То, что в сохранении рефлексов здесь действительно была замешана РНК, доказали опыты. Регенерирующие половинки "ученых" планарий выращивали в среде, содержащей рибонуклеазу. Рибонуклеаза - это фермент, который разрушает РНК. Нетрудно сообразить: если обучение связано с РНК, то планарии и их половинки "забудут" все, чему научились, как только РНК будет разрушена. Так и произошло. Рибонуклеаза разрушила рибонуклеиновую кислоту в нервных клетках планарий, и они потеряли все приобретенные "привычки".
В общих чертах участие РНК в сохранении памяти представляют так. Под влиянием какого-то раздражения в протоплазме нейрона изменяется "архитектура" молекулы РНК. Она становится, так сказать, "специализированной".
В соответствии с генетическими законами эта специализированная РНК-матрица будет штамповать синтезирующие белки РНК той же специализации. А эта последняя, диктуя сборку белка по своему плану, определит особое, специфическое сочетание в нем аминокислот. Новый белок будет особо чувствителен к тому раздражителю, который первоначально "спровоцировал" его образование. И как только "почувствует" его, сейчас же заставит нервную клетку "вспомнить" реакцию на этот самый раздражитель, который перестроил когда-то архитектуру породившей новый белок РНК. Так образуются в мозгу условные рефлексы - стандартная реакция на специфические сигналы. А это первые шаги памяти.
Такую гипотезу впервые предложил несколько лет назад американский ученый Хиден.
Между прочим, его исследования заодно подтвердили и точку зрения профессора Эйди о роли глии в образовании памяти.
Хиден изучал содержание РНК в нейронах вестибулярного аппарата кролика до и после раздражения (вестибулярный аппарат раздражают вращением): после раздражения в нейронах гораздо больше РНК, чем до него. Зато в окружающих глиальных клетках ее становилось меньше. Словно глия, как аккумулятор, "питала" нейроны. Сейчас многие ученые так и считают: глиальные клетки - это источники энергии и биохимических веществ для нейронов.
Резиденция психических функций
Продолжим знакомство с микрорайонами коры. Наше путешествие по ней не было систематичным и планомерным. Однако размещение основных ее "учреждений" нам теперь, кажется, ясно. Затылок - зрение. Темя - движения и кожная чувствительность. Височная доля - чего здесь только нет! Слух, обоняние, вкус, самая важная из речевых зон (в левом виске), а возможно, и хранилище памяти.
Лобная доля… О ней мы пока еще ничего не знаем.
…В музее Гарвардского университета вот уже больше 100 лет хранятся два странных экспоната: череп с дыркой на темени и железная палка. И то и другое принадлежало некогда Финеасу Гейджу - железнодорожному мастеру.
Сентябрьским утром 1848 года упомянутая палка в результате, как сказали бы теперь, несоблюдения правил технической безопасности пробила насквозь мозг Гейджа. Однако череп его стал достоянием университета не сразу. Ибо Финеас Гейдж остался жив. И еще прожил после этого двенадцать лет. Удивительно было не то, что мастер не умер (в конце концов это дело случая и выносливости организма), а то, что повреждение обеих лобных долей не отразилось на его здоровье.
Сердце его работало нормально. Давление не изменилось. Он не стал хуже видеть или слышать, не потерял памяти и по-прежнему знал толк в своем деле. Однако дирекция железнодорожной компании вскоре уволила его. Работать с ним было невыносимо. Спокойный и тактичный прежде, он стал упрямым, грубым, несдержанным. Да и сам Гейдж особенно не стремился остаться на работе по причине развившейся вдруг апатии и лени.
Феноменальный случай с Финеасом Гейджем надолго стал предметом споров и обсуждений среди ученых.
Веками считалось, что лобные доли - субстрат высших форм интеллекта, и вдруг… повреждение их нисколько не отразилось на умственных способностях.
Поэтому в последующее столетие исследователи стали особенно обращать внимание на случаи повреждения лобных долей. Оказалось, что изменения психики у всех больных были приблизительно одинаковыми. Человек становился безвольным, безразличным к другим людям, бестактным, несдержанным в своих эмоциях. Исчезали инициативность и организаторские способности. По словам Вулдриджа, "повреждение лобных долей обычно нарушает способность связывать эмоции с интеллектом таким образом, чтобы создавались нормальные побуждающие и сдерживающие мотивы". Итак, основная функция лобных долей - посредничество между нашими эмоциональными стремлениями и интеллектуальной деятельностью.
Но если только в этом их "призвание", совершенно непонятно, почему столь экономная обычно природа отвела для лба так много мозгового материала. Ведь на долю лобных долей приходится почти половина коры. Может быть, все-таки они еще для чего-нибудь нужны человеку?
