Нервные сети. Часть первая.

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Когда ученые ставят своей целью понять механизмы основных форм деятельности мозга — мышления, памяти, узнавания лиц, сомнения, радости и эстетического наслаждения, то их мысль, прежде всего, обращается к устройству, к конструкции мозга. Здесь проявляется наше привычное представление о том, что в основе работы сложных систем, перерабатывающих информацию (типа радиоприемника, вычислительной машины и т. д.), всегда лежит определенная схема, состоящая из простых элементов. Только в конструкции в целом, а не в отдельных элементах проявляется такое свойство, как способность давать изображение на экране, способность к вычислению. Эти свойства в основном определяются схемой соединения элементов.

Если с этой точки зрения рассматривать мозг, то, прежде всего, надо обратиться к нервным сетям — конструкциям, объединяющим громадное количество нервных клеток. Эти сети неоднородны. Четко выделяются различные отделы мозга, несущие различные функции (кора больших полушарий, гипоталамус и другие). Чтобы выяснить принципы соединения нервных клеток между собой, проводятся многочисленные опыты. Мы остановимся на наиболее ярких примерах.

С помощью электродов, погруженных в головной мозг, можно вызывать искусственное раздражение определенных участков мозга. При этом, как правило, изменяется поведение животных, и ученым открывается роль тех или иных отделов мозга в жизни организма. Так, например, один экспериментатор методом электрического раздражения исследовал более 200 точек, размещенных во всех отделах мозга крысы. В результате этих экспериментов было обнаружено, что около 60% всех исследованных точек мозга при раздражении эмоционально нейтральны, 5% — эмоционально отрицательны и 35% —эмоционально положительны.

Раздражение определенных точек гипоталамической области вызывает у кошек эмоцию ярости. Кошка рычит, выгибает спину, выпускает когти. Раздражение других точек приводит к появлению эмоции голода. Кошка, которая до этого не ела мяса, с жадностью грызет сухари, а иногда пожирает даже вату.

Очень интересен эксперимент, в котором у кошки, жадно пожирающей мясо, слабым током начинали раздражать «точку ярости». Кошка тут же выбрасывала мясо изо рта. Стоило, однако, выключить ток, как она снова накидывалась на мясо.

Очень важно, что такого рода раздражение влияет и на условные рефлексы, то есть на кору больших полушарий мозга. Если раздражать «точку ярости», то тормозятся пищевые условные рефлексы и делаются более активными оборонительные, и наоборот. Таким образом, весь организм настраивается на определенный тип деятельности. Было обнаружено, что после выключения тока усиливается противоположная деятельность. Так, кошки, у которых раздражали «точку ярости», после выключения тока особенно ласковы.

Если мы будем рассматривать карту точек, вызывающих, например, ярость, то обнаружим, что они разбросаны по определенной области мозга, а между ними вклиниваются пищевые точки или точки, вызывающие сон. Почему это так? Ответить трудно. Приходится пока ограничиться констатацией факта, так как смысл этого устройства, этой мозаики из точек еще непонятен.

Иногда, когда при операциях надо выявить больной участок мозга, бывает необходимо провести раздражение мозга током. Интересные данные были получены в Норвегии. Изучалась активность мозга 119 психически больных. Во время обследований больные находились в сознании и могли подробно описать те ощущения, которые они испытывают, а также отказаться от дальнейшего исследования. Раздражение одних участков мозга вызывало у людей ощущение легкости и расслабления, чувство радости и чувство полного удовлетворения. Раздражение других давало чувство беспокойства, волнения, вызывало подавленное состояние, испуг и ужас. Показательно то, что после раздражения «позитивных», или «приятных», областей больные не раз просили продолжать эксперимент.

Интересные данные были получены при исследовании одной больной, страдающей эпилепсией. Электроды находились в глубине мозга, в области так называемого ядра хвостатого тела. Раздражение этого участка вызывало у больной целый ряд однотипных движений. Повторяющиеся движения были чрезвычайно сложными. Больная начинала вертеть карандаш, поправлять белье на кровати или делала неопределенные, но каждый раз иные движения. В это время больная смотрела очень подозрительно, была неразговорчива, и экспериментатор никак не мог наладить с ней контакт. Но после раздражения она обычно помнила все слова, обращенные к ней. Следовательно, она понимала все, о чем ее спрашивали, но просто не могла много говорить и не могла прекратить своих движений даже тогда, когда ее просили об этом. Почему она двигалась так, а не иначе, больная объяснить не могла.

Аналогичные данные получены не только при раздражении глубинных областей мозга и различных отделов так называемой ретикулярной (сетевидной) формации мозга, но и при раздражении коры мозга. Пенфилд исследовал височную область коры у людей, страдающих эпилептическими припадками.

Приведем некоторые случаи из его практики. Молодой человек воскликнул во время операции, когда было нанесено раздражение в области правой височной доли: «Да, доктор, да, доктор! Я слышу смеющихся людей, моих друзей в Южной Африке». Когда раздражение было прекращено, он мог обсуждать это двойное восприятие и очень удивлялся, потому что ему казалось, что он был в доме своих двоюродных сестер, где он и две молодые девушки весело смеялись.

Больная К. при раздражении одной из точек височной извилины слышала музыку. В одном случае она сказала: «Да, я стараюсь узнать песню». На вопрос хирурга, хотела бы она, чтобы раздражение было повторено, она ответила; «Да». После того как электроды были вновь наложены и удерживались на месте, больная некоторое время была спокойна. Затем она начала напевать и напевала мелодию очень правильно. Под конец она сказала: «Да, это «Военный марш». Ясно, что больная сопровождала своим пением музыку. Спустя 4 минуты в качестве конечного теста больную попросили сообщить сразу же, как только она услышит музыку. После некоторого перерыва электроды вновь были приложены к исследуемой точке мозга. Немедленно она сказала: «Есть». Снова это был марш. Она объяснила, что это музыка без пения. Прибавила, что дома у нее есть пластинка, на одной стороне — хор «Аллилуйя», на другой — «Военный марш».

Пенфилд исследовал у больных не только височную область мозга. Раздражение обонятельной луковицы (область мозга, ответственная за обонятельные ощущения) иногда вызывало у больных, находящихся в сознании, ощущение какого-то запаха. Запах ощущался всегда неприятным. Больные его сравнивали с запахом жженой резины или каким-нибудь другим зловонием.

Характер зрительных ощущений, вызываемых раздражением затылочных долей у больных, находившихся в сознании, описывается ими как вспышка света, прыгающие огоньки, яркий свет, звезды, колеса, сине-зеленые и красные диски, желтовато-коричневые и голубые огоньки, цветные крутящиеся шары, излучающие свет серые точки, которые становятся ярко-розовыми и голубыми, длинная белая полоса, тени, движущиеся вверх и вниз, коричневые квадраты, черные круги, бесцветные звезды. Часто повторные раздражения одного и того же места вызывают повторение тех же зрительных ощущений.

Но иногда повторное раздражение явно одной и той же точки вызывает другое зрительное ощущение, которое может переместиться и оказаться прямо перед больным. Пока электрод удерживается на одном месте, вызванное изображение может пересечь поле зрения. Очертания возникающих предметов бывают примитивными и непохожими на предметы, встречающиеся в реальной жизни. Изображение чаще движется, чем стоит на месте, причем, иногда оно медленно движется через поле зрения, но чаще танцует, вспыхивает, кружится.

Авторы: А. Напалков, А. Туров.