Каждый рог спинного мозга занимается своей задачей. Плюс, в самом центре спинного мозга, в окружении этих рогов, находится промежуточное ядро серого вещества, которое собирает все информационные потоки и принимает решение о запуске тех или иных реакций. Что получается? Каждый сегмент спинного мозга работает со своим этажом тела и соединяется с этим этажом с помощью нервов. Внутри нервов мы обнаруживаем сенсорные волокна, то есть волокна, которые собирают информацию от этажа тела. От него поступает три типа информации: болевая, кожная и мышечная. Каждый этаж тела отчитывается перед спинным мозгом о своем состоянии. Боль — это информация о повреждении клеток и ткани. Кожная чувствительность — это прикосновения: тепло, холод, вибрация. Мышечная чувствительность — это отдельная сенсорная система, которая ведет отчет о состоянии сухожилий, растяжении мышц, о том, насколько повернуты суставы. Для того, чтобы считывать эту информацию, существуют особые сенсорные нейроны, которые расположены на входе в спинной мозг. Если мы еще раз обратимся к позвоночнику и окрестностям спинного мозга, увидим, что рядом со спинным мозгом, но уже внутри костных структур позвоночника, есть скопления нервных клеток, которые называются спинномозговые ганглии. Спинномозговых ганглиев 31 пара, их количество соответствует числу сегментов. В спинномозговом ганглии находятся нервные клетки, имеющие особенное строение, они называются псевдоуниполярные нейроны. У них один отросток, который дальше ветвится и дает один длинный дендрит и один аксон. Дендрит идет к этажу тела, там считывает информацию, а аксон входит в задний рог серого вещества спинного мозга и передает сигнал на те клетки, которые дальше будут обрабатывать сенсорный сигнал. Все начинается с некоторого рецептора, который расположен, скажем, в большом пальце. После укола иголкой возникает небольшое повреждение тканей, возникает электрический импульс, который убегает в спинномозговой ганглий, а потом достигает заднего рога серого вещества спинного мозга. В заднем роге находятся нервные клетки, которые обеспечивают первичную обработку сенсорных сигналов. Эта первичная обработка довольно проста. В основном задача этих нейронов — не пропустить слабые сигналы, и, как правило, не пропускаются постоянно действующие сигналы, потому что интересно то, что меняется. Если сигнал длится и длится, это уже не так важно. Такую информацию можно задерживать. К болевой информации это не очень относится — привыкание к болевым сигналам довольно слабое. А вот привыкание у кожной чувствительности очевидно. Все мы знаем, что сам момент прикосновения к пальцу ощущается хорошо, но если сохранять давление, то ощущение слабеет. Подавление постоянно действующего сигнала происходит именно в задних рогах серого вещества. Дальше, если сигнал оказался достаточно сильным и новым, он проходит уже в промежуточное ядро серого вещества спинного мозга, где находятся нервные клетки, которые решают быть реакции или не быть, то есть достаточно ли сильная боль или значимое прикосновение. Нейроны, которые в промежуточном веществе серого вещества, помимо сенсорных сигналов, получают информацию из головного мозга, потому что у него может быть свое мнение о том, должна реакция запускаться или нет. Скажем, очень горячо, и ваша рука сообщает о том, что больно. С точки зрения безопасности нужно отбросить предмет и не иметь с ним дальше никакого дела. Но может оказаться, что горячий предмет — что-то ценное, горячая чашка с чаем, которую вам вручили, и вы должны донести ее до стола. Тогда возникает коллизия: сенсорные волокна кричат: «Больно-больно! Нужно бросать», а головной мозг говорит: «Надо терпеть, иначе чашку разобьешь, останешься без завтрака». Два сигнала сходятся на нейронах промежуточного ядра серого вещества спинного мозга, и эти нейроны либо запускают реакцию, либо ее блокируют. Если реакция все таки запускается, сигнал уходит на боковые и передние рога. Передние рога серого вещества спинного мозга — это зона, где находятся мотонейроны, которые в качестве медиатора используют ацетилхолин. Их отростки идут к мышцам и запускают мышечные сокращения. Каждая наша мышца получает аксоны мотонейронов, и, когда выделяется ацетилхолин в нейромышечных синапсах, идут сокращения — мы совершаем движения. В боковых рогах серого вещества спинного мозга находятся вегетативные нейроны. Они управляют нашими внутренними органами. Вегетативная нервная система делится на два блока: симпатическая и парасимпатическая. Боковые рога грудных сегментов с небольшим заходом в шейные и поясничные сегменты — это нейроны симпатической нервной системы, а зона, соответствующая боковым рогам в крестцовых сегментах, — это нейроны, которые относятся к парасимпатической нервной системе. Часто на одних и тех же внутренних органах сходятся симпатические и парасимпатические волокна, они конкурируют друг с другом, и происходит та или иная реакция внутреннего органа. Одна из самых тяжелых травм, которая может случиться с человеком, это повреждение спинного мозга. В основном это возникает тогда, когда резко сдвигаются позвонки, и происходит либо частичный, либо полный разрыв спинного мозга. По статистике это чаще всего происходит в автокатастрофах, а вторая очень опасная ситуация — когда люди ныряют головой вперед в незнакомом месте. Если повреждается спинной мозг, то те сегменты, которые оказались ниже сегмента разрыва, перестают получать команды от головного мозга и перестают передавать ему информацию. Возникает паралич и нарушение чувствительности, люди должны специально адаптироваться к этой ситуации и привыкать к жизни, например, на инвалидной коляске. Современная медицина позволяет очень мощно и серьезно реабилитировать таких больных и возвращает их к полноценной жизни. Когда наступает второй месяц эмбрионального развития, нервная трубка в своей передней части начинает давать вздутия, которые называются мозговыми пузырями. Эти мозговые пузыри постепенно формируют наш головной мозг. Поначалу образуется три мозговых пузыря — их называют первичный задний мозг, первичный средний мозг и первичный передний мозг. Дальше начинается более тонкое разделение этих пузырей на части, и первичный задний мозг делится в конце концов на целых три структуры: продолговатый мозг, мост и мозжечок. Продолговатый мозг и мост — это зоны, которые выстроены по центральной части нашего головного мозга, и они образуют то, что называется ствол. Стволовые структуры являются непосредственным продолжением спинного мозга, то есть нервная трубка становится более широкой и толстой, и возникают продолговатый мозг и мост. Еще к стволовым структурам относится средний мозг, иногда к ним даже относят промежуточный мозг, то есть те непарные конструкции, из которых во многом складывается наша центральная нервная система. Помимо стволовых структур, в состав головного мозга входят парные конструкции — большие полушария и мозжечок, поскольку мозжечок тоже состоит из двух полушарий. Анатомы противопоставляют ствол и на этом стволе две кроны — большие полушария и полушария мозжечка. Продолговатый мозг и мост — это зоны, которые ближе всего к спинному мозгу, и это означает, что они занимаются самыми древними и базовыми функциями нашей нервной системы. Если коротко характеризовать то, что они делают, можно сказать, что они занимаются жизненно важными функциями, то есть функциями, без которых вообще невозможно существовать — организм почти сразу погибает. Конечно, самая жизненно важная функция — это дыхательная, именно в продолговатом мозге и мосту находится наш дыхательный центр, а еще здесь находятся центры управления сердцем, тонусом сосудов, центры сна и бодрствования и ряд других очень важных скоплений нервных клеток. Если мы начинаем рассматривать продолговатый мозг и мост на анатомическом уровне, то мы видим, что то, что было в спинном мозге, постепенно превращается в стволовые структуры, а, например, передние, боковые и задние рога серого вещества спинного мозга превращаются в ядра черепных нервов. Промежуточное ядро, которое было в спинном мозге, превращается в ретикулярную формацию, то есть центральную интегративную зону продолговатого мозга и моста, которая просчитывает разные потоки сигналов и принимает решения по запуску тех или иных реакций. Сначала несколько слов о черепных нервах. Спинной мозг соединяется с нашим телом через 31 пару спинномозговых нервов, а головной мозг — через 12 пар черепных нервов. Все эти 12 пар очень индивидуальны. В спинном мозге спинномозговые нервы довольно стереотипны, их просто обозначают номерами от 1 до 31, а в головном мозге каждый нерв имеет свой характер, свои функции и заслуживает не только номер, но и собственное название. Продолговатый мозг и мост наиболее богаты ядрами черепных нервов. Черепные нервы с 5-го до 12-й начинаются именно в структурах продолговатого мозга и моста. Первая пара черепных нервов — обонятельные нервы — связана с большими полушариями. Вторая пара связана с промежуточным мозгом. Третья и четвертая пары — это пары среднего мозга, а нервы с 5-го по 12-й — это нервы продолговатого мозга и моста. С мостом связаны нервы с 5-го по 8-й, а с 9-го по 12-й — это нервы, которые выходят из продолговатого мозга. Тройничный нерв, пятый, называется так потому, что складывается из трех веточек: одна веточка идет от лобной зоны, вторая — от зоны верхней челюсти, третья — от зоны нижней челюсти. С тройничным нервом связаны кожная, болевая и мышечная чувствительности головы. Например, когда у нас болят зубы, это тройничный нерв. Шестой нерв, отводящий, входит в состав глазодвигательной системы. Эта система базируется в основном в среднем мозге. Седьмой нерв, лицевой, называется так потому, что его основной функцией является управление мимическими мышцами: мышцами лба, щек, губ. Кроме того, лицевой нерв еще управляет, например, частью слюнных желез, он управляет слезными железами, то есть мы плачем тогда, когда активируются волокна лицевого нерва. С лицевым нервом связана вкусовая чувствительность от передней части языка, и он очень богат своими функциями. Восьмой нерв называется вестибуло-слуховой, он входит в стволовые структуры на границе продолговатого мозга и моста и идет от нашего внутреннего уха. Само название «вестибуло-слуховой» говорит о том, что часть волокон проводит информацию от органа равновесия, а часть — от органа слуха, то есть от нашей улитки. Девятый нерв называется языкоглоточным. (Название каждого нерва подсказывает, что нерв делает.) У языкоглоточного нерва разделение функций примерно такое: первая функция — вкусовая чувствительность, языкоглоточный нерв вместе с лицевым обеспечивает вкусовую чувствительность. К языкоглоточному нерву относится задняя часть языка, он участвует в глотании и управляет мышцами глотки — начальной части нашего пищеварительного тракта. Это, конечно, тоже очень важная функция, и она должна работать сразу при появлении ребенка на свет. Кроме того, языкоглоточный нерв управляет частью слюнных желез, то есть опять-таки работает вместе с лицевым нервом. Два этих нерва образуют тандем и многие функции реализуют совместно. Десятый нерв называется блуждающим. У каждого нерва, конечно, есть латинские названия, у блуждающего нерва оно особенно известно — nervus vagus, поэтому часто пишут «вагусные влияния». Блуждающий нерв является самым главным парасимпатическим нервом нашего организма. Он связан с управлением органами грудной и брюшной полостей. Большинство наших внутренних органов одновременно испытывают и симпатические, и парасимпатические влияния. Львиная доля парасимпатических влияний — это именно блуждающий нерв. Парасимпатика гнездится в основном в головном мозге, в области продолговатого мозга и моста, в отличие от симпатических нейронов, которые находятся в основном в спинном мозге, в боковых рогах грудных сегментов. Блуждающий нерв потому и называется блуждающим, что в свое время, когда анатомы его описывали, они были поражены, насколько широко он ветвится по нашему телу — он как бы заблудился. Он спускается по пищеводу, дальше проходит через грудную полость и ветвится, давая свои волокна к бронхам и сердцу, потом проходит через специальное отверстие в диафрагме вместе с пищеводом, идет по стенке желудка и дальше очень широко ветвится в брюшной полости. То есть это огромный нерв, который управляет очень многими нашими функциями. Кроме того, что он парасимпатический, там есть еще двигательные и сенсорные волокна. Сенсорные волокна нужны для того, чтобы считывать информацию от внутренних органов — например, степень растяжения кишечника или желудка. Один из очень известных рефлексов — когда человек икает — связан с избыточным растяжением желудка и с реакцией блуждающего нерва на то, что желудок чем-то переполнен. Двигательные волокна, которые входят в состав блуждающего нерва, связаны с гортанью, то есть с управлением голосовыми связками. Получается, что говорим мы во многом за счет работы блуждающего нерва. Остались простые нервы — 11-й и 12-й, первый из которых называется добавочным, а второй — подъязычным. Оба этих нерва чисто двигательные, они управляют мышцами. При этом добавочный нерв — это нерв, который управляет движениями головы. Есть такая мышца, которая называется грудино-ключично-сосцевидная, и она обеспечивает повороты головы. Еще 11-й нерв управляет частью волокон трапециевидной мышцы. Когда мы пожимаем плечами, эта мышца сокращается. Подъязычный нерв, 12-й, управляет мышцами языка. Обратите внимание, как сложно управляется именно язык: в языке сходятся волокна 12-го, 7-го, 9-го, а еще 5-го нерва, тройничного. Например, прикосновение к языку и температура пищи — это функции тройничного нерва. Помимо ядер черепных нервов в продолговатом мозге и мосту огромное место занимает ретикулярная формация. Именно здесь находятся нервные клетки, которые собирают вместе сенсорные сигналы, запускают реакции, учитывают влияние, скажем, высших отделов, коры больших полушарий, гипоталамуса. Важнейшее место здесь занимает дыхательный центр. Каждый наш вдох и выдох запускается из продолговатого мозга и моста. Здесь находятся нервные клетки, так называемые водители дыхательного ритма, иначе — дыхательные пейсмейкеры. У спящего человека примерно один раз в пять секунд они выдают электрические импульсы, и эти импульсы запускают вдох. При этом, чтобы пошел вдох, сигнал должен сначала уйти в спинной мозг, потом быть передан на межреберные мышцы и диафрагму. Начинается вдох, легкие растягиваются — появляется информация о том, что они растянулись и объем грудной клетки увеличился, и эта информация в конце концов останавливает вдох и запускает выдох. Мы вдохнули, выдохнули — пауза, потом опять работает пейсмейкер, и новый вдох, а затем новый выдох. Эта система обладает автоматией, то есть не нужно произвольное управление, не нужно каждый раз думать, что уже пора вдохнуть, хотя, поскольку это движение, возможность произвольного контроля существует, конечно, и мы можем изменить ритм своего дыхания. Это очень важно, для того чтобы говорить, потому что наша речь в основном идет на выдохе. Тонкая работа с дыхательными центрами — это очень важная функция. Дыхательный центр должен учитывать массу дополнительных сигналов: концентрацию кислорода и углекислого газа в крови, температуру тела и так далее. Когда концентрация углекислого газа растет, а кислорода понижается, то пейсмейкеры начинают работать чаще, дыхание становится чаще. Рядом с дыхательным центром находится так называемый сосудодвигательный центр, который управляет работой сердца и тонусом кровеносных сосудов. Когда углекислого газа в крови становится больше, а кислорода меньше, сердце начинает биться чаще. Эти две функции — управление дыханием и управление сердцем — сопряжены, потому что наиболее актуальны они тогда, когда была физическая нагрузка, и нужно срочно загонять в организм дополнительный кислород и убирать накопившийся углекислый газ. Кроме того, здесь расположены центры врожденного пищевого поведения, то есть продолговатый мозг и мост сопрягают вкусовые сигналы и сигналы, которые связаны с сосанием, глотанием, выделением слюны, выделением желудочного сока, то есть врожденные пищевые рефлексы. Они ужасно важны, они должны работать сразу. Младенец появился на свет, и у него уже эти рефлексы функционируют, иначе как он будет питаться и получать энергию и «строительные материалы», для того чтобы рос его организм? Для ретикулярной формации моста характерно наличие центров бодрствования. Здесь находятся нервные клетки, аксоны которых очень широко ветвятся по центральной нервной системе и задают ее тонус. Для ретикулярных ядер продолговатого мозга характерно наличие центров сна. Кроме ядер черепных нервов и ретикулярных формаций в продолговатом мозге и мосту есть еще ядра, которые выполняют совсем отдельные функции. Например, голубое пятно — зона, которая находится в передней верхней части моста. Здесь расположены нейроны, которые вырабатывают в качестве медиатора норадреналин, и норадреналин обеспечивает психическое сопровождение стресса, повышение уровня бодрствования, изменение обучения, изменение болевой чувствительности. Это очень важная функция, в том числе связанная с обучением. Когда мы учимся на фоне стресса, это тоже реакции голубого пятна. Есть и другие центры — например, нижняя олива, которая работает вместе с мозжечком и участвует в двигательном обучении. Есть так называемые бугорки тонкого и клиновидного пучков, которые участвуют в передаче кожной и мышечной чувствительности от спинного мозга в таламус и большие полушария. В связи с тем, что практически все нейроны продолговатого мозга и моста имеют врожденно заданные функции, любое повреждение в этой зоне очень опасно и практически не компенсируется. К счастью, во-первых, эволюция очень хорошо отладила эти зоны, они работают очень надежно, а во-вторых, продолговатый