Тайны головного мозга. Вся правда о самом медийном органе

Некоторым больным, страдающим частыми эпилептическими припадками, не поддающимися медикаментозному лечению, выполняют операцию рассечения мозолистого тела. По не вполне понятным причинам после операции припадки становятся реже или протекают легче. Больные, перенесшие операцию такого «разделения» мозга, теряют способность передавать информацию из одного полушария мозга в другое, потому что лишаются главного пути такой передачи. Интеллект после операции обычно сохраняется, и выявить возникшие после операции особенности можно только с помощью специальных тестов, в ходе которых воспринимаемая информация попадает только в какое-то одно из полушарий. Например, если зрительная информация попадает только в правую половину мозга, то большинство больных, перенесших операцию, оказываются не в состоянии назвать предъявленные им предметы, и, мало того, они даже не смогут сказать, что вообще что-то видели, потому что центры речи находятся у большинства людей в левом полушарии. Однако если попросить такого больного нарисовать только что увиденный предмет, то больной сделает это без малейшего труда. Глядя на эти эксперименты, испытываешь странное чувство, тем более, видимо, странно себя чувствуют и такие больные. Эти опыты показывают, что хотя осознанные восприятия кажутся нам целостными, они, на самом деле, работают по принципу соединения отдельных модулей. Роджер Сперри (1913–1994), изучавший восприятие больных, перенесших операцию рассечения мозолистого тела, в 1981 году получил за свои исследования Нобелевскую премию.
Библиография
Paul, L.K., Brown, W.C., Adolphs, R., Tyszka, J.M., Richards, L.J., Mukherjee, P., and Sherr, E.H., Agenesis of the corpus callosum: genetic, developmental and functional aspects of connectivity. Nature Reviews Neuroscience, 8:287-99 (2007).
ВОПРОС:
Как велика нервная клетка?
ОТВЕТ:
Нервные клетки (нейроны) могут иметь разнообразные размеры и формы. Типичный нейрон состоит из четырех частей: дендритов, тела клетки, аксона и аксонной терминали. Дендриты – это выросты нервной клетки, которые обеспечивают большинство связей (синапсов) с другими нейронами, хотя связи могут осуществляться и за счет других частей нейрона. Специальные рецепторы в дендритах связывают химические мессенджеры (нейромедиаторы, нейротрансмиттеры) и преобразуют эту связь в электрический сигнал, который направляется к телу клетки.
В теле нейрона содержатся такие органеллы, как ядро, рибосомы и митохондрии, которые обеспечивают нейрон генетическим материалом, синтезируют белки и производят необходимую для жизнедеятельности клетки энергию. Диаметр тела нейрона может колебаться от 10 микрон (мелкие зернистые нейроны коры) до 100 микрон (двигательные нейроны спинного мозга, управляющие сокращением мышц). Для наглядности можно сказать, что 100 микрон – это 0,1 мм, то есть лишь немного меньше точки в конце этого предложения.
Нейрон снабжен единственным аксоном, выростом тела клетки, который проводит электрические сигналы от него по направлению к терминали аксона. Диаметр аксона может колебаться от 0,2 до 20 микрон. Аксоны клеток, находящихся в головном мозге, могут быть очень короткими, менее 1 мм. Напротив, аксоны расположенных в спинном мозге двигательных нейронов, направляющиеся к мышцам стопы, могут иметь длину до 1 метра и более.
ВОПРОС:
Верно ли, что синапсов в головном мозге больше, чем звезд во вселенной?
ОТВЕТ:
В человеческом мозге насчитывается 86-100 миллиардов нейронов. Каждый нейрон может образовывать сотни и тысячи связей (синапсов) с другими нейронами. В мозге содержится от 100 до 1000 триллионов синапсов (только в одной коре их около 60 триллионов).
