Механизмы мозга - Дун

Бергер установил, что записанные им зигзагообразные отклонения были не совсем беспорядочными, а обнаруживали известную периодичность и регулярность. Самым интересным было то, что форма кривых определенным характерным образом изменялась, когда у субъекта менялось общее «состояние сознания», например при переходе от рассеянности к настороженности.

Оригинальная работа Бергера не привлекла к себе большого внимания. Измеряемые им потенциалы мозга были настолько малы, что лежали у самого предела чувствительности существовавших в то время регистрирующих приборов. К тому же, по-видимому, сам Бергер не был настойчивым пропагандистом своих идей и мало что делал, чтобы привлечь к ним внимание. Поэтому реальность «мозговых волн» начали признавать лишь после 1930 г., когда открытия Бергера были подтверждены английскими исследователя-ми. Тем временем радиотехники разработали высокочувствительные ламповые усилители, что значительно упростило задачу надежной регистрации тех ничтожных электрических потенциалов, с которыми приходилось иметь дело.

Насколько равнодушно была встречена первоначальная работа Бергера, появившаяся в 1929 г. (он опубликовал ее только через 5 лет после того, как она была сделана), настолько же велик был энтузиазм в конце 30-х годов. В необузданном воображении авторов популярных статей уже рисовалось применение радиоприемников (которые сами казались в те дни несколько таинственными) для телепатической связи — путем улавливания «мозговых волн» на расстоянии и расшифровки содержащихся в них мыслей. Хотя серьезные исследователи, работавшие в этой области, не присоединялись к подобным фантазиям, тем не менее существовала надежда, что многочисленные зигзаги на записях электрической активности мозга со временем будут истолкованы и смогут дать подробные сведения о психических процессах. Эти ожидания не оправдались. Теперь мы знаем, что потенциалы, отводимые электродами от поверхности головы, могут отражать лишь среднее электрическое состояние многих миллионов нейронов на большом участке мозга, так что нет никакой возможности получить таким путем те специфические данные, которые были бы необходимы для разгадки процессов мышления. Однако записи электрической активности мозга, или электроэнцефалограммы (ЭЭГ), как они были названы, оказались очень полезными. Сейчас их повседневно используют в клиниках для диагностики определенных типов неврологических расстройств. Электроэнцефалографическая аппаратура приобрела большое значение и в научных исследованиях; в сочетании с другими измерительными приборами она помогла получить значительную часть тех сведений о работе мозга, которыми мы располагаем. Для читателя этой книги ЭЭГ представляет особый интерес, так как она служит первым примером электрического показателя, имеющего отношение к «состоянию сознания».

Характер ЭЭГ человека или другого позвоночного отражает степень активности индивидуума. Это четко иллюстрируют формы ЭЭГ, показанные на рис. 17. Эти кривые записаны у человека с помощью электродов, расположенных на задней половине головы, где, как показывает опыт, главные ритмы выражены особенно сильно. А — электроэнцефалограмма, записанная у человека при открытых глазах и полном внимании к окружающему; она состоит из быстрых отклонений малой амплитуды. Б — ЭЭГ того же человека, находящеюся в покое в удобной позе, с закрытыми глазами, не сосредоточенного на какой-либо мысли; отклонения потенциала здесь больше, чем на А, и появляются колебания более низкой частоты (примерно 10 раз в секунду), ясно видимые на приведенной записи. Эти колебания потенциала, наблюдаемые

у нормального взрослого человека в покое, получили название альфа-ритма. Альфа-ритм характерен для расслабленного состояния, но и он в свою очередь уступает место другим формам ЭЭГ, когда человек впадает в дремоту (кривая В) и когда он засыпает (кривая Г); амплитуда изменений потенциала здесь наибольшая, но волны длинные, медленные, как бы перекатывающиеся. После нескольких часов сна ЭЭГ бывает похожа на кривую Д. Если человек не засыпает, а на короткое время теряет сознание в результате большой перегрузки (например, при резких маневрах самолета на большой скорости, когда у летчика появляется «черная пелена»), ЭЭГ еще больше сглаживается, а иногда колебания потенциала даже совсем исчезают.

Прежде чем рассматривать природу этих электрических волн головного мозга, уместно отметить одно интересное применение электроэнцефалографии в связи с космическими полетами. В Институте мозга Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе разрабатываются методы оценки общей работоспособности отдельных людей в необычных условиях, с которыми можно встретиться в космическом полете, например в условиях больших ускорений и вибрации. Оказалось, что ЭЭГ служит более прямым и надежным показателем реактивности мозга, чем данные визуального наблюдения или измерение других физических показателей. По форме ЭЭГ легко прослеживается переход от нормальной реактивности к вялости и невнимательности при постепенно нарастающем ускорении, а появление «черной пелены» при очень большом ускорении отмечается внезапным сглаживанием кривой. имеются даже указания на принудительную синхронизацию волн под действием очень сильной вибрации; в результате этого субъект вполне может оказаться неспособным выполнять задания, требующие ловкости или умственного напряжения, хотя это вряд ли заметно скажется на показаниях приборов, применяемых обычно для наблюдения за физическим состоянием космонавта.

Для того чтобы ускорить разработку методов, которые могли бы оказаться полезными, исследования в Институте мозга проводились главным образом на кошках и обезьянах, а не на человеке. Но применимость таких методов к людям была подвергнута про-верке в интересном исследовании, в котором записывали ЭЭГ у летчиков, выполнявших боевые маневры на реактивных истребителях. При этом были обнаружены индивидуальные различия в степени влияния таких относительно высоких нагрузок на ЭЭГ. Последующий просмотр личных дел летчиков выявил также тесную корреляцию между степенью влияния летных маневров на ЭЭГ испытуемого и числом аварий и аварийных ситуаций, отмеченных у него в прошлом!

Природа электрических волн мозга

Существование электрических волн мозга на первый взгляд не кажется неожиданным. Мы знаем, что функция мозга имеет электрическую природу и что в любой момент миллионы, а может быть, и миллиарды его нейронов замыкают и размыкают соответствующие электрофизиологические цепи и посылают токи в различных направлениях. Поскольку все электрические токи производят эффекты, которые можно обнаружить на расстоянии, следует ли удивляться тому, что между металлическими пластинками, плотно прижатыми к различным участкам головы, регистрируются очень малые электрические потенциалы? Однако в действительности нас поражает не самый факт существования этих потенциалов, а скорее та форма электрических волн, которая иногда наблюдается. Конечно, вполне возможно, что типичная форма ЭЭГ при бодрствовании (рис. 17,А) представляет собой суммарный результат миллионов ничтожных токов, идущих в разных направлениях и в разные моменты времени в нейронах, находящихся поблизости от наружного измерительного электрода; такого рода флуктуации электрического напряжения физики и инженеры-связисты называют «шумом», который, как известно, является следствием суммирования множества случайных, не связанных друг с другом очень слабых электрических