Текст книги "Я познаю мир. Тайны человека"

Автор книги: Б. Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 17 страниц)

Опаснее кобры!

В работе мозга наиболее уязвимым звеном оказалась передача нервного импульса с одной нервной клетки на другую. Она чаще всего и нарушается под действием ядов, но механизм этих нарушений может быть различным. В одних случаях молекулы ядовитого вещества имеют внешнее сходство с молекулами посредника. Благодаря этому они, попав в скважину «замка на воротах» оболочки нервной клетки, не позволяют попасть туда «ключам» – молекулам посредника. Именно так действует кураре американских индейцев. Когда значительная часть «дверей» окажется наглухо запертыми, нервные клетки теряют способность возбуждаться, то есть получать информацию от других клеток и передавать ее дальше. В результате выхода из строя многих нервных клеток нарушаются важнейшие функции организма, и отравленное животное гибнет.

Курареподобным, но более сильным действием обладают яды многих животных. Обитатели тропиков крайты относятся к числу особо опасных змей. Яд формрзского крайта так прочно соединяется с белковой молекулой, образующей «замок на дверях» нервной клетки, что разделить их невозможно. На возникшее соединение не действуют ни кислоты, ни щелочи, способные растворить оболочки нервных клеток. Белки мозга отравленного животного, опущенные в раствор подобных веществ, полностью разрушаются, кроме крошечных кусочков оболочек с прилипшими к ним молекулами яда. Он предохраняет эти кусочки от растворения.

Пример с крайтом объясняет, почему медикам до сих пор не удалось создать лекарство, спасающее от действия яда. Если в мозговой кашице, находящейся в колбе, химик не может отделить молекулы яда от белковых молекул «замков», то как это сделать в живом мозге? Вот почему при укусе ядовитых животных так важно как можно скорее ввести в организм лечебную сыворотку, которая разрушит, инактивирует яд, пока он не успел попасть в мозг и вызвать там необратимые процессы.

В нашей стране опасных змей немного, зато с пищевым отравлением может столкнуться каждый. Опасным для жизни является так называемый колбасный яд. Он вырабатывается бациллой ботулинус, когда она поселяется в продуктах питания. «Ботулус» в переводе с латыни и значит «колбаса».

Ботулиновый токсин – страшный яд. В 1 миллиграмме вещества – 100 миллионов мышиных смертельных доз! Попав в организм животных и человека, яд оседает в местах контакта нервных волокон и препятствует выделению в щель между ними одного из самых распространенных посредников – медиатора ацетилхолина. Из–за этого переход возбуждения от одной нервной клетки к другой на 1–2 недели прекращается. Ацетилхолин широко используется как посредник в нервных клетках, руководящих жизненно важными функциями организма. Если заблокированы многие пункты контактов нервных волокон, наступает смерть.

Для чего предназначен мозг?

От души к мозгу

Кто же не знает, что обязанность человека думать возложена на его мозг? Как же можно не знать, что именно мозг отвечает за нашу психическую деятельность? Сейчас, когда я пишу эти строчки, передо мной лежит книжка двух известных американских ученых, предназначенная для читателей, интересующихся работой человеческого мозга. В предисловии к книге, обращаясь к своим читателям, они пишут: «Вы, вероятно, будете шокированы, узнав, что наши мысли, наши поступки, наши идеалы, наше восприятие любых явлений, в общем, все психические процессы рождаются в недрах нашего мозга. Но не бросайте тотчас же книгу. Прочтите ее до конца и, может быть, потом вы согласитесь, что те функции, которые приписываются душе, взял на себя наш мозг». Судя по этим словам, многие граждане США (если исходить из того, что авторы книги хорошо знают своих соотечественников) до сих пор или вообще не подозревают о том, что психические функции осуществляются нашим мозгом, или не верят в то, что нематериальные психические процессы могут осуществляться вполне материальным органом нашего тела.

