Файл: 01 Нервная система 402 Нейронная доктрина.pdf

26
устройство и функции нервной системы долям мозга, где расположены области, отвечающие за обработку звука. Там же, в височной доле, находятся центры распознания речи; при поражении этих зон могут возникнуть трудности с производством или пониманием речи. Слуховой нерв отправляет информацию и к нижнему холмику — участ- ку мозгового ствола, где происходит определение источника звука путем сравнения сигналов от левого и правого уха.
Чувствуем мир
Чувствуем мир
Соматосенсорная система обрабатывает осязательные, болевые и температурные данные, улавливаемые рецепторами нервных окончаний вблизи поверхности кожи. Эта информация передается по пери- ферическим нервам к спинному мозгу и далее — в головной, где и обрабаты- вается первичной соматосенсорной областью коры мозга. У каждой задей- ствованной клетки имеется одиночное волокно, тянущееся от поверхности кожи к спинному мозгу, — это самые длинные клетки нервной системы.
Нервные окончания этих чувствительных нейронов содержат многочислен- ные рецепторы, специализирующиеся на регистрации разной соматосен- сорной информации. Одни рецепторы различают холод и жар, другие — прикосновение, зуд или боль. Каждый вид информации поступает к спинному мозгу по выделенным нервным волокнам.
Единение чувств
«Синестезия» означает «единство чувств» и описывает явление, при котором стимуляция одного органа чувств приводит к ощущениям в другом. Физик Ричард
Фейнман был так называемым «графемно- цветовым синестетом», т. е. переживал ощущение определенных цветов, рассматривая буквы и цифры, а художник- экспрессионист Василий Кандинский — синестетом звуко-цветовым, т. е. ассоциировал те или иные музыкальные ноты с красками. Другие формы синестезии: зеркальная (наблюдаемое прикосновение к другому человеку рождает осязательные ощущения), пространственно-временная
(отрезки времени — дни или месяцы — воспринимаются как занимающие определенное место в пространстве относительно тела). Синестезия когда-то считалась исключительно редкой, но, по современным оценкам, встречается примерно у одного процента населения.
Согласно одной теории она возникает, когда связи между разными сенсорными трактами, исчезающие в процессе развития мозга, сохраняются. В другой теории предполагается, что синестезия возникает в результате слишком активных «перекрестных помех» между сенсорными трактами.

чувственное восприятие
27
Информация о боли передается специальными чувствительными нейрона- ми ноцицепторами — комплексом рецепторов, регистрирующих один или несколько неприятных стимулов: слишком низкие или слишком высокие температуры, чрезмерное механическое давление или опасные вещества.
Есть среди них и рецепторы, чувствительные к различным субстанциям, испускаемым пораженными клетками.
Наука запаха и вкуса
Наука запаха и вкуса
Внутренняя поверхность носа выстлана тонкой тканью, состоящей примерно из тысячи разных обонятельных рецепторов, регистрирующих летучие пахнущие вещества. Клетки, снабженные этими рецепторами, имеют аксоны, простирающиеся к разным участкам мозга, которые вместе дают нам возможность воспринимать запахи и делать из этого поведенческие выводы. Вещества, именуемые феромонами, играют важную роль в поведении животных и, возможно, людей.
Вкусовые сосочки языка имеют рецепторы, определя- ющие соленый, кислый, горький и сладкий вкусы, а также пряное ощущение — умами. Новейшие исследо- вания показывают, что вкусовые предпочтения обусловлены генетически — по крайней мере, отчасти.
Например, вариации в гене, кодирующем обонятель- ный рецептор OR
7
D
4
, определяют чувствительность к андростенону — феромону, обнаруженному в приготовленной свинине, и носителям двух копий определенного варианта этого гена свинина нравится меньше, чем другим людям. Вкус и запах — самые малопонятные человеческие ощущения, однако нам известно, что они друг с другом тесно связаны. Насколько тесно? Убедитесь сами: зажмите нос во время еды — обнаружите, что не чувствуете вкуса.
‘
Все наше знание
начинается с чувств,
далее превращается
в понимание
и венчается
разумом
’
Иммануил Кант
(1724–1804), немецкий философ
В сухом остатке
Органы чувств кормят
мозг данными

