Часть 2
Познакомьтесь – я ваш мозг
Строение мозга
Конечно, чтобы полностью описать, как работает мозг, не хватит не то что одной главы, не хватит и 10 книг. Но я постараюсь обратить ваше внимание только на те вещи, которые важны для того, чтобы понять, зачем вообще нам нужен мозг и как он заставляет нас делать то, что нам нужно. Или не всегда нужно.
Головной мозг является частью центральной нервной системы (ЦНС). Зачем она нужна?
ЦНС объединяет в единое целое все ткани и органы и координирует их работу, чтобы мы могли спокойно жить.
Чтобы вам было проще понять, что такое мозг, то представьте себе компьютер. Внутри него есть материнская, видео- и звуковая карты. Материнская обеспечивает взаимодействие всех структур друг с другом, а звуковая и видеокарты отвечают за то, чтобы пользователь мог видеть и слышать, что происходит. Точно такие же аналоги есть и в мозге, которые представлены специальными отделами. Например, в затылочной области расположен центр, отвечающий за зрение (именно поэтому, если ударить человека по затылку, у него полетят «искры из глаз» – это не что иное, как следствие нарушения работы видеокарты). В компьютере, так же как и в мозге, есть долгосрочная (жесткий диск) и краткосрочная (оперативная) память. Также в нем есть множество проводов, аналоги которых есть и в головном мозге. Работу системного блока обеспечивает блок питания. Для нашего мозга блоком питания является тело. Как скафандр, который снабжает его всем необходимым, а также питает и защищает от всех напастей. Кстати, мозг потребляет очень большое количество энергии: при массе всего 2 % от массы тела – он отбирает 20 % всех потребляемых калорий. Причем избирательно – его диета состоит исключительно из углеводов. Также мозг чрезвычайно чувствителен к отсутствию кислорода. Если пережать сонные артерии, то через 10 секунд человек теряет сознание. А еще через 10 минут – мозг безвозвратно погибнет.
Если мы возьмем микроскоп и рассмотрим мозг, то найдем всего два принципиально разных типа клеток (конечно, подтипов значительно больше, но для лучшего понимания давайте назовем только два вида).
Нервная клетка (нейрон) – это основная боевая единица мозга. Состоит из тела, дендритов и аксона. Тело нейрона может продуцировать электрический импульс и пускать его по аксону. Аксон – это длинный отросток, отходит от тела и подобно проводу передает информацию на дендрит соседнего нейрона. Дендриты выполняют роль приемника сигнала, как антенны. Они воспринимают информацию от других аксонов. Места соединения дендритов и аксонов называется синапсами.
При помощи синапсов нейроны передают информацию, как бы «общаются». Нейронов примерно 86 миллиардов. Каждый дендрит соединен с пятью тысячами других клеток. Это значит, один нейрон может иметь до 1015–1016 синапсов. Это больше, чем звезд в Млечном Пути. Вдумайтесь – всего один нейрон может участвовать в возбуждении до 5 тысяч других нервных клеток.
Такое огромное количество нейронов и еще более огромное количество синапсов приводит к тому, что наш центральный процессор периодически выдает случайный результат. Т. е. 2х2 может не только равняться четырем, но также и трем, или даже пяти. С эволюционной точки зрения это правильно, потому что случайный результат помогает выживать. Если бы заяц всегда убегал по одному и тому же алгоритму, то его было бы легче поймать. Если бы человек всегда на опасность реагировал бегством или бросался сломя голову, то очень быстро бы вымер. Потому что, по идее, храбрость – это совершенно не нужная реакция, но иногда она необходима. Равно как и трусость.
Скопление тел нейронов называется серым веществом, а скопление их длинных отростков (аксонов) – белым. Большое количество тел нейронов, собранных в одном месте, образовывают различные ядра, еще большее скопление – нервные центры. А настоящая ферма из тел нейронов образует ту самую кору больших полушарий, благодаря которой мы с вами можем мыслить. У человека самая большая кора из всех живых существ на планете. Например, у млекопитающего весом в 60 кг объем мозга равен 200 кубическим сантиметрам. У человека с такой же массой – 1200–1400 кубических сантиметров.
Второй основной тип клеток – глиальные, или вспомогательные, клетки, «нервный клей», которые являются своеобразным каркасом для мозга. Они значительно меньше нейронов и составляют около 50 % вещества мозга. Их в 10 раз больше, чем нейронов. С возрастом их число увеличивается, а число нейронов уменьшается. Глия, или нейроглия, – это среда для нейронов, именно она защищает, поставляет питательные вещества, выполняет опорную функцию. Является как бы «футляром» для нейронов.
Также глия играет важную роль в передаче нервного импульса: она покрывает аксоны нейронов специальной оболочкой, которая называется миелиновой. Она необходима для ускорения проведения.