Психика человека всегда вызывала у ученых жгучий интерес. Ее различные проявления попали в сферу внимания ученых еще задолго до того, как исследователи поняли, что они связаны с мозгом. Несмотря на рано возникший интерес и постоянное внимание к различным проявлениям психической деятельности, на первых порах это направление исследований развивалось крайне медленно. Лишь 100–150 лет назад были сделаны первые крупные открытия и придуманы способы для изучения центральной нервной системы.

Медленное развитие науки о мозге не должно удивлять. Мозг – высшая форма организованной материи. На планете Земля нет ничего более сложного. К тому же, возникла необычная ситуация – мозг должен был познать сам себя. Неудивительно, что перед исследователями постоянно встают трудноразрешимые проблемы. Так возник миф о непознаваемости функций человеческого мозга, о невозможности разобраться в механизмах, управляющих психическими процессами. Нашлись даже ученые, осудившие попытки проникнуть в тайны мозговой деятельности, объявив их претензией на право экспериментировать с божественной, а потому и непознаваемой душой.

Даже когда под давлением неопровержимых фактов ученые убедились, что психические процессы связаны с мозгом, они не решались приступить к его изучению. Толчок к подобным исследованиям дали выдающиеся отечественные ученые И.М. Сеченов и И.П. Павлов. Они, а затем их многочисленные соратники и ученики стали первооткрывателями функций мозга. Тем трудностям, с которыми они столкнулись на этом пути, и их вкладу в науку о мозге и посвящен данный раздел книги.

Иван Петрович Павлов: эстафета

Величайшая заслуга И.М. Сеченова состоит в том, что он первым догадался о рефлекторной природе деятельности головного мозга, понял, что мысль – всего лишь сложный рефлекс, и, как другие рефлексы, может быть детально изучена.

Научную эстафету подхватил другой выдающийся русский ученый – И.П. Павлов. Он, как и Сеченов, занимался многими разделами физиологии, но к концу 19 столетия особенно прославился своими фундаментальными исследованиями деятельности, главных пищеварительных желёз. За свои выдающиеся исследования И.П. Павлов первым из русских исследователей удостоился высшей награды, о которой в те годы мог мечтать ученый – Нобелевской премии.

То, что Павлов занялся именно пищеварением, обернулось для человечества большой удачей. Помимо всего прочего, эти исследования помогли ему понять, как подступиться к изучению мозговой деятельности и создать метод, позволивший это осуществить.

Исследуя деятельность главных пищеварительных желёз, Павлов детально выяснил, выделение каких пищеварительных соков вызывает каждый вид пищи, попадая в ротовую полость, желудок или кишечник. Иными словами, он изучал рефлекторную деятельность пищеварительного тракта. Впоследствии он назвал пищеварительные и аналогичные им рефлексы других органов тела безусловными.

Одна из важных особенностей безусловных рефлексов состоит в том, что они передаются по наследству, а потому у всех животных одного вида имеется единый строго постоянный набор безусловных рефлексов.

В эту схему не укладывались только некоторые слюнные рефлексы. Павлов и другие ученые убедились, что характер секреции желудочного и кишечного сока изменяется, только когда пища попадает в желудок, то есть когда пищевые вещества действуют непосредственно на чувствительные клетки внутренней оболочки желудка или кишечника. Слюнные железы ведут себя иначе. Их секреция нередко начинается еще до того, как пища попадает в рот, при одном ее виде или запахе. Мало того, у некоторых собак слюна начинает выделяться при виде миски, из которой ее кормят, при виде служителя, который раздает в виварии корм, просто в определенное время дня, если в это время животных обычно кормят. Вот эти–то слюнные рефлексы у каждой собаки свои, индивидуальные. Слюна начинает выделяться при виде своей миски, на голос своего хозяина, в то время дня, когда обычно кормят именно эту собаку. Когда для вивария покупают новое животное, у нее такие слюнные рефлексы не обнаруживаются.