Опыты на шимпанзе показали, что после их удаления животное гораздо хуже решало задачи, где требуется выполнение логически последовательных действий. Между прочим, и у больных с поражением этой части мозга исчезала способность "удерживать в уме одновременно несколько разных понятий".
Поэтому исследователи считают, что лобные доли отвечают га особую сложную умственную деятельность. Например, за абстрактное мышление. Думают также, что при очень большой нагрузке на "мыслящие" части мозга лобная кора сразу же, как резерв, подключается к решению этих задач.
Строение коры и распределение обязанностей между разными ее отделами более или менее ясны, но вот интимные связи и взаимодействия между ее клетками, механизмы накопления, хранения и обработки информации в коре - пока еще тайна за семью замками. Ученые пытаются отгадать ее, исследуя электрические свойства мозга.
Альфа-ритмы
Началось это 40 лет назад, когда немецкий психиатр Ганс Бергер опубликовал странные картинки. Волнистые линии на них, утверждал Бергер, графическая запись активности головного мозга. Ему не поверили и даже подняли на смех. Трудно было представить, что о работе такого таинственного органа можно узнать что-либо, подключая к нему измерительные приборы. Технические средства и энтузиазм Бергера оставляли желать большего, и о "мозговых волнах" забыли.
А через 25 лет из скромных опытов Бергера родилась электроэнцефалография.
"Мозговые волны", открытые им, известны теперь под названием альфа-ритмов. Кроме них, есть еще бета-, гамма- и тета-волны. Однако от понимания биологической сущности этих волн ученые сейчас так же далеки, как и 40 лет назад.
Кибернетики предполагают, что электроволны - шифрованные сообщения, посылаемые мозгом. Надо найти к шифровке ключ. В клинике, впрочем, ее можно использовать и без ключа. Изменяется характер ЭЭГ, то есть электроэнцефалограммы, - тревога. Поражена какая-то часть мозга. Электроэнцефалограмма точно указывает какая.
Но ученые, которые, вооружась ЭЭГ, хотят проникнуть в существо психических процессов, все еще подбирают к ней ключи. Больше всего психиатров интересуют альфа-волны: их колебания, как выяснилось, тесно связаны с мозговой деятельностью.
Что о них известно?
Частота - 8–13 герц, амплитуда - 30 милливольт. Запись альфа-ритмов одного человека так же не похожа на запись другого, как не похожи их автографы. Амплитуда альфа-волн в разных частях мозга различна. И всегда больше в затылочной доле (там "посольство" зрительных нервов). Они четки и ритмичны, когда человек спит или просто закрывает глаза, ничем не взволнован и ни о чем не думает. Но стоит включить свет, приняться решать задачу или учить стихи, альфа-волны начинают угасать. Ясно, что они как-то связаны с процессами мышления, познания. Но как?
Вот одна из гипотез.
Полагают, что альфа-волны отражают электрические свойства дендритов, которые составляют основную массу серого вещества мозга. Дендритные электропотенциалы обычно слишком малы для того, чтобы вызвать активность нейронов. Однако, когда они возрастают, возбуждается и нейрон: быстрее перехватывает и передает дальше эстафетную палочку специфических импульсов, которые лежат в основе мышления. По всем нейронам словно пробегает волна повышенной чувствительности, и мозг, мобилизуясь, принимает, сохраняет и перерабатывает информацию.
Уолтер Грей первый увидел, как альфа-ритмы бегут по коре. Помог ему в этом двадцатидвухглазый Топси.
Двадцать две электронно-лучевые трубки соединили с электродами. Каждый электрод подключили к мозгу. Электроды принимают из него электрические сигналы. Усилитель их усиливает, электронно-лучевые трубки преобразуют в световые вспышки, яркость которых зависит от активности соответствующего участка мозга. Все двадцать две трубки помещают позади экрана. А на экран наносят контуры мозга. Трубки располагают с таким расчетом, чтобы спроецировать сигналы от участков мозга, к которому они подсоединены, на соответствующее место рисунка на экране. Это топоскоп Уолтера Грея. Ласково - Топси. Прибор для исследования топографии активности мозга.
У большинства людей альфа-волны возникают в височных и лобных долях и распространяются дальше по всей коре. Соседние ее участки реагируют на раздражение в определенном порядке, словно их по очереди включает какое-то развертывающее устройство. И мозг не формально подходит к выполнению своих обязанностей: где-то в его глубинах постоянно работают сортировочный пункт всех сигналов, идущих в кору.
Если какая-то его "извилина" получает новое раздражение, альфа-волны оповещают об этом весь мозг. Но когда раздражение повторяется через правильные интервалы, мозг перестает к нему "прислушиваться": альфа-ритмы затухают до тех пор, пока в поток информации не попадет сигнал действительно серьезный и важный.