Как взять в руку карандаш
Итак, наш карандаш лежит и ждет нас. Что должно произойти, чтобы вы взяли его? Если вы потянулись и взяли карандаш, значит, во множестве нейронов в различных областях вашего мозга зажегся каскад потенциалов действия, вызывая согласованное движение вашей руки. Далее расписаны простейшие шаги этого процесса, которые, впрочем, не обязательно должны происходить в такой последовательности.
Рис. 3.4. Дивергенция и конвергенция
1. Мысль о том, чтобы поднять карандаш, вызывает первую серию потенциалов действия в мозге.
2. Глаза видят карандаш и запускают вторую серию потенциалов действия.
3. Затылочная доля (область мозга, отвечающая за зрение) регистрирует образ, который вы видите.
4. Височная доля (отвечающая за ассоциации совместно с хранением воспоминаний и обучением) ассоциирует образ, который вы видите, с тем, чем располагает ваша память относительно карандашей, что запускает очередную серию потенциалов действия.
5. Лобная доля (отвечающая за высшую умственную деятельность) позволяет вам удерживать внимание, пока вы намеренно тянетесь за карандашом.
6. Когда вы начинаете формулировать и интегрировать движение руки за карандашом, лобная доля и теменная доля (двигательный отдел мозга, также отвечающий за языковые механизмы и общие сенсорные функции) помогают вам начать движение плеча, предплечья, кисти и пальцев и включают ваше сенсорное прогнозирование того, как должен ощущаться карандаш у вас в руке.
7. Теменная доля позволяет вам почувствовать, что вы держите в руке карандаш – вы можете ощутить его форму, граненую поверхность дерева, заостренный грифель на одном конце и упругий ластик на другом.
8. В то же время мозжечок (отвечающий за согласование произвольной мышечной активности) позволяет совершать точные моторные движения в направлении карандаша, чтобы вы могли протянуть за ним руку и взять его. Без помощи мозжечка вы могли бы взять карандаш, а затем забросить его за голову или кинуть на пол.
В процессе этого каскада потенциалов действия через ваши нервные клетки в обоих направлениях проносились натриевые и калиевые ионы, и вся эта электрохимическая активность происходила без вашего сознательного участия. И слава Богу!
НЕРВНЫЙ, КАК МЕДУЗА
Первые нервные клетки развились у существ, напоминавших современных медуз. Миллионы лет назад выживание этих примитивных организмов зависело от их способности распознавать пищу (сенсорная функция) и двигаться к ней (моторная функция). Первостепенно важным было то, что медузы развили особые клетки, которые могли запускать движение при помощи сокращения тканей. Но эти движения должны были быть чем-то большим, нежели спонтанными действиями.
Медузам требовалась система, способная направлять движения с определенной степенью осознанности и координации, чтобы они могли взаимодействовать более эффективно со своим окружением. Такая система потребовала способности получать сенсорные сообщения из внешней среды и переводить эти сигналы в клетки, которые стали отвечать за осуществление движений. По сути, в этом и состоит работа нервной системы: она ощущает внешнюю среду, а затем реагирует на эти ощущения соответствующим образом через движения и действия, иногда произвольно, иногда непроизвольно.
Другими словами, медузам требовалось рудиментарное сознание, или разум, и простая нервная система для повышения базового уровня осознанности. Соответственно, эти существа выработали у себя нервные клетки, а также сенсорные и моторные функции, тем самым создав одну из первых нервных систем в истории эволюции.
Простые неврологические механизмы, развившиеся у медузы и других примитивных организмов, обеспечили такую эффективную адаптацию, что сделались нормой эволюции. Все нервные клетки – будь они у медуз, других животных или человеческих существ – действуют по тем же самым базовым электрохимическим принципам. Сегодня мы, люди, ведем себя и реагируем на нашу внешнюю среду, используя те же самые процессы, которые выработались у медуз миллионы лет назад.
Как же природа сумела совершить квантовый скачок от наиболее примитивных нервных систем к человеческому мозгу? Чтобы развивать все более усложненное, утонченное и адаптивное поведение, организмам требовалось всего лишь соединять вместе все больше нервных клеток разнообразными способами.
По мере того как нейроны скрепляются вместе во все более разветвленные нервные сети, сообщение между ними возрастает в геометрической прогрессии. Это простая корреляция: по мере эскалации сообщения между нейронами повышается разумность, и организмы все лучше приспосабливаются к окружающей среде, и их поведение становится все более совершенным. По сути, мы можем обучаться, запоминать, создавать, изобретать и видоизменять наше поведение быстрее, чем любые другие особи, благодаря размеру нашего развивающегося мозга. Человеческие существа, благодаря огромному числу взаимосвязанных нервных клеток, делающих наш мозг таким объемным и невероятно усложненным, находятся на верхней ступени иерархической лестницы.
Химические посредники осуществляют сообщение
А теперь давайте посмотрим внимательнее на то, как нервные импульсы путешествуют от одного нейрона до другого. Как они преодолевают синаптическую щель?
Когда нервный импульс перемещается по нейрону до самого конца аксона, он достигает пресинаптической зоны. Здесь располагаются мелкие синаптические везикулы, в которых содержатся химические посредники, называемые нейромедиаторами. Нейромедиаторы передают важную информацию другим нервным клеткам через крохотное синаптическое пространство, а также в различные части организма для слаженного управления особыми функциями. Точка A на рис. 3.5 показывает эти везикулы, наполненные нейромедиаторами.
Нейромедиаторы (например, серотонин или дофамин) также вызывают настроение, окрашивающее наши переживания. Они бывают причиной того, что мы испытываем чувство счастья, занимаясь чем-то, хотя в других случаях мы можем заниматься тем же самым и испытывать весьма различные эмоции. Если, как и большинство людей, вы переживаете множество различных настроений в течение дня, от возбуждения и энтузиазма до подавленности, раздражения или апатии, знайте, это эффекты нейромедиаторов. Химия мозга, вырабатываемая каждодневно за счет наших мыслей, определяет то, как мы себя чувствуем.
Представьте везикулы на концах аксонных терминалей в виде крохотных, особым образом устроенных шариков с водой, а нейромедиаторы – в виде жидкости в этих шариках. Только сочетающиеся наборы терминалей и нейромедиаторов могут работать вместе. Подобно разряду молнии, электрохимическая активность нервного импульса вызывает взрыв одной или нескольких везикул, и каждая такая везикула высвобождает тысячи молекул нейромедиаторов. С каждым нервным импульсом лопаются несколько везикул, тогда как другие остаются нетронутыми, так что выделяются определенные нейромедиаторы, тогда как другие химические посредники остаются на месте.
