Те вещества, которые легко выделяют газ — такие, как бензин,— обычно очень пахучи, так как до клеток доходит сильно концентрированное химическое вещество.

Влажность также усиливает запах. Ко­гда вода испаряется из вещества, она уно­сит частицы вещества в воздух. Духи составляются как сложные химические соединения, легко переходящие в газооб­разное состояние.

Запах, эмоции и память

Часть головного мозга, анализирующая импульсы, которые приходят от клеток приемников в носу, тесно связана с лимбической системой — тем отделом головного мозга, который участвует в регуляции эмоций, настроения и памяти. Первую упомянутую выше часть называют примитивным мозгом, иногда даже «обонятельным мозгом». Эта связь двух отделов мозга объясняет, почему запахи обладают глубоким эмоциональным зна­чением. Запах свежего дождя в летний день обычно вызывает у людей ощу­щение счастья и воодушевления, он мо­жет также разбудить приятные воспо­минания. Запах свежеиспеченного хлеба может вызвать острый приступ голода, в то время как запах духов может при­нести с собой предчувствие сексуального удовольствия.

Наоборот, неприятные запахи — такие, как запах тухлых яиц,— вызывают от­вращение и тошноту. Но бывают исклю­чения. Чрезвычайно неприятный запах зрелого сыра сорта Горгонзола сильно привлекает его страстных любителей: чем сильнее пахнет, тем лучше!

Некоторые запахи вызывают воспоми­нания о давно забытых значительных со­бытиях. Это происходит потому, что чело­век обычно запоминает то, что имеет осо­бенное эмоциональное значение, поскольку участки головного мозга, отвечающие за память и воспоминания, тесно связаны с лимбической системой, которая, в свою очередь, связана с центрами обоняния.

Вкус

Чувство вкуса—самое примитивное из пяти чувств человека. Оно ограничено как в диапазоне действия, так и в разно­сторонности, и поставляет меньше инфор­мации об окружающем мире, чем любое другое чувство. По сути дела, исключи­тельная роль этого чувства—выбирать и оценивать пищу и напитки, при этом вкусу в значительной мере помогает бо­лее развитое чувство обоняния. Это чувство добавляет оттенки к четырем ос­новным типам вкуса, которые вкусовые сосочки могут различать. Поэтому поте­ря чувства вкуса по какой бы то ни было причине является меньшей проблемой, чем потеря обоняния.

Вкусовые сосочки

Так же, как и механизм обоняния, меха­низм вкуса приводится в действие хими­ческими веществами, содержащимися в пище и напитках. Химические частицы собираются во рту и превращаются в нервные импульсы, передаваемые по нервам в головной мозг, где они расшиф­ровываются.

Вкусовые сосочки—центр всей систе­мы. Поверхность языка усыпана малень­кими бугорками. Внутри этих бугорков находятся вкусовые сосочки. У взрослого человека их около девяти тысяч, глав­ным образом, на верхней поверхности языка, но некоторое их количество есть также на нёбе и даже в горле.

Каждый вкусовой сосочек состоит из групп клеток-рецепторов, в каждой груп­пе имеются тоненькие, похожие на воло­ски выступы, называемые микроворсина­ми. Они выходят на поверхность языка через мельчайшие поры в поверхности бугорков. С противоположной стороны рецепторные клетки связаны сетью нерв­ных волокон. Строение этой сети очень сложно, так как существует огромное ко­личество взаимосвязей между нервными волокнами и рецепторными клетками. Два различных нервных пучка, состав­ляющие лицевой нерв и языкоглоточный нерв, несут импульсы в головной мозг.

Вкусовые сосочки реагируют только на четыре основных вкуса: сладкий, кис­лый, соленый и горький; скопления ре­цепторов для них расположены на раз­ных частях языка. Сосочки, чувствитель­ные к сладкому, находятся на кончике языка, в то время как те, что специализи­руются на соленом, кислом и горьком, расположены соответственно дальше вглубь рта.

Как именно вкусовые сосочки воспри­нимают химические вещества из пищи и посылают нервные импульсы в голов­ной мозг, еще не вполне понятно ученым, но для того, чтобы сосочки уловили хи­мические вещества, последние должны быть в жидкой форме. Сухая пища дает очень слабое ощущение вкуса, а приоб­ретает его полностью только после рас­творения в слюне. В настоящее время считается, что хи­мические вещества в пище изменяют электрический заряд на поверхности ре­цептора, что и вызывает нервный им­пульс в нервных волокнах.

