В клинической практике очень важно понимать, как работают механизмы боли. В частности, появляется возможность разрабатывать средства от сильной хронической боли (например, при травмах спины). Вставьте микроэлектрод в путь быстрой боли и подключите его к стимулятору на бедре человека; слишком сильная боль – активируйте стимулятор, и после короткой, острой боли хроническая боль на время отключается; во многих случаях это творит чудеса.
Итак, у нас есть схема, объединяющая механизм повышения четкости сигнала во времени и двойное торможение, то есть торможение тормозящего нейрона, – ну разве не круто? Она так сильно мне нравится еще и потому, что ее первооткрыватели, великие нейробиологи Рональд Мелзак и Патрик Уолл, предложили ее в 1965 г. в качестве теоретической модели («Никто никогда не видел подобных схем, но, учитывая, как работает боль, мы предполагаем, что она должна выглядеть примерно так»). Последующие исследования показали, что эта часть нервной системы именно так и устроена.
Цепи, собранные из таких элементов, – тема главы 12; они вносят существенный вклад в объяснение нашей способности обобщать и формировать категории: когда вы смотрите, например, на картину и говорите: «Имя художника не назову, но это явно кто-то из импрессионистов», или когда думаете об «одном из» президентов, возглавлявших правительство между Линкольном и Рузвельтом, или об «одной из тех» собак, что пасут овец.
Нейрон, два нейрона, нейронная сеть. Теперь мы готовы сделать решительный шаг и увеличить масштаб до тысяч и сотен тысяч нейронов одновременно. Посмотрите на поперечный срез печени под микроскопом. Сплошное поле одинаковых клеток, недифференцированный ковер; если вы видели часть, то видели все. Это скучно.
Мозг – совсем другое дело, ему, в отличие от печени, свойственна сложная внутренняя организация.
Другими словами, тела нейронов, выполняющих родственные функции, сгруппированы в определенных областях мозга, а аксоны, которые они посылают в другие части мозга, организованы в проводящие пути. Все это означает, что разные части мозга делают разные вещи. У всех областей и подобластей мозга есть названия (обычно многосложные и заимствованные из греческого или латинского языков), есть названия у всех зон и долей, на которые эти области делятся. Более того, каждая из них передает сигналы совершенно определенному набору других областей (то есть посылает к ним аксоны) и получает сигналы от определенного набора других областей (то есть принимает от них аксоны). Связи каждой из областей мозга могут многое рассказать о ее функциях. Например, нейроны, получающие информацию о повышении температуры тела, посылают отростки к нейронам, регулирующим потоотделение, и в нужный момент активируют их. Чтобы показать, насколько это все сложно, добавлю: если вы находитесь рядом с кем-то, кто, ну, настолько горяч, что вас бросает в жар, те же самые нейроны активируют связи с нейронами, заставляющими вас хихикать и заикаться.
Можно сойти с ума, изучая все нюансы связей между различными областями мозга, в чем я убедился на примере многих нейроанатомов, погрязших в деталях. Для наших целей достаточно запомнить лишь несколько ключевых моментов:
– Каждый отдел мозга состоит из миллионов нейронов. Вот вам пара-тройка знакомых названий: гипоталамус, мозжечок, кора головного мозга, гиппокамп.
– В некоторых областях мозга имеются очень четкие и компактные подобласти, которые называют ядрами. (Это сбивает с толку, поскольку та часть клетки, которая содержит ДНК, тоже называется ядром. Ничего не поделаешь.) Вот, просто для примера, ряд, скорее всего, совершенно незнакомых вам названий: базальное ядро Мейнерта, супраоптическое ядро гипоталамуса, ядро с умилительным именем «нижняя олива».
– Как уже говорилось, клеточные тела нейронов с родственными функциями сгруппированы в одной области или ядре и направляют свои аксональные проекции в одном направлении, объединяясь в проводящий путь (он же «нейронный тракт»).
– Вспомним о миелиновой оболочке вокруг аксонов, которая помогает потенциалам действия распространяться быстрее. Миелин, как правило, белого цвета, и из-за этого проводящие нейронные пути в мозге кажутся белыми. Поэтому их принято называть белым веществом. Скопления тел клеток нейронов, не покрытых миелином, – это серое вещество.
На этом наш ликбез окончен. Вернемся к книге.
Источники иллюстраций
{1} BookyBuggy/Shutterstk.com
{2} EEG illustration used with permission of Mocayo Foundation for Medical Education and Research, all rights reserved; Harrison image North Wind Picture Archives/Alamy
{3} Robert Wood Johnson Foundation / Centers for Disease Control and Prevention
{4} Steve Lawrence, Oxford University RAE profile 2004/13/Wikimedia Commons
{5} Courtesy James Gleick, Chaos: Making a New Science (1987)
{6} Courtesy American Association for the Advancement of Science (AAAS), 139th Annual Meeting address, December 29, 1972
{7} Beojan Stanislaus/Wikimedia Commons
{8} Eouw0°83hf / Wikimedia Commons
{9} Courtesy Ebrahim Patel /The London Interdisciplinary School
{10} Courtesy E. Dameron-Hill, M. Farmer/Chaos Theory: Nerds of Paradise, Book 2 (2017)
{11} Yamaoyaji/Shutterstock.com
{12} Courtesy Nakagaki, T., et al., «Maze-solving by an amoeboid organism,» Nature 407 (2000): 470
{13} Courtesy Tero, A., et al., «Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design,» Science 327 (2010): 439
{14} Santiago Ramо́n y Cajal/Wikimedia Commons
{15} Central Historic Books/Alamy Stock Photo
{16} Alejandro Miranda/Alamy Stock Vector
{17} Alejandro Miranda/Dreamstime.com
{18} Robert Brook/Science Photo Library/Alamy Stock Photo
{19} Storman/istock.com
{20} Santiago Ramо́n y Cajal/Wikimedia
{21}, {22} Courtesy Hares Youssef/GAIIA Foundation, https://gaiia.foundation
{23} Courtesy Mohsen Afshar/Penney Gilbert Lab, University of Toronto
{24} (слева) Courtesy Momoko Watanabe, Lab University of California, Irvine/Ben Novitch Lab, University of California, Los Angeles
{24} (справа) Courtesy Arnold Krigstein, University of California, San Francisco
{25} Courtesy Christian List
{26}, {27}, {28} Part of the Nobel Prize lecture of Erik Kandel, copyright © The Nobel Foundation 2000
{29} (слева) Seadan/Dreamstime.com
{29} (справа) IrinaK/Shutterstock.com
{30} (внизу, слева) Wikimedia Commons
{30} (внизу, по центру) DeMarsico, Dick, photographer. Dr. Martin Luther King, Jr., half-length portrait, facing front/World Telegram & Sun photo by Dick DeMarsico, 1964. Photograph. https://www.loc.gov/item/00651714/
{30} (внизу, справа) Prachaya Roekdeethaweesab/Portrait from Dominican Republic 200 Pesos 2007 Banknotes/Shutterstock.com OR Diegobib/Dreamstime.com
{31} (слева) Guy Corbishley/Alamy Stock Photo
{31} (справа) Courtesy of DPAA Public Affairs
{32} (слева) Wikimedia Commons
{32} (по центру) Ilbusca/Jesus on the Cross by Michelangelo/istock.com
{32} (справа) Moviestore Collection Ltd / Alamy Stock Photo
{33} (слева) Michael Flippo / Alamy Stock Photo
{33} (справа) FlamingoImages/iStock.com