О странностях слюнных желез было известно и до Павлова. Такие реакции называли психическим слюноотделением, но серьезного внимания на них не обращали, относясь к ним, как к своеобразному курьезу. И.П. Павлов понял, что исследование психической секреции дает возможность изучать физиологию головного мозга, его высшие психические функции. Странные рефлексы слюнных желёз, выделение слюны еще до того, как пища попала в рот, ученые до Павлова объясняли тем, что собака «захотела, подумала, решила, заметила». Вот мозговой механизм этих «заметила–подумала» и решил изучить Павлов.

Необычайные возможности, не открывавшиеся до него ни одному ученому, необозримые перспективы изучения физиологии психической деятельности так захватили ученого, что Павлов полностью прервал все прочие исследования и даже не разрешил своим сотрудникам закончить начатые работы, целиком переключившись на изучение физиологии высших психических функций.

Связи временные

Свои исследования высших психических функций головного мозга И.П. Павлов начал с выяснения того, при каких условиях в индивидуальной жизни животных возникают рефлексы психического слюноотделения. Оказалось, что они вырабатываются у животных в том случае, когда какой–нибудь простой, ничего не значащий для них раздражитель, например звонок, несколько раз совпадет с действием любого безусловного (врожденного) раздражителя, например с пищей.

Если при этом соблюдаются определенные условия, некоторое, пусть даже незначительное, предшествование звонка действию пищи, то после 5–10 или 20 совпадений этих раздражителей ранее безразличный для собаки звонок начнет вызывать у нее слюнную секрецию. Желая подчеркнуть, что эти рефлексы возникают у животных лишь при строго определенных условиях, Павлов и назвал такие рефлексы условными;

Почему это происходит? Очевидно, в больших полушариях головного мозга возникает временная связь между слуховыми областями, воспринимающими звук звонка, и пищевым центром. Образуется проторенный путь, по которому при звуке звонка возбуждение бежит из слуховых центров в пищевой. Если после звонка собака перестанет получать пищу, выделение слюны прекратится, рефлекс перестанет осуществляться. Это значит, что проторенная дорожка, по которой из слуховых областей возбуждение бежало в пищевой центр, перестала существовать, как зарастает травою тропинка, по которой перестают ходить.

Наличие условного рефлекса свидетельствует о том, что мозг уловил новую для себя закономерность между звуком звонка и последующим появлением корма. Конечно, условные рефлексы могут быть не только пищевыми. Если вслед за звучанием звонка собака будет получать удар электрическим током, то звонок начнет вызывать реакцию отдергивания лапы. Для образования условных рефлексов годятся самые разные раздражители: звуковые, зрительные, обонятельные, кожные и любые другие, доступные органам чувств животных.

Важной особенностью условных рефлексов является то, что, с одной стороны, – это чисто физиологическое явление, а с другой стороны, – явление психическое. Этим и объясняется то чрезвычайно важное обстоятельство, что, изучая условные рефлексы, ученые имеют возможность судить о деятельности головного мозга, изучать его высшие функции.

Условные рефлексы – очень полезные реакции. С их помощью закономерности окружающей среды получают отображение в мозгу животных. Услышит лисица стрекотанье сорок на опушке леса – и торопится скрыться в чаще. Для нее эти тревожные крики означают, что где–то близко человек или какой–нибудь крупный хищник. Стрекотанье сорок служит для лисицы условным раздражителем оборонительного условного рефлекса. Его образование означает: лисица поняла, что сороки кричат, когда появляется опасность.

Значение подобных знаний чрезвычайно велико. Они позволяют упредить события, осуществить оборонительную реакцию на данный условный раздражитель, не дожидаясь, пока опасность нагрянет, то есть начнет действовать безусловный раздражитель, раздастся выстрел, и свинцовые дробинки вонзятся в кожу.