Анализ вкуса

Два нерва, передающие вкусовые им­пульсы от языка (лицевой нерв и языко­глоточный нерв), сначала проходят через специализированные клетки в стволе мо­зга. Этот участок ствола мозга играет так­же роль первой остановки и для другихощущений, идущих из области рта. Пос­ле первичной обработки в этом центре ствола мозга вкусовые импульсы переда­ются по второй группе волокон на дру­гую сторону ствола мозга и поднимаются к таламусу. Здесь находится второе «ре­ле», где происходит дальнейший анализ вкусовых импульсов перед тем, как они передаются в ту часть коры головного мозга, которая участвует в полном осоз­нании восприятия вкуса.

Кора головного мозга имеет дело с дру­гими ощущениями — такими, как струк­тура пищи и ее температура, идущими от языка. Эти ощущения смешиваются с главными ощущениями вкуса и дают тонкие оттенки, которые человек распо­знает во время еды.

Этот анализ, осуществляемый в ниж­ней части теменной доли коры головного мозга, находится также под влиянием обонятельной информации, обрабатывае­мой в соседней височной доле. Многие утонченные оттенки вкуса обязаны своим существованием обонянию. В сравнении с другими чувствами (осо­бенно, с обонянием) наше чувство вкуса не очень высоко развито. Было установлено, что для того, чтобы человек ощутил вкус какого-либо вещества во рту, ему надо этого вещества в 25 тысяч раз больше, чем для того, чтобы его обонятельные рецеп­торы распознали запах этого вещества. Однако несмотря на это сочетание четы­рех типов вкусовых сосочков, реагирую­щих на основные вкусы—соленый, кис­лый, горький и сладкий,— делает возмож­ным существование широкого спектра ощущений при анализировании мозгом относительной силы главных вкусов. Не­которые из более резких вкусов, такие, как «жгучий» вкус пряной пищи, возника­ют при раздражении чувствительных к боли нервных окончаний языка.

Осязательные рецепторы

Вокруг основания тоненьких волосков на коже обвиваются свободные нервные окон­чания, реагирующие на любое раздраже­ние волоска. Эти осязательные рецепто­ры— самые простые по структуре, они быстро перестают посылать импульсы, если волосок продолжает подвергаться раздражению. Рецепторы, находящиеся в больших количествах в безволосых участках кожи, например, на кончиках пальцев или на губах, имеют форму кро­шечных дисков. Так как нервные волокна находятся внутри этих дисков, они реаги­руют на надавливание медленнее и про­должают посылать импульсы при сохране­нии раздражителя. Еще один вид более сложных по структуре рецепторов образо­ван многими оболочками, обернутыми во­круг нервного окончания, как кожура лука: эти рецепторы реагируют на продолжи­тельное раздражение еще дольше. К тому же все рецепторы подвергаются влиянию температуры, при которой они посылают свою информацию в нервную систему. Этим объясняется нарушение чувства осязания у человека в холодную погоду.

Нервные пути

Часть волокон, передающих осязательную информации), идут в спинной мозг и без остановки поднимаются сразу в ствол головного мозга. Эти волокна име­ют дело, главным образом, с ощущени­ями надавливания, особенно на опреде­ленные точки. Поэтому они должны по­сылать свои импульсы прямо в высшие центры головного мозга, чтобы такое чет­ко локализованное ощущение могло быть оценено без смешивания с результатами анализа в спинном мозге.

Другиенервные волокна, несущиеин­формацию о более развитом прикоснове­нии, входят в серое вещество спинного мозга и там встречаются с сетью клеток, которые проводят первичный анализ информации. Это тот же участок, который принимает импульсы от болевых рецепторов в коже или где-либо еще. Встреча импульсов осяза­ния и боли в спинном мозге способствует объединению этих двух ощущений.

Анализ в спинном мозге отбирает те импульсы, которые затем идут в голов­ной мозг. Серое вещество спинного мозга в этом случае играет роль электронного затвора, когда информация о боли может быть подавлена появлением в нерве опре­деленного типа осязательных импульсов, которые уменьшат объем передававшей­ся до этого информации. Такое разделение осязательных им­пульсов на пути к головному мозгу на два потока, один из которых идет почти прямо в ствол головного мозга, а второй сначала подвергается анализу клетками спинного мозга, способствует сохранению тонких различительных свойств осяза­ния. Поэтому человек может точно определить величину давления в прикоснове­нии и его направление, а если давление слишком велико или слишком резко, с помощью связей спинного мозга в дело вступают болевые рецепторы.