Миелин, состоящий преимущественно из липидов, представляет собой изолятор. Представьте себе обычный электрический провод. Он состоит из самого провода (жилы), который делается из проводника (медь или алюминий), и изолятора (производные пластмасс). Такая конструкция провода нужна для улучшения проведения и чтобы нас не ударило током, когда мы берем в руки электрический кабель.
Аксон, так же как провод, покрыт глиальным изолятором, но с одной особенностью. Глия имеет места, где его толщина минимальна. Эти места называются перехваты Ранвье. Благодаря ним электрический импульс не идет по всей толще аксона, а перескакивает от перехвата к перехвату. Тем самым проведение ускоряется в десятки раз. Без этой оболочки импульс передается со скоростью 3 м/с. С ней – 70–120 м/с. И с проблемами в миелиновой оболочке связана такая серьезная и печальная болезнь, как рассеянный склероз, когда миелиновая оболочка начинает таять и аксоны оголяются. Это ведет к резкому замедлению проведения импульса, тяжелым двигательным расстройствам, выраженному снижению интеллекта.
Также нервная система подразделяется на вегетативную и соматическую. Мы подробнее поговорим об этом в главе, посвященной стрессу. Работой соматической нервной системы мы управляем (мышечное сокращение), а вегетативной управлять не можем. Мы не в состоянии заставить сердце биться чаще усилием воли. Более того, доступ нашего сознания в некоторые системы просто закрыт.
Также нервная система подразделяется на вегетативную и соматическую. Мы подробнее поговорим об этом в главе, посвященной стрессу. Работой соматической нервной системы мы управляем (мышечное сокращение), а вегетативной управлять не можем. Мы не в состоянии заставить сердце биться чаще усилием воли. Более того, доступ нашего сознания в некоторые системы просто закрыт. Например, эндокринная система. Ее работу регулирует гипофиз, но мы даже не видим, как он это делает.
Передача и восприятие информации осуществляется в синапсах, при помощи химических веществ – нейромедиаторов (подавляющее большинство) и рецепторов к этому медиатору. Т. е. передача сигнала по аксону электрическая, а в синапсе – химическая. Химическая реакция проходит гораздо медленнее, чем электрическая, поэтому кончики аксонов и дендритов расположены очень близко к друг другу. Расстояние между ними всего несколько нанометров.
На конце аксона есть небольшое утолщение, внутри которого находятся пузырьки с химическим веществом (нейромедиатором). Когда по аксону проходит электрический импульс, то пузырьки лопаются и нейромедиатор выделяется в синапс, где попадает на дендрит соседнего нейрона. На дендрите находятся рецепторы к этому медиатору. Рецептор, поймав нейромедиатор (как перчатка бейсболиста ловящая мяч), передает сигнал на тело нейрона, тот в свою очередь генерирует импульс, который идет по аксону, и цикл повторяется вновь. Через какое-то время в аксоне вырабатываются новые пузырьки с медиатором. Так происходит взаимодействие нейронов между собой.
От того, какой именно медиатор выделялся, в каком количестве, в какое время и насколько чувствительны были к нему рецепторы, зависит наше поведение. Если мозг – это пианино, то медиаторы – это пальцы, которые нажимают на клавиши и создают мелодию. О них мы еще не раз будем говорить.
Как вы помните, если передача сигнала в каком-то определенном участке будет происходить чаще, то, во-первых, там будет запасаться больше пузырьков с нейромедиаторами, а во-вторых, мозг даст команду образовать больше синапсов в этом месте для облегчения передачи импульса (мозг работает по принципу экономии энергии, а такая конструкция в перспективе заметно уменьшит энергозатраты на передачу сигнала). Именно этот механизм лежит в основе запоминания информации и перенастройки мозга на определенные модели поведения.
Подробнее мы об этом поговорим в следующей главе, но, перед тем как к ней приступить, давайте рассмотрим еще одно важное свойство нашего мозга: пластичность (изменчивость) нервной системы.
Вывод
1. Основные клетки мозга – нейроны. У них есть тела, короткие отростки – дендриты (антенны) и длинные отростки – аксоны (передатчики).
2. Серое вещество – это скопление тела нейронов. Примеры: кора больших полушарий, ядра и нервные центры. Они выполняют определенные функции.
3. Белое вещество – это отростки нейронов (в основном аксоны). Они проводят сигналы.
4. Глиальные клетки – клетки для поддержания жизнедеятельности нейронов.
5. Синапсы – соединения между аксонами и дендритами. При помощи синапсов происходит передача информации.
6. Передача импульса по аксону осуществляется электрическим способом. А в самом синапсе – при помощи химических реакций (нейромедиаторов).