Люди, далекие от науки, часто сомневаются в том, что условные рефлексы, особенно такие, как слюнные, имеют какое–то значение для психической деятельности животных, тем более человека. Это отчасти верно. Дело в том, что условный рефлекс является одной из разновидностей временных связей, постоянно образующихся в мозгу между нервными клетками, их группами или мозговыми центрами. Они и являются механизмом мыслительной деятельности. Постоянное образование новых и разрушение старых временных связей, ставших ненужными, и является основным механизмом работы мозга. Для психической деятельности человека главное значение имеют не условные рефлексы, а образование временных связей. В отличие от условных рефлексов, образование других временных связей не сопровождается секрецией каких–нибудь желез или сокращением каких–либо мышц. Вовне их образование никак не проявляется. Это скрытая от наших глаз, но очень важная часть работы мозга.

Всё, чему мы учимся, – от запоминания цепочки звуков, являющихся словами и их значениями, до законов физики или высшей математики, весь багаж знаний, накопленных нами в течение жизни, – всё это с помощью временных связей укладывается в нашем мозгу в стройные системы. Мозговая деятельность оказывается возможной лишь благодаря уже существующим бесчисленным временным связям и образованию новых. Всё, чем бы ни занимался мозг, осуществляется им благодаря системам временных связей.

Подарок эволюции – речь!

Условные раздражители, вызывающие условные рефлексы, И.П. Павлов называл сигналами. Они как бы сигнализируют животному о том, что сейчас начнет действовать безусловный раздражитель. Вспышка света, ставшая условным пищевым раздражителем, сигнализирует собаке, что сейчас появится еда. Мышиный писк и запах сигнализируют вышедшей на охоту лисице, где находится дичь. Стрекотание сорок, человеческие голоса, хруст валежника под ногами охотника и движение раздвигаемых человеком ветвей сигнализируют оленю о приближении опасности.

Основа психической деятельности животных – образованные ими в течение жизни условные рефлексы, различные временные связи и складывающиеся на их основе образы предметов и явлений окружающего мира. Всю совокупность подобных временных связей, формирующихся в мозгу животных, И.П. Павлов назвал первой сигнальной системой. Ее использование – не очень удобный и не очень экономный способ мыслительной деятельности. Не очень удобный потому, что образ индивидуален. У каждого жителя средней полосы нашей страны имеется образ ели, но если попросить десять лучших художников нарисовать типичную ель, их картины в чем–то будут отличаться друг от друга.

Образы – весьма громоздкие конструкции. Они создаются благодаря многочисленным временным связям. В образ' ели входит общая форма дерева, характер его хвои и особенности шишек, их цвет и цвет ствола, запах, исходящий от дерева, вкус молодых побегов и семян, да мало ли что может еще включать в себя образ ели...

Человеческий мозг для своей работы, безусловно, не гнушается привлекать первую сигнальную систему. Но для человека это не единственный и, что особенно важно, не главный способ формирования поведения и осуществления мыслительной деятельности. Наряду с первой сигнальной системой, человек широко пользуется второй с ее специфическим сигнальным раздражителем – словом. Это – качественная особенность мыслительной деятельности именно человеческого мозга, переводящая его работу на новый, неизмеримо более высокий уровень.

Речь возникла еще у первобытных людей. Толчком для ее развития явилась потребность в общении, без чего трудно представить четко согласованную деятельность человеческих коллективов. Однако, возникнув как средство связи, речь очень скоро стала важнейшим элементом мозговой деятельности, новым, более удобным способом сбора, обработки, хранения и использования информации.

Слово – явление своеобразное. Оно является условным раздражителем, таким же, как вспышка света или звук звонка, на которые у собаки выработан пищевой условный рефлекс. В то же время слово отличается от прочих условных раздражителей тем, что в нем отражается богатейший жизненный опыт людей, основанный на громадном количестве разнообразных временных связей.