мозг и мост спрятаны в самую глубину нашей головы, и их повреждения происходят очень редко. Если они происходят, то тогда, конечно, нарушаются многие важнейшие функции нашего организма или вообще мозг впадает в коматозное состояние. Средний мозг — это самый маленький по размеру отдел головного мозга. Он такой скромный, но очень важный — в головном мозге нет неважных отделов. Если смотреть на размер продолговатого мозга и моста, то каждый из них примерно по 3 сантиметра, а средний мозг — это всего 2 сантиметра. Средний мозг находится между мостом и промежуточным мозгом и относится к стволовым структурам. Если смотреть на макроанатомию среднего мозга, мы видим, что его верхняя часть, крыша, — это четыре холмика, которые выступают на поверхности среднего мозга. Выделяют верхнюю пару холмиков (или переднюю) и нижнюю пару (или заднюю). В целом это называют четверохолмьем. Нижняя часть среднего мозга называется ножки мозга. Внутри ножек выделяют покрышку, основание. Границей между четверохолмием и ножками мозга является узкий и тонкий канал, который проходит через средний мозг, — он называется мозговой водопровод, или сильвиев водопровод. В XVII веке, когда анатомы стали всерьез разбираться с мозгом, эта структура была описана. Сильвиев водопровод соединяет две большие полости внутри нашего головного мозга — третий желудочек и четвертый желудочек. Когда у эмбриона формируется нервная трубка, внутри трубки остается узкий канал. В спинном мозге он дает спинномозговой канал, а в головном мозге он местами расширяется, и возникает система желудочков. Четвертый желудочек находится под мозжечком, и его нижней границей является верхняя сторона продолговатого мозга и моста — так называемая ромбовидная ямка. Этот четвертый желудочек сужается, и канал ныряет внутрь среднего мозга и превращается в мозговой водопровод. Уже в промежуточном мозге мозговой водопровод опять расширяется и дает узкий щелевидный третий желудочек. Холмики четверохолмья — это сенсорные центры среднего мозга. Сначала в эволюции появляется передняя пара холмиков, и это нейроны, которые обрабатывают зрительные сигналы. У рыб это самые главные зрительные центры, а у нас они выполняют вспомогательную функцию, и в передних верхних холмиках четверохолмья находятся клетки, которые реагируют на новые зрительные сигналы. Четверохолмью, строго говоря, почти все равно, что мы конкретно видим, главное, что что-то изменилось. Изменения — это прежде всего движение объектов в поле зрения. Тогда в четверохолмье срабатывают нейроны — детекторы новизны, и запускается очень характерная реакция поворота глаз в сторону нового сигнала. А если нужно, поворачивается и голова, и даже все тело. По сути дела, работа четверохолмья — это любопытство на самом его древнем уровне, это стремление мозга собрать новую информацию. Еще Иван Петрович Павлов назвал эту реакцию ориентировочным рефлексом. Ориентировочный рефлекс — это один из самых сложных врожденных рефлексов нашего организма, но он точно так же врожденно задан, как глотательный рефлекс или рефлекс одергивания руки от источника боли. Нижние холмики четверохолмья появляются в эволюции значительно позже, и они относятся к слуховым центрам. Обработка слухового сигнала начинается на уровне продолговатого мозга и моста, где находятся ядра восьмого нерва, а дальше информация передается в нижние холмики четверохолмья, и они выполняют примерно ту же самую задачу, что и верхние холмики, — реагируют на новые слуховые сигналы. Если появился новый звук, или источник звука стал смещаться, или изменилась тональность, то тогда тоже запускается ориентировочный рефлекс, и мы смотрим, где что зашуршало, изменилось, потому что все это колоссально значимо. С работой четверохолмья очень мощно связаны глазодвигательные центры. Внутри среднего мозга находятся мотонейроны, которые как раз управляют движениями глаз. Надо сказать, что движения глаз — это самые тонкие движения, которые выполняет наш организм. Мы, конечно, знаем, что у нас очень тонко двигаются пальцы или очень тонкими являются движения языка и мимика, но самые точные движения, оказывается, выполняют наши глазодвигательные мышцы, которые вращают глаз в костной орбите и настраивают наше зрение на анализ того или иного зрительного объекта. С каждым глазом связано целых шесть глазодвигательных мышц, и они управляются тремя черепно-мозговыми нервами: шестым, четвертым и третьим. Шестой нерв называется отводящий, и его ядра находятся в верхней части моста особыми выступами, которые называются лицевые холмики. Четвертый и третий нервы — это нервы среднего мозга; четвертый нерв называется блоковым, а третий — глазодвигательным. Глазодвигательный нерв в этой системе самый главный, самый крупный, и четыре из шести глазодвигательных мышц управляются именно третьим нервом. На долю блокового нерва и отводящего приходится всего по одной глазодвигательной мышце. Волокна глазодвигательного нерва выходят на нижней стороне среднего мозга и направляются к глазу. Внутри третьего нерва находятся не только двигательные аксоны, аксоны мотонейронов, но и вегетативные аксоны, парасимпатические аксоны, которые управляют диаметром зрачка и формой хрусталика. Наш глаз — это достаточно сложная конструкция, здесь важно не только движение, но и наведение на резкость, важно подстроить освещенность внутри глаза, чтобы на сетчатку попадало правильное количество света. Это можно сравнить с фотоаппаратом, когда меняется диафрагма, наводится изображение на резкость. Все эти реакции реализует третий глазодвигательный нерв. Реакция наведения на резкость, или аккомодация, реализуется за счет работы ресничной мышцы. Сразу за зрачком внутри глаза у нас находится совершенно потрясающая конструкция под названием «хрусталик». Хрусталик — это эластичная прозрачная линза, состоящая из живых клеток. Создавая хрусталик, эволюция совершила подвиг: она создала прозрачную конструкцию из живых клеток, которая работает у нас несколько десятилетий и при этом еще меняет форму. Чтобы хрусталик менял форму, вокруг находится мышца, которая управляется глазодвигательным нервом. Когда эта мышца расслаблена, хрусталик относительно плоский, и мы четко видим дальние объекты, смотрим вдаль. При напряжении этой кольцевой ресничной мышцы хрусталик становится более выпуклым, и мы четче видим объекты, которые расположены вблизи. Отсюда понятен вывод: когда мы работаем с близкими объектами, наш глаз быстрее утомляется. Общий совет: если вдруг вы слишком долго сидели за компьютером или читали книгу и глаза устали, нужно посмотреть вдаль — подойти к окну, найти горизонт и полюбоваться заходящим солнцем. Это поможет вашей ресничной мышце и вашему среднему мозгу отдохнуть. В случае зрачка очень важным является изменение диаметра: это меняет количество света, попадающего на сетчатку, и за счет изменения диаметра зрачка примерно в двадцать раз меняется поток световой энергии, которая попадает внутрь глаза. При этом глазодвигательный нерв — парасимпатическая система — отвечает за сужение зрачка. Расширение зрачка — это уже функция симпатической системы, и сигналы на расширение зрачка поступают из спинного мозга, из боковых рогов серого вещества спинного мозга, где находятся симпатические нейроны, которые через симпатические ганглии доводят информацию до зрачка. Диаметр зрачка, помимо того что он регулирует количество света, попадающего в глаз, является показателем уровня эмоций человека. Как известно, когда наступает стресс, зрачки расширяются. Есть такая поговорка: «У страха глаза велики» — она об этом. Изменения диаметра зрачка используются, например, для детекции лжи. Классические детекторы лжи, которые всем знакомы, основаны на измерении частоты сердечных сокращений и измерении потоотделения. Это симпатические реакции, связанные с высокими эмоциями. Работа потовых желез управляется симпатикой, капельки пота имеют слегка отрицательный заряд, и это можно зарегистрировать, если поставить датчики. В этом случае понятно, что у вас происходит детекция лжи. Есть испытуемый, есть экспериментатор, человек знает, что у него измеряются некоторые параметры и оцениваются его эмоции. Если детектируется диаметр зрачка, то человек может даже не догадываться о том, что он проходит детекцию лжи. Современные компьютерные программы с помощью анализа видеоизображения позволяют оценить эмоции вашего собеседника, понять, насколько ваш вопрос вызвал повышение уровня стресса, и получить массу дополнительной информации. Точно так же очень серьезно современная физиология и медицина анализируют движение глаз. То, в какой последовательности мы рассматриваем объекты, на что мы смотрим в первую очередь, а на что — во вторую, насколько долго мы концентрируемся на той или иной картинке, — это тоже очень важная информация, которая позволяет оценить процессы бессознательной переработки сигналов в мозге. Существуют технологии, которые называются eye tracking, они позволяют оценить, в какой последовательности и как долго рассматривается та или иная картинка. Например, это важно, когда оценивается информативность какого-нибудь компьютерного сайта. Вы сделали страницу и считаете, что она привлечет всех пользователей, они будут это читать, рассматривать. Можно объективно оценить, насколько привлекательна страница для пользователей. Если посмотреть с помощью eye tracker, как человек анализирует ту или иную картинку, можно увидеть, что, например, пользователь читает на вашей странице только верхние строчки, или вы повесили в углу яркую картинку, и он в основном на эту яркую картинку и глядит, а текст вообще не читает. Поэтому изучение движения глаз дает массу интересной информации, в том числе для оценки рекламной продукции, для анализа принципов обработки визуальной информации в нашем мозге. Если мы пойдем ниже под четверохолмие, то встретим область, которая называется «центральное серое вещество среднего мозга». Эта область окружает мозговой водопровод и является продолжением ретикулярной формации продолговатого мозга и моста в средний мозг. Центральное серое вещество выполняет сложные интегративные функции: соединяет сенсорные потоки и какие-то реакции, связанные с управлением общим уровнем бодрствования или с регуляцией болевой чувствительности. Центральное серое вещество способно оказывать анальгетическое действие, то есть подтормаживать болевые потоки. Кроме того, центральное серое вещество среднего мозга является одним из важнейших центров сна. Помогает этой структуре межножковое ядро среднего мозга, которое находится в самой нижней его части. Эти зоны являются продолжением ретикулярной формации в средний мозг. Если мы пойдем еще ниже, под центральное серое вещество, мы встретим два очень важных двигательных центра — это красное ядро среднего мозга и черная субстанция. Красное ядро среднего мозга называется так потому, что там действительно несколько розоватая окраска, довольно много капилляров. Ядро имеет форму эллипсоида и занимает практически всю длину среднего мозга. В красном ядре выделяют переднюю мелкоклеточную часть и заднюю крупноклеточную. Передняя мелкоклеточная часть эволюционно более новая и связана с мозжечком процессами двигательного обучения. Задняя крупноклеточная часть — это один из древних двигательных центров, отсюда начинается руброспинальный тракт, который опускается в спинной мозг и усиливает сгибательные движения, когда мы, например, идем или бежим, то есть тогда, когда мы реализуем реакции, связанные с повторным сгибанием и разгибанием конечностей. Черная субстанция, пожалуй, наиболее знаменитая структура среднего мозга. Здесь находятся дофаминовые нейроны, которые дальше направляют свои аксоны вверх, в большие полушария, и от выделения дофамина из этих аксонов зависит уровень нашей двигательной активности, зависят положительные эмоции, которые мы испытываем в ходе движений. Если черная субстанция повреждается, то тогда возникает заболевание, которое называется «паркинсонизм». К сожалению, черная субстанция — нежная структура, паркинсонизм — вторая по встречаемости нейродегенерация после болезни Альцгеймера. Поэтому болезнь Паркинсона очень активно исследуется, идет поиск лекарственных препаратов, идет поиск способов остановить и задержать эти нейродегенерации. Но это не единственная функция черной субстанции. Дофаминовые нейроны находятся только во внутренней части черной субстанции, в латеральной или боковой части черной субстанции находятся нервные клетки, которые в качестве медиатора используют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Эти клетки контролируют движения глаз и сдерживают избыточные глазодвигательные реакции, позволяя нам управлять работой третьего, четвертого и шестого глазодвигательных нервов. Еще одна структура, которая связана с выделением дофамина и относится к среднему мозгу, — это вентральная тегментальная область. Ее аксоны направляются к коре больших полушарий, к прилежащему ядру прозрачной перегородки, и это система контроля уровня эмоций, потребностей, система, связанная со скоростью обработки информации в коре больших полушарий. Важнейшей частью нашего мозга является промежуточный мозг, который назван так, потому что находится между больших полушарий. В ходе эволюции большие полушария и промежуточный мозг формируются из структуры, называющейся передний мозг. Центральная часть переднего мозга дает два выроста, которые превращаются в большие полушария, а центр остается промежуточным мозгом. Внутри промежуточного мозга есть небольшая узкая щелевидная полость, называющаяся третьим желудочком. Промежуточный мозг состоит из двух основных отделов: верхняя половина называется таламус, а нижняя — гипоталамус. Их реальный размер составляет 3–4 сантиметра. Кроме таламуса и гипоталамуса выделяют эпиталамус, к которому примыкает эпифиз (это наша эндокринная железа, она находится в верхней задней части таламуса) и гипофиз (это еще одна эндокринная железа, снизу примыкающая к гипоталамусу). Если идти вдоль стволовых структур головного мозга, то нам попадется сначала продолговатый мозг, мост, потом средний мозг, а затем мы попадем в зону таламуса и гипоталамуса. С промежуточным мозгом связан зрительный нерв — второй черепной нерв, который входит в мозг на границе таламуса и гипоталамуса. Таламус — это ключевая структура, находящаяся на входе в кору больших полушарий. Кора больших полушарий — это самые высшие и самые замечательные центры, которые занимаются самыми сложными функциями. Для того чтобы они эффективно работали, нужно, чтобы к ним поступали правильные информационные потоки в правильном количестве. Этими функциями занимается таламус, поэтому его еще называют «секретарем» коры больших полушарий. В коре больших полушарий есть зрительные, слуховые, двигательные центры, а также центры, связанные с эмоциями. В таламусе есть тот же самый набор центров, но только в уменьшенном размере. Есть группа «секретарей», которые помогают коре больших полушарий правильно и эффективно функционировать. Таламус можно сравнить с информационной воронкой, пропускающей часть сигналов в кору больших полушарий, а остальные сигналы либо вообще блокирует, либо пропускает в ослабленном виде. Проблема состоит в том, что кора больших полушарий не может обработать то огромное количество информационных потоков, которое все время движется по нашему мозгу. Зрительные центры поставляют зрительную информацию, слуховые — слуховую, центры памяти вспоминают вчерашний вечер, центры эмоций переживают эмоции, двигательные центры хотят двигаться. Мозжечок все время предлагает коре больших полушарий: «Давай это сделаем! Давай то сделаем! Почему мы сидим и не двигаемся, мы столько всего умеем?» Чтобы действительно сидеть и не двигаться, чтобы, например, школьник на уроке спокойно сидел, таламус должен постоянно блокировать эти информационные потоки, чтобы кора больших полушарий не получала лишних возбуждающих сигналов. То есть это действительно информационная воронка, которая должна много чего срезать. Срезание идет за счет работы тормозных нейронов, то есть в таламусе, так же как в мозжечке и базальных ганглиях, очень важна функция гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и тормозные реакции. Если таламус работает плохо, то, например, у младших школьников возникает довольно типичное изменение поведения, которое называется СДВГ (синдром дефицита внимания и гиперактивности). Проанализируйте название: дефицит внимания — мозг не может долго удерживать информационный канал, то есть таламус не может долго блокировать сигналы от тела, движения, происходящего за окном. Поэтому школьник не может долго слушать учителя, и его внимание быстро рассеивается. Гиперактивность — это неспособность долго сдерживать те двигательные предложения, которые поступают от мозжечка и базальных ганглиев. Ученик вас только что слушал, а вот он уже крутится, полез в портфель, схватил учебник и бросил в соседа — сложно все это контролировать. Поэтому по-настоящему зрелый таламус формируется годам к 8–10. И только вы обрадовались, что с ребенком уже все хорошо и вы им управляете, как начинается пубертатный период, половые гормоны опять нарушают работу таламуса, и опять возникают проблемы. Если мы пойдем вдоль таламуса, мы увидим в нем массу структур, которые соответствуют разным центрам коры больших полушарий. Передние ядра таламуса — это ядра, связанные с передачей информации в центры памяти и центры, работающие с эмоциями. За передними ядрами таламуса находятся так называемые вентральные боковые, вентральные латеральные ядра таламуса, которые связаны с двигательным контролем, передняя часть этих ядер работает с базальными ганглиями, а задняя часть — с мозжечком. Дальше находится вентробазальный комплекс, который в основном проводит информацию о чувствительности тела. Эту информацию в таламус поставляет спинной мозг. Как известно, есть нейроны спинномозговых