Когда у нас в голове французы

Елизавета Сергеевна Драчинская была не только интереснейшей женщиной, искусным хирургом, но и блестящим лектором. Страстная наездница, до самозабвения любящая конный спорт, она была такой же страстной почитательницей и знатоком литературы и искусства. Широкая эрудиция Елизаветы Сергеевны во всех областях знаний делала ее лекции чрезвычайно интересными. Не удивительно, что послушать ее приходили не только студенты всех курсов, но даже преподаватели и врачи.

Драчинская особенно хорошо была знакома с культурными достижениями Франции и искренне симпатизировала талантливому народу этой великой страны. В своих лекциях она никогда не забывала упомянуть о достижениях ее крупнейших ученых, да и не одних ученых. Кого только не вспоминала на своих лекциях Елизавета Сергеевна! Обсуждая, к примеру, вопросы асептики, она, естественно, останавливалась на работах Луи Пастера и его института, дальше логика раскрытия темы приводила ее в Сорбонну, и тут неожиданный поворот мысли заставлял говорить о Жан-Поле Сартре или о Луи Арагоне, находя удивительные связи между наукой и искусством.

Как зачарованная внимала аудитория этим лирическим отступлениям. Ни лектор, ни слушатели не замечали, как бежало время, и, только когда раздавался звонок, означавший конец занятий, Елизавета Сергеевна, споткнувшись на полуслове, чуть смущенно сокрушалась: «У меня все в голове французы!»

Явление это, заставляющее нашу мысль вновь и вновь возвращаться к одной и той же теме, в физиологии называется доминантой. Сущность ее, если говорить очень упрощенно, состоит в том, что в мозгу под влиянием тех или иных причин возникает очаг повышенной возбудимости, который как бы притягивает к себе все вспышки возбуждения, возникающие в других районах мозга, и тем самым усиливает свою активность.

С доминантой каждый человек, безусловно, встречался не раз. Когда мы заняты очень интересной и важной для нас работой, готовимся к экзаменам или отрабатываем роль для новой театральной постановки, нам нередко бывает очень трудно, а подчас и вовсе невозможно переключиться на что-нибудь другое. Эта очень важная особенность мозговой деятельности позволяет нам на каждом этапе жизни сосредоточивать все силы на выполнении главной задачи этого периода.

Поводы для возникновения у человека доминантных состояний могут быть и совершенно ничтожные и поистине великие. К числу последних относятся патриотические чувства по отношению к своей родине, увлеченность работой, любовь к женщине, инстинкт материнства. Вызывая доминантные состояния, они помогают в полную силу раскрыться нашему таланту, преодолевать любые препятствия. Это любовь к своему народу, создавая соответствующую доминанту, помогала революционерам не падать духом ни в тюрьмах, ни на каторге и при первой же возможности вновь включаться в борьбу с царизмом. Аналогичное доминантное состояние помогало бойцам на фронте преодолевать чувство страха, стойко переносить мороз и жару, голод и жажду, бороться со смертельной усталостью, отдавая все силы на защиту Родины.

Конечно, не всегда доминантное состояние бывает полезным. Если причина, вызвавшая ее, незначительна, то доминантный очаг, ориентируя всю деятельность мозга на себя, мешает человеку выполнять более важные задачи.

Доминантное состояние делает восприятие человека очень односторонним. Нередко можно наблюдать, как молодая мать, где бы она ни находилась, в гостях за праздничным столом, в театре во время антракта или в аудитории, способна говорить только о своем ребенке, зато нередко она при этом делает такие неожиданные аналогии с только что увиденным и услышанным, которые никому другому и в голову бы не пришли.

Длительно существующая доминанта, сохраняющаяся на протяжении многих месяцев или лет, сильно ограничивает интересы человека, делая его развитие очень неравномерным. Для работы, которой такой человек занимается, это, может быть, и не вредно, – однако, как сказал Козьма Прутков, специалист подобен флюсу – полнота его односторонняя. Зато эрудированный человек с помощью сильного доминантного очага, подчиняющего все более слабые доминантные пункты, способен извлекать из глуби своего мозга массу полезной информации. Не удивительно, что каждая рядовая лекция таких специалистов может стать ярким, значительным событием.

