Борис Федорович Сергеев
Тайны памяти

Рассветы и сумерки магов

С первым апреля, иети!

Первое апреля – день хитроумных обманов и шуток. Любят его повсеместно. В игре участвуют все, от мала до велика. Необходимо лишь обладать чувством юмора.

В Ленинграде обычно появляются слухи о поступлении в зоопарк снежного человека. Распространяют слух загодя, а часто вообще никак не связывают с первым апреля. Видимо, о подобных шутках вспоминают, когда финансовый план зоопарка оказывается под угрозой невыполнения.

Шутка о снежном человеке старая, как говорится, с бородой. Лет этак 10–15 назад один из польских научно-популярных журналов напечатал в своем апрельском номере 10 шуток. В их числе захватывающую историю о поимке целой семьи иети. В конце номера сообщалось, что сумевшего отыскать все 10 первоапрельских выдумок ожидает приз. Не знаю, почему кое-кто в Новосибирске не имеет привычки просматривать журналы до конца, но одна из областных газет перепечатала это сообщение, ни словом не упомянув, что речь идет о шутке. Так с легкой руки журналистов и отправилась эта «утка», простите, семья иети, в турне по нашей стране.

Для буржуазной журналистики «утка» вещь вполне обыденная. В 1959 году Ж. Бержье и Л. Повелс почти одновременно опубликовали во французских научно-популярных журналах «Сьянс э ви» и «Констелясьон» поразительное сообщение, а чуть позже рассказали о нем в книжке, озаглавленной «Утро магов». Там говорилось, что 25 июня 1959 года из Портсмута под командованием капитана В. Андерсона вышла со специальным заданием в Атлантику подводная лодка военно-морского флота США «Наутилус».

Когда за кормой осталось свыше двух тысяч километров, лодка ушла на глубину и начался эксперимент. Он должен был доказать возможность передачи мысли на расстояние. Два раза в день, в точно назначенное время студент Дьюкского университета Джонс запирался в своей каюте, а его напарник Смит из лаборатории Вестингауз в штате Мэриленд, оставшийся на берегу, садился около электронной машины. В нее была вложена увесистая колода карт Зенера, тысяча картинок пяти разных видов: крест, круг, квадрат, звезда или три волнистые линии. Машина раз в минуту в совершенно случайном порядке выдавала карту Смиту. Он рассматривал картинку и напряженно думал о ней, пока машина не выдавала другую. В пучинах Атлантического океана, в штиль и шторм, в вёдро и в ненастную погоду Джонс улавливал мысли Смита (то есть, попросту говоря, отгадывал картинки) и записывал свои догадки.

Когда лодка вернулась к родным берегам, записи Смита и Джона сличили. Оказалось, что студент отгадал 700 картинок. По теории вероятностей правильных ответов могло быть лишь 40. Джонс превзошел математическую вероятность более чем в 17 раз. Результаты, безусловно, потрясающие!

В трезвом послевоенном мире, давно отказавшемся от всякой мистики, книжка вызвала настоящую эпидемию. Даже весьма солидные ученые ринулись в спиритизм и телепатию. Газеты запестрели сообщениями о достижениях оккультных наук. Умопомрачение дошло до того, что в Ленинградском университете открыли специальную лабораторию для занятий телепатией. Несмотря на повальное увлечение, успехи новоявленной науки оказались скромными. Никто не смог представить доказательств возможности передачи мысли на расстояние.

Неудача не сломила телепатов. Если при очередной общественной проверке эксперимент не получался, скептиков, как слепых котят в молоко, тыкали носом в «опыты „Наутилуса“». Все телепаты дружно их славословили. Молчала, точно она ни при чем, только парапсихологическая лаборатория Дьюкского университета. Вначале молчание расценили как скромность ученых, поставивших эксперимент века. Потом полное равнодушие к своему исследованию стало озадачивать, и через два года группа американских журналистов решила провести расследование.

Результаты проверки кого угодно могли ввести в конфуз. Журналисты полагали, что успех экспериментов был слегка преувеличен. На деле оказалось, что никто их не проводил, и «Наутилус» в указанное время был совсем не в морских пучинах, а в сухом доке Портсмута. Откуда же высосали эти сногсшибательные данные авторы сенсации Бержье и Повелс? Нет, не из пальца. Просто до них дошел подобный слушок.

А как же с телепатией? Существует ли в природе такое явление или реальны только сами телепаты? Может быть, опыт с «Наутилусом» все же состоялся (ведь был слушок!), а молчание Дьюкского университета – обычная дезинформация, попытка сокрытия военной тайны?

В сходных опытах, проведенных без участия машины, нетрудно получить положительный результат. Человеческие мысли, решения, поступки отнюдь не являются случайными. Предложите сотне ваших знакомых выбрать три игральные карты (выбрать, а не вытянуть), и вы убедитесь, что некоторые будут выбираться многократно, а другие не назовет никто.

Наши вкусы, интересы, образ мышления зависят от воспитания, от окружающей среды. Бытие определяет сознание, а следовательно, при сходстве бытия закономерно сходство сознания. Правда, это не передача мысли на расстояние, а гораздо скромнее – их совпадение. Вот чем следует заняться любителям психологических экспериментов. Все остальное – «Сумерки магов», как назвали французские ученые свой сборник, посвященный разоблачению оккультных наук.

Нинель, Бендер и привидения

С оккультными науками и прочей чертовщиной в западном мире более чем благополучно. Только в Европе курс парапсихологии читают в трех достаточно крупных университетах: в Утрехте (Голландия), Стокгольме (Швеция) и Фрейбурге (ФРГ), при последнем создан Институт пограничных явлений. В США парапсихологическими успехами особенно славен Дьюкский университет в штате Северная Каролина.

В Соединенных Штатах издается 20 астрологических журналов общим тиражом до полумиллиона экземпляров. Ежегодно публикуются миллионы гороскопов. Только в Западной Европе в них верит не менее 100 миллионов человек!

Отлично устроились и процветают всевозможные доморощенные лекари, знахари, колдуны. В 1782 году в Европе сожгли последнюю ведьму. В настоящее время физическое уничтожение женщин, заподозренных в колдовстве, запрещено законом. Ограничения вызвали появление новых методов борьбы с ними. Западная Германия насчитывает свыше 30 тысяч заклинателей ведьм. Каково? Сколько же немцы должны иметь ведьм, чтобы армия заклинателей не осталась без дела?

В когорте шарлатанов не последнее место занимают ясновидцы, спириты, телепаты, фотографы мыслей и иже с ними. Наша страна, увы, не испытывает недостатка в медиумах. Каждый сколько-нибудь уважающий себя город счел необходимым иметь собственного уникума: Конотоп – Елизавету Балашову, Харьков – Лену Близнову, Свердловск – Надю Лобанову, Баку – Тофика Дадашева, Ульяновск – Веру Петрову, Нижний Тагил – Розу Кулешову, Ленинград – Нинель Кулагину, Москва – члена-корреспондента Международной ассоциации парапсихологов Э. Наумова. Наибольшую известность получил всесоюзный медиум Вольф Мессинг. Здесь перечислены имена самых известных, о которых неоднократно появлялись сообщения в газетах.

На советской эстраде, кажется, один Михаил Куни не поддался всеобщей моде. Его выступления в отличие от Мессинга не только захватывающе интересны, но имеют и познавательное значение. Устояли и фокусники, несомненно имеющие право на звание чародеев.

Медиумы развернули бурную деятельность. Роза Кулешова довольно долго морочила голову целому коллективу исследователей! У нее «видела» кожа рук. Отчеты об этих «художествах» поместили толстые научные журналы. Более опытная Нинель Кулагина на публичных сеансах определяла руками цвета предметов (не дотрагиваясь до них), описывала рисунки, могла сказать, чей перед ней портрет, мужчины или женщины, а иногда называла его оригинал. Крупный шрифт она быстро читала, водя рукой на небольшом расстоянии над текстом, а мелкий – на ощупь, лишь изредка спотыкаясь на трудных словах. На костяшках домино, повернутых рубашками вверх, подсчитывала количество очков. Опыты с контурными рисунками фигур и цветными бумажками, вложенными в темные конверты, она проделывала в темной комнате с темной повязкой на глазах. Пока эрудированные парапсихологи подыскивали разумное объяснение ее талантам, следственные органы поставили все на свои места, уличив Нинель и в уголовно наказуемом мошенничестве.

Неправильно думать, что медиумы – обычные жулики. Несомненно, каждый из них должен обладать известной одаренностью, некоторыми способностями, выходящими за рамки средних человеческих возможностей. Например, гипнотизировать или легко поддаваться внушению. Нинель Кулагина умеет вызывать на своем пальце покраснение и опоясывающую вмятину, как от долгого ношения обручального кольца. Под гипнозом, внушив, что к ее телу прикладывают горячий предмет, у Кулагиной легко удавалось получить покраснение кожи и водяной волдырь, обычную картину не очень сильного ожога. Спасаясь от суда, она вызывала самовнушением симптомы «острого живота». Врачи не считают возможным симулировать это, а Нинель так вживалась в образ, что без колебаний ложилась на операционный стол. Желание верить в существование чудесного, таинственного, необъяснимого – всеобщее свойство человеческого разума. В наш прозаический век тяга к романтическому очевидна. Неудивительно, что весьма образованные и ученые люди разных стран не раз объявляли о признании телепатии. Не углубляясь далеко в века, приведу лишь один пример. В 1923 году в Эдинбурге на Международном физиологическом конгрессе Рихтер объявил телепатию, а заодно и ясновидение установленными фактами и пообещал, что в самом ближайшем будущем отпадут последние сомнения в их реальности. Сколько раз с тех пор повторялись аналогичные категорические заявления перед не менее авторитетной аудиторией! А воз и ныне там!

Повторные приступы интереса к парапсихологии и знахарству нередко вызывались некоторыми деятелями искусства, литературы и титулованными особами. Обычное невежество последних широко известно. Неудивительно, что Хоме, самому удачливому медиуму прошлого столетия, покровительствовали сразу и французский король, и российский император.

Особенно радушный прием оказывали шарлатанам в Зимнем дворце. Последним Романовым долго не везло с наследником престола. В семье одна за другой рождались дочки. Исчерпав собственные средства, коронованная чета обратилась за помощью к богу. Не лично и не через русскую православную церковь, что еще можно было бы понять, а через особого посредника, косноязычного юродивого дурачка Митю Козельского. Несчастный отрок отчетливо произносил только два слова: папа и мама. С его легкой руки в интимном кругу Романовых так стали звать Николая II и его жену.

Все имевшие доступ к трону единодушно свидетельствуют, что даже в медвежьих углах России никогда не встречали людей, так безгранично веривших в чудеса, как «папа» и «мама». Любой фигляр, мало-мальски сносный фокусник или мошенник иного пошиба легко мог покорить царствующую чету. Николай II был действительно неуч, невежда, а императрицу Александру Федоровну, урожденную герцогиню Гессенскую, удостоил степени доктора философии один из лучших в то время Гейдельбергский университет.

Как ни странно, покровительство представителям оккультных наук нередко оказывали видные ученые. В их числе известный французский психиатр П. Жанэ, английский физик Баррет, французский физиолог лауреат Нобелевской премии Ш. Ришэ. Химик В. Крукс, открывший в 1861 году таллий, ручался за честность медиумов Хоме и Флоренс Кук.

Телепатией увлекались академик В.М. Бехтерев и К.Э. Циолковский, а спиритизмом – химик-органик и энтомолог А.М. Бутлеров. Вместе с писателем С.Т. Аксаковым он издавал журнал спиритов, телепатов и ясновидцев «Ребус». Деятельность Бутлерова и спиритические увлечения некоторых западноевропейских ученых Ф. Энгельс подверг жесткой критике в своей статье «Естествознание в мире духов». Нужно заметить, что телепатия до сих пор не добилась каких-либо успехов, позволяющих смягчить эту критику.

Настоящие ученые, беспредельно честные и преданные науке люди, не в состоянии поверить в существование бессовестных лгунов и незнакомы с ухищрениями, к которым прибегают шарлатаны. Уверенные в существовании еще не познанных наукой явлений и убежденные в своем умственном превосходстве, они не допускают и мысли, что могут стать объектом сознательного обмана.

Этим шарлатаны и пользуются. Такие ученые становятся для них легкой добычей. В частности, В. Крукс был настолько введен в заблуждение спириткой Ф. Кук, что не поверил, когда под старость она публично призналась, как долгие годы обманывала почтенного профессора.

Парапсихологическим опытам с медиумами всегда сопутствует сознательный обман исследуемого и непреднамеренный самообман исследующих. Почему-то способность к телепатии обнаруживают только жулики. Все знаменитые ясновидцы, спириты и телепаты в конце концов были уличены в мошенничестве. Большинство работает с напарниками. Чтобы общаться с ними, изобретают изощренные способы. Сообщения могут вплетаться в обычную разговорную речь, кодироваться позами, шарканьем ног, частотой и узором дыхания. Современные медиумы широко используют электронную технику, миниатюрные радиопередатчики, скрытые микрофоны и усилительную технику, позволяющую подслушивать чужие разговоры.

Положительный результат опыта иногда всего лишь следствие самовнушения. Возможность самообмана широко известна ученым. Уверенность в реальности изучаемого события, желание получить экспериментальное подтверждение отстаиваемой теории нередко приводят к непреднамеренно ложному восприятию фактов. Недуг особенно часто поражает молодых исследователей, и каждый начинающий экспериментатор должен об этом знать.

Явления самообмана известны давно, хотя редко подвергаются специальному исследованию. Лишь в связи с телепатией внимание к ним усилилось. Интересные эксперименты поставил Гарднер в стенах Стенфордского университета (США). Один из участников угадывал карты, которые должен был извлекать из колоды второй. Первый называл карту раньше, чем она была вынутa, так что здесь речь идет не о передаче мысли на расстояние, а о еще более таинственном явлении – предзнании. Иногда испытуемый называл все 25 карт, еще когда колода не стасована, как бы воздействуя своей психической силой на тасовальщика или на сами карты!

В опытах Гарднера было проведено 1000 угадываний. Теория вероятностей гарантировала, что случайных может быть не больше 200. Экспериментатор зарегистрировал 229 совпадений. Результаты свидетельствовали в пользу парапсихологии.