ганглиев, сенсорные нейроны, собирающие кожную и мышечную чувствительность. Нейроны спинномозговых ганглиев формируют пучки аксонов, которые в составе белого вещества спинного мозга, не заходя в серое вещество, поднимаются сначала в продолговатый мозг, а потом идут в таламус. Эти скопления волокон называются дорсальные столбы, или тонкие и клиновидные пучки, или нежные и клиновидные пучки спинного мозга, они очень важны для проведения кожной и мышечной чувствительности. Мышечная чувствительность из спинного мозга в головной поднимается по двум параллельным путям — в таламус и мозжечок, потому что управление движениями идет и за счет автоматизированных мозжечковых программ, и за счет произвольных программ, которые генерирует кора больших полушарий. Коре больших полушарий, конечно, нужны эти информационные потоки. Над вентробазальным комплексом ядер находятся зрительные и слуховые центры таламуса. Зрительные зоны таламуса очень обширны, там находится подушка и латеральное коленчатое тело, в которое приходит зрительный нерв. Слуховые ядра таламуса — это медиальные коленчатые тела, они поменьше, чем зрительные ядра, и основные информационные потоки поступают к ним из слуховых ядер продолговатого мозга и моста, из ядер восьмого нерва. Кроме уже перечисленного в таламусе много и других структур, связанных, например, с ассоциативными зонами коры больших полушарий, и есть весьма известные медиальные (самые внутренние) ядра таламуса, граничащие с третьим желудочком. В медиальных ядрах есть скопления нервных клеток, которые обрабатывают и пропускают вкусовые, болевые сигналы, вестибулярную чувствительность. Кроме того, медиальные ядра связаны с центрами сна и бодрствования. Существует спиноталамический тракт, идущий прямо из спинного мозга и заканчивающийся в медиальных ядрах таламуса. Это специфический тракт, путь для проведения болевых сигналов. Если в медиальных ядрах случается какой-то сбой, то может возникать патология, которая называется хроническая боль, когда у человека постоянно болит, например, большой палец правой руки. Причем с самим пальцем все нормально, но где-нибудь в таламусе произошел микроинсульт, и теперь там возникает патологический болевой сигнал, мешающий человеку жить. Подобного рода патология не блокируется никакими анальгетиками, и в тяжелых случаях люди идут на операцию, которая называется таламотомия, когда аккуратно разрушается точечная зона медиального таламуса, и тогда прекращается передача патологического болевого сигнала. Нижняя часть промежуточного мозга — гипоталамус — занимается совершенно другими задачами. Гипоталамус ориентирован в основном во внутреннюю среду нашего организма. Там мы находим нервные клетки, которые занимаются, во-первых, нейроэндокринной регуляцией (гипоталамус — главный эндокринный центр нашего организма). Во-вторых, в гипоталамусе находятся нейроны, которые занимаются вегетативной регуляцией, то есть при помощи симпатической и парасимпатической системы они управляют деятельностью разных внутренних органов. В-третьих, в гипоталамусе мы обнаруживаем ряд важнейших центров биологических потребностей. Эти три группы функций гипоталамуса колоссально важны. С точки зрения нейроэндокринной регуляции важно, что нервные клетки гипоталамуса постоянно оценивают концентрацию основных гормонов, которые находятся в нашей крови. Гормоны щитовидной железы, половых желез, надпочечников — все эти гормоны отслеживаются гипоталамусом. Гипоталамус врожденно знает, сколько их должно быть, и у него есть способы донести до конкретных эндокринных желез сигнал о том, что надо выделять больше или меньше гормонов. При этом гипоталамус использует в основном воздействие на гипофиз. Эндокринная система устроена тремя этажами. Есть конкретная эндокринная железа, щитовидная. Она выделяет тироксины — важные гормоны, от которых зависит общий уровень активности каждой клетки нашего организма. Для того чтобы щитовидная железа выделяла правильное количество тироксинов, есть гипофиз, выделяющий тиреотропный гормон, и этот гормон говорит щитовидке, с какой активностью работать. Но над гипофизом находится гипоталамус, который с помощью своих гормонов, называющихся рилизинг-гормоны, говорит гипофизу, сколько выделять тиреотропных гормонов и в конечном итоге менять активность щитовой железы. Если тироксинов слишком мало, гипоталамус это чувствует, выделяет тиролиберин, от этого гипофиз начинает выделять больше тиреотропного гормона, и щитовидная железа начинает выделять больше тироксина. Подобного рода регуляторные контуры характерны не только для щитовидной железы, но для коры надпочечников, половых желез, подобным образом контролируется выделение гормонов роста. Кроме этих функций, нейроны гипоталамуса и сами способны выделять гормоны прямо в кровь — такие гормоны, как, например, окситоцин и вазопрессин. Аксоны нервных клеток центральной зоны гипоталамуса (серый бугор гипоталамуса) идут в заднюю долю гипофиза, где прямо в кровь из этих аксонов выделяются окситоцин и вазопрессин. Окситоцин — это известный гормон, влияющий на сокращение матки при родах, молочных желез при кормлении ребенка. Кроме того, окситоцин известен сейчас как медиатор привязанности. Вазопрессин — это гормон, влияющий на работу почек и центров жажды. От концентрации вазопрессина зависит наша текущая потребность в жидкости. С точки зрения вегетативной регуляции очень важна передняя часть гипоталамуса. Там находятся нейроны-терморецепторы, которые постоянно оценивают температуру крови, протекающей через гипоталамус. Если кровь слишком теплая, именно из гипоталамуса запускаются реакции, снижающие температуру нашего тела. Расширяются сосуды кожи, и начинается потоотделение. Если кровь, протекающая через гипоталамус, слишком холодная, то запускаются реакции сжатия сосудов кожи, и возникает дрожь или мурашки на коже. Это все вегетативные реакции, которые управляются гипоталамусом. Задняя часть гипоталамуса обеспечивает вегетативное сопровождение стресса, что тоже очень важно. Наконец, в гипоталамусе находятся центры шести наших важнейших биологических потребностей: центры голода и жажды, центры полового и родительского поведения и центры страха и агрессии. Начиная с XVII века ученые всерьез взялись за исследование клеток, появились микроскопы. Оказалось, что все наши ткани и органы состоят из клеточных структур разных размеров, разной формы. Но с мозгом некоторое время были проблемы. Чтобы рассмотреть орган в микроскоп, нужно приготовить тонкий срез. Мозг — очень мягкая структура, и если его резать, то все мнется, получается непонятная каша. В XVIII веке подозревали, что все устроено из клеток, а мозг какой-то не такой. И только в 1837 году чешский ученый Ян Пуркинье сумел разглядеть в мозге клетки. C этого момента мы понимаем, что нервная система устроена по вполне стандартным принципам. Клетки, которые увидел Пуркинье, — это клетки мозжечка. Более того, это клетки коры мозжечка, очень крупные, чудесные клетки с потрясающими дендритами. Потом благодарное человечество назвало эти клетки в честь первооткрывателя, и они сейчас известны как клетки Пуркинье. Клетки Пуркинье — самая известная конструкция внутри мозжечка. Но мозжечок состоит из огромного количества клеток и они очень разнообразны. Впечатляет то, что мозжечок, который занимает где-то 10% объема нашего мозга, вмещает почти половину нервных клеток. То есть это очень густонаселенная структура, которая важна, прежде всего, для управления движениями. Если мы смотрим на анатомию мозжечка, то есть на его макроструктуру, мы видим, что он состоит из двух полушарий и центральной части, которая называется червь. Мозжечок находится в самой задней доле нашего черепа. То есть если поставить палец на череп и вести вниз, мозжечок там, где начинаются мышцы. Он расположен под затылочными долями коры больших полушарий. Если рассматривать макроанатомию мозга, мозжечок относится к заднему мозгу и расположен над продолговатым мозгом и мостом. Под мозжечком находится особая полость, которая называется четвертый желудочек. Мозжечок соединяется с другими мозговыми структурами и формирует пучки аксонов, которые называются ножки мозжечка. Этих ножек три пары. Обычно на лекциях я говорю, что у таракана шесть ножек и у мозжечка тоже шесть ножек. Передние ножки мозжечка идут в средний мозг. Средние ножки, самые крупные, идут в мост. Мост — это структура, которая очень активно обменивается информацией с мозжечком. И задние ножки идут в продолговатый мозг. Очень активно изучается кора мозжечка — поверхностное серое вещество.Кроме коры в состав мозжечка входят белое вещество и ядра. Ядра — это скопления серого вещества в глубине мозжечка. То есть получается: кора, белое вещество, ядра. Термин «кора» используется в анатомии мозга всего два раза. Один раз, когда мы говорим о коре мозжечка. И второй раз, когда говорим о коре больших полушарий. Чтобы некая структура имела право называться корой, она должна быть особо устроена. Нервные клетки должны образовывать там строгие слои. Для мозжечка это как раз очень характерно. Кора мозжечка состоит из трех слоев. Клетки Пуркинье находятся в среднем слое мозжечка, который называется ганглионарный или ганглиозный. Над средним слоем мозжечка находится молекулярный слой, а ниже зернистый слой. В молекулярном слое и в зернистом слое различные типы клеток, но наиболее знамениты клетки Пуркинье. Это великолепные огромные нейроны с потрясающим дендритным деревом, которое мощно ветвится. Как говорят анатомы, в ростро-каудальном, то есть в передне-заднем направлении. Это дерево дендритов клеток Пуркинье — это зона, где формируется и сохраняется наша двигательная память, то есть память о тех движениях, которые мы совершаем и которые мы учимся совершать все лучше по мере двигательного обучения. Если смотреть на то, как мозжечок появляется в ходе эволюции, то мы видим, что он делится на древнюю, старую и новую части. Это деление «древняя — старая — новая» довольно часто встречается, когда мы говорим об анатомии мозга. Древние структуры — это, как правило, структуры, которые есть уже у рыб. Старые структуры возникают в тот момент, когда рыбы выходят на сушу и становятся четвероногими. Многие функции старых структур мозга связаны с управлением конечностями. Новые структуры — это то, что характерно уже для теплокровных, для птиц, для млекопитающих. Если мы смотрим на мозжечок, то мы видим, что к так называемым древним структурам, которые хорошо развиты уже у рыб, относятся червь и те ядра, которые находятся под червем — это так называемые ядра шатра. Зона червя отвечает за самые древние, изначальные движения. Например, чтобы наши вестибулярные рефлексы были качественными, точными. Еще эта зона связана с движениями глаз. То есть это изначальные двигательные программы. Если мы пойдем от червя наружу, то внутренняя часть полушарий — это зона старого мозжечка. Под этой зоной, под старой корой мозжечка находятся так называемые промежуточные ядра мозжечка. Весь этот комплекс отвечает за локомоцию. Локомоция — это перемещение в пространстве: ходьба, бег, а у птиц — полёт. То есть локомоция связана с появлением конечностей в ходе эволюции и в основном заключается в ритмичном сгибании-разгибании конечностей. И мозжечок играет, конечно, огромную роль в управлении моторными движениями. Самая наружная часть мозжечка — новая часть мозжечка. Она связана с автоматизацией и запоминанием произвольных движений. То есть тех движений, которые изначально запускает кора больших полушарий — движений, которые для нас новые, проходят под сознательным контролем. Наиболее известный тип движений для человека — это тонкая моторика пальцев. Когда мы учимся писать, играть на музыкальных инструментах, любая тонкая моторика — это обучение наружной новой коры мозжечка и связанных с ней ядер. Эти ядра называются зубчатые ядра мозжечка и находятся в глубине мозжечковой структуры. Чтобы реализовать свои функции, древний, старый и новый мозжечок должны получать входные сенсорные сигналы. У древнего мозжечка это вестибулярная информация, которая поступает от вестибулярных ядер восьмого нерва и из зоны продолговатого мозга и моста. Для старой части мозжечка это информация, которую поставляет спинной мозг. Чтобы управлять локомоцией, нужно знать, насколько напряжены мышцы, насколько согнуты различные суставы. Этот тип чувствительности он называется мышечная чувствительность или проприорецепция, и эту информацию собирают задние рога серого вещества спинного мозга. Дальше в этих самых рогах начинаются аксоны, которые выходят в белое вещество спинного мозга и поднимаются в мозжечок. Мозжечок знает, в каком положении находится каждый сустав, каждая мышца. Это так называемые спинномозжечковые тракты. Они очень важны для управления локомоцией. Для новой части мозжечка основные входные сигналы — это те сигналы, которые идут сверху, из коры больших полушарий. Когда мы выполняем какие-то произвольные движения, мозжечок получает как бы копию этих двигательных программ и запоминает их. Клетки Пуркинье действительно являются ключевой структурой мозжечка. В свое время было удивительно узнать, что эти клетки в качестве медиатора используют не возбуждающий медиатор, не глутамат, глутаминовую кислоту, а тормозной медиатор – гамма-аминомасляную кислоту. Главные клетки мозжечка не передают сигнал, а подтормаживают его. Сейчас мы понимаем, что для запуска двигательных программ необходимо, чтобы сигнал прошел через ядра мозжечка. То есть активационный сигнал движется через ядра мозжечка. Но чтобы мы не совершали каких-то лишних, ненужных, неконтролируемых движений, над ядрами мозжечка стоят клетки Пуркинье, которые все время выделяют гамма-аминомасляную кислоту и заливают этим тормозным медиатором ядра. И движения нет, мы сидим спокойно, не двигаемся. В тот момент, когда нужно запустить движения, другие клетки мозжечка, например, находящиеся в молекулярном слое звездчатые клетки, корзинчатые клетки, очень точечно подтормаживают клетки Пуркинье. Тормозная завеса, которую образуют клетки Пуркинье над ядрами мозжечка, снимается, и быстренько выполняется некое движение. А потом вновь восстанавливается тормозная завеса, чтобы посторонних лишних движений не было. Поэтому когда мозжечок повреждается, патология проявляется не в форме исчезновения движений. Наоборот, движения становятся слишком сильными и неточными, потому что тормозное воздействие клеток Пуркинье, моторный контроль, слабеет. Когда повреждается древняя часть мозжечка, возникают проблемы с поддержанием равновесия. Когда повреждается старая часть мозжечка сгибательно-разгибательные движения становятся избыточно сильными и неточными. Всем известная пальценосовая проба рассчитана на тестирование состояния старой части мозжечка. Когда повреждается новая часть мозжечка, драматически ухудшается почерк и нарушаются другие тонкие двигательные навыки. Кроме мозжечка за двигательное обучение и формирование двигательной памяти отвечает еще одна очень важная зона нашего мозга, так называемые базальные ганглии больших полушарий. Базальные ганглии находятся в глубине больших полушарий и представляют из себя значительное скопление серого вещества. Большие полушария снаружи покрыты корой. Под ними расположено белое вещество, а еще ниже — базальные ганглии. Это довольно трудное скопление нейронов, которое по объему не уступает мозжечку. В состав базальных ганглиев входят многочисленные структуры, такие как хвостатое ядро, скорлупа, бледный шар, ограда, миндалина, nucleus accumbens. Все эти структуры активно изучаются и очень известны в узких кругах нейрофизиологов. Базальные ганглии — это еще одна область, которая отвечает за двигательное обучение. Причем они довольно четко делят функции с мозжечком. Мозжечок запоминает конкретные параметры конкретных движений. А базальные ганглии запоминают уже цепочки движений, комплексы движений. Если вы учитесь танцевать и научились делать какой-то красивый жест — это мозжечок. Но если вы в целом выучили танец и запомнили, как одно движение переходит в другое, то это уже базальные ганглии. Поэтому функция базальных ганглиев еще сложнее, чем функция мозжечка, а в ходе эволюции они возникают существенно позже. Что интересно, идея торможения лишних движений и создания некой тормозной завесы, чтобы не возникали какие-то посторонние, ненужные реакции, реализована и для базальных ганглиев. Ключевая структура базальных ганглиев, которая называется бледный шар, содержит клетки, очень похожие на клетки Пуркинье. Это точно такие же крупные гамковые клетки, которые все время выделяют тормозный медиатор, идущий в таламус. Благодаря этой тормозной завесе таламус не генерирует лишние двигательные программы. Если нужно запустить движение, то клетки бледного шара тормозятся нейронами хвостатого ядра и двигательная программа все-таки запускается. Поэтому если повреждаются базальные ганглии, эффекты выглядят совершенно не так, как эффекты мозжечка. При повреждениях базальных ганглиев либо движения вообще не запускаются, двигательные программы не запускаются, либо базальные ганглии начинают по собственному почину запускать патологические программы. Например, возникает дрожание или то, что называется ригидность — мышечное напряжение. Эти симптомы характерны для паркинсонизма, поскольку черная субстанция, которая содержит дофаминовые нейроны, постоянно воздействует на хвостатое ядро, на скорлупу, то есть на ключевые структуры базальных ганглиев, и регулирует их тонус, и значит в принципе уровень нашей двигательной активности, а еще эмоций, которые связаны с движениями. В тяжелых случаях, когда с базальными ганглиями что-то совсем не так и когда они самостоятельно начинают запускать двигательные программы, возникают патологии, которые называются хореи и атетозы. В этом случае, например, у человека самопроизвольно двигается рука. В случае атетоза