Болезнь Паркинсона. Диагностика, уход, упражнения

Проект создания «Вселенной мозга» и эффект «старой промокашки»

Исследования в области нейробиологии проводятся во многих странах сотнями институтов и частных компаний. За последние годы накоплено множество информации о строении головного мозга и отдельных нейронов, о взаимодействиях нейронных соединений и отдельных белков в синапсах, о нарушениях в работе нервной системы, приводящих к различным заболеваниям. При этом стало ясно, что в ближайшие годы поток данных будет продолжать стремительно увеличиваться, а значит жизненно необходимыми становятся методы их каталогизации и систематизации. В таком огромном хозяйстве, как наш мозг, необходимы не только учет и контроль всей его жизнедеятельности, но и понимание логистики взаимодействий его отдельных регионов и их функций.

В конце января 2013 г. Еврокомиссия объявила о финансовой поддержке проекта под названием Human Brain Project, наделив его грантом Future and Emerging Technologies (Будущее и передовые технологии) в сумме 1,2 миллиардов евро. Это должно способствовать повышению и консолидации усилий более чем 80 исследовательских институтов, включающих ведущих нейробиологов, медиков, физиков, математиков и программистов по созданию единой информационной платформы. Главной целью проекта является не появление библиотеки-гиганта, а создание «обсерваторий сознания и мышления», изучающих тайны не космоса, а человеческого мозга.

«Десять лет для решения этой задачи – весьма амбициозная цель», – заявляет П. Йонас (Р. Jonas), профессор института 1ST Austria (Institute of Science Technology), один из австрийских партнеров Human Brain Project. Конечно, определяющей целью является расшифровка функций мозга в целом, но в настоящее время приоритетными являются исследования в области причин возникновения и методов лечения около 500 известных на сегодняшний день заболеваний мозга, которыми в одной лишь Европе страдают более 180 млн. человек. Естественно, что разработка новых медикаментов является одним из важнейших двигателей экономической составляющей этого грандиозного проекта. Кроме того, более глубокое проникновение в глубины структур мозга для всеобъемлющего познания и понимания его функций может привести к ускорению создания принципиально новых суперкомпьютеров, которые, в свою очередь, абсолютно необходимы для реализации идеи компьютерного симулятора нашего думающего органа.

Основой этого огромного проекта послужил эффект, знакомый каждому школьнику: если капнуть на «промокашку» растительное масло, она становится прозрачной. Подобным принципом воспользовались X. Додт (Н. Dodt) и его коллеги из центра исследований мозга Венского медицинского университета при создании, так называемого, «стеклянного мозга». Для получения желаемого эффекта, ученые обезвожили мозг мыши и поместили его в масляный раствор, чтобы сделать его прозрачным. В своей работе исследователи использовали мозг особых, клонированных мышей, гены которых содержат протеин, светящейся зеленым цветом медузы. Если облучать полученный таким способом препарат мозга синим спектром, нервные клетки флуоресцируют насыщенным зеленым светом.

Продукт этих манипуляций можно рассматривать на экране обычного компьютера, ибо он является результатом использования специальной филигранной техники, разработанной и запатентированной Додтом совместно со специалистом по лазерной физике С. Сагхафи (S. Saghafi). Тончайшие, размером в несколько микрометров срезы мозга сбоку подсвечиваются лазером, при этом одновременно посредством микроскопа фокусируются сверху иллюминированные нейроны. Картинки нейронов, «ощупанных» пучок за пучком с помощью электрокабеля, подаются на компьютер, делающий изображение трехмерным. «Нам удалось впервые использовать микроскопическую технику в комбинации с прозрачным мозгом!» – восторгается Додт.

Полученный результат впечатляет даже несведущих: на экране происходит настоящее путешествие по многочисленным таинственным лабиринтам мозга, совершаются открытия отдельных его составляющих, таких, например, как гиппокамп, ответственный за функции памяти. Взор наблюдателя проникает даже внутрь отдельных нервных клеток, завораживается целым морем светящихся зеленых точек, являющихся клеточными телами нейронов, прослеживает путаницу тончайших нитей – дендритов – отростков нервных клеток.

Визуализация мозга – возможность вживую подсмотреть за волшебной игрой нейронов – является совместным проектом исследовательских групп медицинского и технического университетов г. Вены. Их достижения, удостоенные титульной статьи научно-популярного журнала «Nature», имеют, кроме всего прочего, грандиозное значение для фармакологической индустрии: эта модель позволяет не только наблюдать нейроны, но и оценить количество и качество отложений, играющих важную роль в развитии болезней, например, Альцгеймера и Паркинсона. С помощью такого трехмерного симулятора врачи-нейрологи получат возможность виртуально определять действие различных медикаментов на роковые по своей фатальности отложения и новообразования и подбирать идеальную для каждого пациента терапию. Мало того, можно будет наблюдать в динамике действие медикамента на патологические изменения и регулировать целенаправленно дозировку лекарства без причинения повреждениий окружающим органам и тканям.

Модель мозга Додта еще на один шаг приблизила ученых и к цели реализации величайшего замысла в истории человечества: создание комплексного, функционирующего компьютерного симулятора думающего органа – виртуального человеческого мозга. Эта сверхзадача, по своей дерзновенности и смелости превосходящая миссию декодирования человеческого генома, возложена на созданный в ЕС в январе 2013 г. Human Brain Project.

Human Brain Project – не единственный по амбициям и масштабу проект, направленный на разгадку тайн головного мозга, и европейские ученые отнюдь не одиноки в своем исследовательском усердии. В ближайшем будущем США планируют создание информационного банка под названием «Brain Aktivity Мар», задачей которого является создание комплексной карты мозга. В 1990 г. в Америке уже стартовал проект «Human Connectome Projekt», главная задача которого состояла в том, чтобы с помощью методов нейровизуализации как можно точнее описать нейрональные пути прохождения информационных потоков, обеспечивающие функционирование головного мозга.

Девяностые годы прошлого столетия были определены как «Десятилетие мозга» («Decade of the Brain»). «В то время стало возможным пролить свет на многие проблемы, – подтверждает Йонас, – но одновременно возникали все новые вопросы, и их становилось все больше».

Подобную судьбу эксперты предсказывают и новому проекту. «Это очень тщеславная идея. Я считаю, что приблизиться к поставленной цели в такой короткий срок невозможно», – заявляет Ю. Сандкюлер (J. Sandkiihler), руководитель центра исследования мозга Венского медицинского университета. – «Однако занимаясь лишь теми исследованиями, которые приведут к успеху уже через 2–3 года, мы тормозим развитие науки. Нужно ставить перед собой перспективные цели, оставаться визионерами».

Несмотря на огромное количество накопленных высокоспециализированных знаний в области исследований мозга, детальный процесс взаимодействия анатомических «стройматериалов», формирующих процесс мышления, осознано отвечающего за нормальное функционирование нашей жизнедеятельности, представляет все еще загадку. «В своей комплексности и пластичности мозг все еще остается великим чудом природы, недоступным для нашего понимания», – говорит Ю. Сандкюлер.