Доминанта относится к числу основных закономерностей в деятельности мозга. Ее возникновение можно наблюдать даже у очень примитивных животных, однако причины, ее вызывающие, здесь гораздо проще. Это голод и жажда, инстинкт самосохранения и размножения. Причем в соответствии с потребностями организма сила доминанты может меняться в ту или другую сторону. Сильный очаг доминантного возбуждения способен подавить или подчинить себе все более мелкие.

Голодная собака при каждом движении хозяина бросается к миске, из которой ее обычно кормят. У нее пищевая доминанта. Однако эта же собака, помещенная в новую, незнакомую обстановку, подожмет хвост и забудет о голоде. Теперь при любом звуке, при любом новом запахе и тому подобном она станет рычать или скалить зубы. Наконец, когда два раза в году в организм самки из органов внутренней секреции мощным потоком хлынут половые гормоны, подготовляя организм к воспроизведению потомства, собака забудет и страх, и голод, и хозяина, подчинив все свое поведение задачам размножения.

Не только течение обычных мозговых процессов, но и любой болезнетворный процесс, особенно локализующийся в коре больших полушарий, способен создавать патологический очаг стойкого доминантного возбуждения. Такой очаг притягивает к себе возбуждение, возникающее в других районах мозга, а когда в силу этого его активность превысит определенный уровень, возбуждение начнет распространяться в обратном порядке, захватывая близлежащие участки. Если патологический очаг расположен в передних отделах коры, его перевозбуждение приводит к развитию эпилептического припадка.

О причинах, вызывающих развитие патологического очага возбуждения, а тем более о тех эффектах, к которым приводит его перевозбуждение, даже в отношении человеческого мозга известно не так уж много. В джунглях Новой Гвинеи свирепствует ужасная болезнь «куру», что в переводе на русский язык означает «смеющаяся смерть». Болезнь поражает только детей и женщин. Она начинается с прогрессирующего ослабления организма, позже наступает паралич, а затем и судороги мышц лица, заканчивающиеся смертью больного. На лице его застывает маска смеха. Что является причиной заболевания, в каких районах мозга локализуется патологический очаг, неизвестно.

Еще меньшими сведениями располагаем мы о работе нервной системы животных, а о самых низших из них вообще ничего не знаем. Между тем именно здесь ученых ждет немало интересного. Вот только один пример.

Наши сельскохозяйственные животные, коровы и овцы, сильно страдают от одного из неприятнейших паразитов – ланцетовидной двуустки, которая опасна и для человека. Поселяется этот паразит в печени, а его личинки могут жить только в теле муравьев. Поедая на пастбищах зараженных насекомых, коровы и овцы заражаются сами. Но как это происходит, ученым долгое время оставалось непонятно. Почему такие юркие существа, как муравьи, позволяют съесть себя заживо? Интересно еще и то, что зараженных муравьев может быть ничтожно мало, скажем, один на 10 тысяч здоровых, а скот, несмотря на это, болеет часто. Сколько же корова должна съесть муравьев, чтобы среди них оказался хотя бы один опасный? Создавалось впечатление, что скот в зараженных районах питается исключительно муравьями.

Бороться с ланцетовидной двуусткой очень трудно. Даже зараженные пастбища и то не всегда удается выявить. Дело это очень кропотливое и трудоемкое. Чтобы узнать, носит ли муравей в своем теле личинок опасного паразита, его раньше приходилось вскрывать, извлекать желудок и, изготовив из него препарат, разыскивать под микроскопом черненькие точечки – следы каналов, проделанных церкариями (так называется личинка двуустки на одной из стадий развития) в стенке муравьиного желудка, когда они его покидали.