возникают медленные скручивающиеся движения. А в случае хореи — быстрые высокоамплитудные движения. Наиболее известный вариант хореи — это хорея Гентингтона, которая развивается по тем же принципам, что и другие нейродегенеративные заболевания, когда в клетках базальных ганглиев, прежде всего в хвостатом ядре, в скорлупе накапливаются патологические белки, эти белки нарушают работу нервных клеток. В итоге разрушается сначала двигательная сфера поведения человека, а потом вся его психическая деятельность. Большие полушария по массе составляют 75-80% от всей массы центральной нервной системы. Не удивительно, что в них находятся высшие центры сенсорных систем, высшие двигательные центры, центры мышления, центры, связанные с волей и принятием решений. Если анализировать анатомию больших полушарий, то она весьма характерна, и снаружи большие полушария покрыты корой. Кора — это поверхностное серое вещество, в котором нервные клетки расположены слоями. Под корой находится белое вещество больших полушарий, а еще глубже — так называемые базальные ганглии. Базальные ганглии — это скопление серого вещества в глубине больших полушарий. Часть нейронов в базальных ганглиях занимаются движениями, часть связана с системой потребностей, эмоций, мотиваций. Белое вещество — это аксоны, которые в основном входят в кору и выходят из коры. Самое известное скопление этих аксонов — мозолистое тело. Это мощные пучки белого вещества, которые переходят из правого полушария в левое и соединяют наш мозг в единое целое, и два полушария работают как общая информационная сущность. Если повреждать или разрезать мозолистое тело, а нейрохирурги одно время пробовали такие воздействия на мозг человека, то возникает «расщепленный мозг», когда правое и левое полушария начинают функционировать независимо. Кроме мозолистого тела к белому веществу относятся аксоны, которые входят в кору — это, прежде всего, аксоны таламуса и аксоны, которые выходят из коры. Самый мощный пучок белого вещества, выходящий из коры больших полушарий — кортико-спинальный или пирамидный тракт. Он идет по нижней поверхности всего головного мозга, и на границе продолговатого мозга и моста большинство аксонов кортико-спинального тракта перекрещиваются, а дальше уже в составе белого вещества опускаются вдоль спинного мозга и доходят до разных сегментов спинного мозга. Благодаря этому перекресту наше левое полушарие управляет правой половиной тела, а правое полушарие — левой. Большинство информационных систем в нашем мозге перекрещиваются. Это касается не только движений, но и сенсорных систем. На поверхности коры больших полушарий большое количество борозд и извилин. Борозды нужны чтобы увеличить площадь коры. Чем больше коры больших полушарий, тем больше нейронов, серого вещества, и тем больше вычислительные возможности мозга. Складчатая кора — это очень правильно и хорошо. В случае коры больших полушарий человека, только треть серого вещества находится непосредственно на поверхности, а две трети внутри борозд. Борозды очень разнообразны. Самые крупные борозды есть у всех людей. А мелкие борозды также индивидуальны, как рисунок отпечатков пальцев. Самые крупные борозды — это так называемая центральная борозда, которая идет от макушки вниз по самой середине нашего мозга, и боковая борозда. Центральную борозду называют еще роландовой бороздой, боковую — сильвиевой бороздой, в честь тех анатомов, которые начиная с XVIII века описывали все эти структуры. Центральная борозда позволяет разделить большие полушария на лобную долю и теменную долю. Все, что находится ниже боковой борозды, относится к височной доле больших полушарий. В целом кору больших полушарий можно разделить на шесть долей. Это лобная, теменная, височная. В самой задней части больших полушарий находится затылочная доля. Кроме того, есть две доли, которые не видны на этой боковой или латеральной поверхности больших полушарий. Эти доли называются островковая и лимбическая. Островковая доля находится в глубине боковой борозды. Если идти в боковую или сильвиеву борозду, оказывается, что дно ее очень сильно расширяется и возникает островковая доля. Там много коры больших полушарий и весьма специфические по функциям зоны. Медиальная кора, то есть внутренняя кора больших полушарий, тоже не видна, когда мы смотрим на полушария снаружи. Она образует так лимбическую долю. Для того, чтобы увидеть лимбическую долю, мы должны разрезать мозг пополам и развернуть эти две половинки. Тогда на внутренней поверхности полушария мы увидим обширные зоны коры — это и есть лимбическая зона. Лимбическая от слова лимб — круг. То есть это кора, которая окружает место отхода больших полушарий от промежуточного мозга. С точки зрения происхождения в коре больших полушарий выделяют древние, старые и новые области. Древняя кора — это та кора, которая есть уже у рыб. В человеческом мозге она занимает совсем небольшой объем. По разным оценкам, от одного до полутора процентов. Самая древняя функция больших полушарий — это обоняние. Исходно эти конструкции возникают именно чтобы нюхать. Первая пара черепных нервов, обонятельный нерв входит именно в большие полушария, в древнюю кору больших полушарий. На нижней поверхности лобных долей есть специальные конструкции — обонятельные луковицы. Хотя они находятся заметно отдельно от остальных больших полушарий, они, тем не менее, относятся к древней коре. В обонятельные луковицы входит обонятельный нерв, там расположены нервные клетки, которые начинают анализ обонятельных сигналов. Дальше от обонятельных луковиц идет пучок аксонов — обонятельный тракт, который входит уже в высшие центры обоняния. Высшие центры обоняния расположены на внутренней поверхности больших полушарий, в основном там, где находится передняя часть мозолистого тела. Прозрачная перегородка или септум — один из таких обонятельных центров. Старая кора больших полушарий тоже не очень велика. Это порядка двух-трех процентов. Она возникает в заметном виде прежде всего у рептилий. Ключевая структура старой коры называется гиппокамп. Гиппокамп на русский язык переводится как морской конек. Эта структура когда-то напомнила нейроанатомам морскую рыбку. Гиппокамп представляет из себя цилиндрический тяж серого вещества, который находится у человека в глубине височных долей мозга. Функция гиппокампа и тех структур, которые с ним связаны, а это все структуры старой коры, — это функции, связанные с кратковременной памятью и перезаписью кратковременной памяти в долговременную. Именно с этой точки зрения изучается гиппокамп, а еще зубчатая извилина и субикулум. За работу, в которой было показано, насколько важны нейроны гиппокампа и окружающих структур для ориентации в пространстве, в 2014 году была вручена одна из Нобелевских премий по физиологии и медицине. Эта зона возникает, чтобы хорошо ориентироваться в пространстве и помнить, как вы движетесь. Помнить, где находится ваш дом, чтобы в него быстро вернуться. Ящерица вышла из норки, пошла прямо, свернула направо, потом налево. В случае опасности как быстро бежать обратно? Об этом помнит гиппокамп, с этого начинается его функция как центра памяти. В ходе эволюции он приобретает способность запоминать и другие сенсорные сигналы, зрительные, слуховые, начинает работать с центрами эмоций. Из гиппокампа выходит мощный пучок белого вещества, пучок аксонов — свод. Свод проходит вокруг мозолистого тела. Сигналы, идущие по своду, попадают в таламус, а потом в лимбическую долю коры больших полушарий. Возникает очень важная, значимая анатомическая конструкция — круг Пейпеза. Круг Пейпеза важен для работы систем памяти и для превращения кратковременной памяти в долговременную. 95% коры больших полушарий — это новая кора. Новая кора — это высшие сенсорные центры, высшие двигательные центры и ассоциативные зоны, которые занимаются самыми сложными психическими функциями. Стандартная новая кора больших полушарий имеет шестислойную структуру. Снаружи находится молекулярный слой, потом наружный зернистый и наружный пирамидный, внутренний зернистый, внутренний пирамидный и полиморфный. Нейроны каждого слоя очень характерно выглядят и занимаются определенной функцией. Сигналы из таламуса в кору больших полушарий в основном воспринимает четвертый слой. Если говорить о входе информации в кортико-спинальный тракт, то этот тракт формируют аксоны пятого слоя. С точки зрения функций разные отделы коры больших полушарий занимаются очень конкретными и очень отдельными вещами. Затылочная доля коры больших полушарий — это наши зрительные центры. Зрительные сигналы, после того как они прошли таламус, достигают затылочной доли коры больших полушарий. В затылочной доле находятся нервные клетки, которые начинают анализировать зрительные образы, узнают линии, геометрические фигуры, лица людей, буквы, иероглифы — разные сигналы, которые поставляет нам зрительная система. Височная доля — это слуховая зона. Сюда приходит информация от улитки, которая прошла через продолговатый мозг и мост, через таламус. Здесь есть нервные клетки, которые узнают отдельные тональности или звуки природы, плеск воды или скрип двери. Узнают смех и плач человека, нашу речь и музыку. Дальше — теменная доля. В ее передней части находится зона чувствительности тела. Здесь расположены нейроны, которые занимаются болевой, кожной и мышечной чувствительностью. Сюда, в конце концов, приходит информация, которая поднималась из спинного мозга по дорзальным столбам, по нежному и клиновидным пучкам через таламус. Она достигает этой зоны, и здесь находится то, что называют картой нашего тела. Разные зоны нашего тела здесь расположены не вперемешку, а формируют как бы отражение нашей поверхности. Зона ноги находится выше всего, потом расположена зона туловища, потом зона руки, и еще ниже зона головы. Причем зона головы не перевернута, то есть сначала лоб, потом верхняя челюсть, нижняя челюсть и внизу язык. Зона языка ныряет в боковую борозду и контактирует с островковой долей. И это не просто так, потому что в островковой доле находятся наши центры вкуса. В итоге, например, чувствительность от языка и кожная, тактильная, температурная и собственно вкусовая собирается внутри боковой борозды в единый вкусовой образ. Задняя часть лобной доли занимается движениями. Это так называемая премоторная и моторная кора, где генерируются произвольные движения, которые определяются как новые движения в новых условиях. Именно из этой области сигналы поступают в мозжечок и базальные ганглии, для того чтобы они запоминали новые двигательные программы. На боковой поверхности мы видим еще две огромные зоны. Это задняя часть теменной доли и передняя часть лобной доли — наши высшие психические центры. Ассоциативная теменная кора связана, прежде всего, с нашим мышлением и работой со словами. А ассоциативная лобная доля или префронтальная кора — это центр воли, инициативы, принятия решений. Здесь происходит выбор поведенческих программ и их запуск. Если происходит повреждение различных отделов коры, а это инсульты и микроинсульты, то соответствующие функции мозга нарушаются, и может пострадать зрительная система, слуховая система, двигательная система, или центры мышления. Наш организм довольно богато снабжен различными органами чувств. Еще в античные времена выделили основные пять чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. На самом деле мы снабжены сенсорными системами гораздо богаче. Их назначение понятно: мы собираем информацию из внешней среды и из внутренней среды организма, потому что нашему мозгу важно, в каком состоянии находятся внутренние органы, насколько растянут кишечник или бронхи — все это достаточно значимо. Большинство сенсорных систем имеют стандартное строение, и все начинается с клеток-рецепторов, то есть таких датчиков, которые реагируют на сигнал ― на химический сигнал (молекулы появились в окружающей среде) или на физический, прикосновения, электромагнитные волны, как в случае зрения. Дальше этот датчик, клетка-рецептор, передает электрические импульсы на проводящий нерв. Нерв — это такой провод, который связывает датчик и центральный процессор, головной и спинной мозг. У нас, как известно, 31 пара спинномозговых нервов, и все они занимаются передачей сенсорных сигналов от разных этажей тела. Кроме того, из 12 пар черепных нервов большинство тоже занимаются сенсорикой. И наконец, третий, самый сложный этап: сигнал попадает в центральную нервную систему и дальше сначала внутри спинного мозга, а потом и головного мозга последовательно обрабатывается, запускаются те или иные реакции, информация запоминается. Чем выше сигналы двигаются по центральной нервной системе, тем более сложные вычислительные операции реализуются. Самые сложные человеческие моменты обработки информации случаются в коре больших полушарий. Если смотреть подробнее на наши рецепторы, с них, собственно, все начинается. Мы видим, что они делятся на два типа: это могут быть нервные клетки или ненервные клетки. Если рецептор — это нейрон или его отросток, такие рецепторы называются первично чувствующими. В каком-то смысле эволюция начинала с них. На нервные клетки приходил сигнал, дальше генерировался электрический импульс, и в этом понятном для мозга виде информация поднималась в спинной мозг, головной мозг. Но сигналов очень много, и они разные. Видимо, ресурсов нейронов не хватает на то, чтобы реагировать на все на свете, а чем больше сенсорных потоков вы считываете, тем полней информация об окружающей среде, тем правильнее ваше поведение, поэтому эволюция искала еще какие-то датчики, кроме нейронов. В конце концов ряд клеток ― прежде всего эпителиальных, покровных клеток на поверхности кожи или на поверхности полостей организма ― тоже превратились в рецепторы. Но это уже не нервные клетки, а такие рецепторы называются вторично чувствующими. Для того чтобы им передать сигнал в ЦНС, нужна помощь нейронов периферической нервной системы. То есть рецептор реагирует на стимул, потом он должен передать его на так называемый проводящий нейрон, и уже только отростки проводящего нейрона доберутся до головного и спинного мозга. К первично чувствующим рецепторам относятся рецепторы нашей обонятельной системы, а еще рецепторы таких систем, как кожная, мышечная, болевая, еще рецепторы системы внутренней чувствительности. Вторично чувствующие рецепторы — это зрение, слух, вестибулярная система и вкус. Получается, что у нас девять больших серьезных сенсорных систем. Хотя на самом деле иногда предлагают выделить больше. Критерий выделения некой части нашего тела в отдельную сенсорную систему в общем и целом довольно понятен. Мы говорим об особой сенсорной системе, если есть свои рецепторы, свои проводящие пути и свои отдельные центры в головном и спинном мозге, которые обмениваются внутри сенсорной системы информацией. С этой точки зрения кожная чувствительность, болевая чувствительность и мышечная чувствительность — это разные сенсорные системы, хотя когда-то говорилось об общей чувствительности тела. Обоняние — отдельная сенсорная система, но существует так называемая дополнительная обонятельная система — вомероназальный орган. Эта конструкция, хоть она и небольшая, удовлетворяет всем критериям, приложимым к сенсорной системе. Поэтому довольно логично вомероназальный орган и все, что с ним связано, то есть сигналы, которые возникают при появлении феромонов, а потом уходят в гипоталамус, выделять в отдельную сенсорную систему. Но она получается уж больно маленькая, просто она очень сильно редуцирована. Как рецептор вообще реагирует на сигнал? За счет чего чувствительная клетка или ее отросток отвечает на физическое или химическое воздействие? Логика работы здесь довольно близка к тому, что вообще делают нейроны. Обычная нервная клетка отвечает на появление вещества медиатора. Рецепторы вкуса или рецепторы обоняния, рецепторы внутренней чувствительности примерно так же реагируют на появление химического вещества. На мембране рецептора есть чувствительные белки, с которыми связаны ионные каналы. При появлении определенного запаха они открываются, в клетку входят положительно заряженные ионы, возникает сдвиг заряда вверх, деполяризация, и это может служить причиной генерации электрических импульсов. Дальше эти импульсы убегут опять-таки в головной или спинной мозг. Примерно по такому же принципу работают рецепторы механической чувствительности и даже зрительные рецепторы. Как правило, некое адекватное сенсорное воздействие вызывает на мембране рецептора открывание (правда, иногда закрывание) тех или иных ионных каналов, возникает сдвиг заряда в клетке и генерируется потенциал действия, убегающий в центральную нервную систему. И чем сильнее сенсорное воздействие, тем чаще бегут импульсы (потенциалы действия) сначала по сенсорному нерву, а потом уже внутри сенсорных центров головного и спинного мозга. Это является первым из двух базовых законов работы сенсорных систем. Закон звучит так: интенсивность энергии сенсорного сигнала кодируется частотой потенциала действия в проводящем нерве. То есть чем громче звук, чем ярче свет, чем более концентрированный раствор, например, глюкозы, тем чаще бегут импульсы по тому или иному нерву. В зависимости от этой частоты наш головной мозг и высшие центры узнают об интенсивности сенсорного сигнала. Если говорить уже о реальных цифрах, то сигнал, который субъективно воспринимается как довольно слабый, где-то 20–40 импульсов в секунду. Если импульсы бегут с частотой 50–70 Гц по нерву, то это для нас субъективно сигнал средней силы. Когда ближе к 100 импульсам в секунду, то есть 100 Гц, это сильный сигнал. А когда уходит за 100 Гц, это уже сверхсильный сигнал, и такие сигналы для нас зачастую субъективно неприятны. Слишком яркий свет, слишком громкий звук — мы стараемся уйти от таких воздействий, потому что велик шанс повреждений тех самых рецепторов