Микромир мозга и архитектура нервной клетки

В течение многих столетий при помощи все более совершенных инструментов исследователи препарировали и анализировали это загадочное, весом около 1,5 кг, содержимое нашего черепа. Мы знаем, что миллиарды нейронов человеческого мозга образуют субстанции с яркими названиями – пирамидные, зернистые, звездчатые, канделябровидные, веретеновидные. Кроме того, нам известно, что в мозге есть приблизительно такое же количество клеток, не являющихся нейронами – по большей части это глиальные клетки, участвующие в многочисленных процессах деятельности мозга.

Да и сама внутренняя архитектура нервной клетки или нейрона уже не является для нас тайной. Он состоит из ядра, являющегося основным строительным материалом серого вещества, тела клетки и двух видов отростков; аксона – длинного отростка нейрона, представляющего собой белое вещество, а также дендритов – тонких, коротких и сильно разветвлённых отростков нейрона, передающих возбуждение к соседнему нейрону (рис. 5).

Рис. 5

Каждый нейрон посредством аксонов создает непосредственные соединения с другими нейронами, которые в дальнейшем соединяются в еще большие, сложные группы или структуры, определяющие конкретные ментальные функции человека, а также такие присущие для личности характеристики, как, например, зрение или походку.

Язык нейронов также расшифрован: он базируется на электрических сигналах, причем нарастание напряжения, продолжительностью примерно в одну миллисекунду – потенциал активности, определяемый как информационная единица, или грубо говоря «зажигание», – сменяется падением напряжения, которое дотошные исследователи-неврологи назвали «временем сопротивляемости» (Refraktarzeit) (рис. 6)[5].

Рис. 6

Место передачи нервного импульса называется синапсом. Синапс состоит из трех основных элементов: пресинаптического окончания, ограниченного пресинаптической мембраной, постсинаптического окончания с постсинаптической мембраной и находящейся между мембранами синаптической щелью.

Термин «синапс» был введен в 1897 г. британским ученым в области физиологии и нейробиологии Ч. Шеррингтоном. Эта контактная зона была впервые описана в 1888 г. испанским анатомом С. Рамон-и-Кахалем. Именно он установил, что нервные клетки соединяются друг с другом и с клетками эффекторных органов не путем непрерывного перехода, а через контакты.

В этих промежутках между нейронами – синапсах – электрические сигналы временно сменяются биохимическими (рис. 7).

Рис. 7

Причем, при создании многообразного арсенала переносчиков информации природа не поскупилась на фантазию, охватив все области жизнедеятельности человека без малейшего исключения, своеобразными сигнальными интерпритациями.

Искусство оригами и принцип укладывания структур мозга

Но не только микромир мозга становится нам все более понятным – его крупномасштабный атлас также поддается все более подробному картированию. Непосредственно под черепом расположена шестислойная кора (cortex) большого мозга, покрывающая всю поверхность его полушарий. Площадь коры мозга человека настолько велика, что лишь сложенная в извилины различной величины, в соответствии с рациональной японской системой упорядоченного складывания плоскостей, называемой оригами, gyri cerebri (кора головного мозга) умещается в черепной коробке. Она сгруппирована в различных ареалах – лобном, теменном, височном и затылочном.

Уже известно, что молекулы белка, обладающие одной и той же структурой, формируют свои надмолекулярные образования под влиянием различных факторов в объемном, шарообразном виде или в виде фальцованных плоскостей.

Из детского увлечения бумажными самолетиками мы знаем, как ловкие руки могут изменить свойства обычного листа бумаги, превращая его, например, в летающий объект. Число поклонников древнейшего японского искусства оригами, превращающего плоский лист, в произведение искусства, все увеличивается. Современная наука и индустрия также пытаются использовать потенциал, заложенный в технике складывания плоскостей.

Природа владеет этой техникой в совершенстве, ведь для этого у нее было достаточно времени – миллионы лет. Стоит лишь посмотреть на совершенную, требующую минимального пространства, форму раскрывающихся листьев и бутонов цветов.

Биофизики пытаются раскрыть тайну укладывания белковых структур, составляющих основу человеческого организма. Эта их способность, до сих пор не вызывающая интереса, может вести к изменению свойств самих белков (протеинов). «Плохо» уложенные протеины, как и плохо построенный бумажный самолетик, теряют способность к выполнению своих функций. И это может вести к неизлечимым заболеваниям, таким как БП и БА.

Очевидно, что объемно-шарообразная структура является оптимальной с точки зрения пространственного заполнения мозга, и обеспечивает нормальную пропускную способность для информационных потоков. Фальцованно-плоскостная структура, являющаяся результатом процесса сращивания плоскостей между собой, становится нерациональной, занимает много места и может служить препятствием для сигнальных коммуникаций.

Интеллект и способность мозга обрабатывать информацию

Действительно, кажется, что глупые и умные люди отличаются друг от друга именно пространственным распределением активной деятельности в мозге, и, прежде всего, в районе его больших полушарий. Благодаря современной медицинской технике стало возможным визуализировать картину возбуждения различных областей головного мозга. Посредством одного из вариантов энцефалографии электроэнцефалографии (ЭЭГ), группе ученых института психологии университета в Граце (Австрия) удалось показать, что мозг умных людей пространственно селективно, или фокусировано активен, когда он прорабатывает когнитивные задания. Менее умные люди должны больше напрягать свой мозг при решении задач, активируя при этом области, не связанные непосредственно с решением поставленной задачи.

Но какова судьба отмирающих нервных клеток и их укрупненных образований, поверженных старостью, болезнями или другими неблагоприятными условиями? Оказывается, наш организм синтезирует особые белки, имеющие своей задачей устранение возникающих повреждений. В силу некоторых причин, этих белков производится гораздо больше, чем необходимо для поддержания динамического равновесия. Будучи нерастворимыми, они оседают в мозге именно в виде фальцованно-плоскостных структур, препятствуя межнейронным контактам.

Информационный сигнал, несущий в себе элемент обучения, встречает на своем пути труднопроходимые препятствия в виде агрегаций таких фальцованных отложений и затрачивает много энергии, возбуждая ненужные области мозга, непосредственно не связанные с оптимальным путем и назначением прохождения сигнала.

Информация воспринимается посредством дендритов, связанных с другими нервными клетками с помощью синапсов. Электрические импульсы распространяются через дендриты непосредственно к телам клеток и дальше – через аксоны к другим нервным клеткам. Также и здесь нервные клетки связаны друг с другом посредством синапсов. Аксоны окружены изоляционным слоем – миелином.

Предсинапсовые части синапсовых соединений выделяют под воздействием электрических импульсов химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, которые на пути к следующей клетке, в постсинаптической части, снова вызывают электрический импульс, проводя его дальше.

Таким образом, информационный поток и его переработка, определяющие разницу в уровне интеллекта, могут зависеть от следующих факторов:

– числа нейронов;

– числа дендритов;

– числа синапсовых соединений;

– миелинизации – степени изолированности аксонов.

Первые два фактора трудно подвергнуть сомнению.

Для двух последних существуют приемлемые объяснения.

Гипотеза Neural-pruning (нейроновая очистка) Ричарда Хайера придает большое значение количеству синаптических соединений в мозге, а гипотеза миелинизации Эдварда М. Миллера из Нью-Орлеанского университета сконцентрирована на изоляции аксонов в мозге.

