каждое такое нервное волокно может передавать в мозг до 300 импульсов, и даже если в мозг не поступает импульс, мозг все равно получает информацию — о наличии, например, тишины или темноты.
Если обозначить импульсы единицей, а их отсутствие нулем, то мощность мозга будет равна 2 500 000 х 300 бит в секунду, что соответствует, с учетом разного рода потерь, почти 100 Мб.
Задача мозга состоит в том, чтобы этот поток входящей мощности перевести в поток исходящий, мощностью до 60 Мбит в секунду. Этот сигнал поступает к мускулам, железам, органам, выполняющим важные функции жизнедеятельности, и это происходит почти мгновенно.
Например нейропсихолог из Лейпцига Ангела Фридеричи различает три определяющие фазы процесса восприятия и понимания речи, что характеризует реакцию мозговых структур на звук. В первые 200 милисекунд мозг анализирует грамматическую структуру предложения. Для этого ему не требуется много времени, так как подобная тысячи раз повторенная информация сохранена на «жестком диске» мозга. Скорость определения внутреннего лексикона намного медленнее — только во второй фазе, длящейся еще 200–400 мс, мозг анализирует значение слов. В третьей фазе — в следующие 600 мс — мозг соотносит построение предложения и значение слов между собой. Если система обнаруживает ошибку, весь процесс повторяется сначала.
Является ли эта высокоразвитая система анализа исключительным свойством человеческого мозга? «Синтаксис и грамматика являются продуктом человеческого сознания, и именно они фиксируется в нейронах, — считает А. Фридеричи. — А отдельные слова могут выучить даже попугаи».
Является ли грамматика речи врожденным свойством человеческого мозга, как считают некоторые? «Сама грамматика — нет, но способность ее освоить — очевидно», — говорит исследовательница, изучающая этот процесс. У маленьких детей она не смогла установить такую быструю, 200-милисекундную реакцию — ответный сигнал мозга наступает лишь через 300–350 мс.
Она объясняет это тем, что, хотя дети и используют для обработки речи те же ареалы мозга, что и взрослые, этот процесс у них еще не так высоко автоматизирован.
Если, например, лев готовится прыгнуть на нас слева, мы должны, опередив его, бежать вправо. Иначе мы превратимся в его добычу.
Наши предки перерабатывали поступающую информацию с максимальной быстротой. Совсем недавно было установлено, что мозг обладает специальной схемой восприятия, которая обеспечивает ему возможность столь быстрого реагирования. Раздражения, сообщающие нам об опасности, быстро передаются в миндалевидное ядро мозга, где они и перерабатываются в чувство страха, ужаса и другие соответствующие реакции, такие, например, как повышение пульса и давления, усиление напряжения в мускулах и т. д.
В противоположность этому существует так называемая система вознаграждения, которая откликается на внешние раздражения только тогда, когда они положительно отличаются от раздражений, вызывающих обычные чувства. Эта система наделяет нас способностью оценки и значения всего множества сигналов и импульсов повседневной жизни. И лишь совсем недавно установлено, что эта система отвечает только на те раздражения, которые сигнализируют немедленное или более позднее вознаграждение.
Нейроны мозга во фронтальной части мозга образуют различные сигнальные вещества — и среди них допамин, поступающий непосредственно в ядро аккамбенс (nucleus accumbens), где сигнал допамина превращается в сигнал опиоида, который затем снова попадает во фронтальную часть мозга.
Различные составляющие этой системы были впервые открыты у человека посредством создания и передачи изображений внутренних структур мозга на экран.
Для того чтобы получить успешные результаты тогдашними методами, ученым пришлось преодолеть массу трудностей и применить множество уловок. Например, людям, зависимым от кокаина, находящимся в стадии отвыкания, раньше инъецировали кокаин или раствор поваренной соли, с тем чтобы определить различия активности мозга. Было установлено, что кокаин, кроме всего прочего, активирует важный участок «включения» системы вознаграждения — nucleus accumbens. Со временем методы исследования мозга стали более точными, тонкими и чувствительными. Теперь можно и без применения кокаина активировать систему вознаграждения посредством кусочка шоколада, приятной музыки или хорошей живописи, чтобы увидеть на экране картину возбуждения мозга.
У человека, существа социального, по выражению Аристотеля, внутренние переживания относятся к важнейшим стимулам системы вознаграждения. Поэтому чувство счастья, радости, удовлетворения тесно связано с понятиями социального общественного устройства и с точки зрения нейробиологии.
Информационные потоки, проходящие через наш мозг, приводят в действие различные системы раздражения и реагирования посредством электрохимических процессов. В клетках освобождаются сигнальные вещества, например тот же допамин, которые, словно слова, проникают в соседние клеточные окончания и вызывают в них ответный «разговор» в виде определенных реакций и раздражений.
Нобелевские лауреаты расшифровывают сигналы мозга
В 2000 году лауреатами Нобелевской премии в области медицины и физиологии стали трое ученых, которым удалось расшифровать «слова» и правила биохимического «разговора» или «жарких дискуссий» нервной системы.
Неполное взаимопонимание между участниками разговора, например вследствие дефекта произношения или нарушения слуха, может привести к недоразумениям. Если такие нарушения возникают при обмене информацией на клеточном уровне, могут развиться заболевания.
Посредством элегантных экспериментов Нобелевского лауреата шведа Арвида Карлссона еще в 50-е годы были открыты основные правила «диалога» клеточных систем на примере того самого допамина — сигнального вещества, а также установлено само назначение этого вещества. Название ему было предложено в 1951 году сэром Генри Дейлом, причем никакого специфического свойства допамина в то время не было обнаружено. Наоборот, он считался предшественником норадреналина, и ему предписывался лишь незначительный гипотонический (понижающий давление) эффект.
Тогда же появились первые наблюдения, показывающие, что допамин имеет собственную функциональную деятельность в организме. Олег Хорникевич, работавший в то время в Оксфорде, подтвердил эти предположения своими экспериментами на морских свинках. Именно допамин стал предметом острой конкурентной борьбы между шведом Арвидом Карлссоном и австрийцем украинского происхождения Олегом Хорникевичем, которые в одно и то же время установили зависимость между недостатком допамина и болезнью Паркинсона.
Вскоре после того, как в 1959 году Олег Хорникевич возвратился в Вену, швед Арвид Карлссон опубликовал сообщение о наличии допамина в определенных участках мозга, а именно в базальных ганглионах, части мозга, ответственной за реализацию автоматических движений и планирование моторных программ.
Тем самым была установлена связь недостатка допамина с болезнью Паркинсона.
Можно было уже неоднократно заметить, — и мы будем и в дальнейшем это отмечать, — что открыватели механизмов БА шли параллельным курсом с познанием законов возникновения и лечения болезни Паркинсона, и в центр внимания ученых попадал каждый раз один из его сигнальных трансмиттеров — допамин.
И если ацетилхолин является переносчиком информации между нервными окончаниями, то допамин отвечает за моторику движений и степень раздражения. Между ними устанавливается своеобразный разговор. До этого открытия ученым приходилось ацетилхолин, серотонин и адреналин рассматривать лишь в качестве носителей сигналов. Хотя впоследствии стало ясно, что только допамин уже в раннем возрасте влияет на процесс обучения, доводя скорость опознавания до автоматизма.
Хорникевич пишет: «Мне сразу стало ясно значение допамина для патологической физиологии человека, и я сразу же связался с целым рядом патологических отделений, чтобы провести аутопсию человеческого мозга».
Еще в 1959 году ему удалось поэкспериментировать с мозгом пациента, умершего от болезни
