В общем, моторные функции сосредоточены, главным образом, в передней части полушарий, а сенсорные — в задней вдоль сильвиевой и роландовой борозд. Такова общая топография чувствительных зон мозга. На этой карте, в отличие от карты Земли, уйма белых пятен. На поверхности полушарий имеются громадные участки, значение которых вообще не установлено. Их уничтожают, раздражают током, а никаких видимых реакций или изменений поведения не происходит.
Предполагается, что эти белые пятна, эти «пустые зоны» ведают внутренней психической деятельностью, т.е. замыканием рефлексов, мышлением, и т.д. Их так и называют ассоциативными, т.е. соединительными, замыкающими зонами.
Структуры этих отделов, по-видимому, не отличаются такой четкой специализацией, как сенсорные и моторные отделы мозга. Связи в ассоциативных зонах образуются как отражения опыта. Они не предопределены наследственно, легко перестраиваются и приспособляются к новым условиям. В связи с этим даже удаление больших участков коры в указанных зонах довольно слабо отражается на поведении животного. Если какие-то заученные формы поведения и нарушаются, то затем они довольно быстро восстанавливаются под влиянием опыта.
Общий объем удаленных участков отражается не столько в потере способности к тем или иным действиям, сколько в ухудшении общей способности к научению. Так, например, при удалении у крысы 11—20 % коры общее количество ошибок, совершаемых до полного научения (в лабиринте), увеличивалось примерно в 2 раза. При удалении 31—40 % коры — примерно в 5 раз. А при удалении более половины коры — в 16 раз.
При этом не имело значения, какие именно «белые» участки коры удалены. На успешность обучения оказывал влияние только их общий объем. Физиолог Леш-ли, проводивший эти эксперименты, сделал отсюда вывод, что все участки мозга равноценны для деятельности или, как он выразился, эквипотенциальны.
Такой широкий вывод, по-видимому, не совсем верен. В частности, он не применим к специализированным сенсорным и моторным зонам. Но применительно к зонам, ответственным за обучение (т.е. ассоциативным), вывод этот во многом справедлив. Любой из ассоциативных участков коры может, по-видимому, с равным успехом образовывать очень широкий круг связей.
Следует отметить, что вся описанная специализация различных отделов мозга весьма условна и относительна. Фактически каждое событие во внешнем мире и в организме, информация о котором поступила на входы центральной нервной системы, бурно «обсуждается» нейронами на всех уровнях мозга. Оно находит многократное отражение во всех системах мозга, и информация о нем так или иначе перерабатывается всеми его отделами.
Поэтому «специализацию» перечисленных отделов мозга следует понимать скорее функционально, т.е. как именно используется ими информация. Причем, в том смысле, что без этого отдела соответствующая функция не смогла бы осуществиться, т.е. он составляет звено, необходимое для осуществления данной функции. А не так, что этот отдел монопольно ее осуществляет.
Это можно пояснить таким примером. Ходьба, естественно, невозможна без ног. Но это не означает, что ноги сами по себе осуществляют функцию ходьбы. В действительности для этого необходима и деятельность сердца, и деятельность легких, и деятельность нервной системы. Короче — деятельность всего организма. Точно также безусловные рефлексы не осуществимы без спинного мозга, эмоции — без гипоталамуса, мышление — без коры. Но фактически и регулирует и чувствует, и мыслит весь мозг в целом.
Теперь попробуем посмотреть на мозг изнутри. Из чего он состоит, как работает?
Как любой живой орган, мозг состоит из клеток. Их можно грубо разделить на два типа. Один тип клеток получил название нейронов, другой — глни. Нейрон — ясно, от слова нервный. Глия в переводе означает «клей». Нейронов в мозгу примерно 10-14 миллиардов, т.е. в три раза больше всего населения земного шара. Клеток глии — в 10 раз больше, т.е. около 140 млрд. Но основной работающий аппарат мозга — это нейроны. Они ответственны за психическую деятельность. Глия же окружает нейронные клетки. Если взять зерна пшеницы, насыпать в глину и все это размять, получится примерная модель того, как нейроны внедрены в глии.
В основном клетки глии, по-видимому, служат для снабжения нейронов питанием. Сейчас есть предположение, что эти клетки глии также ответственны за дол-
говременную память, что в них записывается то, что человек помнит. Но это еще предположение.