или, что еще хуже, сенсорных центров головного и спинного мозга. Для того чтобы рецепторы хорошо и качественно работали, им, как правило, нужны некие вспомогательные структуры, создающие для них все условия. Рецепторы функционируют уже внутри этих структур. Такие структуры мы называем органами чувств. Не нужно путать понятия «орган чувств» и «сенсорная система». Орган чувств ― это место, где рецептору хорошо. Скажем, глаз ― это орган зрения. Внутреннее ухо или улитка ― орган слуха. Кожа ― это орган осязания, болевой чувствительности. Помимо интенсивности, энергии каждый сенсорный сигнал характеризуется еще одним качеством. С точки зрения организации сенсорной системы качественно разными сигналами считаются те, которые действуют на разные рецепторы. Это не очень сходится с нашим бытовым восприятием работы органов чувств и сенсорных систем, но это именно так. Проще всего это понять на примере кожной чувствительности. У нас есть поверхность кожи, по которой рассеяны рецепторы, отростки нервных клеток, и разные рецепторы обслуживают разные участки кожи. Соответственно, есть рецептор и нейрон, работающий с большим пальцем, и есть нейрон, работающий с мизинцем. Качественно разные сигналы ― это сигналы, которые считываются от разных участков кожи. Для слуховой системы организация нашей улитки такова, что разные рецепторы реагируют на сигналы разной тональности. Есть рецепторы, настроенные на высокие частоты, на низкие частоты, средние частоты. Для нашей зрительной системы качественно разными сигналами являются сигналы, приходящие от разных точек пространства, потому что разные фоторецепторы у нас на сетчатке как бы сканируют свой кусочек этой 2D-картинки и отчитываются перед центральной нервной системой о неких точках в определенных местах пространства. То есть качественно разные сигналы ― это сигналы, действующие на разные рецепторы. Дело еще в том, что рецепторы, как правило, расположены в определенном месте нашего тела. Эта зона называется рецепторная поверхность. Каждый рецептор передает сигнал своим нервным клеткам, информация от соседних рецепторов передается соседним нервным клеткам. В итоге рецепторная поверхность параллельно отображается на структурах головного и спинного мозга ― этот параллельный перенос знаком вам из геометрии. В результате возникает очень интересный эффект: у нас в головном или спинном мозге формируется карта рецепторных поверхностей. Наша кожная поверхность с большим пальцем, ухом, спиной, мизинцем, коленом и так далее отображается в центрах кожной чувствительности, сетчатка отображается в зрительных центрах, а улитка и ее базилярная мембрана ― в слуховых центрах. Параллельный перенос позволяет нашему мозгу различать сигналы разного качества. Каким образом мозг узнает, что прикоснулись к носу или к колену? Ведь импульсы, которые бегут по нервным клеткам, абсолютно одинаковые. Узнать можно, только если посмотреть, по какому аксону прибежал сигнал. В кибернетике это называется кодировка номером канала. Принцип кодировки номером канала лежит и в основе работы сенсорных систем. Это второй базовый закон работы сенсорных систем. Он звучит так: качество сенсорного сигнала кодируется номером канала. Мы можем закодировать интенсивность сигнала с помощью частоты ПД, закодировать качественные характеристики с помощью номера канала, и этого достаточно головному мозгу, для того чтобы дальше обрабатывать эту сенсорную информацию. Что происходит в головном и спинном мозге с сенсорными сигналами? Они фильтруются и способны запускать различные реакции. Головной и спинной мозг, особенно головной, способны опознавать так называемые сенсорные образы. Сенсорная область ― это совокупность нескольких сенсорных сигналов, информационная сущность более высокого порядка. Спинной мозг в основном работает с чувствительностью тела, 31 сегмент спинного мозга считывает информацию с 31-го этажа нашего тела: это болевая чувствительность, кожная, мышечная чувствительность и сигналы от внутренних органов ― это называется интерорецепция, внутренняя чувствительность. Дальше белое вещество спинного мозга, скопление аксонов позволяет провести, передать эту информацию уже в головной мозг. Главными восходящими трактами спинного мозга, теми, которые передают такую сенсорную информацию, являются так называемые дорзальные столбы, идущие на самой задней поверхности спинного мозга. Еще есть спинно-мозжечковые тракты, взаимодействующие с мозжечком. Для передачи болевой чувствительности очень важен спинно-таламический тракт. Если мы говорим о головном мозге, то ему достается львиная доля сенсорных входов. Существует обонятельный нерв, зрительный нерв, вестибуло-слуховой нерв ― три нерва, занимающиеся исключительно сенсорикой. Кроме того, такие нервы, как лицевой, языкоглоточный, тройничный, тоже передают различные сенсорные сигналы. Очень важным уровнем обработки сенсорных сигналов является таламус — структура, через которую все сенсорные потоки, кроме обоняния, поднимаются в кору больших полушарий. Таламус — это важнейший информационный фильтр, работающий по заказу коры больших полушарий и пропускающий то, что здесь и сейчас является значимым. Кроме того, таламус очень охотно пропускает новые сильные сигналы. В выполнении этой функции ему помогает четверохолмие среднего мозга, где расположены наши древние зрительные и слуховые центры. В конце концов сенсорная информация поднимается в кору больших полушарий, где есть зрительные центры, слуховые центры, вкусовые центры. Затылочная доля ― это зрительная кора, височная доля ― слуховая, область в районе центральной борозды ― это наша чувствительность. Внутри этих сенсорных зон выделяют первичную, вторичную, а также третичную кору, которая занимается узнаванием все более сложных образов. Первичная зрительная кора ― это узнавание линий, вторичная зрительная кора ― узнавание геометрических фигур, а третичная ― это уже лица конкретных людей. После обработки в конкретных сенсорных центрах сенсорная информация передается в ассоциативную теменную кору, где находятся нейроны, способные работать одновременно с разными сенсорными потоками. Еще античные философы, наблюдая за поведением животных, заметили, что в этом поведении можно выделить врожденные и приобретенные компоненты. Молодые ласточки умеют лепить гнезда, умеют врожденно, но при этом лепят их как-то криво. По мере набора индивидуального опыта с каждым годом они их лепят все лучше и лучше. В конце концов эти гнезда достигают некоего идеального состояния. Если есть врожденные и приобретенные компоненты нашего поведения, стало быть, есть врожденные и приобретенные компоненты деятельности мозга. В XIX веке в изучение этого вопроса огромный вклад внес российский ученый Иван Михайлович Сеченов. Дальше эту эстафету подхватил Иван Петрович Павлов, который разработал теорию условных рефлексов и предложил метод для изучения условных рефлексов и процессов формирования памяти. Вообще, в науке очень важно придумать метод. Все знали, что животные учатся. Но как сделать некую экспериментальную обстановку, попав в которую собака Павлова обязательно сформирует какой-то навык? Заслуга Ивана Петровича поэтому очень велика, и его работы лежат в основе современной физиологии мозга и современной нейрофизиологии. Как ведет себя павловская собака в этом эксперименте? Ей предъявляется некий, как писал Иван Петрович, исходно незначимый сенсорный сигнал: звонит колокольчик, потом возникает еда, собака эту еду ест, а после нескольких повторов звук колокольчика начинает вызывать слюноотделение. Появляется реакция, которая раньше была направлена непосредственно на еду, а теперь каким-то образом к запуску этой реакции присоединился звуковой сигнал. Павлов назвал это условным рефлексом — реакцией, которая формируется при определенных условиях. Исчезает она тоже при определенных условиях. Если говорить современным языком, то получается, что в ходе этой экспериментальной процедуры в мозге возникает новый канал для передачи информации. До Павлова слуховой центр и центр, запускающий слюноотделение, не были связаны. А нервные клетки из слухового центра каким-то образом передают сигнал в центры, связанные с работой слюнной железы. Иван Петрович Павлов подозревал, а мы теперь точно знаем, что эти новые каналы для передачи информации формируются в коре больших полушарий. Когда собака начинает реагировать слюноотделением в ответ на звонок, это означает, что нейроны височной коры, слуховой коры передают сигнал в так называемую островковую долю, которая находится в глубине боковой борозды. Соответственно, передача этого сигнала идет настолько эффективно, что в итоге островковая кора запускает слюноотделение. Современная нейрофизиология знает, что в основе формирования новых каналов для передачи информации лежит модификация синапсов. То есть синапсы, которые находятся по дороге от височной коры к островковой доле, начинают вырабатывать больше медиатора, рецепторы в этих синапсах становятся более многочисленными. В итоге сигнал передается все более и более эффективно. Обучение, которое идет по павловским принципам, называют ассоциативным обучением. Кроме присутствия сенсорного сигнала оно обязательно требует биологически положительного результата, срабатывания центров положительных эмоций и удовлетворения какой-то потребности. Павловская собака учится на основе получения небольшого количества пищи. Крыса, которая в ответ на включение лампочки прыгает на полочку, чтобы не получить небольшой удар током, учится на основе так называемой пассивно-оборонительной программы. Она убегает от опасности, и это биологически положительный результат. Крыса, которая прыгнула на полочку и спаслась, не менее счастлива, чем собака, получившая кусочек еды. Оказалось, что ассоциативное обучение, которое идет по таким принципам, — это самый сложный способ обучения. Павлов сразу взялся за более сложное явление в сфере обучения и памяти. Сейчас мы знаем, что в мозге с ассоциативным обучением сосуществуют другие виды обучения и другие виды памяти. Эти виды обучения называются неассоциативным обучением, основные из них ― это суммация, долговременная потенциация и импринтинг. Суммация ― это был вид обучения, который раньше всего удалось не просто описать, а проанализировать на синаптическом уровне. На уровне поведения суммация выглядит следующим образом. Есть какой-то исходно незначимый сигнал, например не очень громкий звук, на который вы не реагируете. Но если этот звук устойчиво повторяется, то в некоторый момент нервная система обращает на него внимание и начинает реакцию. Скажем, вы сидите дома и смотрите телевизор. Вдруг вы услышали, что вода капает из крана. Она, может быть, капает там уже два месяца. Но именно здесь и сейчас ваш мозг обратил внимание на это повторное «кап-кап-кап» и отреагировал. С биологической точки зрения понятно, что если сигнал слабый, но он повторяется, то его стоит проанализировать. Классиком изучения механизма суммации является Эрик Кандел ― американский ученый, который в 2004 году получил за свою работу Нобелевскую премию. Его модельным объектом оказалась не собака и даже не лабораторная мышка, а моллюск под названием аплизия. Это такой большой морской слизняк, который иногда даже умеет как бы парить в воде, летать. Он ведет не очень затейливый образ жизни, питается водорослями, и он, скажем так, не очень вкусный. У него нет раковины, а жабра, с помощью которой он дышит, находится прямо на поверхности тела. Кандел придумал методику очень мягкого воздействия на эту жабру. Если жабру сильно ткнуть, то слизняк спрячет ее в специальную мантийную полость, в карман на спине. Если тихонечко воздействовать, то поначалу не прячет. Но если повторять воздействия каждые пять секунд, то реакция возникает. Кандел использовал для такой стимуляции трубочку от коктейля, через которую шла струйка воды, и, соответственно, он мог очень тонко дозировать силу давления на жабру. Дальше удалось ввести регистрирующие электроды во все нервные клетки цепочки, которая запускает втягивание жабры, и выяснить механизмы суммации. Тут действительно нужно очень точно подобрать силу воздействия, потому что на первую стимуляцию нет реакции, на вторую нет, а на пятую она возникает, и дальше моллюск при каждом воздействии исправно прячет жабру. Оказалось, что основной механизм суммации ― это так называемое пресинаптическое накопление кальция. Каждый раз, когда даже небольшой сенсорный сигнал проходит через аксон, перед выделением медиатора в окончание аксона входит кальций. После того как медиатор выделен, этот кальций откачивается, уходит, чтобы как бы перезагрузить систему. Но если мы будем давать стимул достаточно часто, то кальций накапливается, и в итоге при каждом очередном стимуле выбрасывается все больше медиатора, и в какой-то момент возникает реакция. Этот вариант можно назвать кратковременной памятью, потому что, если мы оставим систему в покое на несколько минут, весь кальций в конце концов уйдет и сеть забудет о том, что она реагировала на этот повторный слабый сигнал. В жизни у нас такое часто бывает, когда мы используем данный механизм. Скажем, вам сообщили, что у вас занятие в 358-й аудитории, и вы идете и повторяете: «Триста пятьдесят восемь, триста пятьдесят восемь» ― это вы повторно дуете на свою мозговую «жабру», чтобы не забыть. А потом вам позвонила лучшая подруга, вы с ней поговорили каких-то 5–10 минут, положили трубочку, обращаетесь к мозгу: «Мозг, в какую аудиторию идем?» ― «А я не помню». Весь кальций уже ушел, и система заново должна загружать эту информацию. Для того чтобы происходила суммация, не нужно никаких дополнительных ухищрений: она случается на любом синапсе. Второй механизм — механизм долговременной потенциации — позволяет сохранить память на несколько часов. В основе этого механизма лежит работа NMDA-рецепторов и синапсов, в которых выделяется глутаминовая кислота. Глутаминовая кислота, глутамат — это главный возбуждающий медиатор нашего мозга. А у NMDA-рецепторов есть такая особенность: они могут закрываться магниевой пробкой. И пока пробка закрывает рецептор, он не работает. Но если дать сильный сигнал, пробка вылетает, рецептор мгновенно переходит в рабочее состояние, и соответствующий синапс начинает очень активно проводить сигнал. Больше всего синапсов, способных к долговременной потенциации, находится в глубине височной доли наших полушарий. Здесь расположена структура, которая называется гиппокамп. Он связан с долговременной потенциацией и запоминает некие значимые, эмоционально или сенсорно, события, которые с нами случаются в течение текущего дня. Выключение NMDA-рецепторов, то есть возврат магниевых пробок, происходит в основном во сне. Гиппокамп очищается от информации, которая накопилась за текущий день, но при этом эта информация может стираться безвозвратно или перезаписываться в систему долговременной памяти. Поэтому гиппокамп очень важен как для кратковременной памяти, так и для формирования долговременной памяти. Скажем, электрическое воздействие на гиппокамп приводит к тотальному выбиванию магниевых трубок, и в итоге человек забывает сам момент электрошока и несколько часов до шока. Это явление называется ретроградной амнезией. Теперь несколько слов про импринтинг. Это уже долговременная память, которая тоже относится к разряду неассоциативной, то есть не идет на фоне положительных эмоций. Особенностью импринтинга является то, что он приурочен к определенному периоду онтогенеза, к какому-то определенному моменту жизни живого организма. Все остальные виды памяти формируются когда угодно. А импринтинг связан с рождением детеныша, половым созреванием или еще с каким-то эмоционально очень значимым событием. Открыл и описал импринтинг Конрад Лоренц ― выдающийся австрийский зоопсихолог, который за свою работу тоже получил в 1970-е годы Нобелевскую премию. Его классические исследования посвящены тому, как птенец, цыпленок или гусенок запоминает образ матери. Идет сенсорное запечатление образа родителя, нейроны, которые запомнили, что этот объект является мамой, запускают реакцию детского поведения. Цыпленок смотрит, смотрит, смотрит на курицу, а дальше ― бац! ― заработал соответствующий отдел его мозга, и он начинает реализовать свои детские реакции и адресовать их этому объекту: пищать, звать в случае опасности, прятаться, следовать, подражать и так далее. На примере нейронов, которые отвечают за импринтинг, впервые удалось описать механизмы долговременной памяти, и оказалось, что эти механизмы связаны уже с воздействием на ядерную ДНК. Когда мы говорим о суммации или долговременной потенциации, синапс более-менее уже существует, но в нем меняются какие-то достаточно тонкие параметры. Когда идет импринтинг, в синапсе очень мало рецепторов. Он готов проводить сигнал, но пока хватает белков, которые будут воспринимать действие медиатора, а медиатором является опять же глутаминовая кислота. Система организована таким образом: когда мозг цыпленка видит некий рыжий объект (маму-курицу), соответствующий зрительный канал запускает небольшую активацию обучающегося нейрона. Эта активация передается на ядерную ДНК, на те гены, которые отвечают за образование рецепторов к глутаминовой кислоте. Гены активируются, возникает информационная РНК, идет на рибосому, рибосомы делают дополнительные рецепторы к глутаминовой кислоте, которые встраиваются в мембрану синапса, проводящего сигнал о рыжем объекте. В какой-то момент система начинает работать, и это состояние сохраняется пожизненно. Это долговременная память, которая способна определять не только детское поведение, но и дальнейшие зоосоциальные реакции особи внутри стаи, внутри какого-то коллектива. На основе изучения импринтинга нам постепенно становится понятно, как работает ассоциативное обучение, потому что логика процессов, которые еще Павлов описал на уровне слюноотделения у