Обе эти гипотезы не имеют пока экспериментальных подтверждений, ибо не существует приемлемых методов испытаний на живых людях.

Изоляционный слой аксонов в человеческом мозге – миелин – играет многозначную роль в обеспечении продвижения сигналов раздражения в мозге: ускоряет продвижение сигнала, препятствует затуханию сигнала при его продвижении, уменьшает помехи при взаимодействии сигналов различных нейронов.

Если допустить, что аксоны мозга людей с высоким интеллектом лучше изолированы, то этим можно объяснить результаты некоторых наблюдений.

Эту теорию подтверждает еще и то, что в течение жизни миелинизация развивается параллельно со скоростью переработки информации и интеллектом. Человек не появляется на свет с изолированными аксонами – миелин активно развивается в период детства. В пожилом возрасте миелин разрушается, и аксоны теряют свою изоляционную защиту. Скорость переработки информации также увеличивается как за счет улучшения физиологической электропроводимости, так и за счет познавательного процесса, длящегося до периода отрочества. Затем скорость переработки информации остается некоторое время постоянной, а затем с возрастом замедляется.

Психологические тесты подтверждают аналогичную динамику и для уровня интеллекта. Его уровень возрастает к 15–20 годам и затем после 65–70 лет начинает падать.

Под кортексом, в центральном белом веществе полушарий мозга, расположены базальные ганглии – комплекс подкорковых нейронных узлов, обеспечивающий регулирование двигательных и вегетативных функций. В более глубоких слоях расположены таламус, ствол мозга, мост и мозжечок. Лимбической системе, представляющей собой функциональное объединение структур головного мозга, вместе с входящим в ее состав миндалевидным телом (Amygdala), приписывается влияние на эмоционально-мотивационное поведение.

Итак, мы видим, что у человека, как впрочем и у позвоночных животных, головной мозг вместе со спинным мозгом составляет сверхупорядочную и логически управляемую центральную нервную систему. Она воспринимает, анализирует и координирует поступающую из окружающей среды афферентную информацию, и, произведя аналитические расчеты, связанные с предшествующими образцами опыта и обучения, передает ее посредством нейронных раздражителей исполнительным органам.

В этой высокоорганизованной системе мозг представляет собой центр ассоциативной деятельности, где собраны данные о характерных чертах нашей личности, связанных, в первую очередь, с памятью – способностью познавать, узнавать, воспринимать. В мозге также формируются и заложены личностные качества человека – интеллект, наклонности, интуиция и т. д.

Научный прогресс позволяет нам не только все более дифференцированно определять функции каждой биологической составляющей мозга. Ученым становится более ясным и взаимное влияние различных участков друг на друга. Так, кора больших полушарий, в соответствии с новыми познаниями не является, как считалось раньше, единственно ответственной за восприятие и когнитивные процессы, а вынуждена разделять свою исключительность с мозжечком. А вот корону первенства в сфере осознания воспринимаемых нами сигналов она по-прежнему удерживает. Приходится поражаться переплетенности связей и ответственностей, умещающихся в нашем думающем органе. Лев Толстой для написания своего романа «Анна Каренина» использовал 2 мегабайта – 2 млн. буквенных знаков. При испытании автомобилей BMV для Формулы I количество информации превышает 1,5 гигабайта – один миллиард знаков, а во время гонок количество информации составляет 100 мегабайтов – 100 млн. знаков.

В мозге как будто бы играет 100 симфонических оркестров. Чтобы пересчитать посредством человеческих возможностей все клетки мозга, нужны 23 млн. лет. Трудно себе представить последствия сбоя какой-либо функциональной взаимосвязи, обеспечивающей наши взаимоотношения с окружающей средой.

Феномены деятельности мозга

Одной из таких поразительных аномалий является, например, так называемая корковая или мозговая слепота – нарушение зрения, обусловленное двусторонним поражением затылочных долей головного мозга. Человек, страдающий этой болезнью, на самом деле видит, но не осознает, что видит. В отличие от двусторонней слепоты, вызванной поражением зрительных нервов, при этом недуге сохраняются зрачковые реакции. Визуальные раздражения хотя и достигают головного мозга, но разрушенные связи между нейронами зрительного центра не позволяют их осознать. Если попросить такого пациента указать на какой-либо предмет, он безошибочно это сделает, но при этом будет утверждать, что совсем ничего не видит.

Удивительным представляется и явление так называемого «энергетического бюджета», эффективности мозга: при малых габаритах он перерабатывает огромное количество энергии. Составляя всего 2 % от общего веса тела, он потребляет 20 % энергии, даже если мы просто валяемся на диване. А уж, если мы читаем статью и пытаемся вникнуть в ее смысл, мозг «поедает» уже все 25 %. «Мозг требует непропорционально высоких затрат энергии», – объясняет Э. Мозер, руководитель отдела физики при Центре медицинской физики и биомедицины г. Вены. – Он включается не только в случае необходимости, а находится в состоянии постоянной готовности и не отдыхает никогда».

Уже в XIX веке итальянец А. Мокко (А. Моссо) продемонстрировал потребность мозга в «горючем»: он уложил человека на своеобразные весы, на одном конце которых находилась голова, на другом – ноги, и привел их в баланс. После того, как Мокко попросил испытуемого решить математическую задачу, часть весов, на которых находилась голова, опустилась вниз: с целью обеспечения мыслительного процесса организм «накачал» в мозг больше крови и кислорода.

Несмотря на то, что по отношению ко всему организму потребление энергии мозгом весьма значительно, эффективность его работы невероятно высока: он легко обходится 20–30 ваттами, соответствующими мощности одной слабенькой лампочки. Конструкторы компьютеров могут ему позавидовать: самый высокомощный вычислительный прибор, легко «пожирая» 100 киловатт в день, даже отдаленно не способен выполнять комплексную работу нейронов. «Чтобы обеспечить мозг энергией достаточно лишь кусочка виноградного сахара», – объясняет Сандкюлер. – Один лишь этот факт показывает, насколько биология сложнее, мощнее и эффективнее любой техники».

Совершенство мозга можно подтвердить простым примером узнавания всем известного в обиходе стула. Абсолютно абстрактный объект, у которого нет даже ножек, мы можем мгновенно определить как приспособление для сидения. Очевидно, что вместо того, чтобы каждый раз снова учиться определять назначение предмета, мозг комбинирует накопленную информацию с новыми впечатлениями, визуальные данные с функциональными – и все это в доли секунды! Как нам удается среди тысяч лиц узнать лицо друга или увидеть в, казалось бы, бесформенных каракулях карикатуры ту или иную личность?

Одна из теорий утверждает, что здесь играют роль эволюционно унаследованные навыки: мозг молниеносно дополняет и восполняет оптические раздражения, с тем чтобы обеспечить организму правильную реакцию на изменившиеся обстоятельства. Нашим предкам эта способность помогала сохранить жизнь: при виде показавшейся из кустов львиной гривы гораздо практичнее было немедленно обратиться в бегство, не ожидая, пока хищник покажется целиком.

Для возникновения осознанного переживания, осмысления происходящего или прошлого, как удалось установить, ответственен не мозг целиком и не определенные его области, а изменяемые группы нейронов – так называемые «таламокортикальные системы». Они распределены по обширным областям мозга, взаимодействуют друг с другом и обнаруживают при этом постоянно меняющуюся, высокодифференцированную активность при реализации различных ее образцов, связывая их в то же время в одну общую систему.

