Как устроен мозг человека

Как устроен мозг человека. Всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, короче, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.

“Три в одном”

“Карта” мозга, как и земного шара, отчетливо делится на два полушария. Остались на ней и имена первооткрывателей - Ролландова борозда, зона Лиссауэра, ядро Бехтерева. Но колумбы мозга только намечали контуры разведанных “материков”, прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейроанатомов и нейрофизиологов.

Каждую минуту мозг поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, он требует питания в первую очередь - перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. А примерно через восемь минут наступает смерть.

По форме головной мозг напоминает гриб. Его “ножка” - самая древняя часть - мозговой ствол, или так называемый “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, ритм сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.

Над “мозгом рептилий” возвышается промежуточный мозг, известный также под названием “старый мозг млекопитающих”. Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Тут находятся “центры” обоняния, вкуса и эмоций. Страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации, были следующей после инстинктов ступенью в эволюции нервной системы животных.

И наконец, третья, самая молодая часть - “шляпка гриба” - появилась примерно 20 миллионов лет назад. Это большой мозг, средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.

Три мозга в одном! Инстинкты, эмоции, мышление не всегда в ладу друг с другом, плохо “стыкуются”. Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?

О нейронах головного мозга

Сперва вспомним, что такое нейроны. Нейроны - это нервные клетки, из которых состоит ткань головного или спинного мозга. 400 - каждую секунду, 24 тысячи - каждую минуту, и так на протяжении девяти месяцев. С громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов в голове будущего человечка. Так набегает то внушительное - 10 миллиардов нейронов - количество, 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 толщиной несколько миллиметров, покрывающий полушария большого мозга,- это и есть та “сцена”, на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса под названием “жизнь”.

Нередко говорят о нейронных галактиках, о звездных мирах мозга - ведь количество нейронов столь же бессчетно, как и число звезд на небе. Но задумаемся: 10 миллиардов нейронов - много или мало? Отчего это количество способно вместить в себя весь окружающий нас мир?

Вот мнение математика: в шеренге настоящих арифметических великанов триллион (1 000 000 000 000), квадриллион (1 000 000 000 000 000), квинтиллион, секстиллион… - миллиарды кажутся пигмеями. Вот гугол, заметит математик, - это действительно большое число.

Гугол - это десять в сотой степени, непостижимая громадина. Какую процедуру перебора предметов, мгновений ни выдумывай, превзойти гугол вроде бы невозможно. Например, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше десяти в восемьдесят восьмой степени - намного меньше гугола!

И все же есть явления, которые бросают вызов мощи гугола. Одно из них - сети нейронов. Каждый нейрон окружен десятками соседей, связан с ними аксонами и дендритами. Так образуется гигантская нейронная паутина, действующая наподобие телефонной станции. Умственные способности во многом определяются и числом связей, которые мозг в состоянии создать и скоростью их возникновения, а ее среднее значение - тысячная доля секунды. Трудно вообразить, какие числовые циклопы комбинаций возникают в сети десяти миллиардов нейронов нашего мозга!

Английский кибернетик У. Эшби в свое время предлагал такую классификацию чисел. Числа от 1 до 10 10(число нейронов в голове) он назвал практическими. От 10 до 10100 (гугол)- астрономическими. Числа выше гугола Эшби относил к разряду комбинаторных.

Приведем только один пример комбинаторных чисел. 10140 - число всех вариантов в шахматной партии, делающее нереальным отыскание общей “формулы” шахматной игры.

Вот так, в рассуждениях о возможностях интеллекта, мы быстро оказались по ту сторону гугола. Убедились, что количество возможных связей в мозге сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.

Нейроны все разные

Подобно человеческим лицам, в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный “атом” мозга - сложнейшая химическая фабрика. В теле нейрона содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, инициирующих великое множество непрекращающихся биохимических реакций.

Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Нейроны, подобно муравьям, “переговариваются” с помощью различных химических кодов. Их основу составляют вещества, названные медиаторами. Сейчас их известно около сорока, но число это может сильно возрасти.

Нейрон способен “говорить” с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также генератором, вырабатывающим электрические импульсы. Такие сигналы вспыхивают в мозгу в миллиарды раз чаще, чем на самом большом из коммутаторов.

Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, наверное, удалось бы выправлять и различные психические расстройства, начиная с неспособности к учению и кончая психическими заболеваниями. И это одна из причин, почему ученые упорно разрабатывают все новые методики для определения характеристик мозговой деятельности.

Важное значение, например, имеет предложенный еще в 1924 году швейцарским ученым В. Гессом способ вживления электродов в мозг на длительное время. Так удается услышать “голос” даже отдельного нейрона.

Вслушиваясь в эти “голоса”, ломая голову над частоколом световых циклов, возникающих на экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало микроэлектрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стремятся уловить все своеобразие и неповторимость нейронных сетей.

Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как действует мозг в целом? Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера, и ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.