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
28
устройство и функции нервной системы
Обеспечение двигательной активности — одна из главных
функций нервной системы, значительная часть работы
которой посвящена планированию и осуществлению дви-
жений. Процессы движения организуются многочислен-
ными участками и головного, и спинного мозга, они совмест-
но контролируют мышцы тела. При болезни Паркинсона
и других двигательных расстройствах повреждается дви-
гательная часть нервной системы.
07
Движения тела — одна из первостепенных функций нервной системы.
Всем животным, включая человека, приходится двигаться в поисках партнеров и пропитания, скрываясь от хищников и уходя от потенци- ально опасных ситуаций. Следовательно, значительная часть мозга занята планированием и осуществлением движений. Двигательная система человеческого мозга включает кору, а также многие подкорко- вые структуры и спинной мозг. Эти структуры, действуя совместно, приводят тело человека в движение.

движение
29
ствол мозга, проникают с одной стороны нервной системы на другую.
Таким образом, полушария мозга контролируют движения противополож- ной половины тела.
Базальные ганглии (ядра). Это группа подкорковых структур, расположен- ных под корой лобных долей, и вместе они образуют стриатум, или полоса- тое тело. Базальные ганглии имеют много разнообразных функций, в том числе контроль произвольных движений, и связаны они почти исключи- тельно с корой головного мозга. Согласно одной гипотезе базальные ганглии генерируют композиции движений, которые доводятся до осущест- вления в коре. Затем они получают информацию о результатах и закрепля- ют наиболее успешные композиции при помощи поощрительного дофами- нового сигнала.
Коленный рефлекс
В спинном мозге имеются нейронные сети, способные инициировать простые, непроизвольные движения, без ведома мозга. Пример — коленный рефлекс: врачи с его помощью проверяют позвоночник на повреждения. Этот рефлекс производит- ся простой спинномозговой сетью, содержащей всего два нейрона. Удар молоточком под коленной чашечкой активирует разгибательный рецептор в квадрицепсе, и этот рецептор отправляет нервный импульс вдоль нервного волокна в спин- ной мозг. Там чувствительное волокно образует синапс с двигательным нейроном.
Он принимает импульс и пере- дает сигнал мышцам ноги, в результате чего нога ниже колена дергается вперед.
Коленный рефлекс осуществляется за 50 миллисекунд и называется «моноси- наптическим», потому что обеспечивается всего одним нейроном. Он помогает нам удерживать нормальное положение тела.
Спинной мозг и моносинаптический коленный рефлекс в разрезе
Мышечное веретено
Квадрицепс
Чувствительный нейрон
Двигательный нейрон
Спинной мозг
1874
Владимир Алексеевич Бец открывает гигантские пирамидальные нейроны в первичной двигательной коре
1924
Чарлз Шеррингтон открывает разгибательный рефлекс

30
устройство и функции нервной системы
Однако недавние исследования позволяют предположить, что базальные ганглии сами быстро обучаются новым навыкам, отслеживая вариации в движениях, и обучают кору выполнять наиболее оптимальный вариант того или иного движения. При недугах типа болезней Паркинсона или
Хантингтона оказываются затронуты как раз базальные ганглии.
Мозжечок. Этот отдел расположен за стволом мозга и отвечает за равнове- сие тела, контроль и координацию движений. Выполнение этих функций осуществляется благодаря чувственным сигналам и информации от двига- тельных зон коры головного мозга. Мозжечок также играет важную роль во временно2й и пространственной точности движений, а также в обучении двигательным навыкам. Поначалу освоение любого двигательного навыка требует много внимания, но когда он усвоен, все движения можно выпол- нять без усилий и почти бессознательно — в основном благодаря тому, что они уже запрограммированы в мозжечке. Связи между двумя типами клеток мозжечка — клетками Пуркинье и гранулярными — продолжают формиро- ваться еще долго после рождения человека; именно поэтому маленькие дети не сразу учатся ходить и владеть мелкой моторикой. А эффект, который оказывает на мозжечок алкоголь, объясняет, почему пьяных людей мотает при ходьбе.
Спинной мозг человека состоит из тридцати одного сегмента, в каждом — пучок двигательных нейронов, чьи волокна тянутся к мышцам по всему телу. Спинные двигательные нейроны расположены ближе к задней поверхности позвоночника, а волокна проникают наружу через щели между позвонками, переплетаясь с сенсорными нервными волокнами, исходящими из передней части позвоночника; вместе они образуют периферическую нервную систему. Двигательные нейроны спинного мозга принимают сигналы от двигательных нейронов из первичной моторной коры и, в свою очередь, передают мышцам команды о том или ином их сокращении.
Двигательные нейроны сообщаются с мыш- цами посредством особых синапсов — нерв- но-мышечных; отдельный двигательный нейрон и мышца, которой он управляет, купно именуются двигательной единицей.
Произвольные движения планируются в мозге, а инструкции по их осуществлению направляются вниз по спинному мозгу, однако и спинной мозг умеет самостоятельно инициировать простые движения — они называются рефлексами и не требуют участия головного мозга (
см. стр. 29).
‘
Мозг нам дан
исключительно для одного:
чтобы производить
приспосабливаемые
сложные движения
’
Дэниэл Уолперт
(р. 1963), британский нейрофизиолог, врач, инженер

