Касающийся света кусочек мозга

Когда мы смотрим на что-нибудь, в глаза попадают лучи света. Они могут идти прямо от солнца или лампы, но чаще – это отраженный свет. Поверхности предметов неровные и отражают свет по-разному. Поэтому мы и видим мир не однотонным и аморфным, а богатым красками и формами.

Наш глаз устроен, как фотографическая камера. Еще в прошлом веке Гельмгольц доказал это. Но как световая энергия преобразуется глазом в энергию нервных импульсов?

Примерно так же, как на фотопленке: одно вещество, превращаясь под действием света в другое, возбуждает в нерве электрический импульс. Фотопленкой служит сетчатка – внутренняя оболочка глаза, сплошь усеянная светочувствительными клетками^[39], а веществом-преобразователем энергии – родопсин, или зрительный пурпур. Это белок опсин, соединенный с ретиненом. А ретинен – окисленный витамин А. Поэтому, когда в пище мало витамина А, человек слепнет. Он плохо видит главным образом в сумерках: это называют куриной слепотой. Дело в том, что родопсин содержит в себе так называемые палочки – воспринимающие свет клеточки в сетчатке глаза. Кроме них, есть еще и колбочки. Но они приспособились оповещать нас о красках зримого мира и реагируют, кроме цветных, преимущественно на лучи яркие, несущие много световой энергии. Палочки же функционируют в сумерках, ночью – в общем всегда, когда света мало. Так что, когда не хватает витамина А, в палочках – дефицит родопсина, и глаз плохо видит в сумерках.

Установлено, что каждый фотон, поглощенный молекулой родопсина, возбуждает одну палочку. Но кванты света действуют на сетчатку глаза иначе, чем на хлорофилл в листьях растений. Они не производят здесь, по-видимому, никакой фотохимической работы, лишь включают «ток» в уже заряженных энергией нервных проводниках. Пусковой механизм действует не прямо на аксоны: сначала фотоны заставляют родопсин разделиться на ретинен и опсин; некоторые вещества, возникающие при этом превращении, возбуждают палочки. А те уже, возбудясь через биохимические клеммы нейронов, «включают свет» и в мозгу: от сетчатки по аксонам зрительного нерва побегут электрические импульсы, частота которых расскажет слепому мозгу в образах о картинах мира, спроецированных на сетчатке.

Нескольких квантов света достаточно, чтобы сработала система передачи зрительных ощущений. Наш глаз видит едва не минимум световой энергии, почти самую малую возможную во вселенной ее «расфасовку» – шесть-десять фотонов! Такая фантастическая чувствительность обеспечивается изумительно экономичным пусковым механизмом сетчатки, который приходит в действие, поглощая только квант света. Нужен лишь очень слабенький световой «щелчок», чтобы чуть толкнуть один электрон в молекуле ретинена, и тогда заработают калиевые и натриевые дверцы зрительных нейронов, и в мозг побежит поток информации.

Химическая формула ретинена такова, что боковая ветвь составляющих его атомов углерода содержит серию чередующихся двойных связей. В них все дело. «Я немного расскажу об этом, – говорит Р. Фейнман в своих великолепных лекциях по физике. – Двойная связь означает, что там есть дополнительный электрон, который легко сдвинуть вправо или влево. Когда свет ударяет по этой молекуле, то электрон каждой двойной связи на один шаг сдвигается. В результате переместятся электроны во всей цепи, подобно тому, как упадут при толчке поставленные друг за другом костяшки домино, и хотя каждый из них проходит очень небольшое расстояние, в целом получается такой же эффект, как будто электрон с одного конца перескочил на другой!.. А поскольку двигать электрон взад и вперед не так уже трудно, то ретинен очень сильно поглощает свет».

Но прежде чем все это случится, свет должен упасть на сетчатку. Ее клетки, преобразуя световую азбуку в код, понятный мозгу, сработают точно и воспроизведут в нашем сознании четкую картину увиденного в том случае, если оптическая система глаза наложит на сетчатку хорошо сфокусированное изображение предмета, который мы рассматриваем.

Свет фокусирует («загибает» его лучи в один центр) вначале роговица – прозрачная полусфера, образующая переднюю стенку глаза (когда мы спим, ее прикрывают веки).

