«Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института» так в 1925 году в романе «Гиперболоид инженера Гарина» писал Алексей Николаевич Толстой (18831945).
Мечта писателя пока не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом не ясны и теперь. По-прежнему полтора килограмма розовато-серого драгоценного вещества (тут заключена вся наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом короче, все, что составляет наше сознание) предстают перед учеными загадочной страной, бросающей вызов нашей пытливости, нашему настойчивому и нескромному желанию дойти в познании до последних рубежей.
Мозг это себялюбивый вампир: каждую минуту он поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, мозг требует питания в первую очередь, ибо перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. Через восемь минут наступает смерть.
По какой-то причине мозг нуждается в более интенсивном кровоснабжении во время сна, а не во время бодрствования. Все больше находит поддержку предположение о том, что в психической активности мозга перерывов нет: этот орган трудится круглосуточно!
Еще любопытная деталь: для мозга более естественны попеременно сменяющие друг друга трех-четырехчасовые периоды сна и бодрствования, как у грудных детей. Однако человек постепенно научился тратить на сон не половину, а только треть своей жизни.
По форме головной мозг напоминает гриб. Его «ножка» самая древняя часть мозговой ствол (его называют также «мозг рептилий»). С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся очень отдаленные предки человека.
Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами: глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритмы сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.
Над «мозгом рептилий» расположен промежуточный мозг, известный также под названием «старый мозг млекопитающих». Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Здесь находятся центры обоняния, вкуса и эмоций. Эмоции страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации были следующей (после инстинктов) важной ступенью в эволюции нервной системы животных, оружием, доставшимся в наследство человеку.
И наконец, третья («шляпка гриба»), самая молодая часть мозга (появилась примерно 20 миллионов лет назад) большой мозг. Средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.
Три мозга в одном! Огромное богатство, которым мы еще плохо владеем. Инстинкты, эмоции, мышление не всегда находятся в ладу друг с другом, плохо «стыкуются», вступают во взаимное противоречие. Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?
400 каждую секунду, 24 тысячи каждую минуту, и так на протяжении 9 месяцев, пока зародыш созревает в теле матери. С такой громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов в голове будущего человека. Так набегает то внушительное 10 миллиардов нейронов число, которое обусловливает все возможности нашего мозга.
Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый скопления нейронов, и белый ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серо-белого вещества, покрывающий (толщина несколько миллиметров) полушария большого мозга, это и есть та «сцена», на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса «жизнь».
В организме человека мозг является настоящим «государством в государстве». Биохимики полагают, что обмен веществ здесь раз в десять интенсивнее, чем в любой другой ткани. Мозг питается кровью особого состава, у него свои выделения и свои яды, и он может испытывать недостаток необходимых лишь ему веществ.
Размеры и сложность строения мозга делают человека одним из самых долговечных существ среди млекопитающих. Хотя, как полагают некоторые, мозг непрерывно и безвозвратно теряет нервные клетки, он обладает достаточными резервами. Если бы можно было обеспечить мозгу необходимое питание и доступ кислорода (то есть достаточный прилив крови), он, видимо, работал бы безостановочно сотни лет!
После побед науки над мертвым миром пришел черед разработки и живого мира, а в нем и венца живой природы деятельности мозга. Задача на этом последнем пункте так невыразимо велика и сложна, что требуются все ресурсы мысли: абсолютная свобода, полная отрешенность шаблонов, какое только возможно разнообразие точек зрения и способов действия и т. д., чтобы обеспечить успех.
Подобно снежинкам и человеческим лицам в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный (в диаметре тоньше волоса) «атом» мозга являет собой сложнейшую химическую фабрику. В теле нейрона (объем всего лишь 0,001 кубического миллиметра, вес 0,00083 миллиграмма) содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, обеспечивающих протекание множества биохимических реакций.
Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Некоторые нейроны имеют до десятков тысяч таких контактов (синапсов, если по-научному, или «застежек» в буквальном переводе на русский). Так что в общем дружном хоре каждый нейрон может вести свою мелодию, отличную от других и высотой звука, и тембром.
Впрочем, нейроны мало похожи на хористов, они «переговариваются» друг с другом, подобно муравьям, с помощью различных химических кодов. Их основу составляют вещества, называемые медиаторами. Сейчас медиаторов известно около 40, но число это может сильно возрасти.
Комбинации химических приливов и отливов, идущих по проводящим путям мозга, несут не только информацию. Ученые полагают, что эти химические волны ответственны и за вечно меняющийся калейдоскоп эмоций, всего того, что мы условно называем настроением.
Нейрон способен «говорить» с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также небольшим генератором (суммарная мощность около 25 ватт), который вырабатывает электрические (точнее, электрохимической природы, как в карманной батарейке) импульсы.
А совсем недавно родилось еще одно направление исследований термоэнцефалоскопия. В 1983 году впервые в мире советские ученые получили тепловые карты живого работающего мозга. Можно наблюдать, как меняется энергетика мозга, как в работу включаются те или иные его участки по мере того, как мозг решает разные задачи.
Прислушиваясь к «щебетанию» нейронов, пытаясь разгадать его смысл, ученые стараются уловить все своеобразие и неповторимость пульсирующих, трепещущих, подвластных еще непонятым, не открытым законам нейронных сетей.
Цель исследований понять, как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера и полные ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.
Одно из своих последних выступлений (симпозиум по физиологическим механизмам сознания) английский физиолог и невробиолог Чарльз Шеррингтон (18571952) окончил такими словами: «Две тысячи лет назад Аристотель задавался вопросом: как же сознание прикрепляется к телу? Мы все еще задаем тот же вопрос».