В мозге человека происходит интенсивный коммуникационный процесс. Миллиарды нервных клеток постоянно обмениваются там информацией. Так, мы знаем, что нервные импульсы поступают в мозг по 2,5 миллионам нервных волокон, а 1,5 миллиона других участвуют в выводе переработанной мозгом информации. В секунду каждое такое нервное волокно может передавать в мозг до 300 импульсов. И даже если в мозг не поступает импульс, мозг все равно получает информацию – о наличии, например, тишины или темноты.

Если обозначить импульсы единицей, а их отсутствие нулем, то мощность мозга будет равна 2 500 000 х 300 bits в секунду, что соответствует, с учетом разного рода потерь, почти 100 МВ.

Задача мозга состоит в том, чтобы этот поток входящей мощности перевести в поток исходящий, мощностью до 60 МВ в секунду. Этот сигнал поступает к мускулам, железам, органам, выполняющим важные функции жизнедеятельности. И это происходит почти мгновенно.

Нейропсихолог из Лейпцига А. Фридеричи с целью установления быстроты реакции структур мозга на звук, на примере восприятия голосовых команд, различает три определяющие фазы процесса восприятия и понимания речи. В первые 200 милисекунд мозг анализирует грамматическую структуру предложения. Для этого ему не требуется много времени, так как подобная, тысячи раз повторенная информация, сохранена в Hardware мозга. Скорость определения внутреннего лексикона намного медленнее – только во второй фазе, длящейся еще 200–400 милисекунд, мозг анализирует значение слов. В третьей фазе – в следующие 600 милисекунд – мозг соотносит построение предложения и значение слов между собой. Если система обнаруживает ошибку, весь процесс повторяется сначала.

Разобраться в реакциях мозга на внешнее раздражение помогает типичный эксперимент, когда, например, животному через органы чувств передается возбуждение и замеряется ответ соответствующих нейронов. Однако нервные клетки активны уже изначально, даже без внешних раздражений, в том числе, и во сне. Такой непрерывный поток внутренних сигналов постоянно меняет состояние мозга. Поэтому входящие сигналы попадают не на стабильную, а на непрерывно меняющую свое состояние как во времени, так и по характеристикам, систему. Такие состояния, как настороженность, внимательность и даже жизненный опыт, модифицируют поведение нервных клеток. Следовательно, ответным поведением на уже известный сигнал может быть подобное или же совсем иное. Для того чтобы максимально уменьшить влияние этих факторов, ученые концентрируются на тех участках мозга, активность которых во время проведения опытов непосредственно реагирует на раздражение, и обставляют эксперимент таким образом, чтобы нервная система была как можно менее подвержена изменениям, максимально изолируя её от накладывающихся помех.

Разговор мозга с самим собой

При прохождении сигнала-раздражения вдоль нервных клеточных соединений возникает электрический сигнал, несущий так называемый «потенциал активности» – стереотипный импульс напряжения под названием «Spike», что представляет собой своеобразный нейронный код. Сложность его разгадки и понимания заключается в том, что физические свойства потенциала активности не позволяют раскрыть природу раздражений, которые они вызывают.

Мы очень мало задумываемся об основах познавательных и воспринимающих процессов мозга, которые привносят в наше ощущение мира, например, пение птиц или запах цветов. Соприкосновение, звуковые волны, электромагнитные колебания, молекулы душистых или ароматизированных субстанций поступают к нам через органы чувств и распространяются по всему телу, переходя в нервные сигналы, несущие различные потенциалы электрической активности. Процесс превращения поступающей через рецепторы информации в нервные сигналы ученые называют кодированием. Этот поток сигналов спрессовывается в мозге таким образом, что электромагнитные волны в нашем восприятии превращаются, например, в голубой цветок. Однако то, что мы представляем себе голубым цветком, обладает неизмеримо большим количеством особенностей, чем мы предполагаем. У нас еще отсутствуют соответствующие рецепторы, или мы их еще не определили, чтобы ощутить многие другие физиологические возбуждения и раздражители. К этому следует добавить, что при кодировании некоторые детали не могут быть включены в шифр, а другие пропадают при транспортировке информации. Тем не менее, мозг в состоянии из поступающей информации конструировать пригодную для нашего бытия картину окружающей жизни и определять соответствующее поведение человека в осознанном им мире.

Слушаем ли мы музыку, вдыхаем ли запах роз, смотрим телевизор или поглаживаем кошку – потенциалы активности, которые при этом возникают в нейронах, выглядят одинаково. Как все слова нашего языка состоят из одних и тех же букв, точно так же и «Spike» можно рассматривать как базисный элемент нейронного языка. Постоянные формы «Spike» вызываются различными стимуляторами, например, звуковыми или слуховыми, которые в полушариях мозга комбинируются друг с другом. Поэтому предполагается, что все мысли и представления, как бы они не были абстрактны, основаны на «Spike», комбинации которого образуют нейронный код. Откуда «знает» нейрон, что пришедший к нему сигнал с информацией представляет запах, но не звук? Ответ на этот вопрос лежит в способе раздражения и последующем кодировании, происходящем на нейронном пути, который от рецептора органа чувств через множество промежуточных ступеней ведет к этому целевому нейрону.

Итак, нейроны могут воспринимать различные аспекты раздражений через свои потенциалы активности, то есть получать информацию от различных раздражителей. Тогда возникает вопрос: какие именно из этих раздражений важны? Можно себе представить, что не просто количество «Spike», но и ритм их поступления также несет в себе информацию. Для этого необходимо знать, как много различных показателей раздражения может выявлять нейрон, каким калейдоскопом познавательных раздражений он обладает.

Эксперименты, проведенные с виртуозной находчивостью, показали наличие постепенной передачи информации от одной области нейронов к соседней, и такой переход можно, несмотря на всю сложность поступающего сигнала, детально раскодировать на составляющие (например, на зрительных областях мозга). В процессе эволюции природа отобрала из множества кодировок только наиболее эффективные, без которых невозможно представить себе пребывание в окружающем мире. Очевидно, целью переработки информации в мозге является не передача как можно большего ее количества – намного важнее способность сократить уже накопленную или полученную информацию до оптимального уровня, чтобы наиболее рационально использовать ее для принятия правильного решения.

Согласно теории уже упоминаемого греческого врача Галена, считалось, что полушария мозга разделены на 37 различных областей, независимых друг от друга, ответственных за проявление различных функций и характеристик нашего организма. Сегодня же известно, что ни один процесс, протекающий в мозге, не может рассматриваться изолированно. Наоборот, каждый информационный импульс, каждое мгновение мышления и самая краткая мысль проходят через сложную сеть, в каждой области которой действуют законы физики, химии, термодинамики, управляющие биохимическими, нейрологическими и психическими процессами. В основе этих сложных процессов лежит изложенный выше перенос информации, который реализуется на уровне нервных клеточных окончаний между синапсами и дентритами. Между ними, как между полюсами магнитов, устремляются потоки информации в виде ее носителей – трансмиттеров, которые захватываются различными рецепторами соседних синапсов и дендритов, образуя лавинообразные цепи, циркулирующие в думающем центре – головном мозге.

