Флойд Блум - Мозг, разум и поведение

Следующим шагом в разработке заместительной терапии могла бы быть имплантация искусственно созданной вирусоподобной частицы, содержащей необходимый ген, выделенный из кожи или лейкоцитов здорового родителя, брата или сестры больного. Однако, прежде чем помышлять о таких пересадках, нужно еще очень многое выяснить, в том числе найти способ активации генов, которые в коже и кровяных клетках в норме неактивны.

Еще более проблематичными представляются исследования по созданию нейронных «мостов» в местах повреждения волокнистых трактов. В главе 2 мы вскользь упоминали о том, что нейроны центральной нервной системы, возможно, обладают некоторой способностью к регенерации. Имеющиеся данные как будто указывают на то, что поврежденные связи даже в головном мозгу могут восстанавливаться, если только этому не препятствуют факторы, тормозящие рост. (Возможно, что эти факторы в нормальных условиях обеспечивают стабильность большинства связей мозга; без них в условиях повышенной активности мозговых нейронов пластичность могла бы достичь такой степени, что под угрозой оказалась бы сама структура мозга.)

Способность нейронов головного мозга к регенерации явилась предметом экспериментальных исследований, проводившихся в Канаде и Швеции. Сначала в мозговой ткани животного производили повреждение. Затем из другого места брали отрезки периферических нервов, аксоны которых легко регенерируют, восстанавливая утраченные связи. Концы вырезанного участка нерва вводили в ткань мозга по обе стороны от места повреждения. По-видимому, в этих условиях многие виды центральных (мозговых) нейронов способны врастать сначала в отрезок периферического нерва, а затем — из другого его конца — обратно в мозг. Экспериментальные повреждения, наносимые животным, имитировали повреждения нервной ткани, возможные у людей при травме позвоночника или проникающем ранении головы. Результаты описанного метода дают некоторые основания надеяться, что со временем будут найдены и иные способы восстановления тканей мозга.

Замена компьютерами. Центральная нервная система — по крайней мере как мы сейчас понимаем ее возможности саморегулирования — не может использовать свою потенциальную способность к регенерации. В связи с этим многие ученые ищут пути устранения некоторых дефектов сенсорной функции с помощью компьютеризованных роботоподобных устройств, которыми можно было бы даже заменять неисправные компоненты. Для того чтобы найти способ обеспечить слепых людей хотя бы примитивным «тактильным зрением», в лабораториях используют принцип видеосканирования в сочетании с кожной стимуляцией. Некоторые формы нервной глухоты поддаются экспериментальному лечению с помощью звукочувствительных приборов, вживленных прямо в улитку. Применение таких приборов возможно потому, что наши сенсорные процессы состоят из отдельных этапов, которые могут быть воспроизведены искусственными устройствами.

Сходным образом знание всех этапов, с которыми связан запуск программ мышечной активности (ходьбы, например), позволит с помощью компьютеров преодолеть последствия паралича после травмы спинного мозга. Сначала компьютеры, получающие информацию о мышечной активности от расположенных на коже электродов, зарегистрируют последовательность мышечных сокращений при ходьбе или стоянии. Затем над мышцами парализованного больного поместят кожные стимулирующие электроды, с помощью которых будут «проигрываться» соответствующие программы. Закодированные стимулы прикажут мышцам действовать. И тогда, несмотря на повреждение, парализованный человек действительно сможет стоять и ходить — ведь компьютер будет непосредственно управлять мышцами.

Искусственный интеллект. На стыке двух наук -экспериментальной науки о нервной системе и кибернетики — постепенно закладываются основы для создания таких устройств, которые в конце концов смогут воспроизводить отдельные этапы сбора и переработки информации в сложном процессе умственной деятельности человека. Одни ученые пытаются заложить в компьютеры поведенческие программы, чтобы получились более компетентные и «человекоподобные» системы. Другие стремятся создать машинные модели предполагаемых механизмов работы мозга, исходя из особенностей поведения животных или изменений активности связанных друг с другом нейронов. Затем модель подвергают проверке, пытаясь предсказать, как система будет реагировать на новые условия.