Иную картину выявила магнитофонная запись результатов опыта, о которой экспериментатор не знал. При сопоставлении протокола опытов с магнитной записью оказалось, что он содержит 46 ошибок, то есть угадывание произошло всего в 183 случаях, не чаще, чем допускает теория вероятностей. Экспериментатор зарегистрировал как удачные все те случаи, когда испытуемый упоминал извлеченную карту, но в результате дальнейших раздумий приходил к иным выводам. При проведении повторного опыта исследователь знал, что ведется магнитная запись, и ошибся только два раза.

Второй эксперимент состоял в определении количества очков, которые должны выпасть на игральных костях. Иными словами, то же психическое воздействие на кости или на человека, их бросающего. В нем участвовало 8 экспериментаторов. Четверо были сторонниками возможности внечувственного восприятия, остальные – его противниками. Ход опыта фотографировался скрытой фотокамерой, о чем его участники, естественно, не знали. Кинопротокол подтвердил, что внечувственное восприятие в данном случае отсутствовало.

Не все экспериментаторы с этим согласились. Те четверо, что верили в существование парапсихологических феноменов делали ошибки в сторону подтверждения своих представлений. Ошибки остальных имели противоположное направление. Я везде говорю – ошибки, так как были веские основания считать ошибочные результаты протоколов эксперимента непреднамеренными.

Между прочим, нет ничего удивительного и таинственного, когда испытуемые в аналогичных опытах правильно угадывают на 1–3 процента чаще, чем позволяет предполагать теория вероятностей. Математическая модель опыта исходит из представления о равновероятных событиях. Это условие очень трудно воспроизвести.

Абсолютно идеальные игральные кости создать невозможно, какая-то минимальная асимметрия всегда будет, и это отложит хотя и слабый, но вполне определенный отпечаток на распределение очков. Манера их выбрасывания или тасования карт, кто бы это ни делал, человек или машина, также будет оказывать некоторое влияние на результат. Электронно-счетная машина, ознакомившись с результатами опытов, может выявить эти слабые закономерности и на их основе прогнозировать дальнейшие результаты более точно, чем средние медиумы.

Эксперименты парапсихологов всегда интересны. У них один недостаток: общественность информируется лишь о положительных результатах. Отрицательные замалчиваются; а для оправдания придумываются «неопровержимые» аргументы.

В 1946 году в Лаутере появились довольно странные привидения. Они упорно не хотели попадаться на глаза, давая знать о себе лишь мелким хулиганством. Привидения разбрасывали постели, засовывали под подушки всякую гадость, надкусывали сыры и колбасы, кое-что ломали, кое-что портили, в чай подсыпали соль.

Почему в середине XX века подозрение пало на привидения? Во-первых, среди обитателей Лаутера не было хулиганов, даже мелких. Во-вторых, оказывается, в промышленно развитой Федеративной Республике Германии до сих пор верят в существование привидений. Во всяком случае, епископство в Фрейзинге подтвердило, что демоны до сих пор существуют, и издало брошюру о шалостях сатаны.

Изучением лаутерского чуда занялся видный парапсихолог Бендер. (Должен подчеркнуть, что за деятельность этого Бендера И. Ильф и Е. Петров персональной ответственности не несут.) Стараясь быть объективным, он не счел необходимым безоговорочно подтвердить, что в числе подданных ФРГ есть привидения, но и не отрицал этой возможности.

Половинчатая позиция не могла удовлетворить подлинных ученых. Повторное расследование Шеффера легко обнаружило, что все чудеса – дело рук одного из мальчишек, в чем тот, не боясь порки (прошло четыре года), и признался. Вы полагаете, это обескуражило Бендера? Отнюдь! Он заявил, что дети не могут быть ответственны за подобные проступки, так как не исключено, что совершают их, подчиняясь медиумическому влиянию все тех же привидений. Что можно возразить против подобных доводов?

У парапсихологов есть излюбленный аргумент, что отрицание телепатии вредит науке. Почему вредит, обычно умалчивается. Аргумент невольно завораживает: кому придет в голову по доброй воле вредить науке? Между тем самые достоверные случаи передачи мысли на расстояние терпели провал, когда в их подоплеке пытались объективно разобраться.

В 1950 году в Мюнхене медиум-профессионал, выступая в кафе «Регина», неожиданно предложил загипнотизировать кого-нибудь из радиодикторов в момент его выступления по радио. Он выбрал одну из карт, с которыми выступал. На ней было написано три слова: регина, ромб, дама. Затем артист (читай – жулик) начал сосредоточенно «гипнотизировать». На другой день газеты сообщили невероятный факт: диктор южнокорейского радио внезапно прервал на полуслове передачу, чтобы после паузы передать в эфир по-немецки три бессмысленных для корейцев слова: Regina, der Raute, Dame. Это событие настолько потрясло самого загипнотизированного, что несчастный заболел нервным расстройством.

Уже известный читателю Бендер не преминул по этому случаю заявить, что замешательство и нервное расстройство диктора неопровержимо свидетельствуют о том, что он не был в сговоре с мастером оккультных наук. К сожалению, корейские власти о точке зрения Бендера не знали. Поэтому они учинили следствие над «пострадавшим» и установили, что незадолго до означенного события он получил из Мюнхена денежный перевод: по 100 марок за каждое слово. Недобросовестного диктора на три месяца упрятали в тюрьму. Мюнхенское чудо чудом не вошло в анналы достижений оккультных наук.

Современная парапсихология стремится выглядеть респектабельно. Она умеет строить наукообразные гипотезы, используя достижения в разных областях знаний. Правда, на деле каждая «теория» парапсихологов оказывается простым жонглированием научными терминами, но разобраться в их хитросплетении способен не каждый. Этим и пользуются парапсихологи и, надо сказать, пользуются широко.

Большую поддержку парапсихологии принесли еще не получившие удовлетворительного объяснения наблюдения зоологов. Давно известно, что самцы некоторых бабочек обнаруживают своих подруг на огромных расстояниях. Абсолютные чемпионы – павлиноглазки, способные почувствовать самку за 11 километров. Самцы непарного шелкопряда и грушевой сатурнии «смотрят вперед» на 8 километров.

Логичнее всего предположить, что бабочки пользуются обонянием. Однако элементарный расчет показал, что количество пахучего вещества, которым располагает самка, исчисляется всего десятитысячными долями миллиграмма. Его концентрация в воздухе должна быть ничтожной, порядка одной молекулы на квадратный метр! Объяснить, как насекомые умудряются отыскивать эту затерявшуюся молекулу и как, найдя ее, догадываются, где самка, выделившая пахучее вещество, не удалось.

Нашлись ученые, предположившие, что бабочки имеют крохотные радиопередатчики. Догадка не подтвердилась. У бабочки непарного шелкопряда удалось не только выделить и изучить привлекающее пахучее вещество, но и синтезировать его. Оно так же сильно привлекает самцов, как и живая бабочка. Обонятельную теорию больше никто не оспаривает, хотя механизм улавливания запахов по-прежнему неясен.

Парапсихологи чаще всего передачу мысли на расстояние связывают с электромагнитными колебаниями. И обычно ссылаются на бабочек, полностью игнорируя тот факт, что эта теория уже опровергнута. В свете современной физики электромагнитная гипотеза несостоятельна. Подавляющее большинство физиков считают, что передача мысли на расстояние (имеются в виду значительные расстояния) с помощью известных науке форм энергии невозможна и не допускают существования еще не открытых ее форм.

Существование новых, еще неизвестных науке форм энергии для специалистов – вопрос престижа. Мне, биологу, проще допустить такую возможность. Я легко могу представить, что будущие открытия значительно упростят обмен мыслями между отдельными индивидуумами и целыми человеческими коллективами, в том числе и на большие расстояния. Однако следует признать как неопровержимый факт, что до 1973 года никто из обитателей нашей планеты не обладал еще способностью, не прибегая к помощи обычных средств связи, обмениваться мыслями через тысячекилометровые пространства.

Важнейший килограмм

От 1020 до 1970

Наш дом – планета Земля даже в масштабах солнечной системы не очень велик и не чересчур стар. Ни своими размерами, ни местом под Солнцем Земля особенно не выделяется. Исключительной ее делает жизнь.

Паутинка живого вещества, покрывающая планету, тонка и рыхла даже в зоне лесов. Над пустынями она так истончается, что образуются дыры и прорехи. В общей сложности на Земле около 5 500 000 000 000 тонн живого органического вещества. Из этого количества 4 миллиона тонн является высшей формой организованной материи, веществом человеческого мозга – бесценным сокровищем нашей планеты. Совсем немного, особенно если учесть, что 4/5 мозгового вещества составляет вода.

Каждый из нас вносит свои 1020–1970 граммов в золотой фонд планеты. Именно в этих пределах колеблется вес мозга нормальных людей. Мужчины вносят на 100–150 граммов больше женщин. Между отдельными расами серьезной разницы нет. Во всяком случае, не европейцы занимают ведущее место. Средний вес мозга африканских негров 1316 граммов, европейцев – 1361, в том числе немцев – 1291, швейцарцев – 1327, русских и украинцев – 1377. Вес мозга японцев – 1374, а бурят – даже 1508 граммов.

Один-два килограмма вещь немалая, почти два процента веса тела. Мозг – заметный орган, его вместилище – череп. Вот почему я не перестаю удивляться, что древние греки не заметили такого важного органа. По их представлениям, мысли рождались отнюдь не в голове, а в диафрагме – перегородке, отделяющей сердце и легкие от органов брюшной полости. Ее постоянные ритмичные движения, связанные с дыханием, оценивались ими как мыслепечатающий механизм.

Много это или мало, 1377 граммов? Достаточно ли у нас мозга?

В научно-фантастической литературе не раз проскальзывала мысль, что у наших не очень отдаленных потомков тело и конечности сильно уменьшатся и превратятся в слабые придатки к все разрастающемуся мозгу. История становления человеческого мозга таких предположений не подтверждает.

Величину головного мозга можно определить по размерам черепа. У ископаемых австралопитековых человекообразных обезьян объем мозговой коробки был невелик – от 350 у австралопитека африканского до 650 кубических сантиметров у парантропа и прометеева австралопитека. Примерно такого же размера, 440–510 кубических сантиметров, мозговая коробка гориллы – наиболее крупного представителя современных человекообразных обезьян.

Значительное увеличение мозга произошло при переходе от высшей обезьяны к примитивному человеку. У наиболее древнего предчеловека, останки которого были обнаружены Е. Дюбуа на острове Ява, емкость мозгового вместилища возросла до 900 кубических сантиметров. Если бы еще требовались подтверждения для одного из законов материалистической диалектики о переходе количества в качество, лучшего примера не придумать.

Дальнейший рост мозга шел еще быстрее. У питекантропа он колебался от 750 до 900, а у синантропа увеличился до 915–1225 кубических сантиметров, то есть догнал мозг современной женщины. У среднего неандертальца нередко превосходил размером мозг современного европейца. Объем черепной коробки африканского неандертальца достиг 1325, а европейского – 1610 кубических сантиметров. Наконец, кроманьонцы были по-настоящему башковитыми ребятами с объемом мозга до 1880 кубических сантиметров.

Дальше величина мозга пошла на убыль. У европейцев он значительно «усох» за последние 10–20 тысяч лет. У кроманьонца средняя емкость черепа равнялась 1570, в верхнем палеолите – 1505, а у современного европейца – 1446 кубических сантиметров, то есть уменьшилась на 125 кубических сантиметров! Можно сказать, что мозг тает прямо на глазах. У египтян за какие-то 2–3 тысячи лет от царствования первой династии египетских фараонов до 18-й династии емкость черепа упала с 1414 до 1379 кубических сантиметров, примерно на кубический сантиметр каждые 100 лет.

Может, древние были умнее нас? Вряд ли, хотя им следовало быть выдающимися мыслителями. Ведь до всего нужно было доходить своим умом, все изобретать самостоятельно. Учиться было не у кого. Хочется думать, что уменьшение размеров мозга вызвано улучшением его конструкции и не сопровождается падением интеллекта.

Среди животных самым большим мозгом обладают киты. У синего кита он весит 6800 граммов, примерно в пять раз тяжелее человеческого. Вес мозга индийского слона около 5 тысяч, северного дельфина белухи – 2350, дельфина афалины – 1735 граммов. Сравнение не в пользу человека. Однако теория относительности была создана Эйнштейном, а не индийским слоном, и хозяином планеты, в том числе и ее океанских просторов, является человек, а вовсе не дельфины и кашалоты.

Как видите, вес мозга мало о чем говорит, особенно если неизвестен размер подчиненного ему хозяйства. А оно немаленькое. Порядочный кит – это 30 тонн жиpa, костей и мяса. Слон весит около 3 тысяч, белуха – 300, а человек – всего каких-то 75 килограммов. У нас один грамм мозга командует 50 граммами тела, а у рядового кита – пятью килограммами, почти в 100 раз большим хозяйством. Если же взять китов-гигантов весом 100–150 тонн, изредка попадающихся в океане, то у них на один грамм мозга придется свыше 20 килограммов тела, огромная нагрузка для нервных клеток.

Первый закон диалектики

Кубометр березы даст значительно больше тепла, чем то же количество осины. Мозг мозгу тоже не ровня. Очень важно, из какого количества нервных клеток он построен. Особенно богат нейронами человеческий мозг. По подсчетам различных исследователей, только в коре больших полушарий их от 10 до 20 миллиардов. Недавно удалось экспериментально проверить, что происходит с умственными способностями при изменении числа нейронов, из которых построен мозг.

Среди серебряных карасей, живущих на Евроазиатском материке, самцы практически не встречаются. На нерест самки приглашают самцов других пород рыб. Настоящего оплодотворения при этом не происходит. Чужеродный сперматозоид, проникая в икринку, лишь стимулирует ее развитие, не внося наследственного материала своих хромосом. Однако развитие икринки протекает так, что в каждой клетке тела будущего карася, как и положено, хромосомы оказываются в двойном наборе.

Иногда среди серебряных карасей появляются самцы. Сперматозоиды некоторых из них способны оплодотворять икру и при этом добавлять в икринки свои хромосомы. Выросшие из такой икринки караси в каждой клетке своего тела содержат тройной набор хромосом. Таких животных называют полиплоидными, а точнее – триплоидными.

