Механизмы мозга - Дун

соединенная с ней масса белой ткани. Это относится и к другим частям головного мозга. Их поверхность нередко состоит из скопления сероватых клеток, окаймляющих массу беловатого материала иной консистенции и, очевидно, иного микроскопического строения. Исследование показывает, что, как и в спинном мозгу, важной составной частью серого вещества является множество нейронов, белое же вещество состоит исключительно из аксонов. Тракты, состоящие из белого вещества, играют роль соединительных кабелей, связывающих между собой различные части головного мозга. По своей структуре и функции они сходны с белым веществом спинного мозга, передающим электрические сигналы от рецепторов и к эффекторным органам периферической нервной системы. На рис. 6 видно, как некоторые из этих главных волокнистых трактов перекрещиваются внутри головного мозга. Аксоны собраны в пучки, причем типичный пучок содержит буквально миллионы таких проводящих волокон, соответствующих проводникам в электрических цепях. Самым крупным из отдельных скоплений таких соединительных волокон является «кабель», называемый мозолистым телом, который связывает обе симметричные половины мозговой коры (рис. 14); число отдельных проводников в этом кабеле оценивают цифрой 300 миллионов! Другие крупные пучки нервных волокон соединяют различные части ствола мозга с определенными участками коры. Рис. 6. Волокна, соединяющие различные части коры головного мозга [3].

Такая организация связующих трактов, так же как и другие особенности головного мозга, заставляет предположить, что природа нашла целесообразным разделить «вычислительный» аппарат организма на четко выраженные подсистемы, подобно тому как создатели вычислительной машины нашли целесообразным разделить ее на счетное устройство, управляющее устройство, память и т. п. Данные, которые мы рассмотрим позже, подтверждают дифференцировку головного мозга, хотя функции, несомненно, распределяются здесь совсем не так, как в вычислительной машине.

Состав серого вещества мозга

Поскольку белые волокнистые тракты играют роль кабелей, передающих информацию в электрической форме из одной части мозга в другую, очевидно, что именно в соединенных этими трактами скоплениях серого вещества и производится основная работа. Серое вещество содержит обычную сеть мелких кровеносных сосудов, которые пронизывают все органы тела, доставляют им необходимые питательные материалы и удаляют ненужные продукты, образующиеся в процессе жизнедеятельности. В сером веществе находятся также клетки, выполняющие ту или иную из многочисленных вспомогательных функций, связанных с поддержанием надлежащей химической среды, которая нужна для работы органа. Однако рабочими элементами серого вещества, ради которых существует эта специальная система кровеносных сосудов и поддерживающих клеток, являются нейроны.

Хотя нейрон головного мозга и нейрон периферической нервной системы — это в основе своей сходные электрохимические элементы, структура их не идентична. За исключением тех нейронов, длинные аксоны которых вступают в белые волокнистые тракты, соединяющие различные части головного мозга, аксоны у мозговых нейронов, как правило, короче, чем у клеток периферической нервной системы. Вместе с тем число дендритов у них обычно больше, и эти многочисленные входные разветвления нервных клеток переплетаются в сером веществе головного мозга гораздо более сложным образом, чем дендриты периферических или спинномозговых нейронов. В головном мозгу человека имеются нейроны весьма различной величины и формы, но в среднем они значительно меньше, чем в других частях нервной системы. В важнейших отделах головного мозга нейроны настолько малы, что в кубическом сантиметре серого вещества их помещается больше шести миллионов.

Тем не менее нейроны являются функциональными элементами головного мозга, который содержит огромное множество этих элементов, соединенных в цепи; каждый из них посылает свой особый кодированный сигнал из электрических импульсов другим элементам цели (по отношению к которым он является входным), в соответствии с сигналами, поступающими на его собственные входы от других элементов (по отношению к которым он является выходным). Подобное описание применимо и к электронной вычислительной машине. Специалист по вычислительным машинам сразу сказал бы, что при такой организации мозг должен обладать способностью к выполнению вычислительных и логических операций.

Центральные окончания периферических нервов

Теперь мы убедились, что головной мозг обладает упорядоченной общей организацией, аналогичной структуре вычислительной машины,— что он состоит из связанных между собой подсистем, каждая из которых представляет собой скопление элементов, соединенных множественными связями и способных принимать и генерировать сигналы типа «включение— выключение», характерные для нервной системы. Следующим шагом в нашем исследовании головного мозга, естественно, будет поиск тех мест, куда афферентные нервы посылают свои импульсы для переработки, а также тех мест, где афферентные нервы получают сигналы, которые они передают периферическим двигательным механизмам тела. К счастью, природа предоставила нейрофизиологу возможность проводить подобные исследования на животном или человеке, находящемся в полном сознании. В головном мозгу нет рецепторов прикосновения и болевых рецепторов. Поэтому после удаления (под наркозом или под местной анестезией) соответствующего участка кости и оболочек, покрывающих нежное вещество мозга, больного можно вновь привести в полное сознание, и он сможет сообщать о своих ощущениях, в то время как хирург будет погружать электроды в различные участки его мозга, измерять или создавать в нем электрические потенциалы и наблюдать результаты. Электрод обычно представляет собой тонкую проволочку, покрытую, за исключением самого кончика, изолирующим материалом. При измерении потенциалов, естественно возникающих в мозгу, электрод передает регистрирующим приборам сведения о потенциале на очень малом участке, непосредственно примыкающем к его кончику. При раздражении мозга внешним током от прибора электрод подводит этот ток к столь же малому объему ткани.

Разумеется, на людях никто не проводит экспериментов, специально предназначенных для получения сведений о том, как работает мозг. Однако за многие годы на человеческом мозге было проведено много тысяч операций с целью ослабить патологические явления, вызванные травмой или болезнью. Нейрохирурги нашли, что исследование с применением электродов описанного выше типа может оказать неоценимую помощь при установлении точной локализации поврежденной ткани, которую нужно удалить или отделить, чтобы облегчить состояние больного. А так как нейрохирурги часто бывают также исследователя-ми, они обычно подробно записывают и публикуют свои наблюдения. Таким описаниям мы обязаны значительной частью наших знаний о работе головного мозга и нервной системы в целом.

В дополнение к сведениям, полученным в операционной, исследователи мозга, так же как и другие ученые-медики, извлекли огромную пользу из того, что процессы эволюционного развития различных видов обусловили большое сходство в структуре и функции соответственных органов у родственных животных. Головной мозг шимпанзе не только состоит из тех же частей, что и мозг человека, но и сами эти части сходны по форме, а имеющиеся ныне обширные данные указывают на то, что они функционируют почти в точности так же, как соответственные части человеческого мозга. Мозг собаки не так уж сильно отличается от мозга приматов, а