между нейронами в дело вступают химические посредники — медиаторы. В местах контакта мембраны соприкасающихся нейронов не сливаются, а образуют особую структуру — синапс. В этом месте цитоплазма одного из нейронов содержит крохотные пузырьки с веществом-медиатором. С приходом нервного импульса часть этих пузырьков изливает содержимое в пространство между мембранами — синаптическую щель. Достигнув противоположной мембраны, молекулы медиатора связываются с расположенными в ней белками-рецепторами. Те изменяют свое состояние, открывая в мембране каналы для ионов калия, натрия и кальция. Чем больше молекул медиатора достигнет рецепторов, тем вероятнее возникновение нервного импульса, который затем охватит все тело нейрона-адресата. Бывают, впрочем, и тормозные синапсы, выброс медиатора в которых усиливает поляризацию мембраны, снижая вероятность возникновения импульса. Каждый синапс может проводить сигналы только в одном направлении. Сегодня известно несколько десятков различных медиаторов. Почти все они представляют собой относительно простые органические вещества — как правило, аминокислоты, производные аминокислот или цепочки из небольшого числа аминокислот (пептиды). Есть, впрочем, и медиаторы неаминокислотной природы, как, например, ацетилхолин, имеющий широчайшее распространение. Многие медиаторы химически сходны с гормонами или внутриклеточными сигнальными веществами. Во всех синапсах одного нейрона, как правило, выделяется один и тот же медиатор, но при этом в одних синапсах он может передавать возбуждение, а в других — торможение. (Недавно выяснилось, что аминокислота глютамат в синапсах ведет себя как обычный медиатор, а связываясь с рецепторами вне синапса, может запускать апоптоз — самоуничтожение нейрона-адресата.) Разнообразие медиаторов не удается связать и с функциональной специализацией выделяющих их нейронов. Наиболее убедительное объяснение этого феномена принадлежит российскому нейрохимику Дмитрию Сахарову, предположившему, что оно отражает историю становления нервной ткани: клетки-связники, эволюционно возникая в разных тканях, использовали разные сигнальные вещества. Слившись позднее в единую нервную систему, они сохранили свои «фамильные» медиаторы. На фото: Синапс — зона контакта двух нейронов. В цитоплазме одного содержатся молекулы медиатора (красные шарики), которые через синаптическую щель достигают рецепторов (розового цвета) на мембране другого нейрона и открывают каналы (оранжевые) для ионов К, Са и Nа, участвующих в проведении нервного импульса
«Все эти исследования очень убедительно показывают УЧАСТИЕ данного гена в той или иной деятельности, но показать его РОЛЬ они, конечно, не могут. И получается, что один ген заставляет организм совершить сложное целенаправленное действие», — иронизирует сотрудник лаборатории нейрофизиологических основ психики Института психологии РАН кандидат психологических наук Александр Горкин. По его мнению, сегодня физиология столкнулась на молекулярно-генетическом уровне с тем же, с чем на уровне морфологическом она уже сталкивалась во времена опытов начала прошлого века. Дело в том, что любая деятельность не только мозга в целом, но и всех его частных механизмов всегда системна, целостна и нацелена на достижение определенного результата, а потому заведомо пластична. Если обычный путь достижения результата почему-то невозможен, система ищет и находит другие пути. Это и позволяет мозгу всякий раз обманывать исследователей, пытающихся «привязать» его функции к определенным структурам, будь то участки коры, клетки или гены. Предположив, что такая-то структура играет ключевую роль в неком процессе, исследователь удаляет или блокирует ее, а мозг тут же находит ей замену.