С помощью слов, второй сигнальной системы, мозг осуществляет такую важную функцию, как обобщение, ведь само слово уже обобщает. В слове «ель» обобщены представления о самых разнообразных елях. В слове «дерево» заключено обобщение более высокого порядка, так как кроме ели, березы, клена, дуба это понятие охватывает все виды деревьев, в том числе баобабы, растущие в африканских саваннах, и кокосовые пальмы коралловых атоллов. Обобщением еще более высокого порядка является слово «растение», так как это понятие обнимает все растительные организмы: деревья, кустарники и травы, водоросли, мхи, лишайники, и так далее.

Умение говорить, как известно, не передается человеку по наследству. Этим овладевают в первые годы жизни. Развитие речи происходит на основе подражания. Поэтому она может сформироваться только в том случае, если ребенок живет в обществе говорящих людей, имеет возможность достаточно часто слышать человеческую речь и пользоваться приобретаемыми речевыми навыками.

Слова человеческой речи, являясь условными раздражителями, способны вызвать у человека все те состояния, которые в них выражаются, все те действия, все те изменения в нашем поведении, которые выражены в этих словах. На этом основан эффект обычного внушения и гипноза.

Ум хорошо... а два?

Уравновешенное, гармоничное соотношение пропорций, то есть попросту говоря симметрия, уже в представлениях древних греков была тесно связана с понятием красоты и совершенства. Неслучайно они удивлялись тому, что человек – венец творения природы на нашей планете – обладает лишь двойной симметрией, тогда как наиболее примитивные ее создания имеют сферическую форму, т.е. обладают полной поворотной симметрией. По свидетельству известного древнегреческого философа Платона наиболее убедительный ответ на этот вопрос был дан другим философом – Аристофаном на пиру у Агафона. Оказывается, когда–то люди были круглыми и очень самодовольными от сознания своего совершенства. Чтобы смирить гордыню людей и лишить их могущества, главный бог древних греков Зевс рассек чудо–людей пополам.

Однако оставим вопрос о происхождении билатеральной симметрии человека. Раз есть такая симметрия, раз существуют идентичные, симметрично расположенные органы, необходима и симметрия мозга, осуществляющего управление этими органами. Действительно, уже беглый взгляд на внешнее строение головного и спинного мозга убеждает в довольно строгой симметричности его частей, венцом которой является парность самых важных отделов мозга – его больших полушарий. Неожиданным оказались особенности распределения обязанностей между полушариями–двойниками. Здесь ученые столкнулись с несколькими удивительными парадоксами. Правое полушарие, например, почему–то руководит работой левых конечностей и всех мышц левой половины тела, а левое полушарие, наоборот, распоряжается правыми мышцами и правыми конечностями. Каким образом это происходит, понятно. Нервные волокна, передающие двигательные команды, покидая головной мозг, переходят на другую сторону спинного мозга, именно сюда доставляя при казы противоположного полушария. Какую выгоду получает организм от такого странного распределения обязанностей между двумя половинами мозга, пока непонятно.

Сходным образом ведут себя нервные волокна, доставляющие большим полушариям информацию от глаз, ушей, рецепторов кожи, мышц и от других органов чувств. Направляясь в мозг, часть из них перебирается на его противоположную сторону. У человека переход совершает 50% волокон, т.е. информацию от каждого глаза или уха в равной мере получают обе половины мозга. Вот вам второй парадокс: каждое полушарие человеческого мозга командует только одной половиной тела, а информацию в разном объеме получает от обеих его половин.

Как известно, внутренние органы позвоночных и в том числе человека не имеют строгой симметрии. Некоторые из них, такие, как сердце, желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа и селезенка, находятся в единственном числе и расположены в одной из половин тела. Казалось бы, для управления ими должны были бы развиться центры лишь в одной из половин мозга, однако, и это еще один парадокс, таких центров нет. В управлении внутренними органами не обнаружено никакой асимметрии.