деятельности человеческого мозга. (Новые способы исследования мозга представляют важную альтернативу и дополнение, но пока остановимся только на ЭЭГ.) Без понимания методики и биологии ЭЭГ мы не сможем говорить о нейробиологии сна.
ЭЭГ может записывать поверхностный электрический потенциал только потому, что кора головного мозга (внешний слой мозга) состоит из больших пирамидальных нейронов (нервных клеток), расположенных в ряд Друг за другом. Серое вещество поверхности мозга состоит, в основном, из этих клеток. Они принимают сигналы из Других участков мозга через аксоны белого вещества. Аксоны (нервные волокна) передают потенциалы действия, быстрые электрические сигналы, другим нейронам через синапсы — места контакта[8]. Если электрическая активность нейронов совпадает по времени, электрический потенциал будет достаточно большим, чтобы его можно было считать с поверхности, хотя и с трудом[9] (рис. 1). Электрический сигнал измеряется несколькими миллионными долями вольта.
Что происходит, когда одновременно активируются противоположно заряженные группы аксонов с одинаковой величиной заряда? Результатом будет прямая на ЭЭГ, поскольку положительный вклад уравновешивается отрицательным. Десинхронизированная ЭЭГ напоминает собрание людей, разговаривающих на вечеринке, а синхронизированная ЭЭГ напоминает людей, поющих хором. При синхронизированной ЭЭГ много нейронов одновременно переключается с положительного на отрицательный заряд, и при этом без противовеса в виде противоположного заряда. В результате образуется электрическая волна с достаточно большой амплитудой, чтобы её можно было зарегистрировать на поверхности.
Таким образом, ЭЭГ является отражением совокупной активности многих-многих нейронов в одной зоне. Эта активность и является электрическим сигналом участка коры головного мозга, вблизи которого ведется запись. Таким образом, запись ЭЭГ представляет собой местный сигнал. Она также является косвенной: многие другие нейронные группы дают идентичные поверхностные сигналы. Позвольте мне сейчас прервать абстрактные рассуждения и показать вам сигнал мозга нашего коллеги доктора Симпсона.
Аппаратура у нас была приготовлена заранее, и, когда я закончил говорить, в комнату вошел Грег Симпсон, весь опутанный проводами. Двое наших друзей принесли портативный электроэнцефалограф с цветным экраном и поставили на стол перед Далай Ламой. Грег сел рядом, и его подключили к прибору. Энцефалограф заработал под оживленные возгласы и аплодисменты. Когда оживление смолкло, я объяснил Его Святейшеству, каким образом экран показывает сигналы, записываемые с трёх разных отведений.
Подключение оказалось хорошим, и было легко наблюдать за разными точками записи, демонстрирующими типичную быстро меняющуюся ЭЭГ. Я попросил Грега закрыть глаза, чтобы вызвать сигнал большей амплитуды в задней части коры головного мозга. (Пока глаза человека открыты, с этого отведения регистрируется меньшая амплитуда сигнала). Это произвело впечатление на Его Святейшество: он смог заметить, когда именно Грег закрыл глаза, даже не глядя на него!
После завершения показа Далай Лама спросил меня:
— Есть ли различие, когда человек сидит совершенно спокойно, отрешившись от мыслей, по сравнению с тем, когда он удерживает одну целенаправленную мысль?
Я улыбнулся:
— Вы только что составили научный проект на ближайшие десять лет. Мы не знаем ответа на ваш вопрос, потому что изучение нормального, устойчивого мозга не вызывало интереса.
Потом Его Святейшество спросил: «Что происходит с ЭЭГ в процессе речи?» Я ответил, что электрические сигналы мышц, двигающихся в процессе речи, создают помехи для регистрации сигналов ЭЭГ. После еще нескольких вопросов прибор унесли, а Грега освободили от проводов.
Мы заняли свои места, и я продолжил доклад.
— Как Вы видели, Ваше Святейшество, даже на таком простом приборе можно отличить, по крайней мере, два состояния: активного и расслабленного бодрствования. Используя больше электродов и более сложный анализ, исследователи могут обнаружить и описать разные состояния мозга: состояние сна, речевую деятельность, латерализацию (правостороннюю или левостороннюю активность мозга) и многое другое.
— Биологи могут гордиться тем, что открыли в теле человека и животных много разных внутренних ритмов: гормональный, суточный, ритм температурного контроля, мочеиспускания и многие другие.
Естественно, они работают независимо Друг от друга. Рассмотрим, например, суточный ритм ночи и дня. Мы можем изучать его, поместив людей в абсолютную темноту, в глубокую пещеру на два-три месяца в полной изоляции от остального мира. Смена «день-ночь» для них больше не связаны со светом солнца, однако они продолжают спать и просыпаться в соответствии с циклами, которые не имеют внешних ограничителей. Человек в такой ситуации начинает отходить от ритма, заданного солнцем, и останавливается на своем внутреннем индивидуальном ритме. Внутренний ритм различен для разных людей, и, чаще всего, взрослый человек имеет двадцатипятичасовой ритм.