Ядра клеток полиплоидных организмов крупнее обычных. Ведь хромосом там больше, чем полагается. Пропорционально увеличивается и размер клеток. Зато их количество уменьшается. Крупных кирпичей для строительства здания требуется меньше, чем мелких. Значит, и мозг должен иметь меньше нейронов, чем у нормальных животных. Изучение интеллекта этих карасей показало, что они явно слегка глуповаты.

Эксперимент противоположного характера провели с мальками большеголовой тилапии. В средний мозг малька пересаживали мозговое вещество, взятое у другого малька. У юных рыб такие пересадки возможны. Ученые предполагали, что мозг их подопечных увеличится, а в самом главном для рыбы отделе значительно возрастет количество нервных клеток.

Вырастить удалось всего 10 рыбешек. Им устроили настоящий экзамен. (Проблема, надо сказать, не из легких. Не так-то просто придумать задачи, которые позволят увидеть превосходство одной рыбы над другой.) Критерием избрали способность рыб быстро изменять свои навыки. Для этого их обучали на красный свет плыть влево, а на зеленый – вправо. Когда навык оказывался прочным, рыб переучивали. Теперь они должны были на зеленый свет плыть влево, а на красный – вправо. Затем снова переучивали и так далее.

Ученых интересовало, сколько времени нужно для переделки навыка. Нормальных рыб сколько ни тренируй, на каждое новое переучивание у них уходит столько же времени, сколько и на первое. Иначе обстоит дело у более развитых животных. Птицы и млекопитающие после трех-четырех переучиваний с каждой новой переделкой справляются быстрее.

Не для всех рыб экзамены были одинаково успешными, но это не имеет значения. Исследователи не могли сосчитать количество нейронов рыбьего мозга, а следовательно, не знали, у какой рыбы их число возросло и насколько. Кроме того, в результате оперативного вмешательства могло серьезно ухудшиться строение мозга и взаимосвязь его частей. Как бы там ни было, опыты показали, что часть рыб вела себя так, как и положено. Часть с самого начала справлялась с переделками легче, чем это бывает у рыб, но зато дальнейшего улучшения добиться у них не удалось. Остальные после длительной тренировки научились быстрее справляться с переделками, то есть по своим способностям приблизились к млекопитающим и птицам.

Сходные исследования провели в Колтушах. Беременным самкам крыс регулярно вводили гормон роста. В результате рождались крысята с увеличенным количеством нейронов в мозгу. Они также оказались умнее своих собратьев.

Проблема повышения интеллектуальных способностей привлекает не только ученых. Незадолго до начала второй мировой войны исследования в этом направлении были начаты по личному распоряжению Гитлера и велись в глубокой тайне. В наши дни также в обстановке полной секретности они идут в Израиле. Причина заинтересованности расистских режимов понятна. За ней скрывается извечная надежда всех эксплуататоров на создание избранной расы господ. Мечта увидеть хотя бы своих потомков этакими сверхчеловеками, спокойно и без хлопот владеющими миром.

Каждая медаль, как говорится, имеет две стороны. Вторая сторона проблемы, как правило, большую науку не интересует. Ну кто же из ученых захочет посвятить свою жизнь разработке методов понижения интеллекта? В гитлеровских закрытых научных учреждениях этой проблеме уделяли ничуть не меньше внимания, чем первой. Ведь если бы метод повышения интеллекта и удалось создать, вряд ли кто-либо из гитлеровской верхушки рискнул подвергнуть свою персону испытанию. (А вдруг неудача?) И кому из волчьей стаи смертельно боящихся друг друга руководящих наци разрешить первому усовершенствовать мозг? Захочет ли этот первый сверхчеловек иметь равных себе партнеров?

Между тем сверхчеловеком не так уж трудно стать, нужно лишь подобрать соответствующую компанию. Любой слабоумный в клинике для лечения тяжелых психических расстройств будет казаться суперменом. Вот почему идея создания расы узкоспециализированных рабов была национал-социализму гораздо ближе.

Смотря чем стукнуть

Существует не очень благозвучная поговорка. Когда человек приходит в сильное возбуждение, в ярость, говорят, что ему моча в голову ударила. Я не сумел докопаться, как родилась поговорка. Так или иначе народная мудрость и на этот раз оказалась на высоте.

В 1927 году англичанин Г. Эллис изучил 1300 гениальных соотечественников. Он обратил внимание на интересную подробность. Среди когорты незаурядных личностей многие болели туберкулезом или подагрой. И в других странах среди подагриков известно много выдающихся личностей.

Гениальность проявлялась даже в такой сфере деятельности, где у часто прикованных к дому и к постели подагриков, казалось бы, не следовало ожидать успехов. На службе у весьма воинственного, шведского короля Густава-Адольфа (кстати, воевавшего и с Россией) отличился фельдмаршал Л. Торстенсон, тяжело болевший подагрой. Его полководческий гений был столь велик, что 100 лет спустя другой шведский король, Густав III, удостоился премии Шведской академии наук 1786 года лишь за одну речь, посвященную памяти Торстенсона. Выдающимся полководцем XVI века был Александр Фарнезе, герцог Пармы и Пиаченцы, также тяжело страдавший от подагры.

Подагрики, как правило, необычайно работоспособные, целенаправленные люди, умеющие упорно добиваться поставленной цели. Их гениальность – плод напряженного труда, а в конечном счете плод их работоспособности.

Подагра издавна считалась болезнью привилегированных. Ею страдали римские патриции. Особое распространение она получила у англосаксов. Славяне болеют ею значительно реже. Предрасположение к подагре передается из поколения в поколение. Многие старинные английские роды отмечены ее печатью.

Возникновение подагры связывают с обжорством, повышенным употреблением мясных продуктов и алкоголя. Особенно вредно употребление старых десертных вин и дорогих сортов шампанского. Индусы – вегетерианцы, к тому же весьма строго соблюдающие «сухой закон», подагрой совершенно не болеют. Подагра – привилегия мужчин. На сто больных лишь одна женщина.

Одна из причин возникновения подагры – повышенное содержание в почве молибдена. Он входит в фермент, окисляющий пуриновые вещества в мочевую кислоту. При повышении содержания в почве молибдена в 3–10 раз количество мочевой кислоты в крови возрастает на 30–100 процентов.

Основная причина болезни – отложение в тканях и суставах острых кристалликов натронной соли мочевой кислоты. В результате при движении возникают страшные боли, суставы воспаляются. В тяжелых случаях больные вообще теряют подвижность. Недаром перевод греческого слова «подагра» означает «капкан для ног».

Какова связь между подагрой и гениальностью? Основная причина болезни – значительное повышение уровня мочевой кислоты в крови больных. Оно-то и есть вещество гениальности. Вот, оказывается, как мало нужно, чтобы иметь шанс стать гением.

Мочевая кислота – производное пурина, имеющего огромное значение в жизни животных. Он входит в состав нуклеиновых кислот – вещества наследственности и аденозинтрифосфата – переносчика энергии. К пуринам же относятся возбудители нервной системы и сердца: кофеин, теобромин, теофиллин, содержащиеся в кофе, чае и какао. Строение их молекул очень похоже на строение мочевой кислоты.

Недаром для нужд медицины кофеин извлекают из пыли чайного листа или синтезируют из мочевой кислоты, полученной из куриного помета. Увеличение количества мочевой кислоты обеспечивает постоянное стимулирование мозга, постоянное повышение его работоспособности. Вот ведь, никогда не знаешь, где выиграешь, а где проиграешь.

Весьма вероятно, что мочевая кислота сыграла решающую роль в становлении человека. Вещество это токсично, поэтому у всех млекопитающих существует специальный фермент уриказа, расщепляющий мочевую кислоту. Только человекообразные обезьяны и мы, люди, лишены уриказы. Поэтому у нас в крови мочевой кислоты в десятки раз больше, чем у животных. Она помогает нашим нервным клеткам работать более активно, чем трудится мозг животных. Очевидно, уриказу утратили наши отдаленные предки – ископаемые обезьяны. Их мозг, постоянно стимулируемый избытком мочевой кислоты, стал работать значительно интенсивнее и получил возможность усиленно развиваться.

Туберкулезная интоксикация тоже иногда способствует усилению работы мозга, только механизм ее иной. Работоспособность у туберкулезных больных не повышается. Продукты жизнедеятельности туберкулезной бациллы вызывают эйфорию, подавляя чувство усталости. Их действие напоминает легкое алкогольное опьянение. Туберкулезные больные работают на износ, до полного изнеможения. Так сказать, горят. Работа мозга в часы такого подъема может быть очень интенсивной.

Организм постоянно подстегивает свой мозг, синтезируя для этого различные вещества. От их содержания в крови зависит его работоспособность. Важнейший стимулятор – адреналин. У одного из первых президентов Соединенных Штатов Авраама Линкольна его было значительно больше, чем полагалось бы иметь среднему американцу.

Собственные индивидуальные ресурсы мочевой кислоты в век все убыстряющихся темпов жизни кажутся явно недостаточными. Недаром поиски новых стимуляторов мозга ведутся весьма интенсивно. Трудно предсказать, к каким последствиям приведет их все расширяющееся использование.

Миллиардер

Аристотелевы «Врата», содержащие медицинские наставления в адрес Александра Македонского, утверждают, что голова человека должна быть «между малой и великой, выступать мало вперед и кзади и не быть плоской сверху». Что должна содержать черепная коробка, в те времена никого не интересовало. Внутрь черепа проникали отнюдь не из любопытства, а только в поисках наиболее короткого и верного пути отправить его обладателя к праотцам.

Мозг очень недавно оценили как орган первостепенной важности. Древние народы относились к нему с пренебрежением. Египтяне, бальзамируя умерших, не заботились о целости мозга. Его по частям извлекали через левую ноздрю. Другие органы сохраняли в специальных сосудах, помещаемых в саркофаг. Видимо, египтяне не считали, что мозг может им понадобиться в загробном мире.

Внешнее строение мозга, как оно ни удивительно, не могло помочь понять его функцию. Немного поправило дело появление микроскопа. Он позволил увидеть основную структурную единицу мозга – нервную клетку с ее отростками (она получила название нейрона) и окружающие их глиальные и сателлитные клетки.

Нервную клетку открыли позже большинства других клеток человеческого организма, немногим более 100 лет назад. Уж больно она необычна. Нервные клетки с отходящими от них отростками похожи на медуз, вооруженных многочисленными щупальцами. Большинство клеток организма имеет более простую, округлую, цилиндрическую, плоскую или веретенообразную форму.

Вначале за нервные клетки приняли округлые тельца, рассеянные среди нервных волокон. Считалось, что волокна подводят к ним питательные вещества. Когда же наконец убедились, что волокна отходят от клеточных тел, возникло предположение, – что нервные клетки не имеют границ, так как нервное волокно, вышедшее из одной клетки, тут же вливается в другую. Исключением считались лишь волокна, уходящие на периферию, к мышцам, внутренним органам и внешним рецепторам.

Самим клеткам не придавали серьезного значения. Их рассматривали лишь как утолщения в невероятно сложной сети волокон. Сейчас такие представления кажутся верхом нелепости, но, поверьте, разобраться было нелегко. В поле зрения микроскопа нервная клетка со всеми своими отростками поместиться не могла, слишком они велики. К тому же казалось невероятным, что нервный импульс способен перескочить с одной нервной клетки на другую, если их отростки разделяет хоть самое крошечное пространство.

Никто не знает точно, сколько нервных клеток в мозгу. Лишь кора больших полушарий, по разным подсчетам, содержит их от 10 до 20 миллиардов. Огромно количество нейронов в мозжечке и подкорковых ядрах. В общем, наш мозг миллиардер, давно скопивший капитал в несколько десятков миллиардов.

Нейроны – удивительные создания. Все другие клетки нашего организма равноценны среди себе подобных. Иное дело нейроны. Каждый из них уникален. Со своими соседями он связан цепью контактов, которые не повторяет больше ни один нейрон.

О величине нервных клеток трудно сказать что-нибудь определенное. Самые крупные нейроны в тысячу раз больше самых мелких. Один из важнейших видов нейронов коры больших полушарий – пирамидные клетки имеют 15–20 микрон в длину и 10–12 в ширину, а их объем колеблется от 300 до 2 тысяч кубических микрон. Хорошо это или плохо? Сошлемся на авторитеты.

Рашевский, крупный американский специалист по математической биологии, родился в Одессе. Долгие годы жизни за рубежом не вытравили из него ни знания русского языка, ни одесского юмора. Цикл лекций, читанных им несколько лет назад в Ленинграде, ученый начал с вопроса об оптимальности прогиба позвоночника у таксы. В конце каждой лекции на Рашевского обрушивался град вопросов. Ученый не отвергал даже самых каверзных и каждый ответ начинал стандартно: «Это мы уже подсчитали…»

Отвечая на вопрос об оптимальности размеров нейрона, Рашевский привел цифры, очень близкие к действительной величине основных нервных элементов коры. Так что наши нейроны добротны, оптимальны и, видимо, выпущены «со знаком качества».

Каждая нервная клетка имеет несколько отростков. Один из них, длинный, гладкий, относительно прямой, назван аксоном. Он связывает клетку с соседними районами мозга, иногда весьма отдаленными. Даже для внутричерепных связей нужны очень длинные отростки, тем более для контакта с последними сегментами спинного мозга. У жирафа или кита эти расстояния весьма значительны. Некоторые клетки головного и спинного мозга посылают свои аксоны за пределы нервной системы к мышцам, железам, внутренним органам. Собранные в пучки, они образуют нервы. Аксоны, ушедшие на периферию, могут быть еще длиннее.

Нервные клетки используют аксоны для передачи информации своим соседям и для посылки команд на периферию. Мышцы человека и животных не могут вести какую-либо работу без указаний, поступающих по нервным стволам. Об этом знали еще наши далекие предки.

И теперь, когда житель тропических африканских лесов – пигмей, вооруженный лишь непоколебимым мужеством да небольшим копьем, подползает под брюхо дикого слона, он знает, куда вонзить свое оружие, чтобы перерезать нерв задней конечности. Если удар удался, лесной великан обречен.