Но даже такое количество синапсов меркнет в сравнении с числом звезд во вселенной. В нашем довольно скромном Млечном Пути, то есть в одной нашей галактике, присутствуют 100 миллиардов (1011) звезд. Если умножить 1011 на 1012 (число обнаруженных галактик), то мы получим полное число звезд во вселенной, которое приблизительно равно 1022-1024. Конечно, число синапсов в мозге велико, но число звезд неизмеримо больше.
Библиография
Daniels, P., Restak, R., Gura, T., and Stein, L., Body: The Complete Human: How It Grows, How It Works, and How To Keep It Healthy and Strong (Washington, DC: National Geographic Press, 2007).
European Space Agency, How many stars are there in the universe, http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/How_many_stars_are_there_in_the_Universe, accessed December 15, 2015.
ВОПРОС:
Увеличивается ли число нейронов после рождения?
ОТВЕТ:
Организм человека отличается поразительной способностью к регенерации. При порезе в коже образуются новые клетки, которые замещают дефект. При переломе кости образуются новые костные клетки, которые помогают восстановить целостность кости. К сожалению, после повреждений мозга новые нейроны, скорее всего, не образуются. Отсюда вытекает необходимость бережно относиться к нейронам, которые у нас есть. Мозг может модифицировать нейронные сети, так сказать, перепрограммировать их в случаях повреждений, но все же лучшая стратегия – это не допускать повреждений и гибели нервных клеток.
Нервные клетки действительно не образуются для устранения повреждений нервной ткани, но в мозге есть отделы, где нервные клетки размножаются и образуются даже у взрослых. Одной из таких областей является гиппокамп, который важен для обучения и памяти. Нейрогенез (создание новых нервных клеток), вероятно, облегчает обучение и улучшает память, правда, пока непонятно, каким образом. Некоторые данные указывают на то, что физическая тренировка ускоряет нейрогенез в гиппокампе и, тем самым, способствует обучению. Таким образом, если хотите иметь больше нервных клеток, то активнее двигайтесь.
ВОПРОС:
Действительно ли у динозавров было два мозга?
ОТВЕТ:
Во многих старых книгах было написано, что одному из динозавров – стегозавру – был нужен второй мозг в позвоночнике для того, чтобы лучше управлять движениями массивных задних конечностей и хвоста. Действительно, у стегозавра было утолщение спинного мозга в области задних конечностей, но это был отнюдь не второй головной мозг.
У большинства животных, имеющих конечности, есть утолщения спинного мозга, где находятся нейроны, управляющие движениями передних и задних конечностей (у человека – рук и ног). В этих утолщениях находятся также чувствительные нейроны, получающие информацию о состоянии мышц и положении суставов конечностей. Отчасти, система управления движениями конечностей располагается в спинном мозге и не нуждается во вмешательстве головного мозга. Поблизости от утолщения спинного мозга стегозавра находилось еще одно образование – гликогеновое тело (где, как следует из названия, хранились запасы гликогена). Функция этого тела неясна, но, определенно, оно не было вторым головным мозгом.
ВОПРОС:
Можно ли передвигать предметы «силой» мозга?
ОТВЕТ:
Несомненно! Электрические сигналы, порожденные в головном мозге, могут передаваться в спинной мозг, а оттуда по двигательным нейронам к мышцам направится приказ выполнить то или иное движение. Электрические сигналы головного мозга можно зарегистрировать с помощью электродов, помещенных на кожу головы или введенных в ткань головного мозга. Эти сигналы можно использовать для управления движениями механических конечностей, для контроля работы двигателей или компьютеров (см. обсуждение вопроса о «мозго-компьютерном интерфейсе»).
Вероятно, это не та сила, которая подразумевалась в заданном вопросе. Видимо, имелось в виду следующее: может ли сила мысли каким-либо образом преодолеть воздушное пространство и совершить какое-то механическое действие? Другими словами, возможен ли телекинез? Мы вынуждены вас разочаровать. Слабые электрические сигналы, генерируемые головным мозгом, распространяется очень недалеко от своих источников. Насколько мы знаем, до сих пор не получено убедительных доказательств существования телекинетических способностей.