Такие циркулирующие цепи возбуждения или передачи информации связаны, с одной стороны, с органами чувств, с другой стороны, с думающим центром, в котором находятся аналитический отдел, отдел памяти, принятия решений, обучения и другие, которые через центральную нервную систему связаны с соответствующими мускулами двигательного аппарата, железами и органами, обеспечивающими жизнедеятельность нашего организма.

В мозге существует не только связь между клетками и областями, он как бы омывается жидкостью – cerebrospinale (CSF), проистекающей из «источника», называемого Plexus choroidei, расположенного в центре мозга и составляющего пятую часть его объема. Жидкость прокачивается через мозг, пульсируя в его сосудах с частотой до 14-ти раз в минуту. Этот поток в мозге имеет много функций: служит амортизатором, выравнивая сотрясения, является своеобразным очистным средством, доставляя «продукты питания» и, наконец, информацию.

И все же, несмотря на, что наука далеко ушла в познании структур мозга, до сих пор остается открытым главный вопрос: как мозг реализует многообразные процессы, обеспечивающие нам нормальное обитание и жизнедеятельность в условиях многофакторной модели окружающей среды. Мы не получим ответа на этот вопрос до тех пор, пока не расшифруем одновременную игру всех отделов мозга. Многосторонняя деятельность генных структур и нервных систем различных областей и их взаимные переключения оказывают определяющее влияние на общую картину работы мозга, особенно с учетом феномена сознания. Многие исследователи приходят к утверждению, что сознание является своего рода побочным продуктом (отходами) нейронных соединений; другие видят в нем созидательное чудо, которое природа никогда не откроет человеку с его умственным потенциалом.

Это подтверждается и тем, насколько, на удивление, мало раздражений, воспринимаемых нашими органами чувств, проникают в наше сознание. Особенно тщательно ученые изучили такой феномен на примере органов зрения. Сетчатка нашего глаза воспринимает каждую секунду до 10 млрд световых сигналов, из которых всего 6 млн (менее тысячной доли) проводится через зрительные нервы в наш мозг. В затылочной части мозга происходит дальнейшее радикальное уменьшение информационных потоков, после которого остается менее 100 сигналов в секунду. Именно они и попадают в отделы мозга, занимающиеся сознательной переработкой информации.

Особую роль в этом отборе, т. е., в решении, какая информация достойна нашего сознания, играет область мозга – таламус. Самые незначительные повреждения определенных частей таламуса способны привести к полной потере сознательного восприятия. По этой причине ученые называют таламус «воротами в сознание». Это звучное название подтверждает эксперимент, проведенный врачами из Нью-Йорка. Они ввели тончайшие электроды в таламус 38-летнего мужчины, находящегося в коме после повреждения мозга, и пропустили через них ток. Пациент внезапно очнулся, и его сознание постепенно восстановилось.

В участках мозга, управляющих сознанием, образуются модуляторно действующие вещества, которые вызывают изменение активности синапсов кортикальных нейронов. Их важнейшая роль в осуществлении ряда фундаментальных функций мозга, направленных на формирование и реализацию разнообразных поведенческих реакций с их эмоциональными и вегетативными компонентами. Последние вызываются определенными химическими процессами в клетках, для которых требуются энергетические затраты и время.

Так, при освоении нового вначале необходимы гораздо большие усилия, чем при повторении. Наш мозг постоянно стремится автоматизировать как можно больше движений, ускорить их реализацию, повысить эффективность, а с точки зрения обмена веществ, сделать их физиологически экономичнее. Сознательное исполнение – процесс медленный, включающий в себя много ошибок, и «дорогой» в смысле энергетических затрат на биологические процессы, поскольку новые сложные виды деятельности вначале не могут быть произведены бессознательно.

Долгое время ученые пытались найти четко выраженную анатомическую структуру, ответственную за сознание, подобно таламусу. Сегодня известно, что такой единственной специфической области не существует. Сознательное мышление является результатом работы различных участков, расположенных в разных регионах большой коры мозга – кортексе.

Большая кора покрывает приблизительно трехмиллиметровым слоем наш мыслящий орган, образовывая при этом многочисленные складки и изгибы, придающие человеческому мозгу характерную форму, напоминающую грецкий орех. В кортексе располагается треть всех нервных клеток (нейронов) нашего мозга, предположительно 15–20 млрд. Мельчайшие образования связаны между собой невероятно сложным образом. Один-единственный нейрон образует контакты с примерно 20 000 нервных клеток, которым посылает информацию в виде электрических и химических сигналов. Сам он принимает сигналы от приблизительно такого же количества нейронов.

По оценке исследователей, нервные клетки кортекса формируют около полубиллиарда контактных пунктов. Эта сеть сплетена так плотно, что каждый нейрон удален от соседнего не более чем на 4 контактных пункта. В мире не существует ни одного компьютера, имеющего процессор, хотя бы отдаленно напоминающий по сложности эту нейронную сеть. В нейронной сети происходит непрерывный обмен посылающей и принимающей информацией посредством непрекращающихся электрических сигналов. Большая часть этой нейронной коммуникации остается вне нашего сознания. Даже в состоянии глубокого сна в коре мозга работает огромное количество нейронов.

Как проявляют себя в этом хаосе электрических посланий те импульсы, которые формируют наше сознание? Можно ли на клеточном уровне распознать мысли и ощущения? Возможно, для каждого осознанного впечатления существует отдельный ответственный нейрон? Например, один из них в активном состоянии позволяет нам слышать высокие тона, другой – видеть ярко-красный цвет, третий – ощущать запах лимона?

Поиск ответов на вопросы корреляции сознания уже долгое время является вызовом для исследователей мозга. Для того, чтобы проследить за работой нейронов, ученые просвечивают мозг современными сканнерами, наблюдают за их функциями с помощью высокочувствительных приборов.

На основании многочисленных опытов исследователи открыли удивительный феномен, тесно связанный с концентрированным сознанием. Когда мы внимательно рассматриваем незнакомое лицо или читаем какое-либо слово, большое количество нервных клеток кортекса начинают работать сообща и посылают электрические сигналы в строго определенном ритме – приблизительно 30–90 сигналов в секунду. Порой многие миллионы нейронов синхронизируют свою активность.

Чтобы понять этот процесс синхронизации, можно представить себе клетки мозга в виде крошечных элементов-существ, непрерывно разговаривающих друг с другом. И если в большинстве областей нашего мозга как бы беспорядочно тараторят миллиарды голосов, то при концентрации внимания они выстраиваются, пусть на короткое время, но в стройный хор, пение которого раздается в нашем сознании, выделяясь из общей какофонии. Одна-единственная нервная клетка обладает недостаточно громким голосом, чтобы «перепеть» других, а хоровое звучание массового ансамбля клеток позволяет это сделать. Таким образом, по мнению большинства ученых, не существует отдельных нейронов, способных создавать сознание. Намного вероятнее, что наш дух определяют обширные композиции или ансамбли нервных клеток, образующихся в ходе интенсивного целенаправленного процесса, которые затем распадаются, чтобы снова выстраивать новые высокоактивные композиции в ассоциативном кортексе.