Кроме аксона, нервная клетка имеет несколько дендритов: коротких, сильно ветвящихся (отсюда их название, в переводе означающее древовидный), с шероховатой поверхностью отростков. Именно сюда подходят аксоны других нервных клеток. Задача дендритов значительно увеличить поверхность клетки, чтобы максимально повысить сбор информации. Этому служат шипики, небольшие утолщения, словно бусинки нанизанные на дендриты. Поверхность тела клетки из коры кошачьего мозга составляет всего 4 процента от общей поверхности нейрона. Тогда как на шипики приходится 43 процента! Иногда соседняя клетка подает информацию на аксон у его основания. Но это используется главным образом, чтобы перехватить и задержать информацию, которую нейрон вознамерился отправить своему адресату.

Что важнее, отростки или тело клетки? Отростки, разобщенные с телом клетки, долго существовать и выполнять свою функцию не могут – гибнут. Тело клетки, напротив, их быстро регенерирует, иногда с огромной скоростью: 3 микрона в минуту. Все же отростки важнее. Если бы они могли существовать отдельно от клеточных тел, работа нервной системы стала бы еще экономичнее. В подтверждение расскажу об опыте, проведенном на раках.

В нервных ганглиях членистоногих клетки лежат на периферии, а отростки заполняют всю его внутреннюю часть. У этих животных ни один кровеносный сосуд не уходит в глубь ганглия. Кислород и питательные вещества можно получать лишь от кровеносных сосудов, находящихся на их поверхности. Клетки находятся наверху, чтобы дышать, питаться и кормить свои отростки. Подобный способ снабжения ограничивает возможность возникновения у членистоногих крупных нервных узлов, зато удобен для экспериментаторов.

Итак, опыт поставлен на ганглиях рака. Экспериментатор умудрился срезать с них верхний слой, как шкурку с картофеля. При этом нервные клетки были отсечены, а ганглий превратился в клубок спутанных отростков. Тем не менее он исправно выполнял свою функцию, пока не началось отмирание клеток.

Нервные клетки – главные труженики нашего мозга. Мы хорошо знаем, как они выглядят. Их «портреты» неплохо видны под микроскопом на мертвых срезах мозгового вещества. Мы научились изучать их работу и кое-что уже сумели выяснить. Но как им живется в глубине мозга, пока остается тайной.

Слуги и господа

Даже в самом густом и дремучем лесу растут не одни деревья. Кто же этого не знает? Другое дело мозг. Упоминание о том, что нервных клеток в нем меньше, чем ненервных, обычно удивляет. Откуда и, главное, зачем здесь эти посторонние клетки, ответить довольно трудно. Их два типа: нейроглиальные и сателлитные клетки, Функция последних ясна, они образуют оболочку вокруг нервных клеток и их отростков, как изоляционная лента, накручиваясь на нервное волокно в 5–10 слоев. К нейроглии относят три вида клеток: астроциты – звездообразные клетки с большим количеством отростков, которые далеко проникают в скопления нервных волокон (в отличие от нейронов отростки астроцитов синапсов, то есть соединений, не образуют. Зато у тех из них, что лежат на поверхности кровеносных сосудов, есть на конце расширения, так называемые концевые ножки); олигодендроциты – округлые или многоугольные клетки, имеющие, как свидетельствует их название, мало отростков, и микроглию – мелкие клетки разнообразной формы.

Достоверных сведений о функции этих клеток очень мало. Предполагают, что они служат для отростков нервных клеток подпорками, без которых нервные волокна, как виноградная лоза, тянуться вверх не могут, или просто заполняют между ними пустоты. Возможно, задача нейроглии отгородить нейроны друг от друга, оберегая от вмешательства в их жизнь соседей и от кровеносных сосудов: препятствуя проникновению из крови вредных веществ.

Наконец, очень вероятно, что глиальные клетки кормят нейроны. Ни один нейрон не соприкасается с кровеносным сосудом. Между ним и стенкой капилляра всегда лежит глиальная клетка. Только из нее нейрон и может черпать кислород и питательные вещества. Но если глиальные клетки являются кормилицами нейронов, то кто же главнее? Может быть, глиальные клетки, первоначально появившиеся как подсобные для обеспечения деятельности нейронов, развивая и совершенствуя свою функцию, в конечном итоге захватили власть, совершив в мозгу бескровную революцию?

Ничего удивительного в этом нет – кто кормит, тот и является хозяином положения. Недаром говорят, что кто платит, тот и музыку заказывает. Видимо, именно так рассуждал известный американский физиолог Р. Галамбос.

Высшее признание заслуг ученого – избрание в академию своей страны. Оценка научной деятельности, сравнение заслуг для ученых – дело нередко очень трудное. Каждая академия имеет свои критерии. В Соединенных Штатах на первое место ставится новизна идей, читай – их необычность. Не подвергая критерии подобного типа сомнению, скажем, что новизна еще не гарантирует бессмертия. Многие идеи, вспыхнув на небосводе науки, через мгновенье гаснут, как падающие звезды, не оставив после себя никаких воспоминаний. И все же критерий новизны является в Соединенных Штатах ведущим.

Вероятно, именно этот принцип, ставший стимулом для создания многих оригинальных теорий, побудил Галамбоса поставить физиологию мозга с ног на голову, произвести революцию, сделав хозяевами слуг, а бывших хозяев – слугами. Иными словами, американский профессор творческую роль отдал глии, а за нервными клетками оставил лишь функцию обеспечения взаимосвязи. Ученый утверждал, что восприятие внешнего мира, образование условных рефлексов, память – все основные функции мозга связаны не с нейронами, а с теми бесчисленными клетками, которые, заполняют пространство между ними. Правда, эти представления не получили дальнейшего развития в трудах ученого. Возможно, избрание в академию уничтожило стимул, и поэтому Галамбос отошел от поднятой им проблемы. К счастью, его усилия не пропали даром. Они вызвали интерес к глии, породили ряд новых теорий и исследований.

Активность системы нейрон – нейроглия постоянно ритмически колеблется, но глия всегда на полшага отстает от нейрона. Долго отдыхавший нейрон может под воздействием внешнего раздражения резко усилить свою активность, а окружающая глия будет еще некоторое время находиться в спокойном состоянии. К тому времени, когда глиальные клетки соберутся усилить свои обменные процессы, нервная клетка уже начинает успокаиваться.

Обменные реакции глии часто противоположны метаболизму нейрона. Так, если нервная клетка за час увеличивает запасы РНК (рибонуклеиновой кислоты) на 570 пикограмм (0,000 000 570 грамма), то в окружающей глии обнаруживается ее убыль на 55 пикограмм. А так как объем глии в 10 раз больше объема нейрона, умножим 55 на 10 и убедимся, что общее уменьшение РНК в глии составит 550 пикограмм. Вот откуда нейрон позаимствовал РНК. Нет, непохоже, что нейроны, идут на поводу у глии. Действуют они по собственной инициативе, совершенно не считаясь с глией, и, пользуясь своим положением, тянут из нее все, что им нужно. Хозяева, безусловно, нервные клетки. Как ни заманчиво пуститься в научные приключения по тропинке новой теории, однако придется вернуться к традиционным представлениям об интимных взаимоотношениях в центральной нервной системе.

Дубинушка

Представьте себе, что разумные существа, затерявшиеся где-то в глубинах туманности Андромеды, задались целью познакомиться с жизнью на планете Земля, имея для этого лишь прибор, способный, регистрировать электромагнитные колебания. Что узнают они о нас, людях?

Предположим, что с самых первых шагов им здорово повезет и приемная антенна окажется сфокусированной не на район Антарктиды, а на громоотвод Спасской башни Кремля. Смогут ли они, пользуясь только таким показателем, хоть что-нибудь узнать об успехах строительства социализма в нашей стране? Увы, ни о смене общественных формаций на нашей планете, ни о развитии многонационального искусства ее народов этим способом информацию получить нельзя.

Примерно в таком же положении находятся физиологи, регистрирующие электрическую активность мозга с поверхности черепа или вводя электрод в его глубины. Ученые это отлично понимают. Впрочем, регистрация электромагнитных колебаний кое-что дает. Понаблюдав за нами этак лет сто, жители Андромеды без труда узнали бы, что электромагнитная активность за этот период возросла в сотни раз. Пошарив своим индикатором по земному шарику, они нащупали бы «немые» зоны и области с высокой активностью. Заметили бы, что уровень ее периодически колеблется, волной распространяясь вдоль экватора с востока на запад. Кто скажет, что этого мало? Достаточный повод, чтобы открыть десяток специализированных исследовательских институтов для углубленного анализа и детализации полученных наблюдений.

Положение физиологов существенно не изменилось и когда возникла возможность записывать электрические разряды одной-единственной нервной клетки. Ведь экспериментатор чаще всего не знает, от какой клетки отводятся биопотенциалы и какую функцию она выполняет. Все же положение физиологов не совсем безнадежно. Они имеют известное представление о строении мозга и вооружены рефлекторной теорией его работы. Еще 30 лет назад академик М.Н. Ливанов ввел электроды в зрительную и слуховую области мозга кролика и стал сочетать ритмические вспышки света и звука. Ему удалось заметить, что после нескольких сочетаний слуховая область мозга стала отвечать электрическими реакциями на вспышки света. Ученый как бы выработал биоэлектрический условный рефлекс. С тех пор проделаны сотни экспериментов. Условный рефлекс – явление сложное. В его образовании принимает участие целый комплекс мозговых образований. Поэтому, изучая работу мозга, исследователям хотелось ввести в него как можно больше электродов, получить сведения от различных его отделов. Не было только приборов, способных одновременно регистрировать множество реакций. Когда же они появились, ученых ждало разочарование: увидеть какие-то закономерности в хаосе зубцов записи биотоков снова не удалось. Неудача не обескуражила ученых. К анализу записанных на бумаге кривых подключили разные анализаторы, умеющие подсчитывать частоту колебаний, а полученные результаты ввели для дальнейшей обработки в электронно-счетную машину.

Поначалу больших достижений не было. Однако лаборатория М.Н. Ливанова продолжала поиски. У кролика вырабатывался оборонительный условный рефлекс. В камере включался свет, а через несколько секунд животное получало удар электрического тока в одну из передних лап. Все это время от кроличьего мозга по 50 электродам отводились биотоки. В том числе из зрительной и двигательной областей, из того места, при раздражении которого передняя лапа начинала дергаться. Исследователи интересовались синхронностью работы мозга. Если вглядеться в электроэнцефалограмму (запись биоэлектрических реакций мозга), можно заметить, что часто многие ее линии очень похожи: зубчики то все вместе устремляются вверх, то, как по команде, поворачивают остриями вниз. Удивительное заключается в том, что биотоки нередко отводятся от весьма удаленных друг от друга областей мозга.

Какой смысл в синхронизованной деятельности мозга? Может быть, она свидетельствует о совместном труде его отделов над организацией какой-то определенной функции? Если эти предположения верны, тогда можно ожидать, что образование условного рефлекса будет сопровождаться синхронизацией электрических реакций в зрительной и двигательных зонах коры больших полушарий кролика.

Оказалось, что по мере выработки условного рефлекса между двигательным центром конечности и зрительной областью возникает синхронизация. Чем прочнее становится условный рефлекс, тем чаще возникает синхронизация. Однако нередко условный рефлекс бывает и в отсутствие синхронной деятельности этих областей мозга.

У исследователей могло возникнуть подозрение, что электроды недостаточно точно попали в области мозга, ответственные за осуществление условного рефлекса. Действительность оказалась сложнее. Во-первых, выяснилось, что важна только синхронизация одного из относительно медленных ритмических колебаний, так называемого тета-ритма, то есть электрических колебаний с частотой от 4 до 7 в секунду. Во-вторых, заметили, что для осуществления условного рефлекса на вспышку света мало одинаковой частоты ритма в зрительной и двигательной областях. Необходимо, чтобы эти ритмические колебания точно совпадали по фазе, то есть чтобы подъем кривой, достижение ею высшей точки и последующее падение в обеих областях мозга совершались строго одновременно.

Дальнейшие исследования подтвердили, что в начале выработки условного рефлекса, как только кролика сажали в камеру, в зрительных и двигательных областях усиливался тета-ритм, устанавливалась одинаковая его частота и начинала совпадать фаза колебаний электрических потенциалов. Позже, когда условный рефлекс упрочивался, совпадение фаз электрических колебаний возникало только в момент действия условного раздражителя. А что, если теперь вспышку света не сопровождать током? Очень просто, он постепенно перестанет вызывать перестройку ритмов, совпадение их по фазе, и условный рефлекс угаснет.

Из этих опытов следует, что для осуществления условного рефлекса, то есть для перехода возбуждения из зрительного центра в двигательный, необходима перестройка ритмов мозга – установление единой частоты и совпадение фаз колебаний. Опыты дают основание высказать интересные предположения и о природе внутреннего торможения, процесса, противоположного возбуждению. Возможно, оно всего лишь разлад в ритмических процессах. Насколько верно такое предположение, сказать трудно. Однако в его свете получают объяснение многие загадочные явления работы мозга. Например, вопрос о локализации торможения.

Где оно возникает? Когда у человека угашают условный рефлекс на раздражение какого-то участка кожи, он не перестает ощущать ни прикосновения к нему, ни воспринимать тепло или холод. Следовательно, чувствующие клетки кожного анализатора в головном мозге работают нормально. Где же тогда гнездится торможение?

Предполагают, что оно обитает где-то на пути от воспринимающих клеток к исполнительным. Но это еще окончательно не доказано. Пока никто не обнаружил, где прячется торможение, не схватил, так сказать, за руку. Может быть, тормозной эффект действительно всего лишь разлад во взаимодействии двух областей мозга и искать его местообитание бессмысленно?

Многие наблюдения свидетельствуют о том, что тета-ритм служит для передачи возбуждения по структурам центральной нервной системы. Необходимость единого ритма для обмена информацией понятна. Два велосипедиста могут спокойно беседовать между собой только в том случае, если движутся с одинаковой скоростью. Речь, записанная на магнитную пленку, покажется неразборчивой, если ее воспроизвести быстрее или медленнее, чем во время записи.

Так же понятна необходимость совпадения фазы. Нам нужно, чтобы не только скорость вращения стрелок наших личных часов строго соответствовала всем остальным часам в стране и во всем мире, но чтобы совпадали и их фазы вращения. Только благодаря тому, что пять миллионов часов, используемых ленинградцами, работают строго согласованно и по скорости и по фазе, сотни тысяч людей одновременно начинают свой рабочий день и координируют все трудовые процессы.