движение
31
Двигательные расстройства
Двигательные расстройства
Многие нейродегенеративные заболева- ния влияют на нашу способность двигаться — и все они так или иначе повреждают определенные компоненты двигательной системы мозга.
Болезнь Паркинсона, к примеру, характеризуется смертью нейронов, производящих дофамин на участке базальных ганглиев под названием
«черное вещество»; в результате у больного развивается тремор и брадики- незия (замедленность движений), ухудшается эластичность мышц.
При болезни Хантингтона полосатое тело повреждается на первых же этапах недуга и приводит к неконтролируемым движениям, которые учащаются и усиливаются по мере развития заболевания. (Описывая проявления этой болезни, ее поначалу называли хореей Хантингтона —
«хорея» по-гречески означает «танец».)
Заболевания двигательных нейронов — другая группа расстройств, влияющих на движения. Исходя из названия, эти заболевания связаны со смертью «верхних» двигательных нейронов в коре головного мозга или
«нижних» — спинного. При этих расстройствах становится трудно ходить, говорить, дышать и глотать, что усугубляет инвалидность и в конце концов приводит к смерти.
Инсульты тоже могут влиять на двигательную активность. Зачастую они наносят урон двигательной коре левого полушария или областям вокруг нее, включая зоны, контролирующие мышцы, задействованные в производ- стве речи, в результате чего развиваются классические симптомы паралича правой половины тела и отказа речевого аппарата.
В сухом остатке
Движения —
главный продукт мозга

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
32
устройство и функции нервной системы
Поверхность тела и некоторые особенности внешнего мира
с высокой степенью упорядоченности интегрированы в мозг.
Эти так называемые «топографические карты» существуют
в системах мозга — и в сенсорных, и в двигательных. Они фор-
мируются по мере развития мозга и необходимы для обработ-
ки поступающей информации.
08
В 1920-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд предложил методику электрического возбуждения мозга пациентов, находящихся в созна- нии, для обнаружения и удаления патологических тканей мозга, вызывающих судороги, не затрагивая близлежащих тканей, занятых важными задачами — например, производством речи или памяти.
Пенфилд применял местную анестезию скальпа пациентов, вскрывал череп, обнажая поверхность мозга, после чего подсоединял к нему электроды.
Пенфилд прооперировал таким манером около 400 пациентов, мето- дично работая с многими областями мозга. Поскольку его пациенты все время пребывали в сознании, они имели возможность сообщать о своих ощущениях. Пенфилд обнаружил, что стимулирование средней части височной доли, например, пробуждало в пациентах яркие воспомина- ния, а областей в зрительной коре — несложные световые узоры.
Но важнейшее и самое известное его открытие — карты тела, содержа- щиеся в первичной двигательной и соматосенсорной коре.
Когда Пенфилд стимулировал определенную область левой соматосен- сорной коры — полоску ткани, проходящую вдоль передней час ти темен- ной доли, — пациент сообщал об ощущении покалывания в правой руке.
Топография
мозга
1928
Уайлдер Пенфилд разрабатывает методику электростимуляции мозга на пациентах в сознании
1943
По итогам экспериментов на шпорцевых лягушках Роджер Сперри выдвигает гипотезу химического сродства