Впрочем, форма роговицы не совсем сферическая. Природа, изобретая глаз, «продумала» все (почти все!) до мелочей. «Сферическая линза, – говорит Р. Фейнман, – обладает известной оптической оберрацией. Наружная часть роговицы более „плоская“, чем у сферы, причем как раз настолько, чтобы аберрация ее оказалась меньше, чем у линзы, которую мы поставили бы вместо нее!»

За роговицей – цветная радужина (черная, коричневая, голубая, серая – у каждого своя). В ней дырочка – зрачок. Радужина – это диафрагма: она, то сжимаясь и уменьшая зрачок, то растягиваясь и увеличивая его, пропускает в глаз столько света, сколько нужно. Как в фотоаппарате: в сумерках – диафрагма маленькая, зрачок большой. При ярком солнце – диафрагма большая, зрачок маленький.

За радужиной лучи света попадают прямо в «объятия» хрусталика – двояковыпуклой линзы из органического вещества. Он их «загибает» к центру еще больше, чем роговица. Хрусталик, как луковица, сложен из разных слоев, и каждый его слой преломляет лучи под определенным углом: центральные слои сильнее, чем наружные. Поэтому он может позволить себе быть менее кривым, чем любая монотонно преломляющая линза на его месте.

Роль хрусталика двойная: просто фокусировка и аккомодация – установка зрения на разные дистанции. Каждый, кто хоть раз фотографировал, знает, что, снимая близкие и далекие предметы, фокус в аппарате постоянно приходится менять: то удалять, то приближать объектив к светочувствительной пленке. Точно так же устроены глаза каракатиц, кальмаров и осьминогов. Когда смотрят они вдаль, хрусталик «отъезжает» вперед. Когда рассматривают что-нибудь у себя под щупальцами, глазные мышцы тянут его назад – к сетчатке.

У нас и наших родичей позвоночных животных механика аккомодации другая: хрусталик не ползает взад-вперед, как объектив в фотокамере, но лишь сильнее сжимается в шарик, либо растягивается в чечевицу и так меняет фокусное расстояние пронзающих его лучей.

Пройдя через хрусталик, они падают на сетчатку, а это, в сущности, частичка мозга. Сетчатка сплошь сложена из нейронов и световых рецепторов – палочек и колбочек. По непонятной причине она словно вывернута наизнанку: сверху, ближе ко входу в глаз, лежат нервные клетки, а за ними рецепторы, так что свет должен вначале пройти через нечто непрозрачное, чтобы достичь цели – алчущих его палочек и колбочек. И это после того, как столько изобретательности было потрачено на создание совершеннейшей оптики на передней стенке глаза! «В общем, – сокрушается Фейнман, – некоторые вещи в устройстве глаза кажутся нам великолепными, а некоторые просто глупыми». Вот вам пример того, что не все в природе разумно и целесообразно.

Никакого глубокого смысла, никакой необходимости выворачивать сетчатку наизнанку не было. Это доказывает нам осьминог.

«Если, – пишет один ученый, – попросить зоолога указать наиболее поразительную черту в развитии животного мира, он назвал бы не глаз человека (конечно, это удивительный орган) и не глаз осьминога, а обратил бы внимание на то, что оба эти глаза, глаз человека и глаз осьминога, очень похожи».

Похожи не только своим устройством, но часто даже и выражением – странный факт, который всегда поражал натуралистов. Осьминожий глаз, по сути дела, ничем не отличается от человеческого. В нем есть и роговица, и веки, и радужина, и хрусталик, и две полости, заполненные прозрачной жидкостью. Есть и сетчатка – замечательный пример конвергенции, совпадения эволюции, когда у животных с разной судьбой и во всем далеких друг от друга развиваются одни и те же органы.

Конструируя глаз человека и осьминога, «природа дважды пришла к одному и тому же решению проблемы, но с одним небольшим улучшением…» у осьминога. Его сетчатка не вывернута наизнанку: в ней свет сначала падает на воспринимающие его рецепторы, а нервные клетки, занимающиеся вычислением и переводом оптической информации на универсальный язык мозга, лежат за ними и не наводят тень на фотоэлементы.

Ни один орган чувств не «думает» столько, как наши глаза: не делает никаких предварительных вычислений^[40]. Все «продумывание» полученных сигналов выполняют нервные клетки коры и подкорки. Но сетчатка – «этот кусочек мозга, который касается света внешнего мира», – настолько «умна», что сама частично осмысливает отпечатанные на ней образы, комбинируя ощущения разных палочек и колбочек. Ведь ни одна из них не связана со зрительным нервом непосредственно: сначала сообщает о том, что «видит», другой клетке, а та – третьей. Сложно переплетенная сеть «горизонтальных» связей прерывает в сетчатке прямые пути в зрительный нерв и по нему в мозг.