Необходимость согласования ритма при обмене информацией и совместной работе люди интуитивно понимали давно. Это прекрасно отражено в нашей русской «Дубинушке», в нашем национальном «…Подернем! Подернем! Да ухнем!».

Пути снабжения

Люди издавна любили поесть. Когда царь Иван Васильевич (Грозный) решал оттрапезовать со братией, на кухне резали 200 лебедей, 300 павлинов, а сколько пеклось кулебяк, курников, пирогов, никто не подсчитывал. Мозговая ткань – интенсивный потребитель питательных веществ и кислорода. В головном мозгу высокий уровень обмена. Это широко известно, но мало кем по-настоящему осознается. Когда врач у постели тяжелобольного назначает ему покой, полностью исключающий любую физическую и умственную нагрузку, и в том числе чтение, ограничения редко вызывают одобрение. И зря! Вес мозга составляет примерно пятидесятую часть веса тела, но на обеспечение значительной умственной нагрузки тратится около четверти всех энергетических ресурсов организма. Так что иногда ограничения уместны.

Сколько потребляет мозг – известно, как снабжается – неясно. Сравнительно недавно удалось оценить плотность капиллярной сети мозга и выяснить, что его клетки могут получать все необходимое из крови самостоятельно, без помощи посредников. Кровеносные капилляры проходят от тел нервных клеток не далее 25 микрон. К отдельным клеткам они подходят вплотную, сопровождают их отростки, располагаются в специальных бороздках тела клетки, нередко создавая целую капиллярную сеть для отдельного нейрона. Благодаря автоматической регуляции количество протекающей через мозг крови совершенно не зависит от общего артериального давления. Может быть, потребности обмена являются главным регулятором кровоснабжения. Предположение весьма правдоподобное. Действительно, удалось доказать, что, когда функция мозга усиливается, в нем возрастает потребление кислорода и количество протекающей по сосудам крови.

Нейроны снабжаются весьма различно. Существуют районы мозга, где из каждых 10 нервных клеток только 2 непосредственно соприкасаются с кровеносным сосудом, зато в других из тех же 10 уже 8 нейронов контактируют с капиллярами и, наконец, кое-где практически до каждой клетки дотягивается какой-нибудь сосудик. Там, где клеток мало, но сосредоточена большая масса нервных волокон с бесчисленными синапсами, проходят преимущественно венозные капилляры. Видимо, из синапсов необходимо быстро выводить продукты обмена. Мозг в процессе эволюции животных совершенствовался, возрастало количество и плотность расположения его клеток. Одновременно развивающееся кровоснабжение немного опережало увеличение числа нервных клеток. Особенно резки различия между человеком и животными. Значит, кровоснабжение нейронов человека, значительно совершеннее, чем у любого животного. И не только за счет количества капилляров. У человека, например, диаметр капилляров значительно больше, чем у собаки, хотя размер эритроцитов примерно одинаков. Видимо, это вызвано не потребностью расширения пути для крупногабаритных эритроцитов, а необходимостью пропускать их большие количества.

Резко усиливается кровоснабжение сразу же после рождения, особенно в бездействовавших до того районах мозга. Двигательные области, функционировавшие еще до рождения, увеличивают свое кровоснабжение в гораздо меньшем масштабе, чем зрительные, работа которых начинается после рождения. Напротив, прекращение деятельности приводит к уменьшению кровоснабжения. Удаление у щенят глаз, а следовательно вынужденная бездеятельность зрительного комплекса мозга, уменьшало общую длину капилляров в три раза.

Сейчас появилась возможность следить за кровоснабжением отдельных областей мозга животных и даже человека. В кровеносное русло вводится небольшое количество альбумина, меченного радиоактивным йодом, а затем специальные датчики регистрируют количество распадов. Оказалось, что включение света сразу же вызывает приток крови в зрительные области. При сверке чертежей кровоснабжение зрительных областей продолжало увеличиваться. Напротив, решение арифметических задач или участие в философском семинаре улучшает кровоснабжение лобных и сенсомоторных областей мозга. (Они воспринимают информацию мышц и сухожилий о выполняемой работе.)

Часто зоны повышенного кровоснабжения окружает кольцо, где кровоснабжение существенно сокращено. Причина этого неясна. Возможно, работающему отделу не хватает крови, и он грабит соседей, а может быть, соседние нейроны, чтобы не мешать, прекращают всякую деятельность.

Благодаря совершенствованию методики теперь можно следить за изменениями кровоснабжения в очагах мозга площадью всего в 1 квадратный миллиметр. На самом деле кровоток способен произвольно меняться и в более мелких очагах мозга. Существует мнение, что даже отдельные нервные клетки могут усиливать или снижать собственное кровоснабжение.

Достаточно всего трех-шести секунд, чтобы произошло резкое увеличение кровотока. Второй подъем наступает через 10–15 секунд. Видимо, первое повышение кровотока происходит с помощью нервного механизма, а второй подъем объясняется поступлением в сосудистое русло продуктов обмена, непосредственно воздействующих на стенки сосудов, вызывая их расширение.

Очень важно понять кровоснабжение больного мозга. При травмах, закупорке сосудов и других заболеваниях в мозгу возникают участки с резко уменьшенным кровотоком. Они могут быть тесно окружены областями, усиленно снабжаемыми кровью. Сосуды мозга, обедненные кровью, обычно дают парадоксальную реакцию на кислород и углекислый газ. Врачам необходимо об этом постоянно помнить. Если больному для усиления дыхания добавляют в дыхательную смесь углекислый газ, то в ответ сосуды неповрежденных областей мозга (как им и полагается реагировать) расширяются, количество крови в них увеличивается. Частично она сюда поступает от уже обескровленных районов мозга, что резко ухудшает и без того катастрофически малое снабжение кислородом больных участков мозга. Это явление датский нейрохирург Н. Ларсен назвал «синдромом кражи». Противоположный эффект дает увеличение содержания кислорода в крови. В этом случае сосуды здоровых областей мозга сжимаются, часть крови переходит в обескровленные участки и тем улучшает их снабжение кислородом. Это явление получило название «синдрома Робина Гуда» в честь знаменитого разбойника, жившего в Англии 800 лет назад. Как известно, он грабил богатых и раздавал добро бедным.

Нить Ариадны

Зачем собаке пятая нога

Чтобы скрыть позор своей жены Пасифаи, вступившей в противоестественную связь с морским быком, и скрыть от посторонних взоров родившегося в результате этой связи Минотавра – чудовищного человека с головой быка, критский царь Минос приказал искусному строителю Дедалу построить дворец. Критский дворец – Лабиринт оказался величайшим творением Дедала. Он был таким большим, имел столько залов, комнат, лестниц, переходов и закоулков, что попавший туда человек не мог найти дорогу назад.

Раз в девять лет Афины должны были отправлять на съедение Минотавру 7 юношей, не знавших брака, и 7 девушек. Когда за данью прибыли в третий раз и горожане бросили жребий, чьим детям стать жертвой, Тесей, сын афинского царя Эгея, вызвался добровольно отправиться к Миносу. На Крите он проник во дворец и убил Минотавра. Тесей оказался единственным из смертных, кому повезло выбраться живым из Лабиринта.

Бродить бы и по сей день Тесею в Лабиринте, не влюбись в него дочь Миноса Ариадна. Она-то и дала герою моток ниток. Отправляясь на поиски Минотавра, Тесей прикрепил конец нити у входа и разматывал клубок, петляя по переходам дворца. Интересно, что влюбленной царевне не самой пришла в голову эта счастливая мысль. Клубок ниток дал ей Дедал. Даже сам создатель Лабиринта не смог снабдить Тесея планом дворца. Если так сложно оказалось творение рук человеческих, то сколь сложнее должен быть мозг, над которым природа колдовала сотни миллионов лет?

Изучение наследственного аппарата клетки – одно из величайших достижений XX столетия. Биохимики не только сумели расшифровать генетический код, но даже разобрались, как считываются приказы о синтезе отдельных ферментов. Зато пока совершенно неясно, как передаются команды о том, чтобы клетки выстраивались в определенном порядке, формируя органы. Как передается инструкция о том, что голове полагается расти спереди, а хвосту сзади, что конечностей должно быть 4, а пальцев 20. Всего этого мы касаться не будем.

Попробуем разобраться только, как нервные клетки выбирают себе род занятия. Как их отростки умудряются находить именно те области мозга, куда им полагается направлять информацию, и вступают в контакт как раз с теми клетками, которым предстоит обрабатывать полученную информацию. Задача, казалось бы, невыполнимая. Каждому известно, как легко сбиться с пути даже в знакомом лесу, точно зная, куда ты шел. А нервные отростки, блуждая в хаосе нервной ткани, должны не только найти дорогу, но и определить цель своих исканий.

Все родственные животные имеют сходное строение тела, в том числе мозга. Хорошо ли они сконструированы? Вопрос трудный, но не безнадежный. Например, нужна ли собаке пятая нога и как она будет использоваться, коли пес обзаведется подобным вспомогательным средством передвижения. Сейчас на этот вопрос может быть дан ответ с достаточно высокой степенью вероятности.

В последнее десятилетие эксперименты с пятой конечностью весьма популярны. Очень трудно проследить, как в процессе развития эмбриона находят друг друга внутри мозга отростки двух определенных нейронов, нередко расположенных весьма далеко друг от друга. Как пробирается нервное волокно на периферию, разыскивая орган, который предстоит подчинить. Проще это выяснить в эксперименте, если животному хирургическим путем пересадить дополнительный орган. Так можно убить сразу двух зайцев: узнать, как организм иннервирует орган-пришелец и какую функцию тот будет выполнять на новом месте.

У рыб и амфибий хирургические реконструкции идут удивительно просто, особенно в раннем детстве. Тритону можно пересадить дополнительную, пятую конечность, второй хвост, третий глаз, еще одно сердце. У таких химер пересаженные органы продолжают функционировать и на новом месте, сначала в соответствии с химическими приказами хозяина (приносимыми кровью), когда в них проникнут нервы, будут выполняться и их команды.

Пятая конечность, если ее пересадить вблизи соответствующей лапы хозяина, движется одновременно с ней. Правда, сила и амплитуда сокращений ее мышц чуть ниже, чем остальных лап. Она запаздывает на несколько сотых долей секунды, и не все 40 мышц приживленной конечности работают достаточно энергично. Мы можем спокойно пренебречь этими мелочами. Покадренно сравнивая движение одноименных конечностей, снятых на кинопленку, не удается обнаружить никакой разницы. Восьмилапая химера тигровой саламандры, у которой была дублирована каждая из четырех конечностей, работала каждой парой как одной лапой, плавало ли животное в воде или двигалось по суше.

Не ищите в этом явлении скрытой целесообразности. Нетрудно убедиться, что ее нет, стоит лишь подшить к любой из четырех конечностей лапу, взятую с противоположной стороны тела. Впервые такую операцию сделали по ошибке, и ее результаты немало удивили экспериментаторов. Левая передняя конечность одного тритона была пересажена рядом с правой передней конечностью другого. На этом месте она выглядела достаточно нелепо. Во-первых, локтями и кистями лапы были направлены в разные стороны. Во-вторых, ладонь пересаженной лапы оказалась вывернута наружу.

У таких восьмилапых тритонов мышцы каждой пары конечностей работали синхронно, сгибая одни и те же суставы, но создаваемая ими движущая сила была направлена в противоположные стороны. Сколько урод ни барахтался, он не мог сдвинуться с мертвой точки. Если же собственные конечности удалить, парадоксальная деятельность пересаженных лап заставит саламандру пятиться назад. Вот вам и целесообразность! Значит, не в ней дело.

В лабиринте

Пятилапые химеры вызвали в научных кругах волну споров. Никто не знал, откуда брались нервы, проникавшие в дополнительную конечность. От предположения, что увеличивается число нервных клеток спинного мозга, пришлось отказаться. Тщательные подсчеты показали, что количество двигательных волокон, посылаемых спинным мозгом, всегда одинаково. И в пересаженной лапе оно было поразительно близко к нормальному. Оставалось допустить единственную возможность – ветвление нервных волокон. У мексиканской амбистомы переднюю конечность иннервирует 900 волокон. Каждое из них должно дать веточку, чтобы пересаженная лапка получила свои 900 волокон.

До какого же предела способны куститься нервные волокна? Не очень густо. Связка из четырех конечностей, пересаженных вместе, не способна полноценно функционировать. Хорошую иннервацию могут получить максимум две дополнительные конечности, приживленные рядом.

Далеко не каждое нервное волокно, а следовательно, не всякая нервная клетка, его пославшая, способны обеспечить нормальную функцию нового органа. Необходимо, чтобы он получил нервы от тех же сегментов спинного мозга, которые обычно руководят работой таких органов. У лягушки в переднюю лапку попадают нервы от третьего, четвертого и пятого сегментов спинного мозга. Если дополнительная лапка подшита так, что до нее дотянется нерв хотя бы от одного сегмента, все будет в порядке.

Большие споры вызвал вопрос о том, каким образом мозг получает возможность управлять новой конечностью. Научный мир раскололся на два непримиримых лагеря. Одна половина ученых считала, что врастающие нервные волокна каким-то образом узнают мышцы, которыми им следует управлять, и уверенно прокладывают к ним дорогу. Другая половина – что нервные волокна врастают в конечность как попало, без всякого плана распределяясь по мышцам. Дальше мнения расходились. Первые считали, что мышцы каким-то образом вразумляют пришедшие к ним волокна и пославшую их клетку, как ей необходимо поступать, чтобы организовать координированные движения. Вторые – что каждая мышца получает полную копию всех двигательных приказов мозга и сама выбирает из них те, которые непосредственно ее касаются. Наконец, третьи полагали, что, как только нервное волокно доберется до мышцы и пославшая его клетка узнает, куда попал ее отросток, она тотчас начинает подбирать информацию, нужную данной мышце.

Правы оказались первые. Речь идет о выборе, но выбор взаимный. Мышца выбирает нерв, а нерв – мышцу. Когда в лишенную нерва мышцу вшивали концы «своего» и «чужого» нервов, она из «смеси» выбирала «свой». В контрольных опытах подводился только один чужак. Он отлично врастал в мышцу. Однако, если вслед за тем прорастал «свой» нерв, «чужак» изгонялся. Нерв тоже ведет себя активно. Мышцы животных делятся на быстрые и медленные. У новорожденных все медленные. Затем те из них, к которым подошли быстрые нервы, постепенно становятся быстрыми. Если в более позднем возрасте к быстрым мышцам подшить медленные нервные волокна, они станут медленными, и наоборот.