Недавно ученые заинтересовались, что делают церкарии, покинув желудок. Совершенно неожиданно оказалось, что большинство их остается в брюшной полости муравья, но хотя бы одна церкария обязательно должна проникнуть в его подглоточный ганглий, являющийся важнейшим отделом нервной системы насекомого, и здесь в передней части нервного узла, в углублении между корешками нервов, отходящих к челюстям муравья, превратиться в метацеркарию, последнюю стадию развития личинки паразита. До сих пор неясно, как они между собой договариваются, кому следует отправиться в ганглий, и как узнают, что квартира уже занята. Между тем, как вы увидите из дальнейшего, церкариям совершенно необходимо иметь своего представителя в одном из верховных командных пунктов нервной системы муравья.

Ученых заинтересовала судьба зараженных муравьев, ведь появление живого существа в мозгу насекомого не могло не отразиться на его поведении. Однако долгое время ничего обнаружить не удавалось. Оказалось, что, пока температура воздуха достаточно высока, зараженных муравьев трудно отличить от нормальных. Они бегают по своим заветным дорожкам, тащат в муравейник корм, строительный материал, принимают участие во всех общественных работах. Но как только с приближением вечера температура начинает понижаться, муравьи – носители церкариев забираются на верхушки растений, вцепляются в них челюстями, да так крепко, что оторвать их бывает не легко, и в такой позе замирают до следующего утра, пока солнце не согреет землю. Вот этих-то оцепеневших муравьев и поедает скот при утренней и вечерней пастьбе. Чем холодней погода, тем дольше стадия оцепенения и тем больше вероятность заражения скота.

Сделанное учеными открытие не только интересно, но и очень важно. Ведь, наблюдая за поведением муравьев, помещенных в холодильник, можно без всякого труда узнать, есть ли среди них больные.

По существу, в наши дни изучение болезней мозга низших животных еще не поставлено на повестку дня, однако ученые нисколько не сомневаются, что заниматься этим необходимо.

Ученые предполагают, ученые сомневаются

Перед современной биологией стоит величайшая задача: раскрыть тайны памяти. Над этой проблемой работают сотни ученых в различных странах мира. В настоящее время никто еще даже очень приблизительно не знает, что такое наша память, где, в каких отделах мозга, храним мы свои воспоминания, огромный багаж знаний, по крупинкам собираемый всю жизнь, а главное, как он там закодирован. Иными словами, ученым предстоит узнать, на какой бумаге, какими чернилами и используя какой алфавит фиксирует наш мозг поступающую в него информацию.

Это лишь некоторые из основных проблем памяти, а их немало. Например, не худо было бы знать, как ведется поиск, отбор и извлечение из хранилищ памяти нужной мозгу информации. Есть серьезные основания полагать, что человеческий мозг прочно фиксирует всю поступившую в него информацию, и только несовершенство механизма извлечения заставляет нас пользоваться лишь незначительной частью того, что хранится в кладовых нашего мозга.

Все существующие в настоящее время теории памяти можно группировать вокруг двух основных. Первая из них – биохимическая теория памяти. Она предполагает, что информация в мозгу кодируется на молекулах РНК, то есть рибонуклеиновой кислоты, или на каких-то других макромолекулах. В пользу этой теории говорит, во-первых, то, что биохимическое кодирование позволяет фиксировать практически неограниченное количество информации. Второй, еще более веский довод, что природа уже в первые моменты зарождения жизни изобрела именно этот способ хранения информации и до сих пор пользуется им для передачи сообщений от одного поколения к другому.

Речь идет о так называемой генетической информации, то есть о наборе очень жестких правил и требований, определяющих, каким должен быть представитель данного вида организмов. Он определяет не только внешний вид животного, особенности работы его внутренних органов, но даже поведение. Ведь муравьиному льву никто не показывает, как строить ловушки, подкарауливать и ловить добычу, паука никто не обучает плетению паутины, а бабочку-капустницу – отличать самцов своего вида от посторонних кавалеров. Все это врожденные знания, они так же прочно закреплены, как и другие свойства организма. Недаром Вагнер взамен морфологической классификации пауков (а ее нельзя считать очень удачной, так как некоторые виды очень похожи друг на друга) предложил классификацию, основывающуюся на их поведении.