Синхронный хор нейронов возникает там с различными «партиями», в зависимости от того, какие впечатления мы переживаем – концентрируем свое внимание на картине, звуке, решаем математическое задание или принимаем сложное решение. Некоторые нейрологи считают, что наше сознательное восприятие – это даже результат жесткой конкурентной борьбы между нейронными ансамблями. Когда что-то привлекает наше внимание, например, мы видим в парке летящий в нашу сторону мяч, в мозге образуется соответствующая нейронная консолидация, настолько интенсивная, что подавляет другие, и, к примеру, одновременный шум деревьев или ветра переносится на второй план.

Мозг познает сам себя

Итак, является ли сознание ничем иным, как посылаемыми в такт электрическими сигналами? Едва ли – этот вывод слишком прост. Ученые уверены в том, что феномен сознания зависит от многих других нейронных процессов, протекающих, в том числе, в таламусе, лобной части большой коры мозга, а также от силы и интенсивности нервных импульсов.

Как и почему нервные клетки совершают невероятное превращение, создавая из сигнальных информационных потоков, проскакивающих сквозь них, ассоциативные чувственные восприятия в виде ароматов, звуков, ярких красок, внутренней улыбки, чувства глубокого траура или любви, вызывая в нашей душе соответствующие реакции?

Ответ на этот вопрос прост: исследователи этого не знают. И возможно не узнают никогда. Вполне вероятно, что постижение этой тайны лежит за границей человеческого понимания.

«Между духом и материей можно предположить огромное количество промежуточных субстанций, которые становятся все более утонченными, но когда-то должен наступить момент, в котором дух и материя становятся единым целым. Подлинная сущность вещей – не душа и не тело, а тождество того и другого», – заметил около 200 лет назад немецкий философ Ф. Шеллинг, основой философской системы которого является идея тождества материи и духа, конечного и бесконечного, объекта и субъекта.

Мы знаем, что, например, планеты, притягиваются друг к другу силой притяжения, но почему материя обладает такой силой, нам неизвестно. Это заложено в природе вещей, и нам приходится это принимать.

Вероятно, и нашему сознанию также не под силу постигнуть природу самого себя. Наше существо способно на невероятное, создавая мир во всех его проявлениях. Более того, мы можем созидать и анализировать сами себя. Но эта необычайная форма созидательности – совершенство духа – требует свою цену: человеческое сознание осознает свои границы.

Осознание своей ограниченности многих любознательных приводит в отчаяние, поскольку они подозревают, что по другую сторону наших знаний скрыто нечто невероятное. Примерно о том же говорил великий Гёте, когда писал: «Величайшее счастье мыслящего человека – познать познаваемое и благоговеть перед непознаваемым».

В рамках так называемой теории идентичности ученые дискутируют о тождественности различных состояний сознания с определенными функциональными состояниями нейронной системы. Это не означает, однако, ни то, что физиологическое возникновение сознания полностью можно объяснить, ни то, что «законы души» в целом или хотя бы частично проистекают по законам нейронных процессов. В области физики также невозможно некоторые явления разрешить непосредственно, а только с помощью «переходных» законов – производных от нижестоящих процессов.

Эти промежуточные законы не должны противоречить общим законам природы. И процесс сознания в этом смысле не является исключением. Душа и сознание, несмотря на свою исключительность, не нарушают законов природы, а гармонично вписываются в них. К пониманию этой исключительности мы пришли разными путями. Опознавательными знаками на этом сложном пути для нас были и биологические концепции, и физические постулаты, которые дала нам в руки наука. Но главнейшая и таинственнейшая загадка – человеческая душа – так и осталась неразгаданной. И эта непостижимая взаимосвязь души и сознания будоражившая величайшие умы прошлого, продолжает занимать их в настоящем, заставляет постоянно мечтать о будущем, приближая его, пытаясь создать модель мыслящего органа – квантового компьютера, напоминающего наш мозг, с помощью которого можно будет покорить вечность, проникнуть в страдающую и радующуюся душу, познать разум.

Мы осознаем величие мозга человека, преклоняемся перед его способностями обеспечить наше пребывание на благоустроенной с его помощью планете. Мы постоянно раскрываем все новые возможности этого загадочного органа, который с примерно 30-ю визуальными ареалами, отвечающими за зрение и воображение, – не только большой специалист в области распознавания и восполнения визуальных раздражений, он также великий интерпретатор. В результате мы видим не саму реальность, а то, за что эту реальность принимает наш думающий орган. Вспомним хотя бы картинки, на которых один видит вазу, другой – два лица, в зависимости от прихоти мозга наблюдателя.

Еще сложнее дело обстоит с такими сложными способностями самовыражения, как речь, уровень культуры, эмпатия, сознание и самосознание. «От способности человека размышлять о самой человеческой душе, о своем месте во Вселенной захватывает дух!» – восхищается американский исследователь мозга В. Рамахандран (V. Ramachandran). Для мозга нет ничего невозможного, со всем он справляется играючи до тех пор, пока что-то в нем не «сходит с рельс».

И все же, как может случиться, что проснувшись однажды утром, человек находится в твердом убеждении, что его левая нога – вовсе не его нога. Очертания знакомого вдоль и поперек собственного тела внезапно вызывают недоумение, а, казалось бы, непоколебимое осознание собственного «я» оказывается весьма хрупким убеждением.

В своих публикациях Рамахандран описывает множество подобных случаев. В одном из них человек, очнувшийся от наркоза после операции, не узнает не только лицо своей жены, но и свое собственное в зеркальном отражении. Вся другая информация – голоса, биографии, события собственной жизни – осталась сохранена, а вот способность распознавать лица и объекты – исчезла!

Различные теории пытаются объяснить эти пугающие феномены, однако однозначного объяснения им пока нет. Конечно, можно сосчитать миллиарды нейронов, включая около 100 биллионов их соединений, изучить анатомию сецированного мозга до мельчайших деталей, но вопрос – как же на самом деле функционирует этот хоровод нейронов – остается без ответа.

Нейрологи разводят руками при попытке объяснить сложную работу не только мозга человека. С. elegans (крохотная нематода – круглый червь длиной около 1 мм) располагает смехотворными 302 нейронами, каждый из которых был проанализирован уже 20 лет назад. Но как работает ее мозг? Ответ ученых отрезвляет: ни малейшего понятия!

«Мы не в состоянии правильно понять, как происходит переработка информации даже в нервной сети, состоящей из 30–40 клеток, – признается Сандкюлер. – Мозг – это не линейная, хаотичная система». При всем его скепсисе по поводу достижения к запланированному сроку цели, поставленной перед Human Brain Project, он видит в проводимых сейчас изысканиях большую пользу – концентрацию усилий и объединение накопленных знаний, утверждая: «Исследования в области нейрологии на сегодняшний день напоминают сооружение вавилонской башни. Мы перерабатываем все больше изолированных специальных знаний, не понимая, при этом, язык каждой из нейронов». Он возлагает большие надежды на создание гигантского, находящегося в свободном доступе информационного банка современных исследований мозга.

Австрийский исследователь IST Йонас – один из ученых, активно пополняющих этот банк. Он также считает пока еще невозможным совместить накопленные знания о каждом отдельном нейроне с их глобальным взаимодействием в едином целом. «Чем дальше вперед мы продвигаемся, тем больше вопросов остаются без ответа», – признается Йонас, предлагая продолжение интенсивных исследований на клеточном и субклеточном уровне. – Чтобы сконструировать единое целое, небесполезно знать, как функционируют его составные части».