Нервные волокна всего лишь руки, провода нервной клетки. А как она? Универсальна ли? Может ли выполнять любую функцию? Скальпель хирурга иссекает плечевые сегменты спинного мозга (управляющие передними конечностями) и на их место пересаживает другие. Если пересаженные клетки раньше не руководили конечностями, то просто не берутся за это дело и мышцы остаются бездвижными. Нейроны, ранее управлявшие задними конечностями, заставят мышцы двигаться, но квалифицированно руководить передними лапами не смогут. Нервные клетки у взрослых животных не универсальны.

Подсаживая тритонам дополнительную конечность, ученые полагали, что новые нервы будут выбирать самый легкий путь, врастать вдоль отмерших нервных стволиков, как потоки воды от пронесшегося ливня заполняют русла высохших от жары ручьев. Эксперименты показали, что готовые русла врастающим нервам не нужны. Можно создать такие условия, когда у животного от рождения одна из конечностей не будет иметь нервов, а значит, и готовых русел. Врастая в такую лапу, нерв все равно проходит своим стандартным путем. Он не ищет легкой дороги и поэтому не всегда идет вдоль сосудов, где путь относительно свободен, а часто пробирается сквозь мышцу или хрящ. Создается впечатление, что нерв умеет находить вполне определенную дорогу. В незнакомой местности он правильного пути не сыщет. Если переднюю конечность пересадить на место задней, нерв, врастая в нее, заблудится. Здесь для него все незнакомо.

Как удается нервному волокну найти дорогу? Каждый сегмент спинного мозга, посылающий к мышцам нервные волокна, содержит у шпорцевой лягушки 5–6 тысяч нервных клеток. Кроме того, за 60 дней развития успевает появиться много новых клеток, сверх первоначального количества. Однако к моменту метаморфоза их остается немногим больше тысячи, так что в каждом сегменте гибнет до 10 тысяч нервных клеток, 9 на каждый оставшийся нейрон. Зачем организму такие непроизводительные расходы? Видимо, гибнут все нервные клетки, чьи отростки не сумели найти необходимой мышцы, а новые нейроны, возникая, посылают на поиски свои отростки до тех пор, пока мышцы не окажутся полностью иннервированными.

Так же ведут себя чувствительные нервы.

У лягушки осторожно вырезали кусочек кожи с левой стороны спины, стараясь не повредить идущие к нему чувствительные нервы, и пересаживали на правую. Когда рана зарубцовывалась, прикосновение к пересаженному кусочку вызывало реакцию, будто он все еще находился на своем законном месте. Если переменить чувствительные нервы передних лапок (правый пустить в левую лапку, а левый – в правую), то на щипок лягушка станет отдергивать лапу, до которой и не дотрагивались. Правильно реагировать она никогда уже больше не сможет.

Иначе ведут себя лягушки, когда, пересаживая кусочек кожи со спины на живот, полностью перерезают чувствительные нервы. Чуть только ранка подживет, прикосновение к пересаженному участку вызывает вполне правильную реакцию. Лягушонок тянется к тому месту, до которого дотрагивается экспериментатор. Однако через пару дней, если ущипнуть центр пересаженного лоскута, лягушонок начинает путаться. С каждым днем кожная зона, дающая неправильные реакции, увеличивается, пока не захватит весь лоскут. Теперь при прикосновении к кусочку кожи, пересаженному на брюхо, лягушонок трет себе спину.

Создавалось впечатление, что вросшие в пересаженный лоскуток чувствительные нервы постепенно разобрались, что им подсунули кусочек кожи со спины, и стали посылать свою информацию в соответствующие отделы нервной системы. А так как у лягушек не полагается, чтобы кожа спины находилась на животе, центральным аппаратам было невдомек, что к получаемой информации следует относиться осторожно.

Можно предложить и другое объяснение. Сначала в пересаженный лоскут врастали кожно-брюшные нервы, которыми полагалось иннервировать данный район. Коже, взятой со спины, ничего не оставалось, как принять чужеродные нервные веточки. Позже, когда спинные кожные нервы наконец «нашли» заблудший кусок кожи (путь со спины на живот немалый), чуждые нервы были отвергнуты и постепенно отмерли. Аналогичные результаты дают опыты со зрением. Глаз жабы можно повернуть на 90 или 180 градусов, не повредив зрительного нерва. Зрение как таковое при этом не нарушится. Животное сможет видеть все так же отчетливо, как до операции, только будет путать положение замеченных предметов. Повернутый глаз, увидев слева червяка, передает информацию нервным клеткам правого зрительного поля, и червяк будет воспринят справа. Пользоваться такими глазами невозможно. Ловить насекомых лягушка не способна и обречена на голодную смерть. Она никогда не выучится правильно видеть мир.

Как ни странно, перерезка зрительного нерва не делает жабу инвалидом. Как только завершится регенерация, зрительная функция восстановится. Лягушка правильно локализует в пространстве увиденные ею предметы, различает их форму и цвет. Каким же образом происходит такое полное восстановление? Можно сделать только один вывод: все врастающие в мозг 500 тысяч волокон зрительного нерва сумели добраться до зрительного центра и разыскать в одном из девяти его слоев те клетки, с которыми они были в контакте до перерезки нерва. Иначе лягушка осталась бы слепой.

Как находят нервные волокна те клетки, с которыми должны соединиться, неизвестно. Предполагают, что между ними существует химическое родство. Волокна умеют разыскать нужную клетку, даже когда врастают в мозг в совершенно ином, необычном месте. Восстановление бывает столь полным, что после операции сохраняются все условные рефлексы.

Химическое сродство как причина связей, возникающих между нервными клетками, признается большинством ученых. Но и эта теория не объясняет результаты многих экспериментов. Почему, например, волокна зрительного нерва от правого глаза врастают в левую половину мозга, а от левого – в правую? Неужели существует химическая асимметрия правой и левой половин головного мозга? К сожалению, вопросов, как и в других областях науки, пока неизмеримо больше, чем готовых ответов.

Посредник

Оружие «Золотого короля»

Кровавые подвиги Эрнандо Кортеса и Франсиско Писарро, захват и разграбление великих индейских империй не только не утолили у испанских авантюристов всех мастей и рангов жажды наживы, но лишь сильнее ее подхлестнули. Плохо зная местные языки, часто неправильно понимая и без того удивительные рассказы индейцев, конкистадоры нередко сами создавали фантастические легенды и сами в них искренне верили. Их неудержимо манили серебряные города, королевство женщин, острова вечной молодости и особенно страна «золотого человека» Эльдорадо.

К сожалению «золотая» страна не оказалась легендой. Там, где теперь расположена нынешняя Колумбия, жили удивительные племена муисков. Ее правители, прежде чем стать властелинами страны, жили безвыходно в храме, готовя себя к исполнению ответственной миссии. Только по прошествии шести лет будущий король, укрытый вместо одежд слоем золотого порошка, всходил на коронационный плот и отправлялся к центру озера Гуатавита, чтобы в его водах совершить омовение и бесценными приношениями, золотыми украшениями и изумрудами откупиться от страшного греха своих предков. После захвата страны европейцы дважды предпринимали попытки осушить священное озеро. По подсчетам Александра Гумбольдта, его пучины до сих пор хранят не менее 50 миллионов золотых украшений.

Путь к сказочному Эльдорадо был нелегок. Здесь европейцам пришлось всерьез столкнуться со страшным оружием индейцев – отравленными стрелами. Самой крохотной царапины оказывалось достаточно, чтобы убить человека или лошадь. Закутанные для защиты от стрел в ватные халаты, изнывая от жары, все время опасаясь засады, брели конкистадоры навстречу своему богатству и своей гибели.

Стрельный яд, который использовали индейцы, называется кураре. Его получали из коры, корней и молодых побегов тропических растений. Размельченные части растений вымачивали в воде. Затем настой выпаривали до образования густого сиропа. Им и смазывали наконечники стрел. Через некоторое время сироп твердел. Действие яда сказывалось быстро. Сначала наступал паралич шейной мускулатуры, потом отказывали конечности. Несколькими минутами позже очередь доходила до дыхательной мускулатуры, и… наступала смерть от удушья.

Когда кураре попал в Европу, его попробовали приспособить для медицинских целей. Иногда врачу крайне необходимо расслабить мускулатуру тела больного или прекратить судороги. Однако новое лекарство не привилось. Не удавалось подобрать безопасную и в то же время эффективную дозировку.

В те времена не было достаточно четких представлений о механизме действия кураре. Выдающийся французский физиолог К. Бернар обратил внимание на то, что у животных, убитых кураре, уже через минуту после смерти нервы перестают реагировать на химические, механические и электрические раздражения. (Обычно мышца, отсеченная вместе с двигательным нервом, длительное время способна отвечать сокращением на его раздражение.) Изучив это странное явление, Бернар установил, что кураре не нарушает способности самой мышцы сокращаться, а нерва – проводить возбуждение. Это значит, что и нерв и мышца не затронуты действием яда, нарушен только переход возбуждения с нерва на мышцы.

Эксперименты заставили задуматься над механизмом передачи возбуждения от одной клетки к другой. Наиболее вероятной казалась электрическая связь. Распространение возбуждения по нерву сопровождается возникновением электрического разряда, а электрическое раздражение способно вызвать сокращение мышцы. Теперь мы знаем, что природа использовала этот путь на ранних этапах эволюции. До сих пор у ракообразных и других примитивных животных в организме действуют достаточно совершенные электростимуляторы. Уже во времена К. Бернара подозревали, что у высших животных язык, на котором нерв «разговаривает» с мышцей, передавая ей свои приказы, «химический». Прошло почти 50 лет, прежде чем австриец О. Леви сумел окончательно подтвердить это предположение.

Сердце сокращается само по себе, без специальных команд. Леви изучал у лягушки нервы, замедляющие сердечный ритм. После долгих и кропотливых экспериментов ему удалось перехватить их депеши. Приказы передавались с помощью особого вещества – ацетилхолина. Разрушая его, другое вещество – фермент ацетилхолинэстераза – уничтожает распоряжения. Удалось найти вещество, способное расщепить и саму ацетилхолинэстеразу. Химический способ передачи возбуждения был доказан. Вскоре удалось убедиться, что химический язык универсален. На нем «беседуют» между собой нервные клетки. Вещества, с помощью, которых «пишутся» распоряжения (какое бы химическое строение они ни имели), называют медиаторами, что в переводе на русский язык означает «посредники».

Двери

Работа мозга возможна лишь при контактах между его многочисленными клетками. Средств общения нейронов немного. У них могут быть контакты между двумя аксонами, двумя дендритами и телами клеток, аксодендрические (аксон – дендрит), аксосоматические (аксон – тело клетки) и дендросоматические (дендрит – тело клетки). Всего шесть возможностей, и все шесть используются, хотя основных типов два: между аксоном одной клетки и телом или дендритами второй. На заре возникновения нервной системы преобладал первый тип. Он и сейчас преобладает у примитивных животных.

Аксодендрические контакты имеют существенные преимущества. На поверхности клетки может разместиться относительно немного нервных окончаний. Другое дело дендриты, их разветвления значительно увеличивают поверхность клетки и расширяют возможность клеточных контактов. Имея достаточно большую протяженность, они как бы сами идут навстречу аксонам, подыскивая для себя источники информации.

Может показаться удивительным, что клетки, участвуя в очень важных, чрезвычайно сложных функциях, сами располагают незначительной информацией, передавая команды, а еще чаще просто советы о том, что соседним клеткам следует возбудиться или, наоборот, прервать свою деятельность.

Трудность передачи информации в том, что каждая нервная клетка, одетая в собственную оболочку, окруженная глиальными клетками и закутанная слоями миелина, – это маленькое самостоятельное государство. Какие бы революции его ни сотрясали, какие бы катаклизмы ни происходили, сор из избы не будет вынесен, все останется внутри клетки.

Для обмена информацией необходимы специальные устройства. В конце прошлого столетия глава английских физиологов Шеррингтон назвал места тесного контакта отростков нервных клеток синапсами, что в переводе с греческого означает «смыкать». В то время Шеррингтону еще не было известно, что нервные клетки обмениваются «письменными» приказами. Тесный контакт наилучшим образом объяснял, как возбуждение переползает с одного нейрона на другой.

Теперь мы точно знаем, что настоящего контакта нет.

Между соприкасающимися волокнами всегда остается заметная щель. Синапсы – это те места, где нервные клетки имеют двери, через которые и происходит обмен информацией.

Нервные клетки эмбрионов дверей еще не имеют. Они появляются позже, когда отростки нейронов, разрастаясь внутри черепной коробки, сталкиваются друг с другом. В местах соприкосновений каждая из контактирующих клеток прорубает дверной проем. Теперь не нужно «далеко ходить», чтобы обменяться новостями. Казалось бы, обмен информацией налажен. Увы, все гораздо сложнее: соседи держат свои двери на запоре. Они боятся утечки информации и не желают попадать под чужое влияние.

Нужно честно сказать, что настоящих дверей, то есть дырок в клеточной мембране, ни у одной из нервных клеток нет: мембрана как мембрана, но в ней существуют поры, способные пропускать медиаторы. Хранятся они в крохотных, порядка 200–600 ангстрем, синаптических пузырьках, располагаясь вблизи дверей одной из двух соседних клеток.

Возбуждение любой нервной клетки, любого ее отростка обязательно сопровождается возникновением электрических потенциалов. Казалось бы, все очень просто, электричество – отличный раздражитель, и для передачи возбуждения с одной нервной клетки на другую ничего специально придумывать не нужно. Однако мозг не способен варьировать напряжение электрического тока. Нервная клетка работает по закону «все или ничего», то есть или «молчит», или дает стандартный импульс.

Там, где возбуждение обязательно должно передаваться от клетки к клетке, этот принцип можно было бы применить. В мозгу гораздо чаще ситуация такова, что нервная клетка вовсе не обязана тотчас возбуждаться, если соседка ей в дверь покричит, что возбуждена до предела. Конечно, добропорядочная нервная клетка всегда прислушается к соседям. Если слухи серьезные, соседи со всех сторон сообщают, что они находятся в состоянии возбуждения, клетка-адресат возбуждается.