Поступили чувствительные импуль­сы от кожи сразу в головной мозг или после анализа в спинном мозге, они в ко­нечном счете оказываются в плотном узле серого вещества глубоко в таламусе, где кусочки информации отсамых разных рецепторов, находящихся в коже, собираются и координируются. Это дает возможность высшим центрам головного мозга в его коре сложить вместе картину осяза­тельных восприятий, которую человек осознает. Из таламуса необработанные данные передаются в узкую полосу в пе­редней части теменных долен.

Этот важнейший чувствительный участок коры головного мозга обрабатываетинформацию прежде чем передать ее во второстепенную, а затем в третьестепенную чувствительные зоны. В этих последних полная картина местонахожде­ния, типа и важности осязательного ощущения воспринимаемого человеком, создается и корректируется с важностью о предшествовавших ощущениях, а так­же с чувствительными раздражителями, поступающих через уши и глаза.

Осязательные восприятия также коор­динируются в этот момент с ощущением того, в каком положении находятся ко­нечности, суставы и пальцы человека: это очень важно, так как дает ему воз­можность определять размер и форму предмета и помогает отличить один пред­мет от другого.

РЕЧЬ

Речь — один из са мых сложных и тонких процессов, которые приходится осущест­влять организму человека. В конечном счете, весь процесс речи—и разговор, и понимание — контролируется и коорди­нируется головным мозгом. В коре голов­ного мозга расположены участки, назы­ваемые речевыми центрами, в них рас­шифровываются слова, и из них рассылаются сигналы и команды сотням мышц в легких, в горле и во рту, которые участвуют в воспроизведении речи. Вся система органов дыхания и вся мышечная структура от живота до носа играют свою роль в воспроизведении зву­ков речи, но самые важные из них — гортань, язык, губы и мягкое нёбо.

Гортань

В гортани находятся голосовые связки, колебание которых рождает речь. В этом качестве связки — весьма тонкий инстру­мент, но у них есть еще и менее сложная функция—служить клапаном, охраня­ющим вход в легкие.

Когда человек ест или пьет, гортань плотно закрывается, заставляя еду или жидкость скользить над ней в пищевод, ведущий в желудок. Когда человеку нуж­но вдохнуть или выдохнуть, гортань, ко­нечно, открыта.

Гортань расположена приблизительно в центре шеи, в верхней части воздушной трубки или трахеи, ее не видно под зад­ней стенкой горла. Это явно специализи­рованная часть трахеи, заключенная в хрящевую оболочку. Над гортанью на­ходится надгортанник — откидной кла­пан, который опускается и закрывает проход из задней части горла в гортань; это отверстие называется голосовой щелью.

Действие надгортанника автоматиче­ски контролируется головным мозгом, но иногда происходит сбой, и тогда жид­кость или кусочки пищи идут «не в то горло». Все это обычно удаляется каш­лем, если только кусок пищи не оказыва­ется настолько большим, что застревает в проходе под гортанью.

Голосовые связки выполняют функ­цию, сходную с той, какую выполняет язычок в духовом музыкальном инстру­менте, например, в кларнете. Когда му­зыкант выдувает воздух над язычком, тонкое дерево или пластик вибрирует, производя основной звук, который затем модифицируется трубками и отверстиями инструмента. Подобным же образом го­лосовые связки вибрируют, когда кто-нибудь артикулирует звук; затем звуки модифицируются горлом, носом и ртом.

Голосовые связки состоят из двух тон­ких связок, имеющих форму губ; они открываются и закрываются, когда через них проходит воздух. Один их конец прикреплен к паре двигающихся хрящей, называемых черпаловидными хрящами, другой — закреплен неподвижно на щитовидном хряще, являющимся частью адамова яблока. Черпаловидные хрящи меняют положение так, что расстояние между связками (щель) изменяется по конфигурации от широкого V в момент речи до закрытой щели в момент гло­тания.

Колебания голосовых связок в момент речи возникают, когда щель сужается и воздух из легких выталкивается через связки и гортань. Этот процесс называет­ся фонацией, или голосообразованием. Громкость голоса контролируется силой, с которой воздух выталкивается, а высо­та голоса — длиной и натяжением связок. Естественная глубина и тембр голоса за­висят от конфигурации и размера горла, носа и рта; вот почемуу мужчин, кото­рые имеют большие гортани и длинные, слабо натянутые связки, голоса обычно ниже, чем у женщин, обладающих, как правило, гортанями поменьше.