Особенности поведения высших животных и даже человека отчасти определяются наследственностью. Новорожденного ребенка никто не учит сосать, это врожденная реакция организма. Подобных реакций, видимо, очень много, хотя о них еще пока мало известно.

Недавно ученым пришлось удивиться. Как оказалось, только что вылупившиеся из яйца цыплята, даже если они вывелись из яиц, отложенных курицей, которой самой никогда не приходилось встречаться с хищником, прекрасно умеют отличать хищных птиц от безобидных. Когда новорожденным цыплятам показывали движущийся силуэт летящего коршуна (маленькая втянутая в плечи головка, большие растопыренные крылья и длинное тонкое туловище и хвост), они панически пугались. Если тот же силуэт двигали в обратную сторону, то хвост превращался в голову на длинной вытянутой вперед шее, а небольшая голова в короткий хвост. Словом, птица напоминала летящую утку или гуся, и цыплята ее не боялись.

Значит, в мозгу крохотного цыпленка хранится образ хищной птицы, полученный им в наследство от родителей с помощью биохимического кода. А если полученный в наследство образ был закодирован биохимическим путем, почему образ, возникший на основе собственного опыта, не может кодироваться так же? Здесь уже неоднократно говорилось, что природа редко отказывается от удачных находок. Почему же ей вести себя иначе в отношении памяти?

Согласно второй теории процесс запоминания состоит в создании новой организации, в образовании новых связей между нервными клетками. Хватит ли человеку на всю жизнь этих потенциальных нервных контактов? Не потому ли в старости ослабевает память (возможность запоминать новые события), что резервы нервной системы оказываются исчерпанными? У математиков по этому поводу еще нет единой точки зрения. Однако, если учесть, что к телу любой нервной клетки приходит по нескольку тысяч нервных окончаний, можно допустить, что нервные сети человеческого мозга могут обеспечить хранение нужного количества информации.

Эту теорию сильно поддерживает то обстоятельство, что сами по себе нервные клетки на протяжении эволюции животных меняются мало. Биохимические процессы, протекающие в нейронах низших животных и человека, близки. Весь прогресс главным образом связан с увеличением нервных клеток и совершенствованием организации нервной системы.

Не все, что известно сейчас о памяти, укладывается в эту теорию. Если личинку какого-нибудь насекомого, например мучного хрущика, научить, двигаясь по лабиринту, всегда поворачивать направо, то и взрослое насекомое – жук сохранит этот навык. Значит, память у него не нарушилась. Между тем, когда личинка окукливается и начинается структурная реорганизация ее тела, у куколки разрушаются не только все нервные связи, но даже 90 процентов самих нервных клеток. Как при этом сохраняется память, остается только гадать.

Какая из двух теорий правильна, сейчас еще решить трудно. Только в отношении условнорефлекторной памяти существует достаточно единодушное мнение, что это временная связь нервных центров, в которых хранятся воспоминания об условном раздражителе, с командным пунктом реакции на него. Однако и здесь еще много неясного. Как образуется эта связь, неизвестно. Одни считают, что она чисто функциональная, то есть всего лишь улучшение проведения возбуждения в определенных синапсах. Другие предполагают, что при образовании условных рефлексов возникают новые контакты между нейронами либо в силу того, что их отростки растут, либо просто на отростках возникают новые синаптические образования.

Так или иначе работу мозга, высшую нервную деятельность, связывают с деятельностью нервных клеток. Это настолько широко известно, что абсолютно ни у кого не вызывает сомнения. Даже люди, очень далекие от подобных биологических проблем, и те совершенно уверены в этом. Не удивительно, что эффект разорвавшейся бомбы вызвала статья, опубликованная несколько лет назад известным американским профессором Галамбосом. Ученый утверждал, что восприятие внешнего мира, образование условных рефлексов, память – все основные функции мозга связаны вовсе не с нервными клетками, а с глией, с теми маленькими клеточками, которые окружают тела нейронов и заполняют промежутки между их отростками.