Иными словами, нервная клетка возбуждается только в том случае, если адресованная ей информация получит достаточно убедительное подкрепление.

В этом и состоит работа нервных клеток: постоянно взвешивать получаемую от корреспондентов информацию и решать, достаточно ли она основательна. Вот почему нервные клетки высших животных обмениваются между собой химическими посланиями, которые легко дозировать. Когда клетка-корреспондент возбуждена, медиатор из синаптических пузырьков выделяется в синаптическую щель, пространство между двумя клетками.

Предполагается, что только благодаря свободной диффузии молекулы медиатора могут пересечь его за какие-то считанные 1–2 миллисекунды.

Мозг пользуется несколькими медиаторами. Норадреналин, допомин и сератонин вызывают возбуждение адресата. ГАМК (гаммоаминомасляная кислота) – торможение. Ацетилхолин используется и для возбуждения, и для торможения соседних нейронов. Возможно, существуют и другие. Каждый синапс для своей работы использует только один медиатор. Синапсы, где применяется ГАМК, получили название тормозных.

Интересно, что возбуждающие синапсы чаще всего аксодендрические. Клетке-адресату легче собирать информацию с помощью своих многочисленных дендритов.

Тормозные синапсы нередко бывают между аксонами и телом клетки. Приказ затормозиться поступает непосредственно к энергетическим центрам нейрона. Еще чаще тормозные синапсы находятся на аксоне. Клетка будет продолжать генерировать приказы, но они дальше не пойдут. Линия связи окажется заблокированной.

Изучать синапсы очень сложно. Они слишком малы, а количество выделяющегося медиатора ничтожно. Современные химические способы не позволяют исследовать реакции таких малых количеств очень быстро разрушающегося вещества. Понадобилась изрядная изобретательность, чтобы придумать способ извлекать из мозга одни синапсы. Из тщательно измельченного мозгового вещества их отбирают с помощью центрифуги. Помещая желе растертого мозга в сосуд с жидкостью определенной плотности и подбирая скорость вращения, добиваются того, что в осадок выпадают преимущественно нервные окончания.

Этим методом удалось довольно точно определить количество синапсов, которым располагают нервные клетки головного мозга. Оказалось, что в одном грамме коры больших полушарий головного мозга морской свинки содержится 100 миллионов нервных клеток и 350 миллиардов синапсов. Следовательно, каждая клетка располагает 3500 синапсами. Центрифугирование дает возможность рассортировать мозговое вещество на составляющие элементы. Лучше всего сохраняются аксосоматические синапсы. Вырванные из мозга, они еще несколько часов способны сохранять свою функцию.

Откуда нервные окончания берут медиатор? Существует два пути: или он производится на месте, или его изготовляет нервная клетка и переправляет затем к синапсам. Возможность транспортировки вполне реальна. Оболочка аксона является, так сказать, шлангом, трубопроводом, по которому из клетки непрерывным потоком со скоростью 2–11 миллиметров в сутки течет цитоплазма. Не сочтите указанную скорость слишком мизерной. В сравнении с ничтожным размером нервной клетки она не так уж мала. Все же многие факты свидетельствуют в пользу синтеза медиаторов на месте. Удалось подсчитать, что с током протоплазмы синапсы получают всего 1 процент норадреналина. О производстве остальных 99 процентов им приходится заботиться самим.

Белок, который необходим синапсу, черпается из двух источников: в момент возбуждения преобладает синтез на месте, во время покоя необходимые количества его приносит течением из тела клетки. Одно неясно, куда девается текущая по трубопроводу аксона аксоплазма. Возможно, все приносимое тратится на создание веществ, необходимых для нормальной деятельности синапса. Предположение правдоподобное, однако еще не проверенное.

Замок и ключ

Проблема передачи возбуждения с нейрона на нейрон, с нервного волокна на мышцу возникла одновременно с образованием нервной системы. Электрический способ передачи возбуждения, который использовался на ранних стадиях эволюции, имел одно несравненное достоинство: не требовал сколько-нибудь значительного времени. Химический способ – длинная процедура. Она занимает от 0,5 до 2 миллисекунд. В случае спешки задержка весьма чувствительная.

Электрический синапс хорошо функционирует, если щель между клетками невелика. Он работает как выпрямитель, пропускающий ток от одного нервного волокна к другому значительно легче, чем в обратном направлении. Двустороннее проведение возбуждения тоже не исключено, и в этом одно из отличий электрического способа. Развитый мозг использует химические синапсы и разнообразные медиаторы.

Ученые проникли в тайны передачи возбуждения еще недостаточно глубоко, но уже сейчас ясно, что главным передатчиком служит ацетилхолин. Нет на нашей планете таких существ, нервная система которых использует химические синапсы, но не имеет ацетилхолина. У высших млекопитающих он находится в синапсах нервных окончаний, передающих приказы мышцам. В волокнах, по которым информация бежит в мозг, используется какой-то другой, еще неизвестный науке медиатор. У насекомых, наоборот, приказы мозга на периферию передаются с помощью глютаминовой кислоты, а в мозг информация поступает и циркулирует внутри центральной нервной системы, видимо, с помощью ацетилхолина.

Ацетилхолин, вероятно, был первым медиатором, созданным природой, ключом, открывающим двери соседней клетки. Его широкое использование связано с тем, что построен он достаточно просто, легко синтезируется, и организм не испытывает недостатка в необходимом сырье. На изготовление этого медиатора используется холин, который образуется в процессе естественного обмена при распаде жироподобных веществ – липидов, и уксусная кислота – обычный продукт обмена углеводов.

В нервных окончаниях, передающих приказы, ацетилхолин упакован в синаптических пузырьках, вмещающих по нескольку тысяч молекул медиатора. Видимо, некоторые двери в клеточной оболочке прикрыты неплотно, так как пузырьки постоянно выливаются в синаптическую щель, по одному в секунду. Такая ничтожная порция ключей не может отпереть двери противоположного фасада. Приказ должен быть более весомым. Когда первый импульс придет в нервное окончание, он всего за 1 миллисекунду выпускает 200–300 пузырьков. В результате выбрасывается солидная связка ключей, достаточная для того, чтобы открыть необходимое количество дверей.

На дверях противоположного фасада находятся замки – холинорецепторы. О них известно немного. Холинорецепторы слишком малы, чтобы изучать их каждый в отдельности. Можно попробовать сорвать их с дверей, как сдирают с забора старые афиши, и, собрав все вместе, исследовать. Химическим путем удается что-то «отскоблить» в достаточном для исследований количестве. Только как узнать, содержит ли соскоб замки?

На фасаде здания, имеющего площадь около 200 миллиардов квадратных ангстрем, три миллиона дверей. И на каждой замок. Размер замка сопоставим с величиной ключа, молекулой ацетилхолина, а ее длина при разной степени растянутости не превышает 7–10 ангстрем. Значит, все замки занимают меньше 1 процента площади фасада.

Во время прихода в синапс нервного импульса, в синаптическую щель выбрасывается 5 миллионов ключей, казалось бы, вполне достаточное количество, чтобы отпереть все двери. Однако далеко не все ключи достигают противоположного фасада и еще меньше их попадает в замочные скважины. В результате отпирается не более четверти дверей. Этого с лихвой хватает, чтобы по ту сторону синаптической щели возникло возбуждение.

Молекулы ацетилхолинэстеразы многочисленнее. Только, на противоположном фасаде их 15–20 миллионов, то есть в 3–4 раза больше, чем молекул ацетилхолина. Так что у медиатора достаточно возможностей полностью разрушиться. Его осколки всасываются обратно и используются для синтеза новых молекул медиатора.

Ацетилхолин не очень крупная молекула. Она представляет собой цепочку, состоящую из одного атома азота, двух атомов кислорода, 7 атомов yглерода и 16 атомов водорода. На одном ее конце азот удерживает три метиловые группы (СН₃). Эта группа несет положительный заряд. На другом конце находится сложноэфирная группа. А вся молекула имеет следующий вид:

Об устройстве замка можно кое-что узнать, попробовав открыть его отмычкой. Химики так и поступили. Активной частью молекулы ацетилхолина является азот, несущий положительный заряд. Построили молекулу, в которой азот заменили углеродом. Одновременно с этим молекула потеряла свой положительный заряд. Новое вещество вызывало эффект, подобный ацетилхолину, но только в 12 тысяч раз слабее. Значит, бородка у ключа в виде электрического заряда. Это она зацепляется за кулачки замка и открывает его.

Отверстие замка, видимо, имеет форму чаши строго определенного объема. Молекулы с увеличенной головкой работали хуже. Укрупнить головку несложно, заменив метиловые группы из атома углерода и трех атомов водорода на этиловые , где атомов углерода два, а водорода – пять. Замена одной метиловой группы снижала эффективность медиатора в три-пять раз, замена двух – в сотни раз, трех – полностью уничтожала его действие. Головка ключа становится так велика, что не лезет в замочную скважину. Не лучше обстоит дело при уменьшении размера головки. Легко заметить, что все три метильные группы могут быть заменены атомами водорода. Замена одной метильной группы на водород снижает результативность медиатора в 50 раз, двух – в 500 раз, а всех трех – в 40 тысяч раз. Головка становится слишком маленькой, хлябает в замочной скважине, и ключ не может отпереть замок.

Ацетилхолин, как двуглавый орел, оказался с двумя головками. Расстояние между ними известно. В молекуле ацетилхолина атом азота отстоит от атома кислорода на 4,7 ангстрема. Если увеличить это расстояние, вставив в цепочку молекулы дополнительно один, два или больше атомов углерода, ключ не войдет в замочную скважину и двери не откроются.

Зная размер, отмычку подобрать нетрудно. Азот можно заменить любым другим атомом, лишь бы он нес положительный заряд и был отделен от атома кислорода двумя атомами углерода. Главное – размер. Атомы углерода тоже могут быть заменены. Головка этой стороны ключа имеет электрический заряд: третий от азота атом углерода несет положительный заряд, а один из атомов кислорода – отрицательный.

Ну хорошо, двери соседнего фасада открыты, что же дальше? Кто в них должен пройти? Оказывается, не сам медиатор (он всего лишь ключ), а положительно заряженный ион натрия.

Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодинакова. Внутри клетки много калия, а снаружи много натрия и хлора. Неравномерное распределение ионов приводит к тому, что внутри клетка заряжена отрицательно, а снаружи положительно. Когда медиатор открывает дверь, в нее устремляются малые катионы: натрий, калий и кальций. Более крупные не проходят, дверной проем для них слишком мал. Отрицательно заряженные ионы дверь не пропускает. Видимо, дверные косяки заряжены отрицательно, а одноименные заряды, как известно, отталкиваются.

Энергичнее всех движется натрий. Сзади его подталкивают силы диффузии, спереди притягивает отрицательный заряд. Навстречу натрию идет калий. Выбираться ему из клетки трудно. Правда, силы диффузии подталкивают, но сзади держит отрицательный заряд, а спереди отталкивает положительный. Поэтому калий движется значительно медленнее натрия. Перемещение ионов приводит к изменению наружного и внутреннего зарядов клетки, они начинают уравниваться.

Это можно сравнить с коротким замыканием. Если оно произошло, автоматически открываются новые двери, специально предназначенные для иона натрия. Он в еще больших количествах устремляется внутрь клетки. В результате внутренний заряд клетки становится положительным, а наружный из-за убыли положительно заряженного иона – отрицательным. Это приводит к возникновению потенциала действия, то есть к возбуждению клетки.

В тормозных синапсах дверь открывается только для определенного иона. Если открыта калиевая дверь, он устремляется из клетки наружу. Происходит не уравнивание зарядов, а усиление прежних, и клетка становится невозбудимой. В других случаях медиатор открывает двери для отрицательно заряженного иона хлора, сосредоточенного главным образом снаружи. Устремившись в открытую дверь, хлор также увеличивает отрицательный заряд внутри клетки и положительный – снаружи, делая клетку невозбудимой.

О самих дверях известно меньше, чем о запорах. Предполагают, что клеточная мембрана состоит из четырех слоев: два внутренних слоя образуются липидами, а два наружных – белками. Вероятно, липидный слой не сплошной. В местах разрыва липидной оболочки молекулы белка могут проникать – внутрь, двигаясь навстречу друг другу по его краям, пока не встретятся. В этом месте сначала должна появиться вмятина, а затем и дырочка. Электрические заряды ключа-медиатора являются толчком, вызывающим дырообразование.

Изучение роли медиаторов позволило выяснить, что же ломает кураре: замок или ключ. Оказалось, ни то и ни другое. Молекула курарина имеет сродство к холинорецептору, то есть к замку. Оно, как ключ, вставляется в замочную скважину, однако открыть дверь не может. У нее нет электрического заряда. Настоящий ключ (ацетилхолин) в заткнутую замочную скважину попасть не может. Двери остаются запертыми, возникает паралич.

Нарушить работу синапса можно многими способами. Удалось синтезировать вещества, которые препятствуют холину, образовавшемуся в результате распада ацетилхолина, всасываться обратно в нервное окончание. Тогда, если мозг беспрерывно шлет приказы и ацетилхолин постоянно выделяется в синаптическую щель, запасы его могут вскоре иссякнуть, а синтез прекратится из-за отсутствия исходного материала. Можно «подсунуть» в нервное окончание вещество, из которого вместо ацетилхолина синтезировались бы похожие молекулы, но не обладающие его активностью. В обоих случаях наступит паралич.

Кураре не получил применения в медицинской практике, но фармакологи отыскали немало соединений, которые можно использовать для устранения судорожных сокращений мышц. В их числе обнаружились вещества, отлично блокирующие холинорецептор, хотя их строение сильно отличалось от структуры ацетилхолина. Их молекулы были значительно крупнее, и вместо одной они имели две отрицательно заряженные головки. У наиболее эффективных веществ атомы азота были разделены 10 или 16 атомами углерода, то есть расстояние между ними равнялось соответственно 14 и 20 ангстремам. Загадка не из легких.