Почему так видим?

В самом деле, почему, если закрыть один глаз, а другим смотреть прямо перед собой и в это время медленно отодвигать из поля зрения, скажем, палец, то в каком-то месте он неожиданно исчезнет? «Известен, – говорит Р. Фейнман, – пока лишь один случай, когда из этого эффекта была извлечена реальная польза».

Один натуралист научил французского короля «отрубать» таким способом головы нудным министрам на утомительных заседаниях государственного совета и стал любимцем при дворе.

А дело все в слепом пятне, так называют место в сетчатке нашего глаза, в котором все зрительные нервы собираются в пучок и выходят в мозг. А так как их целый миллион, то пучок получается не маленький – 4 квадратных миллиметра в сечении. Здесь сетчатка не чувствует света, и поэтому изображения, попадающие на слепое пятно, исчезают из поля зрения, как головы министров веселого монарха.

В сетчатке есть еще одно хорошо известное пятно – желтое. В нем, наоборот, видимость наилучшая. Желтое пятно сплошь выстлано колбочками, чем дальше от него, тем больше в сетчатке попадается палочек. В центре поля зрения мы видим, следовательно, с помощью колбочек, о том же, что ближе к его краям, информируют нас в основном палочки. А так как палочки в миллион раз чувствительнее колбочек к слабому свету, получается, что в темноте мы лучше видим краем глаза, чем прямо перед собой. Краем глаза как бы ведется разведка, потому что всякий объект, попадая сбоку в поле зрения, сначала замечается краевыми клетками сетчатки. Потом уже, направив на него глаза, мы детально рассматриваем и анализируем его колбочками желтого пятна.

Поскольку палочки не различают цвета (это делают колбочки), на краю поля зрения, откуда лучи попадают на периферию сетчатки, наделенную лишь палочками, даже яркие предметы выглядят монотонно-серыми. Поэтому в сумерках мир теряет для нас свои яркие краски: ведь, когда света мало, мы видим с помощью одних только палочек, а они показывают нашему мозгу только черно-белое «кино».

По этой же причине все плохо освещенные предметы кажутся нам серыми, без красок. Даже многие «огнедышащие» звездные миры в телескопе серы, как предрассветный туман на болоте – свет от них, пока миллиарды лет бежит до нас, теряет в пути так много энергии, что колбочки глаза не могут определить его цвет. Но он все-таки есть! Недавно американские астрономы получили цветные снимки Кольцевидной и Крабовидной туманностей: первая из них изумительно синяя с ярким красным ореолом, а вторая – голубая с мраморным оранжевым рисунком.

Палочки сетчатки к синим лучам спектра более чувствительны, чем колбочки, но зато совсем не видят темно-красный цвет: он для них все равно что черный. Отсюда получается эффект Пуркинье: в сумерках синее кажется ярче красного, а днем, когда много света, красный цвет, бесспорно, ярче синего.

Предполагается, что цвет (и синий, и красный, и любой другой) мы видим так: есть три типа колбочек, каждый реагирует на электромагнитные колебания определенной частоты. Говоря иначе, одни колбочки поглощают преимущественно красные лучи, вторые – зеленые, третьи – синие. И поэтому, когда свет попадает в глаз, мозг исследует разную информацию, поступившую от колбочек, и решает, осмыслив ее, какого цвета лучи видит глаз.

Представление о всех других красках, которыми так богата природа, нашему сознанию дает возбуждение сразу нескольких типов колбочек. Например, если мы видим желтый цвет, значит одновременно и с равной частотой посылают в мозг сигналы и зеленые и красные колбочки. Если человеку не достались по наследству гены, от которых зависит развитие в сетчатке красных, синих или зеленых колбочек, то он будет дальтоником. Примерно 8 процентов мужчин и 0,5 процента женщин наделены от природы дефектами цветового зрения: мир для них частично или полностью лишен красок.

