нервную систему.
Вы уже узнали, как нейроны передают информацию между собой. Но нейроны на окраинах нервной системы получают сигналы от источников другого рода. В зависимости от своего вида они передают импульс, реагируя на изменения температуры, давления (обеспечивая тем самым осязание и слух), химические вещества (вкус и обоняние), свет (зрение). Эти сигналы передаются через позвоночный столб в мозг. Например, посредством передачи сигнала по двум гигантским нейронам мозг получает информацию о прикосновении к стопе.
Таким же образом исходящая цепь нейронов позволяет мозгу направлять сигналы в самые отдаленные уголки тела. Когда мозг хочет осуществить контроль какой-либо части тела — сознательно или бессознательно, — он просто задействует необходимую комбинацию нейронов. Самый крайний в цепи нейрон провоцирует выброс химических элементов, запускающих нужный процесс в следующей клетке.
Например, если вам наступили на ногу во время танца, ближайшие нейроны реагируют на деформацию кожи. Они передают информацию мозгу, который воспринимает боль и включает цепь нейронов, заставляющих вас отдернуть ногу.
Разумеется, на самом деле этот процесс гораздо сложнее. Даже простейшая реакция задействует огромное количество различных нейронов. Например, когда вы отдергиваете ноту, используя определенную группу мышц, мозг расслабляет другие мышцы, чтобы избежать повреждений. Более того, нервная система действует на множество нейронов в определенной части тела. Вот почему человечество награждено множеством болевых ощущений. Тупая боль поврежденной ткани передается нейроном, реагирующим на изменение химических элементов, острая боль от ожога — нейронами, реагирующими на высокие температуры, а боль от пореза вызвана действием нейронов, реагирующих на порезы, и т. д.
ПРИМЕЧАНИЕ
Импульсы, передаваемые нейронами, проходят по позвоночному столбу различными путями и иногда передвигаются с различной скоростью. Пульсирующая боль передается медленнее всего, поэтому после удара ступней о дверной косяк у вас будет немного времени на то, чтобы вообразить себе будущие болевые ощущения.
Эндокринная система
Как вы уже поняли, мозг управляет работой всего организма, задействуя для этого различные виды нейронов. Однако нейроны простираются далеко не повсеместно и реагируют далеко не на все взаимодействия. Именно поэтому у мозга существует еще одна система, позволяющая осуществлять контроль над организмом, — эндокринная.
Эндокринная система состоит из группы небольших органов, называемых железами. Эти железы творят настоящее волшебство, выделяя различные химические вещества, гормоны, в кровь. Гормоны вызывают реакции в других органах. Например, щитовидная железа контролирует скорость обмена веществ, надпочечники — реакцию «бороться или бежать?» (они же виноваты в том, что вы приходите в ярость, когда внедорожник занимает последнее парковочное место у торгового центра в канун Рождества) — рис. 8.
Рис. 8
Гипофиз
Для взаимодействия с железами организма мозг выделяет гормоны в кровь. Но эту задачу усложняет гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от системы кровообращения. Он препятствует проникновению большинства токсинов, бактерий, вирусов и гормонов в мозг. Единственные частицы, способные проникнуть через этот барьер, чрезвычайно малы или растворимы в липидах. К счастью, кислород, алкоголь и кофеин входят в их число. Другие компоненты используют для проникновения специальные трансмиттеры (например, глюкоза — молекула сахара, обеспечивающая энергетическое питание мозга).
Гематоэнцефалический барьер препятствует не только проникновению веществ в мозг, но и проникновению веществ из мозга в систему кровообращения. Чтобы преодолеть это препятствие, мозг использует гипофиз. Эта железа размером с вишню расположена под мозгом, что позволяет ей посылать гормоны в кровь каждый раз при получении соответствующей команды.
ПРИМЕЧАНИЕ
Гипофиз часто называют главной железой, так как он производит гормоны, управляющие деятельностью других желез. Таким образом, мозг может использовать гипофиз для осуществления контроля состояния всего организма.
Хотя, возможно, вы едва ли слышали о существовании гипофиза, он уже оказал сильное влияние на вашу жизнь. Мозг использует гипофиз для производства гормонов, вызывающих изменения в организме в ключевые моменты жизни. Эти гормоны контролируют рост и половое развитие (см. главу 9), родовые схватки и производство молока для лактации (очевидно, что ваш мозг отвечает за гораздо большее число процессов, чем можно было ожидать).
Часть мозга, контролирующая гипофиз, называется гипоталамусом.
Мозг управляет не только нервной, но и эндокринной системой. И его главный инструмент управления — это гипофиз.