собаки, примерно такая же. Когда идет исходно незначимый сенсорный сигнал, соответствующие синапсы тоже увеличивают количество рецептора. Чтобы сформировалась долговременная память, нужно дотянуть воздействие до ядерной ДНК (это делает специальная система вторичных посредников), синтезировать дополнительные рецепторы к глутаминовой кислоте и встроить их в мембрану обучающегося синапса. В случае ассоциативного обучения есть одна проблема: воздействие довольно короткое. В случае импринтинга цыпленок смотрит на курицу, сигнал идет долго, долго раскачивает ядерную ДНК и синтез рецепторов. А в случае павловской собаки звонок совсем короткий. Как сделать его таким длинным, чтобы изменились синапсы? Здесь важнейшую роль играет как раз гиппокамп, который, запомнив некий сенсорный сигнал, пусть уже этот сигнал отсутствует, начинает передавать информацию о нем на обучающиеся нейронные цепи новой коры. Он имитирует, подменяет реальный сигнал. Память о том, что был звонок, продолжает поступать на обучающийся синапс, и мозг формирует новые информационные каналы, по которым передаются ранее незначимые, а теперь очень важные сигналы. Поведение модифицируется и становится более приспособленным к окружающей среде. Потребности определяют как избирательную зависимость нашего организма, в первую очередь нашего мозга, от каких-то факторов внешней или внутренней среды: температуры, содержания различных химических веществ в крови и так далее. Проблемой потребностей занимаются и философы, и психологи, и биологи, физиологи. И биологов, конечно, прежде всего интересуют так называемые биологические потребности, то есть потребности, которые исходно вставлены в наш мозг, являются врожденно заданными конструкциями, лежат в основе того, что, скажем, Иван Петрович Павлов называл безусловными рефлексами. Эти потребности изучать проще всего. Конечно, можно изучать и потребность любования цветущей сакурой, но найти соответствующие нейроны в мозге будет очень сложно, и вам как минимум понадобится мозг человека. А вот потребность в еде, в безопасности, в размножении ― эти центры доступны для исследования, причем порой на довольно несложных организмах. И конечно, получаемая информация оказывается важна вообще для изучения принципов работы мозга. Существует довольно много классификаций потребностей. Скажем, в психологии наиболее известна классификация, которую предложил Абрахам Маслоу. А биологи и физиологи чаще всего пользуются классификацией, которую нам предоставил Павел Васильевич Симонов ― ученый-физиолог, академик, человек, который долгие годы заведовал Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии и сделал очень серьезный вклад в науку о мозге. В частности, он предложил классификацию биологических потребностей. Биологические потребности он предложил разделить на три группы: потребности витальные, зоосоциальные и саморазвитие. И я хочу немного рассказать о каждой из этих групп. Специфика биологических потребностей действительно состоит в том, что они врожденно заданы. Это значит, что в мозге есть генетически определенные группы нервных клеток, которые опять же работают по неким генетически определенным принципам и отвечают за генерацию той или иной потребности. А дальше эта потребность, если она оказывается достаточно сильной, может подталкивать поведение любого живого организма, у которого есть мозг с такими центрами, в том числе поведение человека, в сторону удовлетворения этой самой потребности. И соответственно, у нас в мозге есть центры голода, центры агрессии, центры, связанные с половым поведением, любопытством и так далее. Начнем с витальных программ, витальных потребностей по Симонову. Витальный — от слова vita (‘жизнь’). Эти потребности относятся к группе жизненно необходимых. То есть если мы не будем время от времени их удовлетворять, то просто погибнем. Такие очевидные витальные потребности — это потребности в еде и воде. То есть питьевая потребность и пищевая потребность ― то, что мы называем голод и жажда. Соответственно, центры этих потребностей располагаются в гипоталамусе ― это нижняя часть промежуточного мозга. На этом довольно схематичном макете мозга можно видеть собственно гипоталамус, он находится примерно здесь. И центры голода и жажды расположены в средней части гипоталамуса, которая называется серый бугор. Здесь находятся нервные клетки, чувствительные прежде всего к концентрации глюкозы в крови, и когда эта концентрация падает, то у нас возникает чувство голода; также эти клетки чувствительны к концентрации натрия и хлора в крови, и когда эта концентрация растет, то у нас возникает чувство жажды. Скажем, центр голода занимает латеральные ядра гипоталамуса, и нейроны, которые там расположены, реагируют не только на концентрацию глюкозы в крови, но и на концентрацию инсулина или на сигналы от пустого желудка. Все эти стимулы повышают пищевую потребность, и гипоталамус начинает стучаться снизу вверх, в большие полушария, и говорить: «Есть хочу, есть хочу!». И в какой-то момент этот сигнал становится настолько сильным, что мы все бросаем и идем на поиски кусочка хлеба насущного. Примерно так же работает центр жажды. И питьевая потребность еще более актуальна, чем пищевая. Это логично: без еды человек может прожить несколько недель, а без воды всего несколько дней. Еще к центрам витальных потребностей относятся зоны, связанные с безопасностью. Эти зоны располагаются в заднем гипоталамусе и реагируют на всяческие неприятности. Самый очевидный сигнал ― это болевой сигнал, болевая информация, информация о том, что какая-то часть нашего тела повреждается. То есть болевые рецепторы реагируют на травму наших клеток, тканей, на повреждение мембран, возникают электрические импульсы, которые поступают в числе прочего в задний гипоталамус. Помимо ответа на боль, данный центр реагирует вообще на любые слишком сильные сигналы: на слишком громкий звук, на слишком яркий свет, слишком сильный запах. Но дальше, уже внутри заднего гипоталамуса, обнаруживаются нервные клетки, которые способны по-разному реагировать на наступление опасности, на болевую стимуляцию. Эти центры могут запускать программы так называемого активно-оборонительного поведения или пассивно-оборонительного поведения. И активно-оборонительное поведение ― это тогда, когда мы храбро нападаем на источник опасности и пытаемся разобраться и прекратить некое неприятное воздействие. Соответственно, это еще называют реакциями агрессии, ярости, то есть это реакции, которые действительно направлены на очень активное воздействие на окружающий мир. А альтернативный вариант ответа — это реакции страха, затаивания, убегания. Их называют пассивно-оборонительные, когда мы стремимся как-то избежать контакта с источником неприятностей. Как правило, в течение жизни по ходу поведения мозг сначала предпочитает пассивно-оборонительные реакции. А если уже загоняют в угол, то выбираются активно-оборонительные реакции. И то, насколько легко происходит переход от пассивно-оборонительного поведения к активно-оборонительному, является очень важным свойством нашего темперамента. Еще со времен Гиппократа особо выделялся меланхолический темперамент и холерический темперамент. Третья группа программ, которые Симонов отнес к витальным, ― это программы гомеостатические. Термин «гомеостаз» обозначает постоянство внутренней среды нашего организма. И для того, чтобы наши органы и ткани нормально работали, нужно, чтобы многие параметры оставались достаточно неизменными. Это и температура крови, и концентрация различных химических веществ, кровяное давление и так далее. И за этим следят специальные нейронные контуры, которые очень широко рассеяны по нашему мозгу. Их очень много внутри продолговатого мозга, моста. Там находится дыхательный центр. Дыхание ― это тоже гомеостатическая программа. Там находятся сосудодвигательные центры, которые отвечают за тонус сосудов и интенсивность сердечных сокращений. Очевидно, насколько эти программы жизненно важные. К этой же группе программ, кстати, относятся и те нейронные контуры, которые отвечают за наш сон и бодрствование. И действительно, нарушения сна очень опасны, и очевидно, что данная группа программ относится к витальным. И еще о двух программах следует упомянуть ― это программы груминга и программы экономии сил. Симонов тоже отнес их к витальным. Программы экономии сил направлены на то, чтобы наш организм тратил на достижение цели как можно меньше энергии. С биологической точки зрения очевидна польза от этих программ, потому что для того, чтобы добыть энергию, нужно кого-то съесть, кого-то поймать, а на это потратить тоже кучу сил. И к тому же это может быть сопряжено с опасностью. Поэтому мозг так устроен, что для достижения цели порой стремится выбирать самые короткие и самые очевидные, самые легкие пути. И получается, что, например, человеческая лень возникает не просто так, а в ее основе лежат такие программы экономии сил. Тут нужно еще понимать, что наш мозг ― это арена постоянной конкуренции центров разных потребностей. И если конкретно в вашем мозге эти центры, связанные с экономией сил, очень активно установлены, тогда вы действительно будете несколько ленивым человеком. Правда, остается разум, волевое усилие, которое все-таки может оторвать вас от дивана и двинуть куда-то в светлое будущее. Программы груминга ― это программы, связанные с уходом за телом, то есть умывание, вылизывание, вычесывание. Они тоже относятся к жизненно важным программам, потребностям, реакциям. Если вы не будете это делать, то через некоторое время покроетесь грязью, паразитами и умрете в ужасных мучениях. То есть понятно, что эта программа не такая витальная, как, скажем, дыхание, но без нее тоже никак нельзя. К зоосоциальным программам Симонов отнес программы, которые регламентируют внутривидовое взаимодействие особей. Это программы полового поведения, родительского поведения, это программы, направленные от детеныша к матери, и еще целый ряд более тонких программ, связанных в основном со стайным образом жизни, например стремление к лидерству в неком сообществе, а еще программы территориального поведения, программы, направленные на занятие и защиту некой территории. Наиболее изучены центры полового и родительского поведения. Они находятся в переднем гипоталамусе и очень чувствительны к гормональному статусу нашего организма. Программы полового поведения активируются тогда, когда высока концентрация половых гормонов, андрогенов, эстрогенов. Активная реализация программ родительского поведения связана с содержанием в крови и мозге таких веществ, как пролактин и окситоцин. С программами территориального поведения, программами, связанными со стремлением к лидерству, работают в основном базальные ганглии. Внутри базальных ганглиев, а точнее, внутри височных долей нашего мозга находится структура, которая называется миндалина. Миндалина расположена внутри височных долей больших полушарий. То есть если рассечь височные доли, то там будет небольшое, но очень значимое скопление серого вещества, такое округлое ― отсюда и название «миндалина». Не нужно путать это с миндалиной, которая в горле. Это особая часть базальных ганглиев. Наконец, Симонов отнес к зоосоциальным программам так называемые реакции сопереживания, когда животное и человек переносит на себя эмоции, испытываемые, скажем, соседом по стае или другой особью. Значительно позже, уже в 2000-х годах, было показано, что за подобного рода реакции отвечают так называемые зеркальные нейроны. Открытие зеркальных нейронов — одно из самых интересных открытий современной физиологии. Программы саморазвития ― это программы, которые, как писал Симонов, направлены в будущее. То есть в тот момент, когда они реализуются, не очень понятно, зачем они вообще сделаны и зачем возникают такие реакции. Но если мы наберемся терпения, мы увидим: вот, оказывается, зачем мозг это осуществляет. К программам саморазвития мы относим исследовательское поведение, направленное на сбор новой информации, программы, связанные с двигательным подражанием, рефлексы свободы, о которых писал еще Павлов, и игровое поведение. В тот момент, когда мы действительно собираем новую информацию, мы еще не знаем, как мы ее будем использовать. Но то, что в мозг идет какой-то новый поток, поток сигналов, ― это замечательно, и мы на этом фоне испытываем положительные эмоции. И на самых разных уровнях нашего мозга находятся центры, связанные с исследовательским поведением. Например, в среднем мозге есть нейроны, которые реализуют так называемый ориентировочный рефлекс. В субталамусе есть нервные клетки, которые отвечают за поисковое поведение, исследование окружающей территории. Скажем, в коре больших полушарий есть нервные клетки, которые регулируют манипуляции с предметами, то есть исследование неких объектов, стремление раскрутить, разломать, посмотреть, что внутри, и собрать эту новую информацию. В каждый момент времени только одна потребность может повести за собой поведение, реакции нашего мозга. Такую потребность называют доминирующей, а состояние реализации этой потребности, превращение ее в поведение называют доминантой. И в тот момент, когда потребность запускает некие реакции, организм начинает шевелить руками, ногами, двигаться к выбранной цели и в конце концов этой цели либо достигает, либо не достигает. И если все получилось хорошо и мы удовлетворили, скажем, пищевую потребность и поели, то центры голода начинают работать менее активно, а на уровне психических процессов мы ощущаем положительные эмоции. И значение этого состояния нейросетей, этих положительных эмоций состоит в том, что на фоне этого состояния кора больших полушарий запоминает те программы, которые привели к успеху. А если мы, например, бегали-бегали, но так и не поели, то потребность продолжает нарастать, субъективно мы ощущаем это как отрицательные эмоции, и на фоне этих отрицательных эмоций кора больших полушарий подтормаживает те программы, которые оказались неудачными. Поэтому в итоге получается, что сфера потребностей и эмоций очень тесно связана с процессами обучения и формирования памяти. Наш мозг — это арена постоянной конкуренции центров сна и бодрствования, и каждая «команда» хотела бы перетянуть одеяло на себя и привести нас в некое очень активное состояние или, наоборот, в состояние, когда мы спим и отдыхаем. Это правильная логика, и она применима к очень разным сторонам нашей психической активности. У нас в мозге постоянно конкурируют, скажем, центры положительных и отрицательных эмоций или в глобальном смысле возбуждающие и тормозные нейроны. Подобная конкуренция позволяет выводить организм в некий оптимальный режим в зависимости от различных условий внешней среды и в зависимости от неких процессов, которые творятся внутри организма. Центральное место в комплексе структур, связанных со сном и бодрствованием, занимает ретикулярная формация. Это ядра, которые находятся в самой срединной (медиальной) зоне продолговатого мозга и моста, и главным центром бодрствования являются ретикулярные ядра моста. Здесь расположены нервные клетки, воспринимающие самые разные информационные потоки, а дальше их аксоны очень широко расходятся по ЦНС и задают тонус. В свое время, когда их описывали, открывали в середине XX века, их назвали сначала неспецифическими, потому что были удивлены, что это за такие клетки, реагирующие буквально на все: на зрительные сигналы, на слуховые сигналы, на эмоции, мышление, движения… Потом оказалось, что они вполне себе специфические, просто функция у них такая: они как бы являются интегратором всех информационных потоков, оценивают общий уровень прежде всего сенсорных воздействий на организм и дальше задают тонус. Благодаря такой организации данного центра мы, например, просыпаемся от любого сенсорного сигнала, и вообще наша активность зависит от этого сенсорного входа. Мы просыпаемся — неважно, зазвонил будильник, потрясли вас за плечо или яркий свет — пошла активация, ретикулярные ядра моста заработали, и тонус поднимается. Соответственно, если вы хотите проснуться с утра, то, стало быть, свет поярче, музыку погромче, еще можно съесть что-нибудь бодрящее (например, ложку горчицы хватануть), и тогда все это заработает в более яркой форме. А вечером, наоборот, когда вы хотите благополучно отойти ко сну, полезно постепенно понижать сенсорный поток в вашем доме: тушить свет, не сидеть перед ярким экраном монитора и так далее — это общеизвестные факты. Итак, это главный центр бодрствования. Его постоянным оппонентом и конкурентом является главный центр сна, расположенный в среднем мозге, — это так называемое центральное серое вещество среднего мозга. В среднем мозге проходит такой узкий канал, соединяющий третий и четвертый желудочки (он называется мозговой водопровод), и вокруг него продолжение ретикулярной формации продолговатого мозга и моста, которое названо ЦСВ — центральное серое вещество среднего мозга. Там находятся нейроны, занимающиеся очень разными функциями, например контролем воли, эмоциональным контролем, и в том числе есть клетки, генерирующие сонное состояние. Но при этом центральное серое вещество является зоной высокого порядка, и для того, чтобы это сонное состояние распространилось по мозгу, центральное серое вещество использует ядра шва. Ядра шва — это скопление серотониновых нейронов, которые идут вдоль всех стволовых структур нашего головного мозга. Получается, что сначала срабатывает центральное серое вещество, потом ядра шва, в мозге становится больше серотонина — в самых разных структурах, например в таламусе, в коре больших полушарий, где основные сенсорные потоки, — и постепенно развивается сонное состояние. То есть для сна очень важно убрать лишние информационные потоки. При этом серотонин зачастую работает как основной запускающий фактор, но дальше эстафету подхватывают ГАМК-нейроны, то есть