Они видят его примерно таким, каким предстает он перед глазами собаки: ведь многие звери (но не обезьяны), как предполагают, не видят красок. Но другие животные (птицы, рыбы, пресмыкающиеся, насекомые) отлично различают цвета. Правда, у многих насекомых видимый спектр по сравнению с нашим несколько смещен, так сказать, «вправо» – в ультрафиолетовую зону. Пчела, например, видит мир желто-зелено-сине-ультрафиолетовым. О красном она понятия не имеет. Почему же тогда садится на красные розы или маки? Потому, что многие красные цвета (но не все) отражают ультрафиолетовые лучи, к которым глаза пчел очень чувствительны. Какого цвета эти лучи, мы не можем сказать, так как никогда их не видим. Глаз наш слеп к ним с рождения. Только некоторые приборы доказывают, что ультрафиолетовые лучи действительно существуют.

Для пчел и белые цветы не белые! Почему? Потому, что не все они по-одинаковому отражают ультрафиолетовые лучи: одни больше, другие меньше. Значит, все белые цветы кажутся пчелам цветными. Но какими, мы не знаем.

Желудочная радиостанция

Чтобы электронная машина выдала нам результат своих вычислений, необходимо всю поступающую в нее исходную информацию перевести на язык, понятный машине, то есть закодировать ее соответствующим образом. «Природа встречается с той же задачей, – говорит Д. Вулдридж, – и решает ее тем же способом. Подобно тому как конструктор вычислительной машины применяет различные входные устройства, посредством которых данные о давлении, температуре, химическом составе и других важных переменных преобразуются в определенные комбинации стандартных изменений электрического напряжения (включение – выключение), так и природа использует множество различных специализированных рецепторных нейронов, преобразующих давление, температуру, химический состав и т. п. в комбинации стандартных изменений потенциала (включение – выключение), так как это единственный язык, понятный для центральной нервной системы».

Самый тонкий механизм таких преобразований функционирует, бесспорно, в наших глазах. Все другие органы чувств устроены проще, и работа их не так сложна. Например, многие из осязательных рецепторов представляют собой лишь волосок, оплетенный тонкими веточками аксона. Всякое прикосновение к волоску вызывает растяжение этих веточек. А их деформация сейчас же порождает «пробой» в оболочке аксона и залп нервных импульсов.

Другие осязательные и болевые рецепторы тоже работают на сжатие – оно «включает» потенциал действия. Но обоняние и вкус – химические чувства: посылают разной частоты электрические сигналы при соприкосновении с определенными молекулами.

Эти два типа нейронов (осязательных и химических) очень широко использованы в конструкции чувствующих систем нашего организма. Мы даже слышим осязая! Ухо не улавливает непосредственно звуковые волны. Сначала они колеблют особую перепонку в улитке внутреннего уха: звуки разных тонов раскачивают разные ее участки. Вибрируя, они касаются нейронов, вытянувшихся в ряд один за другим вдоль этой перепонки, и те «стреляют» электрозалпами в мозг. «Общая картина возникающих при этом стандартных нервных импульсов, распространяющихся по аксонам, и есть то, что мозг истолковывает как речь, симфонию или крик младенца».

У нас в каждом ухе около 24 тысяч нервных клеток, «осязающих» звук. Но у мотылька их всего две! И они эхолотирующие крики летучих мышей отлично слышат уже за 30 метров! Приемная мощность этих двух клеточек лишь в сто раз слабее, чем у нашего уха.

Кузнечик свои уши прячет в ножках. И в них, наверное, тоже всего несколько «чувствующих» звук клеток. Однако они слышат стрекотание мощностью всего лишь в пять стоквадрильонных ватта!

В общем принцип оповещения мозга обо всем, что происходит вне его, един по всем каналам, по которым это оповещение поступает. Все пять наших органов чувств говорят на одном языке. И мы можем быть уверены: если откроют и шестое чувство, оно должно говорить на том же «электрическом» диалекте, потому что только он понятен мозгу.

Впрочем, наука, по существу, давно уже имеет дело с «шестыми чувствами». Они изучены у многих животных, и я подробно рассказывал о них в других своих книгах^[41]. Разные это чувства: тут и поляроиды, и всякого рода эхолокаторы, и сонары, два разных сорта теплового зрения, вибрационное чувство и чувство времени, солнечная навигация и магнитная ориентация, ощущение напряженности электрического поля и электролокаторы.