Нельзя сказать, что подобные невероятные идеи появляются в биологии редко, просто о них успевают забыть раньше, чем они получают всеобщую известность. Галамбосу повезло значительно больше, его идеи получили известность даже в нашей стране, для науки которой изучение нервной системы является традиционным. Однако обсуждать деятельность глиальных элементов с фактами в руках ученые в то время оказались не в состоянии. Просто о глии почти ничего не было известно, хотя глиальных клеток во много раз больше, чем нервных. Раньше считали, что они выполняют лишь опорную функцию, поддерживая нейроны и снабжая их всем необходимым, так как кровеносные капилляры нигде непосредственно с нервными клетками не соприкасаются.

Казалось, идея, выдвинутая Галамбосом, настолько несостоятельна, что завянет прямо на корню. Но нет! Время от времени в разных странах мира, в том числе и у нас, появляются его сторонники. Например, среди грузинских физиологов возникло предположение, что глия выполняет гораздо более важную роль, чем ей до сих пор отводилась. Правда, в отличие от Галамбоса они не приписывают ей функцию сознания или памяти, но предполагают, что глиальные элементы обеспечивают функцию замыкания временной связи при выработке условных рефлексов.

Гистологам уже давно известно, что большое количество окончаний нервных отростков в центральной нервной системе остаются голыми, не покрытыми миелиновой оболочкой. Расчеты показывают, что электрический ток из таких нервных окончаний должен рассеиваться и они должны быть малодейственными для передачи возбуждения на соседнее волокно. Грузинские ученые предполагают: механизм замыкания как раз в том и состоит, что ранее голое нервное окончание одевается миелиновой оболочкой и становится в функциональном отношении более активным. Эту изоляцию формируют глиальные клетки, отростки которых накручиваются на нервное волокно, создавая многослойную миелиновую оболочку.

Подтвердятся ли в дальнейшем высказанные предположения, пока сказать трудно, ведь изучение глии только начинается. Однако не подлежит сомнению, что подобные исследования заставят по-новому взглянуть на физиологические механизмы основных функций центральной нервной системы.

Храбрый обманщик

Человеку не раз приходилось сравнивать животных с людьми. В результате таких сравнений появилось множество удивительных имен: рыба-хирург – названа так за острые шипы на хвосте, напоминающие хирургический скальпель; тюлень-монах – потому, что, сидя на прибрежных скалах, своею позой очень похож на склонившегося в молитве монаха; крабы-солдаты – за умение ходить строем…

Однако нередко бывает наоборот, и мы людей сравниваем с животными. Когда я называю свою дочурку лисой патрикеевной, она понимает, что ее считают плутишкой. А когда, наказанная за шалости, она делает обиженный вид и я говорю ей: «Ну, ежик, опусти свои иголки», – это значит: сама виновата и обижаться на папу не стоит.

К сожалению, нередко сравнения с животными бывают обидными. Иногда мы, невоздержанные на язык взрослые, сравниваем своих ближних и со змеей подколодной, и с поросенком, и, что еще хуже, с его мамой. Такие сравнения с животными обычны у всех народов. В Соединенных Штатах, например, бытует крылатое выражение: «играть роль опоссума». Откуда оно возникло? Что означает? Не обидно ли?

Опоссум небольшое животное, длиной 40–45 сантиметров, внешним видом напоминающее крупную крысу. У него такая же длинная острая мордочка, большие усы и очень длинный хвост. Уцепившись за него своими тоненькими хвостиками, малютки опоссумы отправляются путешествовать на спине у своей матери.

Живут опоссумы в Америке, а у нас в Европе они известны, пожалуй, только ученым, да и то лишь потому, что относятся к сумчатым, то есть матери у опоссумов, как и австралийские кенгуру, носят своих новорожденных детенышей (пока те достаточно не подрастут) в специальной сумке, иначе беспомощные малыши существовать просто не могут.