нейроны, вырабатывающие в качестве медиатора гамма-аминомасляную кислоту, и они уже могут активно блокировать, скажем, зрительные сигналы, слуховые сигналы. Здесь огромную роль играют ядра таламуса, то есть в центральной части таламуса есть нейроны, которые вполне так специально блокируют сенсорные потоки при нашем засыпании. И в том числе главный центр сна конкурирует с главными центрами бодрствования, и, стало быть, ядра шва довольно активно подтормаживают ретикулярные ядра моста. А главные центры бодрствования должны как-то нанести ответный удар. При этом сами они в качестве медиатора используют глутаминовую кислоту, то есть возбуждающий медиатор, поэтому нужно какое-то тормозное переключение, и тут на помощь ретикулярным ядрам моста приходит так называемое голубое пятно. Это тоже очень известная структура. Она находится в передней верхней части моста, и нейроны голубого пятна в качестве медиатора используют норадреналин. Голубое пятно действительно имеет слегка голубоватую окраску. Там несколько миллионов нервных клеток, что для мозга совсем немного. Их аксоны опять-таки очень широко расходятся по всей ЦНС, и в каких-то зонах ЦНС норадреналин оказывает возбуждающее действие, а в каких-то — тормозное. И в том числе норадреналин подтормаживает центральное серое вещество среднего мозга. То есть дополнительная активация голубого пятна приводит к тому, что баланс смещается в сторону бодрствования. А голубое пятно, в свою очередь, прежде всего связано с эмоциями, потенциальной опасностью, стрессом, поэтому когда мы нервничаем или чего-то ждем, то, соответственно, нам не спится, засыпание ухудшается. Скажем, у вас завтра ответственный экзамен, свидание или вы на самолете летите, а вы боитесь летать на самолете, и в этой ситуации голубое пятно будет вас бодрить, и порой это совершенно ни к чему. Дальше на комплексы этих структур огромное влияние оказывают так называемые супрахиазменные ядра переднего гипоталамуса. Это наша древняя зрительная структура, которая в ходе эволюции появляется очень рано. В принципе, что-то вроде этого существует уже у ланцетника, то есть у нашего рыбкообразного предка. На самом деле ланцетник не рыбка, а вообще бесчерепное, и у него из всей нервной системы только нервная трубка, глаз тоже нет, но есть уже отдельные светочувствительные клетки по поверхности этой нервной трубки. Ланцетник полупрозрачный, и эти светочувствительные клетки могут реагировать на общий уровень освещенности. Ланцетнику это важно для того, чтобы, если его выкопали из песка, он бы это почувствовал — стало светло — и закопался обратно в песок. Этот механизм дальше используется для оценки общего уровня освещенности у более продвинутых позвоночных, в том числе у нас, и поэтому в супрахиазменных ядрах мы обнаруживаем нервные клетки, являющиеся нашими биологическими часами, тем центром, который отслеживает суточные ритмы освещенности. Внутри супрахиазменных ядер мы обнаруживаем нервные клетки, активные днем, и нервные клетки, которые активны ночью. Те, что активны днем, посылают свои сигналы в главные центры бодрствования, а те, что активны ночью, — на центры сна и в итоге подсказывают: «Наступает ночь, пора засыпать» или «Уже день, пора просыпаться». Эта система действует достаточно мягко и ненавязчиво, но если мы резко меняем часовой пояс, скажем, на 6–8 часов — сел в самолет и перелетел куда-нибудь в Петропавловск-Камчатский, — то там это, конечно, заметно. Биологические часы действительно есть, и некоторое время вам тяжело живется в другой части земного шара, и нужна неделя, а то и две, чтобы биологические часы перевели стрелки. А так они очень аккуратно работают. Вообще вся эта система аккуратно работает, потому что засыпание по само́й биологической логике не должно быть быстрым процессом: вы должны понимать, где вы уснули, вы должны уснуть в безопасном месте. Обезьяну, которая внезапно уснула в неподходящем месте пространства, к утру просто съедят. Поэтому засыпание — процесс такой неспешный, довольно осмысленный, а вот просыпаться порой нам нужно действительно очень бодро, чтобы тут же какие-то реакции предпринимать. Итак, супрахиазменные ядра — это центры, ведущие биологические ритмы. Еще можно назвать так называемый вспомогательный центр сна, который расположен в продолговатом мозге. Это тоже нейроны, относящиеся к ретикулярной формации, и эти нервные клетки в основном настроены на внутреннюю среду нашего организма. Например, вы долго что-то делали и в крови появилось много отходов обмена веществ; вы поели и в крови появилось много глюкозы; вы заболели и в крови появились какие-то токсины, связанные с бактериями, — все эти факторы активируют ретикулярные ядра продолговатого мозга, а от них сигнал уходит на центральное серое вещество, и у нас развивается более сонное состояние, то есть идет сдвиг этого баланса. Получается, что с точки зрения ретикулярных ядер продолговатого мозга, если мы поели и в крови стала подниматься концентрация глюкозы, можно ложиться спать или отдыхать, то есть цель жизни вполне достигнута. Или после физической нагрузки надо отдыхать, или, например, если у вас какое-то инфекционное заболевание, то нечего бегать-прыгать, надо ложиться спать или по крайней мере не очень активно двигаться, для того чтобы иммунная система могла сосредоточиться на борьбе с возбудителем. В целом получается достаточно гибкая и не очень сложная система: по сравнению с двигательными центрами мозга или с центрами памяти система «сон ― бодрствование» устроена гораздо проще. Но, даже глядя на эту систему, мы видим, что она много чего умеет: она может оценивать уровень сенсорной нагрузки, идущей из внешней среды, может откликаться на состояние внутренней среды организма, может реагировать на суточные ритмы, реагировать на стресс. В итоге получается система, которая включена в большой комплекс общих адаптивных реакций нашего организма, связанных с внешней средой. На самом деле, конечно, ситуация гораздо сложнее и интереснее, потому что внутри того же сна существуют отдельные фазы, и с помощью, например, электроэнцефалограммы в свое время эти фазы были выделены. Примерно 50% времени сна, если мы смотрим на электроэнцефалограмму, мы видим не очень глубокий сон, а вот остальные 50% примерно поровну распределены между так называемым медленноволновым сном и парадоксальным сном. Парадоксальный сон — это такая отдельная сущность и отдельное состояние нашего мозга, потому что сон ― это прежде всего, конечно, физиологический отдых. Нервные клетки восстанавливают запасы энергии, свои липидные мембраны, белковый обмен, и все это очень понятно и нужно. Но парадоксальный сон — это очень активное состояние мозга. Собственно, само название «парадоксальный» связано с тем, что в этот момент на электроэнцефалограмме пишется такая активность, как будто мозг чем-то очень серьезно занимается, очень многие нервные клетки вовлечены в эти процессы, а разбудить человека в этот момент сложнее. То есть порог пробуждения выше, а мозг как будто бодрствует — вот он, парадокс. Сейчас, по современным представлениям, парадоксальный сон — это действительно отдельная фаза, во время которой мозг как бы разгребает залежи информации, накопленной за текущий день или за последний месяц, а иногда и за всю жизнь, и как бы перелопачивает эту информацию, ― видимо, устанавливает какие-то более короткие оптимальные нервные связи, что-то стирает. Кроме того, именно на этой фазе, судя по всему, происходит перезапись кратковременной памяти в долговременную, то есть информация, которая была в гиппокампе, в этот момент особенно эффективно отражается на нейронных цепочках новой коры, и происходят всякие долговременные модификации синапсов. Структурой, связанной с запуском парадоксального сна, является все то же голубое пятно, а электроэнцефалограмма позволяет нам увидеть, что эта фаза действительно наступила. Кроме того, на фазе парадоксального сна идет быстрое движение глаз, и это тоже позволяет идентифицировать данное состояние. Самое главное назначение сна — это физиологический отдых, и на электроэнцефалограмме в этот момент идут так называемые дельта-волны, то есть в итоге запись ЭЭГ оказывается очень хорошим источником информации о структуре сна, и это одно из больших достоинств электроэнцефалограммы, потому что в свое время, когда открыли электроэнцефалограмму, ― а это случилось еще в 30-е годы XX века ― была такая эйфория: сейчас, глядя на эти волны, мы увидим, о чем мозг думает, вот мозги просто буквально шевелятся. Сейчас мы знаем, что эти волны — это результат суммирования электрической активности миллионов нервных клеток и вытащить информацию из электроэнцефалограммы крайне сложно. По крайней мере в случае изучения сна электроэнцефалограмма оказывается очень полезным и информативным методом. Все начинается с условных рефлексов на комплексные стимулы. Эти рефлексы изучались еще в Павловской лаборатории, и в ходе опытов собаке предъявлялся не просто звонок или включение лампочки, а одновременно давался зрительный сигнал и слуховой сигнал. Например, собака должна была нажать лапой на педаль, если включалась лампочка и звучал звонок. А если включалась только лампочка или только звонок, она, конечно, могла нажимать лапой на педаль, но еду не получала. То есть среагировал на комплекс — получил еду и немножко положительных эмоций. Реагируешь на элементы комплекса — ничего не получишь. То есть три ситуации ― звонок плюс лампочка, только лампочка, только звонок — в ходе эксперимента чередовались. И оказалось, что собачий мозг с трудом, но эту задачу решает. Где-то после сотни таких разнообразных предъявлений собака исправно жмет лапой на педаль, когда звонок плюс лампочка, и не жмет, когда только лампочка и только звонок. Что это означает? Это означает, что у собаки в мозге где-то есть нервные клетки, которые способны одновременно работать и со зрительными сигналами, и со слуховыми и устанавливать новые каналы для передачи информации, которые запускают какую-то двигательную реакцию. Существование таких нейронов ― это, конечно, очень высокий уровень деятельности мозга, потому что работать только со зрительным сигналом или только со слуховым гораздо проще. А вот работать с разными сенсорными системами, да еще и в рамках процесса обучения ― это, конечно, очень возвышенное свойство нервной системы. И если изучать, например, эволюцию и способность животных разного уровня филогенеза реагировать на комплексные стимулы, то окажется, что, например, для ежика это нерешаемая задача. Крыса решает ее, только если один из символов ― это прикосновение, а второй тогда может быть звонком или лампочкой. А вот зрительно-слуховой комплекс крысиный мозг не может решать. Собака, кошка, лошадь могут, для обезьяны это вообще пустяковая задача. Обезьяний мозг способен легко формировать комплекс, скажем, из пяти разных сигналов: звукового, обонятельного, вкусового и так далее. То есть наш мозг, наш обезьяний мозг, к этому очень здорово приспособлен. Возникает следующий вопрос: а в каком месте находятся эти нервные клетки? Павлов подозревал, а мы теперь точно знаем, что эти нервные клетки находятся в так называемой ассоциативной теменной коре. Наша теменная доля больших полушарий содержит зону кожной чувствительности, но она находится в передней части теменной доли. А вот задняя часть теменной доли — это как раз так называемые ассоциативные нейроны, которые способны работать с разными сенсорными системами. И деятельность этих нейронов лежит в основе формирования условных рефлексов на комплексный стимул, а также в основе формирования наших речевых способностей и способностей реагировать на слова. Когда мы запоминаем слова, эти нервные клетки ― нейроны ассоциативной теменной коры ― связывают сигналы от разных сенсорных систем. Скажем, я вижу мозг — это зрительный сигнал, и я говорю слово «мозг». Зрительный и слуховой сигналы где-то должны соединиться, должна произойти модификация синапсов. Таким местом является задняя часть теменной доли. Соответственно, у ребенка, когда мы учим его словам, там идет формирование соответствующих информационных каналов. Когда мы маленького человеческого детеныша знакомим с этим миром слов, мы поступаем похожим образом, как Павлов поступал с собакой, вырабатывая условный рефлекс на комплексный стимул. Скажем, мы показываем ему какую-нибудь игрушку, например плюшевого зайчика, и говорим слово «зайчик». Причем показываем поближе, чтобы разглядел, и говорим почетче, потому что слуховая система работает не очень хорошо. В итоге возникают нейроны, которые связывают эти информационные потоки. При этом для всего вида обучения очень важна положительная эмоция, и она создается в случае человеческого обучения новизной. Наш мозг очень любопытен. И новая информация для нас ― это такой особый, замечательный источник позитива. Скажем, Симонов в свое время отнес исследовательское поведение к программам саморазвития. Эти программы саморазвития лежат в основе выработки и наших речевых способностей. Конечно, история с выучиванием слов не очень проста. Сегодня вы показали ребенку серого плюшевого зайчика, завтра — пластмассового оранжевого, послезавтра ― картинку в книжке, и все это, оказывается, зайчики. Но маленький мозг в этом смысле очень покладист: зайчики, значит зайчики. В затылочной зрительной коре по ходу обработки этих сигналов специальные нервные клетки выделяют во всех этих зайчиках что-то общее (как правило, два уха). И мы обобщаем образ зайчика этими двумя ушами, причем до такой степени, что покажи ему два пальца ― и он поймет, что это намек на зайчика. Примерно ту же проблему решает слуховая кора. Слово можно сказать по-разному: громко, тихо, высоким голосом, низким голосом. И есть нейроны в слуховой коре, занимающиеся слуховым обобщением, и особая зона, называющаяся зоной Вернике, которая узнает слова на слух. Дальше все это сходится в ассоциативной теменной коре, и этих центров в нашем мозге возникает не просто сотни, а тысячи и многие тысячи. Примерно к двум годам можно увидеть, что ребенок узнает порядка пятисот слов. К трем годам — две и более тысяч слов. И в итоге к тем же трем годам в мозге формируется как бы речевой слепок окружающего мира. Нейропсихологи называют это речевой моделью внешнего мира. То есть все существенное, что окружает ребенка, в этот момент уже прописано в ассоциативной теменной коре: основные объекты, действия, признаки. Ребенок очень активно формирует эту речевую модель, и, если он не знает какого-то слова, он может вас взять за руку, подвести и сказать: «Вот это как называется?» Потому что непорядок: штука есть, а слова нет. То есть идет заполнение этой речевой модели, и внутри речевой модели отдельные центры связаны друг с другом. И они связаны либо по принципу ассоциаций, то есть одновременности (скажем, серенький зайчик прыгает, ест морковку, а морковка оранжевая, растет у бабушки на огороде и содержит каротин), либо по принципу речевого обобщения, то есть, помимо зрительного и слухового обобщения, наш мозг способен создавать, генерировать такие слова, которые обобщают слова более низкого уровня. Скажем, зайчик, мячик, кубики, кукла ― игрушки; игрушки, одежда, мебель ― это предметы; а предметы, дома, люди ― это объекты окружающей среды. И так еще немного, и мы дойдем до абстрактных философских понятий, математических, физических. То есть речевое обобщение ― это очень важное свойство нашей ассоциативной теменной коры, и оно вдобавок многоуровневое и позволяет речевую модель внешнего мира формировать как целостность. В какой-то момент оказывается, что нервные импульсы способны очень активно двигаться по этой речевой модели, и это движение мы и называем гордым словом «мышление». Речевая модель очень полезна. Во-первых, мы можем просто гонять сигнал по речевой модели и, например, вспоминать приятные события, практически на пустом месте испытывая положительные эмоции. Но при этом желательно гонять импульсы именно там, где положительные эмоции, а не там, где отрицательные. То есть не нужно вспоминать плохие события ― так и до невроза недалеко. Давайте лучше думать о позитивном. Или мы, например, можем за счет движения импульсов по этой сети формировать какие-то новые обобщения, новые связи, то есть получать новую информацию за счет мышления. И так же, как наш мозг радуется, когда мы узнаем название какого-то нового объекта, он точно так же радуется и генерирует, скажем, дофамин в тот момент, когда что-то там внутри речевой модели происходит. И радость от творчества или радость от того, что вы решили математическую задачу или просто удачно срифмовали два слова, ― это радость, которая возникает в ассоциативной теменной коре. Но, видимо, все-таки самое главное назначение ― это прогноз успеха будущей деятельности. То есть недаром это называется речевой моделью. Что такое модель? Это когда некая довольно простая конструкция отображает существенные свойства чего-то сложного. Скажем, глобус ― модель Земли. Понятно, что глобус ― это не Земля. Но он круглый, он крутится, на нем видны материки и океаны. Наша речевая модель по сравнению со сложным миром вокруг нас ― это, конечно, упрощение. Но тем не менее с ее помощью мы способны спрогнозировать успех нашего поведения. То есть мы вносим в нее исходные данные «а что будет, если?..», а дальше эта модель, просчитав, выдает результат: «Обязательно нужно так сделать» или «Не делай так ни в коем случае». Причем эта модель работает в очень быстром режиме. Мы называем это интуицией. Но если мы хотим понять, почему все-таки пришли к такому заключению, тут нужно по этой модели пошагово пройтись от одного центра к другому. Лучше всего написать или поговорить с кем-то. Призыв психологов: «Давай поговорим об этом» ― он как раз относится к предложению пошагово протестировать речевую модель и понять, в каком месте происходит тот или иной сбой. Но все-таки не ассоциативная теменная кора