У некоторых животных и растений обнаружены в разные фазы их жизни даже какие-то странные излучения. Возможно, прямые или побочные «продукты» неведомых нам органов чувств? Митогенетические ультрафиолетовые лучи растений известны давно. А треть века назад Георгий Лаговский, русский инженер, получивший во Франции орден Почетного легиона за технические исследования, развил целую теорию животного излучения широкого диапазона. Сначала она не нашла признания у биологов. А теперь в предисловии к последнему изданию его книги (1963 год) весьма авторитетные профессора пишут буквально следующее: «Каждый человек излучает радиоволны. Он живая радиостанция исключительно малой мощности. Стенки желудка испускают не только инфракрасные тепловые волны, но и полный спектр видимого света, ультрафиолетовые лучи, икс-лучи и радиоволны. Конечно, вся эта радиация фантастически слаба. Но пятидесятифутовая антенна Морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, наиболее чувствительная из существующих, смогла поймать радиосигналы нашего желудка более чем за четыре мили».

Пишут о еще более удивительном и невероятном: американские океанологи поймали будто бы в глубоководной впадине у Филиппин… радиоактивных рыб! Позади глаз у этих далеко не безопасных жителей мрачной бездны ярко светились большие органы, испускавшие, помимо обычных лучей, также и всепроникающие жестокие рентгеновы лучи. Рыб этих сейчас тщательно исследуют.

Такие открытия, возможно, воодушевят всех, кто верит в телепатию. Все-таки какие-то лучи, какое-то излучение – не они ли несут в сознание перципиентов предчувствия и чужие мысли через большие расстояния?

А так нуждается в чем-нибудь материальном эта новая область многообещающих исследований, сплошь пока составленная из анекдотов! Биологи не раз уже убеждались, что в живой природе так или иначе осуществляются почти все физически возможные системы. Лишь то, что противоречит законам неживой материи, немыслимо и в материи живой. Поэтому и телепатия, и «пальцевиденье», и всякие другие модные в последнее время человеческие странности лишь в той мере реальны, в какой соответствуют они физике. То, что с ее точки зрения невозможно, не существует.

Глава VII
Чем люди думают

«Спинной мозг, покрытый шишками»

Так, говорит Вулдридж, один студент ответил на вопрос, что такое головной мозг.

Неизвестно, каким баллом оценили знания юноши, но в остроумии ему отказать нельзя.

В самом деле. Взгляните на рисунок. Непосвященному ясно – мозг головной продолжение и расширение мозга спинного. Его верхнего конца, если речь идет о человеке. (Если о любом четвероногом, тогда переднего.) Экономная природа была поставлена здесь перед задачей: вместить как можно больше мозгового вещества в пространство, весьма ограниченное. Наверное, отсюда это причудливое нагромождение всякого рода складок и шишек. Каждая мельчайшая складочка и шишечка получила свое название. Хороший анатом и физиолог ориентируется в них, как старожил в родном городе. Чтобы не заблудиться в этом «городе» и в дальнейшем ясно представлять, о чем идет речь, несколько главных его «районов» и даже «улиц» постарайтесь запомнить.

Ствол. Все, что останется от мозга, если снять полушария и мозжечок. Это, так сказать, Старо Място^[42] – в нашем «городе». Самая древняя часть мозга. Эволюция почти не затронула его. Этого не скажешь о «новых кварталах» – полушариях. Не один десяток моделей сделала природа, прежде чем достигла совершенства: сотворила полушария человеческого мозга.

«Новые кварталы» здесь так обширны, что старых за ними и не видно. Собственно, разрослась главным образом «новостройка» самых последних этапов эволюции, так называемая кора мозга. В ней вся сложность и все богатство духовной жизни человека. Познание окружающего мира методами философскими и научными, душевные переживания, любовь, совесть, отвага, успехи науки, искусства и политики – это все результаты работы слаженного и точного механизма, именуемого корой человеческого мозга.

Если помните, задача стояла сложная – вместить большее в меньшее. И если, начиная «строить», природа проявила неуемную щедрость и отвела под ствол и древние отделы полушарий большую часть черепа, то когда дело дошло до коры, стало ясно, что она слегка просчиталась. Места оставалось мало, а сделать нужно было едва ли не больше того, что уже сделано. Пришлось ухищряться. Лепить, надстраивать, ужимать, собирать в складки.

Складки коры анатомы назвали извилинами. А щели между ними – бороздами. Создание борозд и извилин было остроумным выходом из положения. Во всяком случае, таким способом природе удалось в очень малом пространстве разместить 15 миллиардов нервных клеток – основную «рабочую силу» коры. Кстати, около 70 процентов всей поверхности коры (а она равна 2500 квадратным сантиметрам) спрятано в глубине борозд.