Рот очень тесно связан с процессом речи, потому что в нем придается форма звукам, исходящим из гортани. Напри­мер, при создании гласных, согласных «к» и «т» нужно, чтобы воздух, выходящий из гортани, был резко «отрублен» языком и нёбом, в то время как такие гласные звуки, как «а» и «е», не нуждаются в усечении, но требуют определенного положения языка и зубов. Каждый звук в любом языке определен слегка отличными друг от друга движениями губ, языка и зубов. Способность глухих людей читать по губам доказывает, какую роль играет рот в формировании речи.

Образование звуков речи

Превращение простых звуков, возника­ющих в голосовых связках, в понятные слова происходит с помощью губ, языка, мягкого нёба и полостей, дающих голосу резонанс. Резонирующие полости включают всю ротовую полость, нос, глотку (часть горла между ртом и пищеводом) и, в меньшей степени, грудную полость.

Контроль за этими структурами дости­гается с помощью сотен мелких мышц, которые работают в тесном взаимодейст­вии и с невероятной скоростью. Короче говоря, речь состоит из гласных и соглас­ныхзвуков.

Резонирующие качества разных полостей рта и дыхательной системы обуслав­ливают индивидуальность голосов. На­пример, так называемые «носовые (со­норные) звуки» «т», «п» и «п» требуют для своего правильного озвучивания сво­бодного резонанса в носу. Если попробо­вать зажать свой нос, когда говоришь что-то, то полученный комический эф­фект докажет, что воздушное простран­ство в носу обеспечивает речи плавность и ясность. Разные люди имеют различ­ной формы носы, грудь и рот, отсюда и разное звучание человеческих голосов. Череп тоже резонирует, когда человек говорит, и человек слышит часть того, что говорит, переданной через кости че­репа, а также через уши. Это не только дает ему «обратную связь» с тем, что он говорит, но и объясняет, почему голоса звучат так странно, когда их слушают в записи на пленку — звуки, которые че­ловек при этом слышит, передаются только через воздух.

Роль головного мозга

Речь и ассоциированные с ней функции сконцентрированы в одном полушарии. Для человека-правши это обычно левое полушарие, а для человека-левши—пра­вое полушарие. Этот участок головного мозга разделен надвое—на двигатель­ный речевой центр, контролирующий мышцы рта и горла, и на чувствитель­ный речевой центр, который расшифро­вывает входящие по нервам звуковые сигналы из ушей. Рядом с этими центра­ми расположены участки мозга, которые координируют слух (с его помощью чело­век понимает, что говорят другие люди), зрение (с его помощью человек расшифровывает написанное слово) и сложные движения кистей рук при письме, игре на инструментах и т. п.

Разговор — очень сложный процесс; первое, что происходит, когда человек слышит речь,— это распознавание в слу­ховых центрах коры головного мозга сме­си входящих слуховых сигналов от ушей. Чувствительный речевой центр расшифровывает слова, чтобы другие участки мозга, участвующие в процессе, смогли их распознать и сформулировать ответ. Как только ответное послание со­ставлено, в дело вступают двигательный речевой центр и ствол головного мозга. Ствол мозга контролирует как межребер­ные мышцы, которые расширяют легкие, так и мышцы живота, определяющие давление входящего и выходящего воз­духа. Когда воздух выталкивается из легких, двигательный речевой центр по­сылает сигнал к голосовым связкам, что­бы они одновременно выдвинулись в по­ток воздуха в горле; вибрация связок со­здает простой звук.

Величина давления, оказываемого на легкие в момент выдоха, определяет ско­рость, с которой воздух проходит через голосовые связки, и чем больше скорость воздуха, тем громче производимый звук. Когда человек шепчет, голосовые связки широко раскрыты, они почти не двигают­ся под влиянием проходящего воздуха и играют роль поверхностей трения. Но формирование слов происходит главным образом в результате движений губ, язы­ка и мягкого нёба — все это под контро­лем коры головного мозга.

Координация

Гибкие движения чемпиона по гимнасти­ке или движения легкоатлета демонстри­руют, как искусно мозг человека контро­лирует сотни мышц торса и конечностей. Чтобы добиться четкой и сложной по­следовательности движений, головной мозг человека создал такую систему кон­троля и управления, по сравнению с ко­торой компьютеры выглядят примитивными.