Практическая сторона науки о мозге
Значение нейронов
Изучение анатомического строения головного мозга — отличное занятие для отрешенных от мира студентов-медиков, располагающих массой свободного времени. Но даже для простых людей изучение нейронов и синапсов с практической стороны может оказаться полезным, так как, обладая этими знаниями, проще понять множество связанных с деятельностью мозга процессов. Простым примером являются чувствительность и привыкание. Чувствительностью объясняется то, что вы вздрагиваете, когда кто-то роняет ручку в относительно тихом зале, а привыканием — ваша способность спокойно обедать, когда по соседству строительная компания возводит новый дом. Изучив животных, мозг которых довольно примитивен, например гигантских кальмаров, ученые узнали, что эти механизмы имеют нейробиологическую основу (в частности, механизмы, с помощью которых нейроны открывают и закрывают рецепторы, чтобы повысить или снизить чувствительность к действию нейротрансмиттеров).
Приведем несколько более сложных тем, изучив которые вы сможете лучше разобраться в системе «электропроводки» мозга.
Сон. Из главы 3 вы узнаете, как изменяется активность нейронов во время сна и каково значение этих изменений.
Память. В главе 5 вы прочтете, что мозг не складирует воспоминания в отдельных емкостях, а постоянно меняет структуру своей «проводки», добавляя новые и удаляя ненужные синапсы.
Влечение. Из главы 6 вы узнаете, как мозг радует себя, направляя нужные нейротрансмиттеры жаждущим удовольствия нейронам. (Такой же механизм лежит в основе многих наркотических зависимостей. Например, опиоиды, подобные героину, воздействуют на специфические рецепторы человеческого мозга. Как правило, эти нейроны активизируются лишь по команде мозга, чтобы облегчить боль или ввести организм в определенное состояние, но по какому-то комическому стечению обстоятельств мак содержит вещества, настолько напоминающие нейротрансмиттеры, что они способны захватывать ключевые позиции в микросхеме мозга.)
Зарядка для ума
Вы завершили свое первое путешествие по мозгу. И хотя пока не знаете всех причин того или другого поведения доминирующих на нашей планете видов, у вас уже имеется определенный багаж знаний, помогающий задавать правильные вопросы. Настало подходящее время, чтобы отступить от подробностей биологии и обратиться к общим понятиям. В этом заключительном разделе данной главы вы узнаете, как в течение десятилетий поддерживать бесперебойную работу своей «умственной машины».
Для начала важно понять, что ваша цель — не увеличение размера мозга. Количество нейронов в мозге, данное человеку при рождении, редко увеличивается. История развития мозга, описанная в главе ю, по большей части представляет собой процесс отмирания нейронов и синапсов по мере старения организма. Но не спешите поддаваться панике. Есть основание считать потерю миллионов нейронов на протяжении жизни лишь следствием естественной жизнедеятельности мозга.
Вместо того чтобы подсчитывать количество нейронов у себя в голове, обратите внимание на количество пересечений между ними. Как вы уже поняли, нейроны все время меняют свой запутанный рисунок. В здоровом мозге число синапсов по отношению к числу нейронов растет, а число нейронов уменьшается. Другими словами, более скудный по количеству нейронов мозг может эффективнее компенсировать их потерю.
Итак, что же нужно делать, чтобы поддерживать мозг в рабочей форме? Возможно, вы никогда не сможете побороть плохие гены, невезение, травмы и болезни, но исследования процесса старения мозга, в результате которых были выявлены общие черты, характерные для пожилых людей, чей ум не по возрасту ясен, могут прийти на помощь. Вот несколько практических советов, на случай если вы планируете в свои 90 лет остаться сообразительным болтливым всезнайкой.
• Вы — то, чем вы занимаетесь. Мозг постоянно меняет связи между нейронами, укрепляя нужные и ослабляя ненужные. Другими словами, если вы жуете чипсы, просматривая повторы телесериала, и сетуете на трагичность судьбы, то не просто убиваете время, но тренируете свой мозг в поедании чипсов, просмотре телевизора и постоянных переживаниях. Следуйте этому распорядку несколько лет, и ваш мозг изменится.
• Пользуйтесь, либо утратите. Хотя мозг не является мышечной тканью, он не будет тратить силы на содержание умственной аппаратуры, которой вы не пользуетесь. Удивительно, что никогда не поздно заняться усовершенствованием своего мышления. Многие исследования доказывают, что, когда вы начинаете поручать мозгу больше заданий, даже будучи уже пожилым человеком, это помогает преодолеть недавно возникшие неполадки и стимулировать значительные долговременные улучшения.
СОВЕТ
Не существует чудесного занятия, оттачивающего работу мозга. Но обширные многосоставные задачи, например изучение языков, игра на музыкальном инструменте, смена работ, написание книги и планирование преступления, хорошо для этого подойдут.
Выбирайте нечто новое.