В головном мозгу два полушария. Они отделены друг от друга продольной бороздой. Это, можно сказать, майн стрит, главная улица мозга. Она рассекает его вдоль. А поперек мозг делит центральная борозда. Точнее, каждая из центральных борозд – их две – рассекает пополам свое полушарие. Так как полушария симметричны, то построены они по одному плану. И все борозды, извилины и доли существуют в двойном наборе. Только «постройки», скажем, левого полушария – зеркальное отображение «построек» правого. Перед центральной бороздой лежит двухсантиметровая полоска мозга, которую назвали прецентральной извилиной. А такую же складочку позади борозды – извилиной постцентральной. Вот, пожалуй, и все «улицы» полушарий, которые нужно знать для первого раза. Дальше нам предстоит познакомиться еще с некоторыми их «микрорайонами». Но, запомнив эти ориентиры, вы не заблудитесь.

Теперь, когда генеральный план «города» нам ясен (ствол, полушария, мозжечок – основные подразделения мозга), мы можем познакомиться с каждым «районом» в отдельности.

О мозжечке много говорить не будем. Скажем только, что это координационный центр всех сложных движений. Впрочем, это давно всем известно.

Продолжим разговор о полушариях. А точнее – о коре. Во-первых, это важно сделать, пока вы еще не забыли того, что о ней было сказано на предыдущей странице. И во-вторых, начинать изучение головного мозга с коры – своего рода традиция. Возможно, потому, что кора самая доступная, а оттого и лучше изученная часть мозга.

Цвет у нее серый. Этим она обязана телам 15 миллиардов нервных клеток, из которых состоит.

Все 15 миллиардов природа собрала в пленку, толщина которой не превышает 3 миллиметров. Но и эти 3 миллиметра она умудрилась расслоить, а среди нейронов установила строгое разделение труда. Самый интересный из слоев коры – пятый (а всего их в коре шесть). Он состоит из громадных, по 130 микрон^[43] в диаметре, клеток, которые похожи на пирамиды с отростками. Эти нейроны так и назвали – гигантские пирамидные клетки или гигантские клетки Беца, по фамилии ученого, который первым их описал. Длинные аксоны этих клеток собираются в пучки и уходят в ствол и в спинной мозг. По ним от коры бегут двигательные команды ко всем мышцам. Поэтому гигантские пирамидные клетки называют двигательными нейронами, и их больше всего в участках коры, которые заведуют движениями тела.

А там, куда поступают сигналы от органов чувств, лучше всего развит третий и четвертый слои. Третий сложен тоже из пирамидных клеток (но разносортных), а четвертый – из зерновидных. Нейроны этих слоев называют чувствительными.

Три других слоя в основном контактные, или промежуточные: через них налаживается «взаимопонимание» между клетками разных участков коры.

Под 3 миллиметрами серого вещества лежит белое. Из этих двух материалов вылеплены все отделы головного мозга. Располагаются они в мозгу в разных комбинациях и сочетаниях. Но значение каждого из них от этого не меняется. Серое вещество, как мы теперь знаем, – скопление нейронов^[44]. Белое – только аксоны, собранные в пучки. Это своего рода кабели, через которые разные части мозга обмениваются информацией. Какую же информацию получают и рассылают нейроны коры. Одинакова ли она в разных ее участках?

Гитциг и Фрич были первыми, кому в 1870 году кора дала на эти вопросы четкий ответ. Правда, «вопросы» задавались в не очень деликатной форме. Кору раздражали электрическим током. Но цель оправдала средства. Результаты поразили всех. «Залп» импульсов, посланный в один участок, шевельнул хвост (поскольку кора принадлежала собаке). Импульсы, адресованные другим ее участкам, заставили согнуться лапу, дернули веко… Значит, решили ученые, в коре есть центры, которые командуют всеми движениями тела. Так и оказалось.

Позднее такая же двигательная зона была обнаружена и в коре человека, в прецентральной извилине. Командные пункты природа расположила в определенном порядке. Точки, управляющие движением пальцев ног, лодыжки, колена, бедра, туловища, плеча, локтя, запястья, следуют друг за другом, строго по очереди.