Наиболее достоверно предположение, что двери или, во всяком случае, замочные скважины не разбросаны как попало, а сгруппированы по четыре. Тогда молекула курареподобного вещества длиною 14 ангстрем будет иметь возможность, располагаясь вдоль любой из сторон квадрата, блокировать сразу два холинорецептора. В этом случае, чтобы подавить все холинорецепторы, нужно вдвое меньше молекул, а эффект окажется более надежным, так как ключ прочнее удерживается в двух замочных скважинах сразу. Понятен и эффект действия более длинных молекул. Они, располагаясь по диагоналям квадрата, также могут одновременно заткнуть две замочные скважины, блокировав два холинорецептора. Возможно, квартеты замочных скважин тоже сгруппированы и длинные молекулы курареподобных веществ могут блокировать две замочные скважины из разных квартетов. Вероятно, холинорецепторы функционально объединены, поэтому введение в одно из отверстий ключа повышает активность остальных трех замочных скважин, и они охотнее соединяются с ацетилхолином.

Расположение мышечных рецепторов было не всегда так строго упорядочено. У низших моллюсков и асцидий (одного из наиболее примитивных хордовых) замочные скважины разбросаны беспорядочно. Упорядочение холинорецепторов по два наблюдается у осьминогов, морских звезд и миног. Мышцы этих животных очень чувствительны к веществам, в которых атомы азота разделены 16 атомами углерода. У рыб обнаруживается активность и к препаратам с 10 атомами углерода. Значит, у них уже появляются квартеты холинорецепторов. А у птиц и млекопитающих отдельных пар, видимо, нет, и существуют только квартеты. Новорожденные малыши квартетов не имеют. У мышат, крысят, котят, щенят они формируются по мере роста.

Как медиаторы попадают в синаптическую щель, еще неясно. Существует предположение, что нервный импульс открывает очень немного дверей, но ключи, высыпавшиеся из них, используются в первую очередь для того, чтобы снаружи открыть остальные двери. Только теперь, когда ключей в синаптической щели оказывается достаточно много, они попадают в замочные скважины дверей на противоположном фасаде.

Есть мнение, что собственные двери нервные волокна-корреспонденты отпирают всегда с помощью ацетилхолина (он упакован в более мелкие пузырьки и проходит в узкие отверстия), а дверь на другой стороне синаптической щели может открываться другим медиатором. Замочные скважины основных дверей находятся только снаружи. Изнутри отпереть их нельзя. Нервный импульс распахивает только маленькие дверки, через которые протискиваются худенькие пузырьки ацетилхолина. С помощью оказавшихся снаружи ключей отпираются ворота для другого медиатора, а он отворяет двери клетки-соседа.

Чтобы ключи не использовались дважды, молекулы ацетилхолина разрущает энзим холинэстераза. Другое вещество уничтожает холинэстеразу. Введенное в организм, оно значительно удлиняет время действия порции ацетилхолина. Еще значительнее возрастает время работы синапса там, где ацетилхолин лишь выполняет роль привратника, открывающего дверь другому медиатору. В этом случае, пропустив связку ключей, распахнутые двери не захлопнутся тотчас же, и в синаптическую щель в течение многих часов будет поступать медиатор, пока клетка не израсходует своих запасов.

Действие многих биологических ядов основывается на блокировании ацетилхолина. Морские моллюски и рыбы содержат сенециоилхолин, уроканоилхолин и другие холины, обладающие курареподобным действием. Их укус или укол шипами так же опасен, как стрелы воинов «золотого короля».

Иного характера яд змей. В южных районах Азии и на Цейлоне обитает не очень крупная змея – индийский крайт, наводящий ужас на местное население. По количеству смертельных случаев крайт занимает в Индии второе место. В железках, находящихся у корней зубов, содержится 5 смертельных для человека порций яда. Почти так же страшны пама из южных районов Азии, а в Австралии – великолепная денисония. Действующее начало яда – антихолинэстеразные вещества. Один грамм сухого яда индийского крайта может уничтожить за час около полукилограмма ацетилхолина. Такого количества ключей, вероятно, не найдется в организме самого крупного кита. Оставшись без ключей, нервная система утрачивает работоспособность и перестает руководить работой мышц. Функции организма постепенно угасают, нарушается сознание, из-за паралича мышц прекращается дыхание, и наступает смерть.

Медики не отстали от природы. Они создали много холиноподобных веществ. Тубокурарин и сходные соединения способны заблокировать мышечные холинорецепторы и прекратить судороги. Другие курареподобные вещества проникают в мозг и снимают судороги мозгового происхождения. Созданы вещества, имеющие сходное с ацетилхолином действие. Их используют для стимуляции дыхания.

Вниз по лестнице, ведущей вверх

Колумб мозга – Герофил

Город Александрия был заложен Александром Македонским как новая столица эллинского Египта. После смерти великого полководца здесь обосновался один из его сподвижников, Птолемей I Сотер, положивший начало династии Птолемеев. Он не принял участия в жестоких битвах за раздел и перераздел всемирной империи, которые вели между собой все остальные военачальники александровской когорты. Вместо этого он отстраивал столицу, укреплял свою власть в Египте.

Вероятно, самым выдающимся деянием его жизни было создание Мусейона, что в переводе на русский язык должно обозначать «обиталище», или «дом муз». Не правда ли, неплохая задумка?

Греческий пантеон насчитывал девять муз. Две из них заведовали науками. Клио занималась историей, а Урания представляла точную науку – астрономию. Остальные увлекались искусством: Мельпомена – трагедией, Талия – комедией, Терпсихора – танцем, Эрато – любовными песнями, Каллиопа – эпической поэзией, Полигимния – религиозными песнопениями, Эвтерпа – лирической поэзией. Мусейон был большим общежитием, но не следует думать, что там действительно обитали вышеперечисленные красотки. Дом муз был научно-исследовательским институтом, возможно, первым в мире. Здесь жили и работали ученые, сходясь вместе прохладными вечерами во время прогулок в парках Мусейона для спокойного обмена мнениями или жарких дискуссий.

В Мусейон ученых привлекало не только хорошее финансирование науки, на которое, говорят, Птолемеи были достаточно щедры, но и одна из лучших библиотек того времени, собранная частично с помощью золота, частично путем обмана. Неудивительно, что в Мусейоне работало немало выдающихся ученых, таких, как географ и математик Эратосфен, сумевший вычислить диаметр Земли с достаточно высокой по тем временам точностью в 75 километров, математик Эвклид, написавший 13 томов «Начал» геометрии, астроном Аристарх Самосский, почти за 2 тысячи лет до Коперника установивший, что Земля – шар, вращающийся вокруг Солнца, и основоположник автоматики Герон. Там же работал врач Герофил.

Мусейон тех дней был единственным местом на Земле, где можно было решиться на вскрытие человеческих трупов. Занимаясь анатомией, Герофил пришел к выводу, что головной мозг – во-первых, центр всей нервной системы, а во-вторых, орган мышления. Может показаться странным, что о таком очевидном факте до него никто не подозревал.

Предмет оказался трудным для изучения. Прошло почти две тысячи лет, прежде чем накопилось достаточное количество сведений о происхождении мозга и его строении и появилась возможность сделать первые, очень робкие шаги, чтобы понять его функции.

Лестница

История мозга своими корнями уходит очень глубоко. 2–3 миллиарда лет природа колдовала над живыми организмами, прежде чем из жиденькой сети нервных клеток, из крохотных нервных узелков возникла наиболее сложно устроенная на нашей планете материя – человеческий мозг. Знать, как это произошло, необходимо. Прослеживая, как этап за этапом усложнялась высшая нервная деятельность животных, лучше понимаешь работу человеческого мозга.

За 70 лет поисков и находок исследователи поведения животных сумели спуститься до самой последней ступеньки грандиозной лестницы эволюции. Отправимся туда и мы, чтобы затем пройти путем, которым карабкались наверх животные нашей планеты. Нам придется подниматься быстро, перепрыгивая через пять-десять ступенек сразу. Лишь на самых важных удастся задержаться на короткое мгновение.

Какие ступени эволюции наиболее важны? Решить этот вопрос – значит ответить на основные загадки мозга, а они, как известно, еще не разгаданы. Я поведу вас так, как мне представляется целесообразным, не претендуя на то, что выбранный мною путь самый правильный.

Итак, два-три миллиарда лет назад в солоноватом бульоне мировых океанов появились первые комочки живого вещества, прообразы настоящих одноклеточных организмов. Они обладали основным качеством, присущим всему живому, – свойством раздражимости и способностью передавать возбуждение из одного участка крохотного организма другому, то есть проводимостью.

Позже некоторые организмы стали селиться вместе, образуя колонии. Такие компанейские одноклеточные существа стали прообразом первых многоклеточных организмов. Многоклеточный организм – большое хозяйство; чтобы разумно управлять им, целесообразно иметь какой-нибудь командный пункт. Ничего похожего поначалу не было. Все клетки первых многоклеточных организмов были равны между собой. Любая из них имела право возбудиться, а когда возбуждение распространится на всю клетку, могла передать его ближайшей соседке. Вот и все новшество. На Земле и сейчас существуют примитивные организмы, не имеющие специальных систем управления. Это губки. Передавая возбуждение от соседа к соседу, губки способны осуществлять некоторые координированные акты.

Медузы и актинии живут во всех морях земного шара. Внешне они выглядят совсем неинтеллектуальными существами, какими действительно и являются. Но посмотрите, как ловко хватает актиния проворных и юрких рыб и, облепив щупальцами, тянет в рот. Отдаленные предки этих животных первыми обзавелись примитивным аппаратом для координации движений. У них появились особые клетки, главной функцией которых стали раздражимость и проводимость. Они первые отзываются на воздействия окружающей среды и быстро передают возбуждение остальным клеткам, позволяя организму немедленно реагировать.

У типичной нервной клетки небольшое тело и несколько отростков, по длине значительно превосходящих саму клетку. Их задача обеспечить связь между отдельными районами тела. Раздражение любого участка тела может очень быстро вызвать возбуждение всего организма. Объединяя все части тела животного, нервная система является главным интегратором организма.

Нервная система кишечнополостных (к ним и относятся актинии, гидры, медузы) весьма примитивна. Она представляет собой довольно жиденькую сеть нервных клеток. Их три типа: чувствительные, двигательные и ассоциативные. Первые предназначены для восприятия падающих на организм раздражений, вторые передают возбуждение на сократимые клетки тела, а клетки третьего типа обеспечивают связь чувствительных и двигательных нейронов, передавая возбуждение от первых ко вторым. Одна чувствительная нервная клетка может быть связана своими отростками с несколькими ассоциативными клетками, а те, в свою очередь, имеют контакт с несколькими другими ассоциативными и двигательными нервными клетками. Вот почему при ловле добычи щупальца действуют быстро и координированно.

Определенным усовершенствованием нервной системы стало появление сгущений нейронов и их отростков в тех местах, где требовалась согласованная работа большого количества сократимых клеток. Нервные тяжи, образованные такими скоплениями, есть у гидр и актиний. У медузы два нервных кольца проходят по краю купола, что позволяет ей, сжимая купол, активно передвигаться в толще воды.

Затем возникли более четко выраженные нервные тяжи, где оказалось сосредоточенным большинство нервных клеток. Такая нервная система в виде самостоятельного органа впервые появилась у гребневиков, животных, напоминающих медуз, и достигла вершины развития у плоских червей. У них все клетки собраны в нервные тяжи, которые, многократно пересекаясь, покрывают реденькой сетью все тело червя.

Нервная система в виде сети нервных стволиков – значительное достижение эволюции. Но, пойдя по этому пути, природа оказалась бы в тупике. Такая нервная система слишком сложна и громоздка и сама нуждается в руководящем органе.

Верховный командный центр нервной системы впервые появился у наиболее развитых плоских червей. В местах пересечений нескольких крупных стволиков у них возникли утолщения – ганглии, скопления нервных клеток. Ганглии в первую очередь образуются вблизи органов чувств и важнейших органов тела: глаз, органа равновесия, глотки. Постепенно к ним переходит верховная власть.

Нервная система, построенная из ганглиев, оказалась удачной. У кольчатых червей, которые, по-видимому, произошли от плоских, все нервные клетки собраны в ганглии, а в нервных стволах, их соединяющих, проходят лишь отростки этих клеток. В каждом членике червя находится пара ганглиев, соединенных перемычками между собой и с ганглиями соседних члеников тела и посылающих нервы к ближайшим органам. Первая пара бывает самой крупной и выполняет наиболее сложную работу, так как именно сюда поступает важнейшая информация от зрительных и обонятельных анализаторов, а также органов равновесия.

Первые ганглии держат в известном подчинении всю остальную часть нервной системы. Они прообраз головного мозга высших животных. У некоторых видов высших кольчатых червей все ганглии сблизились между собой, составляя единое компактное образование. Такая нервная система отчасти напоминает мозг низших позвоночных животных. У ланцетника, одного из самых примитивных представителей хордовых животных, она имеет вид однородной нервной трубки. Головного мозга у него нет. Все остальные представители позвоночных, стоящие на эволюционной лестнице выше ланцетника, им обладают.

У миног и миксин в головном мозге можно различить все основные отделы. Сохраняя в самых общих чертах единый план строения от миноги до человека, все отделы мозга претерпевают значительное развитие.

Наиболее интенсивно эволюционирует передний, или, как правильнее называть, конечный мозг. У миног, миксин и настоящих рыб конечный мозг занят лишь анализом сведений, добытых с помощью обоняния. Правда, самые новейшие исследования показали, что и другие органы чувств, в том числе глаза, шлют сюда какую-то информацию, но только не о том, что видят. Возможно, глаза доводят до сведения конечного мозга лишь сам факт поступления новой информации, не раскрывая ее содержания. Остальные органы чувств отправляют сообщения, каждый в особый отдел головного мозга, которые недостаточно хорошо связаны между собой. В таком мозгу не развита способность комплексно обрабатывать всю поступающую информацию.

У амфибий и особенно у рептилий все больше и больше сведений начинает поступать в конечный мозг. Он становится средоточием всех высших психических функций.

Особенно серьезные изменения претерпевает мозг млекопитающих. У них также главным образом развивается конечный мозг, в первую очередь кора больших полушарий. Уже у самых низших млекопитающих для всех видов чувствительности в коре намечаются анализаторные зоны, хотя они еще усердно помогают друг другу. По мере эволюции помощь постепенно сокращается, и у высших млекопитающих каждая анализаторная зона получает информацию только об одном виде раздражителей.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.