У себя на родине опоссумы известны всем, и выражение «играть роль опоссума» ни у кого не вызовет недоумения. Когда на футбольном поле собьют парнишку и он лежит себе на траве, не собираясь подняться, товарищи кричат ему: «Довольно играть опоссума!» Это значит, вставай, нечего притворяться мертвым. Виновник не обижается: товарищи догадались, что он пострадал не сильно и просто шутит.

Совсем другое дело, если класс, собравшись после уроков, говорит одному из своих членов, что он играет роль опоссума. Тут уж без обиды не обойтись: это значит, что товарищи считают его обманщиком.

Слава опоссума как беззастенчивого очковтирателя не случайна. Виной тому довольно странное на первый взгляд поведение животного. Когда зверек попадает в беду: хищник захватит его врасплох или просто не удается удрать от опасного преследователя, он притворяется мертвым. На первый взгляд такой способ обороны может показаться просто глупым. Однако с выводами спешить не стоит. Если бы это было так, опоссумы давно перестали бы существовать.

«Психологический» метод борьбы со своими врагами (иначе его и не назовешь) основан на том, что все необычное вызывает у животных страх, или, как говорят ученые, ориентировочно-оборонительную реакцию.

От страха не мудрено и голод забыть, тут уж не до охоты.

Ни один хищник, какой бы опасный он ни был, ни лисица, ни волк, ни даже лев или тигр, наткнувшись на свежеубитое животное, не набросится на него тотчас же. Неподвижность мертвой добычи, неестественность позы является необычным и вызывает у хищника страх. Он будет долго бродить вокруг да около, прежде чем убедится, что никакой опасности нет, то есть пока не ослабнет ориентировочно-оборонительная реакция. Только тогда, очень постепенно, с большими предосторожностями хищник рискнет приблизиться к добыче.

Нередко страх оказывается сильнее голода, и, казалось бы, весьма лакомая пища остается нетронутой. Такое поведение дает возможность опоссуму выждать, выбрать удобный момент и удрать. Обычно его даже не преследуют. Очень резкий переход от полной неподвижности к движению – также малообычное явление, и оно, в свою очередь, вызывает страх.

«Психологический» способ обороны является настолько действенным, что нередко спасает опоссума, уже попавшего в зубы к своему врагу. Только старые и очень опытные хищники, много раз сталкивавшиеся с немудреной уловкой обманщика, способны разобраться в его хитростях. С таким «умным» врагом опоссуму лучше не встречаться, шансы спастись становятся для него ничтожными.

Уже много веков, как за опоссумом прочно утвердилась слава обманщика, одни лишь ученые еще сомневались в этом. Им не было достаточно ясно, действительно ли опоссум такой уж большой притворщик или просто от страха падает в обморок.

Недавно электрофизиологам удалось разгадать эту загадку. Как известно, в клетках головного мозга постоянно возникают электрические импульсы. По характеру электрических реакций нетрудно узнать, спит ли животное, находится под наркозом, в обмороке или его мозг работает нормально. Когда записали биотоки у опоссума в различные моменты его жизни, выяснилось, что, когда он притворяется мертвым, деятельность его мозга не только не угнетена, как бывает во время сна или под наркозом, а, наоборот, достигает своего максимума. Значит, опоссум действительно обманщик и дурная молва о нем не случайна.

Зеленая тоска

Как вы считаете, бывает ли грустно животным?

Давно известно, что тосковать могут не только люди, но даже крылатые и четвероногие существа. Тоскует лебедь по убитой подруге. Беспокоится, места себе не находит собака, когда у нее отбирают щенят. Домашние животные так привыкают к людям, что скучают, когда хозяев нет дома. В Милане собака 12 лет, не пропустив ни одного дня, ходила в паровозное депо встречать своего давно умершего хозяина-машиниста, а когда пришедший паровоз спускал пары и бригада его покидала, грустная, опустив голову и хвост, брела домой. Это ли не доказательство, что грусть животным знакома!