На поверхность мозга, на прецентральную извилину, можно спроецировать все тело. Полученная картина, ее назвали «гомункулюсом» («маленьким человечком»), даст очень наглядное представление о том, какая часть прецентральной извилины за какое движение отвечает. «Человечек» будет перевернут вверх ногами. У него огромная голова, непомерно большой рот, громадная кисть и малюсенькое туловище. Такая диспропорция произошла оттого, что, распределяя участки мозга, ответственные за движения разных частей тела, природа учитывала сложность управления их мышцами. Движения туловища просты. И в коре участок, отвечающий за них, невелик. Чуть побольше нейронов отведено для управления ногами. Но зато кисть, пальцы и рот «занимают» едва ли не две трети всей извилины. И это понятно. Вспомните, какие сложные и тонкие движения им доступны^[45].

Полушария симметричны, и следовательно, у «гомункулюса», скажем, правого полушария, есть зеркальный антипод в левом. Каждый из них управляет движениями противоположной половины тела: левый «гомункулюс» правым боком, а правый – левым.

У «маленького человечка» прецентральной извилины есть двойник в извилине постцентральной. Но он не «двигательный», а чувствительный. В буквальном смысле. В него приходят сигналы от всех осязательных рецепторов кожи. Чувствительный «гомункулюс» лежит строго параллельно двигательному. И если он «почувствует», скажем, укол в мизинец левой руки, то сразу же сообщит об этом двигательному «гомункулюсу», тем его нейронам, которые приводят в движение мизинец левой руки. И они отдадут приказ мышцам: отдернуть мизинец от иголки.

Так как по-латыни чувство – sens, то постцентральную извилину назвали сенсорой, то есть чувствительной, точнее, зоной кожной чувствительности.

Если прогуляться по соседним кварталам мозга, можно найти еще несколько сенсорных зон. У всех органов чувств есть в коре свои посольства. В затылочной доле – посольство зрительных нервов. Ее так и называют – зрительная сенсорная зона. В центре височной коры – представительство слуха. А вкус и обоняние, как недавно выяснилось, присылают своих «послов» тоже в височную долю, только поближе к сильвиевой борозде, которая отделяет височную долю от остального полушария.

Значит, без коры нам ни шагу ступить, ни слова молвить?

Так? Не совсем так. И даже совсем не так. Собака, например, без коры может жить год. Будет стоять, ходить, лаять. Отдергивать лапу, если ее уколют. Глотать мясо, если его вложат в рот. Правда, «сознательно» искать это мясо, прятаться от врагов и отзываться на кличку не будет.

У человека тоже без особой опасности для жизни можно удалить, например, прецентральную извилину. (Разумеется, на людях специально подобных опытов не ставят, но иногда при всяких мозговых повреждениях хирурги вынуждены это делать.)

Так вот о человеке с удаленной прецентральной извилиной. Он не умирает. У него только перестают получаться сложные и тонкие движения. Но грубые – остаются. А все потому, что осторожная природа, не доверяя коре, отделу новому и еще недостаточно испытанному, сосредоточила управление всеми жизненно важными функциями в стволе. Здесь центры дыхания, глотания, регуляции сердца… А кора только помогает стволу выполнять все это более тонко и точно. Но главным образом 15 миллиардов ее нервных клеток природа предназначила для того «увлекательного занятия», которое мы называем высшей интеллектуальной деятельностью.

Мышление, речь, память, сложные переживания – вот, пожалуй, основные аспекты этого «увлекательного занятия».

Сознание – самое таинственное свойство человеческого мозга, еще недавно казалось чем-то нефизическим, лежащим за пределами понимания и не поддающимся количественному исследованию.

Но вот в последние годы биологи и медики, вооружившись физикой, математикой и химией, попытались опровергнуть это убеждение. И довольно успешно. Выяснилось, что мозг работает в полном соответствии с физическими законами природы. А в основе «высших интеллектуальных процессов» лежат какие-то физико-химические превращения.

Математики и физики, добросовестно изучив лучшие книги о мозге, смоделировали некоторые из этих интеллектуальных процессов – элементарное мышление и эмоции. Окрыленные успехами, они обещают вскоре построить робота с электронным мозгом и нервами, но с «человеческим» сознанием, чувствами и разумом. И это не фантастика: достижения последних лет привели «к признанию самого сознания естественным феноменом, при описании и исследовании которого применима система законов и методов естественных наук».

Берегите левое полушарие!

Тридцать лет назад доктор Пенфилд отказался бы делать эту операцию. У пациента была поражена центральная часть левого полушария. Удалить ее – значило лишить больного речи. Во всяком случае, серьезно нарушить ее. Тогда в этом были убеждены все нейрохирурги.