Сегодня ученый концентрирует свои изыскания на микропереключениях в гиппокампе (специфической области мозга, участвующей в процессе возникновения памяти) с помощью филигранной техники визуализации X. Додта. При поражении гиппокампа больной, сохраняя долговременную память, утрачивает память на текущие события. Так произошло с умершим в 2008 г. X. Молаисоном (Н. Molaison), которому был удален гиппокамп в связи с заболеванием эпилепсией. В результате у него развилась антероградная амнезия: со времени операции больной не мог удерживать в памяти никакой новой информации. С родными и близкими, навещающими его, он знакомился каждый раз по-новому.

Доктор Йонас также занимается изучением ингибиторных синапсов гиппокампа, который выделяет трансмиттер GABA. Целью исследований является более глубокое проникновение в коммуникационные процессы в области мозга, ответственных за память, а также анализ нарушений передачи информации от клетки к клетке (Synaptopathien). В долгосрочной перспективе ученый рассчитывает своими работами внести значимый вклад в достижение оптимальной точности при диагностике и терапии заболеваний мозга: «Мы мечтаем об идеальном мире, в котором нейрология по точности и однозначности не будет уступать математике и физике».

Коллеги Сандкюлера также готовы рапортовать о своих значительных успехах в важных областях целенаправленной терапии, занимаясь в настоящий момент поисками в микрокосмосе клеточных структур причин возникновения хронических болей. В рамках этих исследований ученым, под руководством Р. Дрдла (R. Drdla), удалось, например, не только выйти на след разгадки хронических болей, но и выявить эффективный метод их лечения.

Боль – эта неприятная и нежеланная спутница жизни – заставляет пациентов чувствовать себя почти жертвами пыток. Эксперименты австрийских ученых показали, что резкий отказ от приема морфиноподобных (норкатических) анальгетиков – опиатов – может увеличивать чувствительность к боли. На сегодняшний день очевидным является факт, что фактор боли в нейрологическом смысле функционирует подобно фактору памяти: не только сам пациент запоминает свои мучения – боль оставляет «зарубки» в нервной системе «Эти своего рода «шрамы» действуют как усилители боли даже тогда, когда причин для ее возникновения больше не существует», – поясняет Сандкюлер.

Учеными были выявлены способы, позволяющие избежать подобного увеличения чувствительности к боли после прекращения приема опиатов. Опиаты – старейшие и наиболее эффективные на сегодняшний день анальгетики. Их часто используют, например, во время хирургических операций, или же когда другие способы лечения оказались неэффективными. Дело в том, что опиаты, в отличие от других анальгетиков, связаны с опиоидными рецепторами, которые с высокой эффективностью подавляют активность нервных клеток, ответственных за передачу болевой информации.

Резкое прекращение приема опиатов приводит к «долгосрочному потенцированию» (ДП) синаптической силы спинного мозга, что в свою очередь, ведет к постоянной нарастающей чувствительности к боли. В мозге ДП является физиологическим механизмом запоминания. Увеличение интенсивности синаптических передач между нервными клетками может быть весьма долгосрочным. Например, в спинном мозге, болевые раздражители могут запустить ДП и привести к длительной «болевой памяти».

Но вот именно, данное исследование впервые доказало, что опиаты оставляют «памятный след» в системе болевых ощущений, если резко перестать их принимать. «Результаты исследования в некотором смысле отбросили нас назад. До сегодняшнего дня мы были уверены, что запустить ДП в организме может только сильная или продолжительная боль», – рассказывает ведущий автор исследования Ю. Сандкюлер.

В опытах с животными группе Дрдла удалось сделать этот фатальный процесс обратимым при помощи кратковременных приемов высокодозированных опиатов. При этом препарат радикально «стирает» неконтролируемо нарастающее действие болевых рецепторов. Открытым остается вопрос – как применить данную терапию на организме человека, не прибегая к использованию экстремально высоких доз опиатов. Эксперименты с пробандами по испытанию этого терапевтического метода уже проводятся. Параллельно ученые пытаются установить наличие склонности к усиленному формированию болевых рецепторов у различных людей. Результаты этой первой в своем роде работы уже опубликованы в журнале «Science».

Практически все достижения в области неврологии привлекают внимание, хотя их значимость не столь очевидна. Они тут же подхватываются средствами массовой информации, которые публикуют очередную «сенсацию», чаще всего начиная ее словами: «ученые открыли, что…», и щедро иллюстрируя статью изображениями мозга, сплошь покрытого цветными пятнами. Это многоцветие должно отражать особую активность отдельного участка мозга, привлекшего к себе внимания ученых, и обозначать его реакцию на определенное раздражение. Сферой таких исследований, занимающих более высокий уровень научных разработок, являются не отдельные клетки, а их функциональные группы, что является шагом вперед. Подобные публикации вызывают особый интерес – этот калейдоскоп красок должен приблизить нас к разгадке существования психопатии и эмпатии, верности и склонности к измене, лжи и пороков, секса и фатальной зависимости, Бога, денег, насилия.

Однако этот мир неизведанных ареалов остается необъяснимым и загадочным для самих специалистов. На сегодняшний день выявлено около 100 регионов мозга и установлены конкретные сферы действия некоторых из них. Например, пристальное внимание уделяется, в частности, префронтальному кортексу лобной части, однозначно играющего роль в формировании концентрации, планирования, анализа и абстрактного мышления. В состоянии стресса настоящие каскады нейротрансмиттеров – веществ, передающих информацию, ведут к блокаде этого региона и буквально «перемыкают» его. При этом мозг переключается на эволюционно старые системы управления, такие как гипоталамус. В ряде случаев все же удается подчинить такой сильный травмирующий удар логике, но в случае перманентного стресса появляется риск длительного угнетения функций аналитического центра.

Особого внимания также заслуживают результаты изучения посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), вызывающего переживание интенсивного страха, беспомощности и даже крайнего ужаса, постоянную бдительность и состояние ожидания угрозы. Характерными для ПТСР являются также непроизвольные воспоминания и повторяющиеся кошмарные сны, психогенная амнезия, при которой пациент не способен воспроизвести в памяти подробности психотравмирующего события.

Ключом к депрессивному состоянию, например, является, по мнению ученых, группа клеток, располагающаяся в префронтальном кортексе и связанная с амигдалой – структурой, ассоциирующейся с чувством страха. У людей, склонных к депрессиям, этот ареал мозга меньше в объеме, но отличается повышенной активностью. Американский психиатр Т. Инзель (Т. Insel) называет этот феномен «нарушением нейронных переключений», считая, что новейшие познания в нейрологии начинают постепенно вытеснять чисто психологический подход к терапии подобных состояний.