Не исключено, что в один прекрасный день мы сможем «подключать» свой мозг к компьютеру и фиксировать в его безошибочной памяти все наши ощущения и переживания. Если это когда-нибудь произойдет, мы, может быть, еще пожалеем о том, что получили возможность в точности узнавать, как что-то происходило на самом деле (в тот момент, когда мы это переживали), вместо того чтобы предаваться сладостным воспоминаниям, окутанным дымкой воображения.

Теперь, когда наши размышления о мозге, мышлении и поведении близятся к концу, давайте еще раз вернемся к отдельным моментам главы 1, где мы пытались оспорить ваши возможные предубеждения. Возможно, некоторые ваши представления теперь изменились. И уж наверняка они имеют теперь более прочную основу.

Почему нужно изучать мозг?

Наиболее очевидный стимул для изучения мозга состоит в том, что точные знания о самом важном органе нашего тела и наиболее сложном из всех известных биологических устройств просто-напросто доставляют интеллектуальное удовлетворение. Кроме того, очень сложные биологические загадки всегда возбуждали острую любознательность ученых. Вспомним, что когда-то никто не мог себе представить, каким образом вся генетическая информация, необходимая для построения человеческого организма, может содержаться в клеточном ядре, образовавшемся при слиянии одного сперматозоида с одной яйцеклеткой. До тех пор пока ученые не проникли в тайны молекулярного строения нуклеиновых кислот, составляющих гены и хромосомы, эта проблема не имела решения. В 1953 году положение резко изменилось. Открытие истинной структуры молекул ДНК быстро дало ключ к верному решению проблемы. Каким образом иммунная система производит специфические антитела против самых разнообразных химических веществ, иногда даже таких, которые только что синтезированы химиками? До выяснения молекулярной структуры антител и молекулярно-биологического анализа ее вариаций и на этот вопрос ответа не было. Ныне известно, что в лейкоцитах, вырабатывающих антитела, возможны рекомбинации элементов генетического материала, дающие множество различных новых структур. Ученые считают, что именно эта комбинаторная способность и обеспечивает огромное разнообразие реакций иммунной системы. Будучи активирован, лейкоцит усиливает остроту своей реакции на соответствующий антигенный стимул и передает эту специфическую способность своему потомству — последующим поколениям дочерних клеток.

Все эти генетические и иммунологические загадки некогда казались столь же неразрешимыми, как и те, которые сегодня касаются мозга. Но поскольку решение первых все же было найдено, не нужно приходить в отчаяние, сталкиваясь с очевидной сложностью мозга. Знание клеточной структуры и организации мозга — это уже первый шаг на пути к пониманию того, как работают его структурные элементы, как они объединяются в комплексы и сети, благодаря совместному действию которых реализуются специфические регуляторные и поведенческие программы.

На рис. 182 и 183 суммированы два общих, но противоположно направленных подхода, которыми мы пользовались при изучении мозга на протяжении всей нашей книги. На рис. 181 представлен метод изучения «сверху вниз», когда при данной специфической форме поведения прослеживается связь ее общей схемы с нервными сетями, нейронами, синапсами и медиаторами, активируемыми для ее осуществления. Рис. 183 иллюстрирует противоположный подход, направленный «снизу вверх», при котором любой данный нейрон и вся система его синапсов с их медиаторами рассматриваются как часть специфических клеточных комплексов, служащих в свою очередь для реализации поведенческих программ в соответствии с нуждами организма.

Мозг и физическое здоровье организма

При многих заболеваниях внутренняя среда выходит из-под нормального надзора и контроля со стороны мозга. Сахарный диабет, язвенная болезнь, гипертония и астма — вот всего лишь несколько примеров. Поскольку мозг играет центральную роль в регуляции внутренней среды организма, необходимо лучше знать его функции, чтобы совершенствовать методы профилактики и лечения этих болезней. Хотя теперь вам уже кое-что известно о том, как мозг регулирует деятельность органов с периферической вегетативной иннервацией, мы все же вкратце рассмотрим еще случай сахарного диабета.