является главным центром нашего мозга. Думать, мечтать о чем-то мы можем сколько угодно. Важно, что мы конкретно сделаем. И за эту функцию отвечает другая зона коры больших полушарий ― ассоциативная лобная кора. Она является главным центром воли и инициативы, и она выбирает и запускает поведенческие программы. Ассоциативная лобная кора (или, как еще говорят, премоторная кора) занимает самую переднюю часть лобной доли. В задней части находится двигательная кора. А вот принятие решений и выбор поведенческой программы происходят здесь, в самой передней области лобных долей. Первое, что делает ассоциативная лобная кора, ― это выбирает доминанту, то есть самую актуальную на данный момент потребность. Здесь помогает миндалина ― это структура, которая находится в глубине височных долей мозга. Миндалина воспринимает информацию от центров других потребностей и более плотным потоком направляет в ассоциативную лобную кору, и ассоциативная лобная кора должна решить, что здесь и сейчас нам больше всего хочется есть, и, соответственно, мы будем направлять поведение на удовлетворение пищевой потребности. На втором этапе она учитывает результаты работы сенсорных систем. То есть мы поняли, что хотим есть, и теперь начинаем анализировать зрительные сигналы, обонятельные, слуховые: нет ли где какой еды? При этом учитываются результаты мышления, если, конечно, ассоциативная теменная кора успеет, потому что она довольно долго думает. Иногда мы действуем по каким-то совсем рефлекторным принципам, почти не подключая результаты работы речевой модели внешнего мира. На третьем этапе, когда уже понятно, на какие объекты направлять поведение, ассоциативная лобная кора учитывает опыт предыдущей реализации тех или иных поведенческих программ, то есть насколько конкретное действие, например попытка сварить манную кашу, приведет к успеху. Потому что за каждой поведенческой программой есть опыт ее реализации. Сколько раз мы реализовали это поведение, то есть сколько раз повторялся некий комплекс условных рефлексов, если использовать павловскую терминологию, и в каком проценте случаев был успех или, наоборот, неудача, потому что успех ― это положительные эмоции и укрепление соответствующих синапсов, а неудача ― это торможение, ослабление соответствующих синапсов. В итоге хорошо работающая ассоциативная лобная кора выбирает программу, которая с наибольшей вероятностью приведет к успеху, к удовлетворению доминирующей потребности. Если ассоциативная лобная кора повреждается, то качество выбора падает. А при серьезных повреждениях выбор поведенческих программ вообще может прекратиться. Известна жутковатая операция под названием «лоботомия», которая делалась в середине XX века, когда больной в психиатрической клинике превращался в безвольное существо именно из-за повреждения белого вещества, которое находится под ассоциативной лобной корой. И наконец, есть еще третья ассоциативная зона нашего мозга. Она называется поясная извилина и находится на внутренней поверхности больших полушарий. Эта зона помогает ассоциативной лобной коре тогда, когда мы реализуем длинные программы, и позволяет оценить успех или неудачу очередного этапа этой поведенческой программы. Потому что, в отличие от животных, мы часто строим длинные планы. Скажем, посадил картошку. А когда эта картошка еще вырастет? Только осенью вы сможете ее есть. То есть ее нужно поливать, окучивать, давить колорадских жучков. Как удержаться внутри этой длинной программы? Здесь помогает поясная извилина. И каждый раз, когда удачно проходит очередной этап программы, она генерирует положительные эмоции, а лобная кора узнает, что программу стоит продолжать. А если какой-то этап пошел не очень хорошо, то поясная извилина генерирует отрицательные эмоции, а лобная кора, главный командир, должна обдумать ситуацию, стоит ли продолжать такую программу, или стоит ее изменить, или стоит вообще от нее отказаться. Одна из важнейших функций, которую выполняет наш мозг, — это управление движением. Двигательных центров мозга очень много. Если сложить их все вместе, получится примерно столько же, сколько все сенсорные системы, вместе взятые. То есть наше движение — это не что-то похожее на зрение или на слух. Это все вместе: и зрение, и слух, и кожная чувствительность, и обоняние, и вкус… Если все это просуммировать, получится объем, примерно равный суммарному объему, скажем, мозжечка, базальных ганглиев и других структур, которые управляют движениями. Собственно движения ― это мышечные сокращения. И если начинать с самого простого, то нужно несколько слов сказать о мотонейронах. Мотонейроны ― это особые нервные клетки, которые работают с поперечно-полосатыми мышечными клетками и запускают их сокращения за счет выделения ацетилхолина. И львиная доля мотонейронов находится в сером веществе спинного мозга, в его передних рогах, и аксоны направляются к мышцам наших конечностей, нашего туловища. Кроме того, много мотонейронов находится в головном мозге, и через черепные нервы они дотягиваются до мышц нашей головы, мимических мышц, глазодвигательных мышц, мышц языка и так далее. Аксон мотонейрона на конце обычно ветвится, и в итоге один мотонейрон управляет несколькими мышечными клетками. Совокупность мышечных клеток, которые управляются одним мотонейроном, называется двигательная единица. Наши мышцы организованы так, что двигательная единица может иметь разную величину. И чем тоньше движение, чем тоньше должно быть управление мышцей, тем меньше двигательная единица. Наиболее тонкие движения выполняют наши глазодвигательные мышцы. Там в состав двигательной единицы входит всего 5–10 мышечных клеток, то есть один мотонейрон работает с очень небольшим количеством сократительных единиц. Если мы говорим, например, о пальцах или о мимических мышцах, там один мотонейрон управляет несколькими десятками мышечных клеток. Бицепсы, трицепсы, мышцы конечностей ― там один мотонейрон, командир для нескольких сотен мышечных клеток. Самые грубые движения выполняют мышцы нашего туловища, мышцы спины, брюшной пресс ― там один мотонейрон командует тысячами мышечных клеток. И соответственно, мышцы спины не могут совершать какие-то тонкие движения. Если смотреть, кто управляет мотонейронами, то оказывается, что есть много центров и внутри спинного мозга, и внутри головного мозга, которые посылают команды непосредственно к этим клеткам и к тем нейронам серого вещества спинного мозга, которые окружают мотонейроны. И самые разные типы движений задействуют один и тот же мотонейрон. То есть специфика организации наших двигательных систем такова, что одно и то же мышечное сокращение может быть включено в состав самых разных движений. Вообще говоря, движения, которые мы делаем, делятся на четыре больших типа. Это движения рефлекторные, локомоторные, движения произвольные и движения автоматизированные. Рефлекторные движения (от слова «рефлекс») — реакция на какой-то стимул. Они возникают как ответ на некое сенсорное раздражение. В распоряжении мозга имеются цепочки нервных клеток, которые срабатывают, если самый первый нейрон ― сенсорный нейрон ― выдал электрический импульс. Эти рефлекторные дуги могут быть врожденными, или мы можем научиться реализовывать тот или иной рефлекс, но в любом случае запускающим фактором является именно сенсорный сигнал. Есть сигнал ― есть рефлекс, нет сигнала — мы ничего не делаем. Все знают примеры основных врожденных двигательных рефлексов (скажем, рефлекс отдергивания от источника боли или, например, коленный рефлекс). Тут еще важно осознавать биологический смысл этих рефлексов, потому что если рефлексы врожденные, то, значит, эволюция их зачем-то сформировала. И скажем, в случае рефлекса отдергивания от источника боли смысл очевиден: мы избегаем повреждения нашей кожной поверхности или каких-то более глубоких структур. А в случае, например, коленного рефлекса здесь не очень понятно, зачем это нужно. Коленный рефлекс — это ситуация, когда происходит легкий, но резкий удар по сухожилию четырехглавой мышцы бедра, то есть под коленную чашечку, и в ответ на этот удар четырехглавая мышца бедра сокращается, коленка распрямляется, ваша нога идет вперед. Как рефлекс это выглядит забавно, но не очень понятно, для чего он существует. На самом деле рефлексы вроде коленного — они называются миотатические — нужны в первую очередь для поддержания позы. Миотатические рефлексы возникают тогда, когда на мышцу поступает некая дополнительная нагрузка. И они представляют собой как бы упрямство на мышечном уровне. Представьте себе, что вы стоите посреди вагона метро и вдруг этот вагон начинает тормозить. В тот момент, когда начинается торможение, начинается перераспределение нагрузки на ваши ноги. И на ноге с той стороны, куда вы начали заваливаться, сухожилия сильнее растягиваются, ее мышцы сильнее растягиваются, и в ответ на это растяжение включаются дуги, похожие на дуги коленного рефлекса, мышца сильнее напрягается, и в итоге тело в целом пытается сохранить позу. Еще известным примером рефлекса является реакция захвата пальца младенцем. Если вы прикасаетесь к его ладошке, он хватается за ваш палец. Это древний рефлекс, который позволял обезьяньим детенышам держаться на маминой шерсти. Собственно, и сейчас обезьяньи детеныши это делают. Женщины уже давно не покрыты таким толстым волосяным покровом, но рефлекс остался. Это вроде такого физиологического рудимента, который показывает, откуда пошел наш биологический вид. Еще, конечно, всем известны такие рефлексы, как зевание, икание, кашель. Опять же, у каждого из них есть свой биологический смысл. Скажем, когда мы кашляем, мы освобождаем наши дыхательные пути от каких-то посторонних предметов. А икание нужно для того, чтобы выгнать из желудка, например, попавший туда лишний воздух. Что интересно, эти рефлекторные дуги имеют, как правило, длинную эволюционную историю. То же самое икание — это рефлекс, который, судя по всему, достался нам от амфибий. То есть в тот момент, когда головастик, который раньше дышал жабрами, выращивает легкие, ему нужен подобный рефлекс, потому головастик одновременно дышит и легкими, и жабрами. И в тот момент, когда он погрелся на солнышке и ныряет в воду, ему нужно закрывать легкие и переходить на дыхание жабрами. В чем, собственно, состоит икание? Вы начинаете вдох, а потом резко закрываете голосовую щель, и звук, который раздается при икании, — это знак закрытия нашей гортани. Это и нужно головастику, для того чтобы вода не попала в развивающиеся легкие. А дальше нейронные контуры уже переходят к другим позвоночным и начинают использоваться, например, для того, чтобы пищеварительная система правильно, хорошо функционировала. Зевание до сих пор остается достаточно загадочным рефлексом, потому что существует несколько объяснений, зачем мы зеваем. Есть идея, что мы зеваем для того, чтобы охладить мозг, потому что идет интенсивная вентиляция различных полостей внутри головы. Есть идея о том, что в этот момент усиливается кровоток. Есть идея о том, что при зевании стимуляция мимических мышц дает активационный поток в мозг и от этого мы как бы пробуждаемся. Наконец, зевание у обезьян используется еще и как вид коммуникации: при зевании доминирующий самец показывает клыки и вообще говорит, что «я тебя вообще не боюсь, мне скучно в твоем присутствии». Все эти факторы, видимо, сосуществуют и объясняют присутствие зевательного рефлекса в нашем поведении. Второй тип движений называется локомоция. Локомоция (locomotion) ― это перемещение в пространстве. То есть в эту категорию попадают движения, связанные с ритмичным сгибанием и разгибанием конечностей, которые позволяют плавать, ходить, бегать. И это отдельные программы, во многом врожденно заданные, но не рефлексы, потому что в случае локомоций двигательная программа и движения в основном циркулируют по некому замкнутому контуру. Скажем, у нас есть четыре конечности, и у нас этот контур включает центры двух передних конечностей и двух задних конечностей. И соответственно, уже внутри каждой конечности есть мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели, например: бицепс, трицепс или грудные мышцы, лентовидные мышцы плеча. Эти мышцы должны ритмично попеременно работать, и поэтому для организации локомоций необходим ритм внутри каждой конечности. Существуют специальные нейронные контуры, которые этот ритм обеспечивают. Но отдельная конечность — это только первый уровень. Дальше, для того чтобы мы эффективно ходили или бегали, нужно скоординировать движения всех четырех конечностей. Самый простой способ локомоций, или, как говорят, аллюр, ― это шаг. Если посмотреть, как мы шагаем, мы видим, что, как правило, шаг начинается с одной из задних конечностей. У человека, стало быть, с одной из ног, например с правой ноги. Потом в движение приходит рука с той же стороны, затем диагональная нога, а дальше рука с той же стороны. И потом возбуждение внутри спинного мозга движется по восьмерке. И этот контур восьмерки задан врожденно. Соответственно, это не рефлекс, но эволюционно обусловленная программа, которая позволяет нам поочередно перетаскивать вперед каждую конечность и перемещаться в пространстве. Естественно, эта программа досталась нам от четвероногих предков, и именно поэтому мы машем руками, когда ходим. Когда-то это движение передних конечностей имело вполне конкретный физиологический смысл, а сейчас это опять же что-то вроде рудимента. Толку от этого движения рук особого нет, но мозгу проще махать руками, чем не махать, потому что если вы будете не махать, то, соответственно, вам на это придется тратить отдельные нервные силы. Но шаг ― это только первая скорость нашего организма, есть еще вторая и третья. Вторая скорость называется рысь. Тогда уже одновременно работает одна передняя и одна задняя конечность по диагонали. Этим аллюром мы бегаем или, например, солдат ходит строевым шагом. В этот момент уже одновременно срабатывают две конечности, поэтому движения оказываются более быстрыми. Третья скорость ― аллюр, который называется галоп. Он нехарактерен для человека, потому что, бегая на двух ногах, нам сложно перейти на этот галоп. Кенгуру это хорошо делают. При галопе одновременно срабатывают две передние и две задние конечности попеременно, к этому присоединяется очень мощное разгибание спины. В итоге галоп оказывается очень быстрым, очень мощным аллюром. Немного жаль, что мы потеряли способность так галопировать, потому что, если бы мы продолжали пользоваться всеми четырьмя конечностями для бега, наша скорость была бы 60–70 км/ч. При рыси мы не можем развивать такую скорость. А так, представляете, надел шлем, вышел на шоссе ― и вперед на работу, и, может, не понадобились бы никакие автомобили... Но, к сожалению, мы встали на две лапы. Передние используем для того, чтобы работать с орудиями труда, и, соответственно, третья скорость недоступна для нас. Хотя дети, конечно, пробуют галопировать. Кстати, китообразные (киты, дельфины), когда плывут, тоже перемещаются галопом. То есть рыба, когда плывет, изгибается в вертикальной плоскости, и это древний вариант локомоций с использованием только туловища. А у китообразных функцию задних конечностей уже выполняет огромный, мощный хвостовой плавник. Третий тип движений — это произвольные движения, которые генерирует кора больших полушарий. И внутри коры больших полушарий есть лобная доля, отвечающая за выбор и запуск поведенческой программы. Выбором поведенческой программы занимается передняя часть лобной доли, так называемая префронтальная кора, а дальше, когда программа уже выбрана, она передается на моторную кору, на зоны, которые Бродман в свое время обозначил цифрами 4 и 6. И главную роль, конечно, играет четвертая зона ― моторная кора, где находится мышечная карта нашей поверхности. И соответственно, нервные клетки, которые там расположены, непосредственно посылают свои аксоны к мотонейронам спинного мозга. Особенно быстрая передача характерна для тонкой моторики пальцев. Произвольные движения хороши тем, что это новые движения, которые могут реализоваться в новых условиях. Но произвольное движение отнимает у коры больших полушарий слишком много ресурсов, и мы на этих движениях порой чрезмерно концентрируемся. Поэтому эволюция придумала четвертый тип движений, который формируется тогда, когда идет повтор произвольных движений. При повторе произвольных движений мозжечок и базальные ганглии запоминают параметры этих движений и начинают сначала помогать коре больших полушарий, а потом ее и подменяют. Это автоматизированные движения, самые быстрые и самые точные движения, которые мы совершаем.

Деятельность

Физиологи могут работать в медицине, выбирая узкие специальности, например работать с людьми с психическими заболеваниями или различными расстройствами, проводить разработку новых методов терапии и т. д. Также в фармакологической сфере также есть место для физиолога в изучении реакций животных на новые препараты.[3]

Есть общие черты между врачом и физиологом. Но и различий много. Физиолог с научной точки зрения изучает процесс жизнедеятельности, а врач с медицинской. Более близка профессия физиолога к врачу общей практики. Он занимается причинно-следственным исследованием заболевания и поэтому должен специализироваться на всем организме.

Примечания

  1. Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
  2. Профессия физиолог: врач или ученый? Значение целостного подхода к лечению, leveton (29 марта 2017). Дата обращения 23 сентября 2017.
  3. Физиологи — профессия Физиологи. Кто такой Физиолог. Prof.BiografGuru.ru. Дата обращения 23 сентября 2017.

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 7 января 2019 в 10:50.
Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License. Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. WIKI 2 является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).