Не оспаривая значимость многих важных изысканий, нужно отметить, что вселенная мозга зачастую становится основой для спекуляций. Серьезные исследователи ставят под сомнение само предположение, что мозг можно рассматривать как совокупность отдельных, ограниченных модулей. «Естественных функциональных границ ареалов не существует, они произвольно устанавливаются исследователями, – утверждает Сандкюлер. – Работу мозга нельзя сравнить с ведомством, одно отделение которого взымает налоги, а другое занимается паспортами – они намного более взаимосвязаны». Это подтверждают и случаи нарушения работы того или иного отдела мозга: до определенной степени их функции берут на себя другие ареалы. Именно такая пластичность и редундация мозга (лат. redundare – переливаться) восхищает нейрологов своим логическим совершенством.

Некоторые основные положения о работе нашего думающего органа, однако, нуждаются в переоценке. Так, в течение длительного времени ученые предполагали, что область Вернике отвечает за понимание информации, а область Брока – за воспроизведение речи, но теперь существует мнение, что они совместно выполняют эти задачи. При «выпадении» функций одного из этих ареалов у пациентов наблюдаются причудливые эффекты: они либо теряют дар речи, сохраняя при этом способность к пониманию содержания, или же воспроизводят захватывающие фразы, не несущие никакого смысла.

Между тем уже доказано, что не только эти два центра управляют способностью понимать и воспроизводить речь. Подобную функцию исполняет среди прочих и таламус. «Представление об ограниченных областях можно рассматривать как современную френологию (псевдонаука – искусство угадывать характер и способности человека по форме его черепа)», – считает Э. Мозер (Е. Moser), сотрудничающий с радиологом 3. Траттингом (S. Tratting), руководителем центра магнитно-резонансных исследований. В своей работе они также используют технику, с помощью которой ученые-нейрологи заставляют мозг «светиться».

Для того, чтобы правильно оценить точность исследований, которые якобы позволяют наблюдать работу мозга в процессе мышления, нужно осознавать границы технических возможностей. На сегодняшний день важнейшим инструментом является ядерно-магнитный резонанс.

В одном из закоулков клиники Венского университета расположилось чудо современной техники: стальные стены окружают гигантский цилиндр мощностью в 7 Тл (Тесла – единица измерения индукции магнитного поля), сила притяжения которого в 140 тыс. раз превышает земное. Это тут же ощущается, если приблизиться к этому чуду со связкой ключей в руках. Установка связана с гелиевым охлаждением. Внутри прибора одновременно действуют три магнитных поля, делающие видимыми ткани организма. Одно создает сам цилиндр. Второе, так называемое, ортогональное магнитное поле, создается катушкой, фиксируемой на исследуемой части тела, например, голове. Постоянное переключение этих полей сопровождается характерным звуком, напоминающим удары молота. Третье поле создает высокочастотные импульсы, которые встречаются с тканями организма, реагирующими на магнитное поле установки.

В процессе исследований мозга изучаются крохотные «кубики», с длиной стороны примерно в 2 мм, называемые в компьютерном моделировании «фоксель». Сканер фиксирует изображение каждые две секунды, что само по себе уже представляет определенную проблему при анализе полученных цветных изображений: ибо то, что происходит с нейронами в течение этого, с точки зрения скорости работы мозга длительного времени, остается вне поля зрения. Мозер приводит сравнение результатов томографии с топографической картой: «Мы хорошо различаем отдельные возвышенности, но туман, стелющийся по земле, остается непроглядным». По этой причине ближайшей целью исследований становится учащение такта съемки.

Другой сложностью является возможность измерения активности мозга, поскольку наблюдать сам процесс возбуждения нейронов в принципе невозможно. Известно, что для процесса мышления мозгу необходим кислород, и если процент насыщения им крови падает с 98 % до 40 %, это снижение может служить непрямым доказательством того, что в настоящий момент на определенном участке мозг как раз использует эту кислородную «смазку». Но действительно ли кислород «сжигается» на том самом участке, которому самоуверенные исследователи широким жестом приписывают ту или иную функцию? Ведь малейшее пространственное отклонение может в прямом смысле слова поставить результаты исследований на голову: а что, если этот процесс происходит в соседних нейронах? Поэтому сообщения об очередном открытии и локализации приоритетных модулей нужно воспринимать с определенным скепсисом. «Открытие таких зон вызывает сегодня настоящий ажиотаж, поэтому в поисках истины необходимо реально оценивать очевидность и подлинность новых данных», – предупреждает Мозер.

Несомненно, это направление, исследующее различные составляющие мозга, является важнейшим потенциалом – и не только в области уточненной диагностики опухолей мозга. Мозер подчеркивает важность исследования сравнительно небольшой популяции клеток гипоталамуса, вырабатывающих гормон гипокретин, или орексин, ответственный за тонус мышц. Нарушения функций этого ареала приводят к тому, что человек внезапно буквально валится с ног или впадает в состояние фатального секундного сна, называемого нарколепсией. Более тщательное изучение механизмов работы этого участка мозга имеет важнейшее значение для медицины.

Оптимистически настроенные исследователи рассчитывают даже использовать полученные знания и для выявления потенциальных террористов. С этой целью подозреваемому достаточно показать фотографии бородатых типов и спросить, нет ли среди них его знакомых. Если таковые имеются, но испытуемый пытается это скрыть, «засветятся» участки мозга, ответственные за функции угнетения. Мозер называет такие фантазии «абсурдными извращениями». Достичь подобным методом реальных результатов практически невозможно, поэтому стоит отказаться и от рокового убеждения о возможности с помощью современной техники читать чужие мысли. «До настоящего времени добиться этого не удалось, – говорит Мозер, – поэтому не нужно опасаться, что это удастся и в будущем».

Предполагаемым аналитикам и исследователям чужих мыслей в поисках правды придется, рассуждая о приемлемости результатов экспериментов, столкнутся с пониманием того, что помещенный в томограф испытуемый в данный момент думает с невероятной скоростью мысли, по меньшей мере, об одном из нескольких объектов, например о дереве, машине или телевизоре. И поскольку каждая новая мысль вызывает возбуждение различных групп нейронов, это должно проявляться изменением картинки на мониторе. Надежность результатов, однако, остается спорной, так как произвольными скачками мыслей испытуемых удается «перехитрить» аппаратуру. «Возможность считывать чужие мысли или эмоции – это именно та область в исследованиях мозга, которая у большинства вызывает ощущение неудобства», – отмечает Сандкюлер. «Сюда же можно отнести и вечную проблему – является ли свободное волеизъявление ни чем иным как иллюзией, а мы сами – всего лишь детерминированными машинами».

Задачей с потенциалом увлекательного сюжета и волнующего триллера представляется и стремление попытаться объединить понятия разума и души в единое целое, учитывая те ментальные феномены, которые присущи исключительно человеку. Пытаясь объять необъятное, мы неизбежно сбиваемся на скользкий путь предположений, на котором нас постоянно сопровождает немалая доля иронии. «С помощью своего мозга мы пытаемся разобраться в том, как устроен наш мозг», – шутит Мозер.

Возведенным в статус теоремы остается хотя бы тот факт, что мозг человека непропорционально велик, по отношению к величине всего тела, и что плотность нейронов в нем выше средней. Но являются ли эти физиологические особенности условием обладания способностями, не присущими другим живым существам? Нейрологи, в их числе и В. Рамахандран отвечают на этот вопрос утвердительно. Тем не менее, ученый откровенно признается, что охотно оперирует некоторыми допущениями, спекуляциями и абстрактными представлениями в различных дискуссиях применительно к нашей действительности.