Как устроен нейрон? Нейрон — это очень своеобразная клетка, непохожая на другие клетки организма. Внешний вид нейронов разнообразен и фантастичен. Встречаются нейроны звездчатые и корзинчатые, пирамидные и древовидные, похожие на осьминогов и напоминающие сороконожек. Но, при всем разнообразии форм, в любом нейроне можно выделить три части. Основную часть называют телом нейрона. Длина его меньше 0,022 сантиметра, объем одна тысячная кубического миллиметра, а вес не более одной стотысячной доли грамма. В этом крохотном объеме содержатся сотни тысяч различных химических веществ, идут одновременно тысячи сложнейших биохимических реакций.
От тела нейрона, извиваясь, разветвляясь протягивается множество коротких отростков — дендритов («древоподобных»). Дендриты воспринимают раздражения. Они служат, так сказать, «входом» нейрона. «Выходом» нейрона служит длинный (до 1 метра) ветвящийся отросток — аксон (по-гречески «хлыст»). Благодаря переплетению всех этих щупалец, ветвей и отростков образуется сложная сеть связей и переключений. Так, например, с аксона одного пирамидного нейрона может образоваться несколько тысяч переключений на тела других нейронов (через дендриты). «Не имеющий ног должен иметь длинные руки». Ведь нейроны неподвижны и плотно упакованы. А они должны достать везде, получить сведения отовсюду, начиная с внешнего мира, кончая самыми отдаленными уголками организма. Вот как внешне выглядит нейрон.
Как же он работает? Это было открыто лишь в последнее десятилетие.
Нейрон — это мешочек с тончайшими стенками, которые отделяют содержимое клетки от внешнего мира. Эти стенки нейрона называют мембраной, состоящей из четырех мономолекулярных слоев (протеин — липоид, липоид — протеин). Толщина мембраны составляет 0,00001 мм. Тем не менее, именно она является решающей в работе нервных клеток.
Мембрана имеет одно удивительное свойство: она способна пропускать ионы, т.е. заряженные осколки
257
9 За к. 2143 молекулы только в одном направлении. Кровь доставляет к нейрону ионы двух видов: ионы калия и ионы натрия. Они берутся из солей, растворенных в крови. Так, например, поваренная соль NaCl, растворяясь в крови, диссоциирует на Na+ и С1-. Точно так же кальциевые соли.
Так, вот мембрана работает следующим образом: она впускает через себя ионы калия и не впускает ионы натрия. Вернее, впускает их в 10—20 раз меньше. Что в результате получается? В результате внутри нейрона оказывается меньше ионов металла, чем снаружи. Соответственно, мембрана заряжается по отношению к внешней среде отрицательно. Нейрон превращается как бы в маленький конденсатор, емкостью около микрофарады, с удельным сопротивлением 0,4* 1012 ом-сантиметр и разностью потенциалов около 80 милливольт.
Это состояние нейрона называется состоянием покоя. Напряжение, создаваемое отрицательным зарядом внутренней стороны мембраны, называют потенциалом покоя. Его величина минус 70—80 милливольт.
Предположим, что на нейрон пришел сигнал. Что происходит? Электрический потенциал на теле нейрона понижается, происходит деполяризация. Когда это снижение потенциала достигает определенной для данного нейрона — пороговой — величины (например, —60 милливольт вместо 80), у основания аксона происходит внезапное изменение проницаемости его мембраны. Теперь наружные ионы натрия устремляются внутрь аксона, а избыток ионов калия выходит наружу. В итоге у основания аксона происходит перезарядка и этот участок приобретает положительный потенциал около +40 милливольт по отношению к окружающей жидкости. Разность потенциалов вызывает перемещение ионов в следующий участок и т.д. Таким образом, электрический импульс, или потенциал действия распространяется вдоль аксона. Скорость его распространения зависит от толщины аксона, а также других факторов, и колеблется от 1 до 100 метров в секунду. Как образно выразился один физиолог (Грей Уолтер), «Ток нервного импульса имеет вид электрохимического кольца около пяти сантиметров длиной, пробегающего вдоль нерва со скоростью до 100 метров в секунду и столь же неустойчивого, как кольцо дыма».