Дети рождаются, уже имея множество рефлексов. В качестве примера одного из таких рефлексов у взрослого можно при­вести быстрое отдергивание руки от горя­чей кастрюли. На эти простые рефлек­торные движения накладываются движе­ния, направляемые сигналами из мозга. Для каждого совершаемого движения сокращается несколько мышц, другие мышцы расслабляются, и еще большее число мышц сохраняет состояние сокра­щения для стабилизации остальной части тела. Процесс, в котором все отдельные мышечные сокращения синхронизируют­ся мозгом для организации плавной оче­редности действий, называется координа­цией.

Как происходит согласование дви­жений

Чтобы понять это, лучше вспомнить еже­дневные действия человека, например, на­клон над столом с целью взять чашку кофе. Как мозг руководит этой явно простой опе­рацией? Прежде, чем чашка будет поднята, должно произойти несколько событий. Во-первых, человек должен «знать», где находятся чашка с кофе и его рука, и также отношения между ними. Это означает, что мозг должен создать «карту» внешнего про­странства, чтобы спланировать необходи­мые движения. Изложенный процесс и на­зывается пространственным восприятием. Эта «карта» внешнего мира должна быть, затем расшифрована головным моз­гом, чтобы проблема перехода чашки ко­фе со стола в руку человека была раз­решена. Затем этот план действий дол­жен быть превращен в детально разработанную инструкцию; указания будут переданы мышцам, чтобы они со­кращались в нужном порядке.

Во время движения, инициированного в «планирующих» участках мозга, бес­прерывные потоки информации идут от всех чувствительных нервов в мышцах и суставах о их положении и степени сокращения. Вся эта информация должна быть организована и перераспределена, чтобы «карта» в любой момент отвечала реальной ситуации и можно было произ­водить необходимые изменения в ней.

Чтобы протянуть руку за чашкой ко­фе, человеку нужно слегка наклониться к ней. Это изменяет положение центра тяжести в теле. Все рефлекторные механизмы равновесия должны быть под кон­тролем, чтобы обеспечить нужные изме­нения в тонусе мышц, необходимые для совершения движения через стол, о кото­ром сообщил мозг. А это значит, что тонус многих других мышц должен быть проконтролирован и скоординирован.

Первые стадии координации дви­жений

Все намеренные движения должны быть повторены несколько раз, прежде чем они станут скоординированными. Даже такое обычное действие, как ходьба, ста­новится большой двигательной пробле­мой для каждого растущего ребенка. С развитием головного мозга ребенка уве­личивается количество внутренних свя­зей в мозге, примитивные рефлексы, с ко­торыми рождается ребенок (такие, как реакция «испуг», когда ребенок протяги­вает руки), перекрываются все более сложными способами движения.

Они возникают в результате развития у ребенка сознания. На глаза ему может попасться игрушка; ее яркий цвет возбудит сильный сигнал в зрительных центрах моз­га ребенка, но ребенок обнаружит, что не может дотянуться до игрушки, ему необходимо подвинуться к ней. Первые попытки движения совсем не скоординированы, ребе­нок просто беспорядочно размахивает ко­нечностями. Однако, эти движения помога­ют образованию необходимых связей в моз­ге, в результате которых появится установившейся набор движений, представляющий собой скоординированное ползание. Как только ребенок освоит ползание, сигналы из мозга к мышцам все усложняются, и скоро не остается (на уровне пола) ниче­го, до чего ребенок не мог бы дотянуться.

Когда ребенок обнаруживает, что он мо­жет встать на ноги, мозжечок анализирует новую порцию информации, идущей из центров равновесия в стволе головного моз­га. Ходьба — новое искусство, которому надо научиться; для этого нужно совер­шить массу попыток, во время которых мозжечок совместно с двигательной об­ластью коры головного мозга готовит дей­ственные меры воздействия на мышцы. Отдельные части каждого движения, за­ученного таким способом, заранее запро­граммированы в спинном мозге, но они должны образовать связную модель для совершения скоординированных действий. Так оркестру нужен дирижер, без которого он не сможет создать гармоничный звук из общего гула всех инструментов.

Как только эти относительно простые навыки закреплены, прекрасно запрограм­мированный мозг через двигательную зону коры дасткоманду «иди» и посылает необ-

ходимый комплект сигналов для осуществления сложного механического действия. Мозжечок контролирует развитие этого действия, но оно становится все менее и ме­нее осознанным актом. Если в системе по­является нечто неожиданное, например, из­меняется положение ноги, если надеты туфли на высоких каблуках, возникает необходимость частичного перепрограмми­рования и концентрации, пока двигатель-ная зона настраивается на новый «лад».

Сложная координация