Еще в шестидесятых годах прошлого века французский хирург Поль Брока доказал, что речь контролируется определенным участком коры. Участок этот, по его мнению, лежит на боковой поверхности правого полушария у левшей и левого – у правшей^[46]. Брока был известный авторитет. И этот отдел мозга, отведенный им под центры речи, стал для нейрохирургов табу. Между тем больные с поражениями «запретной зоны» продолжали обращаться к врачам. Многие из них вполне толково и обстоятельно могли рассказать о симптомах своего недуга. Речь их нисколько не пострадала от него.

Такие пациенты были и у доктора Пенфилда, руководителя неврологического института в Монреале. Наблюдая за ними, он решил, что Брока ошибся, наложив табу на столь обширную территорию: по-видимому, центры, управляющие речью, занимают в коре гораздо меньше места. Выяснение их точной локализации заняло у Пенфилда и его сотрудников последующие тридцать лет.

Они выбрали метод электрического раздражения. Электрод (обычно это золотая или платиновая проволочка) погружают в мозг. В участок, который исследуют. И пропускают электрический ток. А больной при этом спокойно рассказывает врачу о своих ощущениях. Потому что боли он не чувствует: в мозгу нет болевых рецепторов.

Итак, больной рассказывает врачу о своих ощущениях. Раздражение зрительной коры вызывает у него примерно то состояние, о котором говорят: «искры из глаз посыпались». При раздражении слуховой коры у него шумит в ушах. А «укол» током в речевые центры должен как-то нарушить речь, по аналогии предположил Пенфилд.

Начались поиски этих центров. Вернее, их точных границ.

Прецентральная извилина отпала сразу. Конечно, можно лишить пациента речи, раздражая «губы», «язык» и «гортань» двигательного «гомункулюса». Больной не сумел бы тогда говорить только потому, что перестали бы повиноваться мышцы его губ, языка и гортани.

Пенфилда же интересовало управление мыслительными процессами, лежащими в основе речи.

Электрон введен в височную долю.

– Как вы себя чувствуете? – спрашивает врач больного.

– Хорошо.

– Сможете ответить на несколько вопросов?

– Попробую.

На экране перед пациентом появляется рисунок.

– Что здесь нарисовано?

– Это…

В ту же минуту ассистент включает ток. Больной сразу замолкает, словно электрозалп начисто выбил из его головы знакомое слово.

– Так что же здесь изображено?

Больной подыскивает слова.

– Вы понимаете вопрос?

– Да.

– Вам знаком этот предмет?

– Еще бы! Это… Это то, на что надевают ботинок…

Ассистент выключает ток.

– Нога, – сразу же добавляет больной.

Электрод передвигают на несколько миллиметров выше.

– Теперь посчитайте до двадцати.

– Один, два, три…

Снова «залп» по коре. И сразу же больной сбивается со счета.

–…десять, шесть, пятнадцать…

Ток выключили.

–…шестнадцать, семнадцать, восемнадцать, девятнадцать, двадцать.

И так исследование за исследованием. Тридцать лет.

Три отдела, ответственных за речь, нашел в коре Пенфилд. Раздражение любой точки любого из этих участков вызывает афазию – такое расстройство речи, когда мышцы языка, губ, гортани повинуются человеку, а говорить нормально он не может: нарушается мышление.

Все три области – в левом полушарии. Независимо от того, правша его обладатель или левша. И все три дублируют друг друга.

Ученые, занимающиеся надежностью (проблема номер один в технике!), только недавно сформулировали основные условия, которые ее обеспечивают. Дублирование – едва ли не самое главное из них. А природа учла это миллионы лет назад. Продублировала многие важные органы животных и человека. Для надежной «работы» речи не поскупилась даже на двойной дубль. Поэтому при поражении одной из речевых зон афазия часто не наступает: ведь остались две другие.

Однако не все в этой троице равны по значению. Височная область самая важная. Если ее вывести из строя, обе оставшиеся часто не справляются с задачей. Она же одна может работать за двоих.

Но и дублирования природе показалось мало. Поэтому она сделала кору пластичной: при повреждении специализированных ее участков их работу начинает выполнять соседний, неспециализированный кусочек мозга. Правда, это касается только тех отделов, которые отвечают за интеллект. Пенфилд нашел, например, что у некоторых его пациентов речью управляло даже правое полушарие. Из расспросов выясн