И тем не менее, по мнению Александра Горкина и его коллег, массированная атака на мозг с применением новых методов все-таки приносит свои плоды — в последние десятилетия мы узнали немало нового. Оказалось, например, что вопреки известной фразе «нервные клетки не восстанавливаются» у взрослых людей и животных идет созревание нейронов из клеток-предшественников. Этот процесс доказан для обонятельных луковиц и гиппокампа (неприметной, но очень популярной у ученых складочки древней коры, играющей важную роль в процессах памяти), и есть подозрения, что он происходит и в новой коре. Другим открытием последних лет стала долговременная потенциация — то самое постулированное Хеббом улучшение проводимости постоянно работающего синапса. Правда, в лаборатории этот эффект зарегистрирован при таких условиях, которые вряд ли происходят в организме, но умозрительная модель Хебба все больше обретает реальные очертания. Наконец, возможность регистрировать активность большого числа нейронов одновременно и изощренные способы обработки результатов позволяют подступиться к анализу согласованной работы нейронных ансамблей. Таким путем, например, немецкий физиолог Морис Ингер обнаружил своеобразный тип синхронизации активности нейронов, возникающей лишь тогда, когда совокупность движущихся точек складывается для животного в целостный образ. А в конце прошлого года группа американских ученых во главе с Роберто Фернандесом нашла в мозгу пчелы нечто очень похожее на еще одно теоретическое построение Дональда Хебба — модель кратковременной памяти. Когда экспериментаторам удается обнаружить и опознать явления, предсказанные теоретически, это считается показателем хорошего понимания изучаемого предмета. Но обольщаться не следует: человеческий мозг гораздо сложнее и неожиданнее самых логичных и обоснованных теорий, какие только можно придумать. Однако комплексный подход к изучению процессов, происходящих в мозгу, с использованием аппаратов, позволяющих получать «карту» метаболической активности различных отделов мозга, в сочетании с молекулярно-генетическим анализом позволяет по-новому взглянуть на проблему лечения самых сложных заболеваний.
«Мозг выделяет мысли, как печень — желчь, а слюнная железа — слюну»,— сказал в самом начале XIX века французский философ и врач Пьер-Жан-Жорж Кабанис. Но желчь, слюну или желудочный сок можно было без труда обнаружить, вскрыв соответствующий орган. Мозг же неизменно представал перед анатомами лишенным всяких следов своего главного «секрета». Сопоставляя его с разного рода устройствами, способными к сложным и совершенным действиям: механические часы, компас, простейшие гидравлические и пневматические машины, люди задались вопросом: «А что, если и мозг — такая же машина, только гораздо более сложная и совершенная?» Уже в середине XVII века подобные размышления привели великого математика и философа Рене Декарта к идее «отраженного действия» — рефлекса. Все очень просто: внешнее раздражение приводит в действие некие воздухоподобные частицы («животные духи»), которые устремляются в мозг, а из него в мышцы — и человек отдергивает руку от огня. Правда, так удавалось объяснить только самые простые непроизвольные действия. Тем удивительнее, что спустя полтора столетия основные положения его теории были доказаны работами целого ряда ученых из разных стран, один из которых, чешский анатом Ян Пуркинье, и ввел в обращение сам термин «рефлекс». Правда, наиболее четко эта схема реализовывалась в работе спинного мозга, особенно когда ему не мешал головной. Своей вершины этот подход достиг в знаменитом учении Ивана Павлова: превратив рефлекс в инструмент физиолога, русский ученый выдвинул концепцию работы мозга, позволяющую связать изменения в поведении животного с изменениями в работе нервной ткани. Но все эти выводы строились на косвенных данных, внешних проявлениях нервной активности, основанных на опытах с животными, которые не давали объяснения свойств мышления или психики. Средств же, позволяющих увидеть собственно работу мозга, у ученых в то время не было. Однако они не теряли надежды проникнуть в тайну этого загадочного органа. Еще в 1810-х годах австрийский анатом Франц Йозеф Галль, связав психическую деятельность человека с корой больших полушарий мозга, предположил, что каждый тип умственных способностей человека приурочен к определенной области коры, размер которой прямо пропорционален величине соответствующей способности. Теория и методика Галля, известные под именем «френология», некоторое время были весьма популярны, но из-за явного несоответствия фактам вскоре стали предметом насмешек. Однако 50 лет спустя французский антрополог и хирург Поль Брока на конкретном примере сумел
