Механизмы мозга - Дун

эффектов. Однако форма ЭЭГ на рис. 17, Б — это уже нечто иное. Именно регулярность колебаний потенциала, образующих альфа-ритм, сразу же вызвала интерес к электрическим волнам мозга. Такую регулярность можно объяснить только значительной синхронностью нейронных токов. Это явление выглядит еще внушительнее, если регистрировать ЭЭГ одновременно с помощью нескольких пар электродов, укрепленных на обеих сторонах затылочной области, и сравнивать получаемые записи современным электронным методом взаимно-корреляционного анализа. Такие сравнения показали, что нейронные токи синхронизированы не только на небольших местных участках; оказывается, подобная согласованная синхронизация охватывает существенную часть всего головного мозга!

Так как работа нервной системы в основном состоит в проведении импульсов типа «включение — выключение», сначала думали, что альфа-ритм отражает одновременную синхронизированную импульсацию большого числа нейронов. Однако основная масса новых данных говорит в пользу того, что импульсная активность нейронов, вероятно, не играет здесь непосредственной роли. На самом деле альфа-волны, по-видимому, отражают более генерализованные потоки электричества в войлокообразной массе дендритов, составляющей характерную особенность серого вещества головного мозга. Полагают, что возникающие при этом дендритные потенциалы обычно не настолько велики, чтобы вызывать типичную импульсную активность нейронов. Однако повышение и понижение дендритных потенциалов, вероятно, соответственно облегчает и затрудняет активацию нейронов при получении от других нейронов тех специфических импульсов, которые лежат в основе вычислительных, управляющих и мыслительных процессов. Иными словами, альфа-ритм, по-видимому, отражает прохождение через всю массу нейронов периодической волны сенсибилизации. Как полагают, именно в эти периоды высокой чувствительности мозг наиболее восприимчив к сенсорной информации, поступающей с периферии, и легче всего может начать ее переработку, если сенсорный сигнал становится достаточно сильным, чтобы требовать внимания со стороны организма.

Эта интерпретация альфа-ритма заставляет вспомнить о синхронизирующих импульсах, используемых в электронных цифровых вычислительных машинах. Конечный результат в обоих случаях состоит в том, что различные элементы системы сенсибилизируются и получают возможность действовать только в ограниченные, периодически повторяющиеся промежутки времени. Возникает интересный вопрос: удовлетворяет ли частота альфа-ритма требованиям этой гипотезы? При конструировании электронной вычислительной машины интервал между последовательными синхронизирующими импульсами обычно делают как можно более коротким, чтобы достичь максимальной скорости вычислений. «Как можно более короткий интервал» означает время, необходимое для того, чтобы все компоненты, участвующие в одном «шаге» вычислительного процесса, могли выполнить соответствующие операции. Для современных быстродействующих электронных переключателей это время обычно измеряется миллионными долями секунды или еще короче. Поскольку в природе мы встречаем так много примеров высокой эффективности, можно было бы ожидать, что интервал альфа-ритма (около 0,1 секунды) соответствует времени, необходимому для того, чтобы нервные импульсы могли пройти нейронную цепь такой длины, какая типична для сложных нервных процессов. В подтверждение подобной догадки действительно можно привести некоторые данные. Прежде всего время, необходимое нейрону для того, чтобы он мог ответить на входной сигнал одиночным импульсом и после этого прийти в состояние готовности к новому импульсу, составляет несколько тысячных секунды; цепь длиной от нескольких десятков до сотни последовательно соединенных нейронов (такие числа по крайней мере кажутся правдоподобными) согласовалась бы с частотой альфа-ритма. Эту линию рассуждений подкрепляют эксперименты, показывающие, что мозгу требуется примерно 0,1 секунды, чтобы сформулировать приказ о простой мышечной реакции после получения сенсорного импульса. Возможно, однако, что более показательны другие эксперименты, которые провел Дж. Барлоу в Массачусетском технологическом институте. В этих экспериментах записывали ЭЭГ у человека, перед глазами которого на короткое время вспыхивал яркий свет. Оказалось, что каждая вспышка вызывает ряд последовательных волн, частота которых почти равна частоте альфа-ритма. Очевидно, внезапный разряд множества нейронов в зрительной коре, вызванный вспышкой яркого света, приводил всю систему в ритмическое колебание. Электротехнику это явление, конечно, знакомо. При внезапном разряде конденсатора в колебательном контуре в этом контуре всегда возникают колебания на его резонансной частоте; затем амплитуда колебаний уменьшается с быстротой, определяемой внутренним сопротивлением, или «коэффициентом затухания» контура. В экспериментах Барлоу определенная таким способом резонансная частота была очень близка к частоте нормального альфа-ритма каждого испытуемого. Интересно также, что коэффициент затухания был очень высок: за каждой вспышкой света следовало всего лишь 10 -15 заметных колебаний ЭЭГ.

Однако все это весьма гипотетично. Правда, есть основания думать, что окончательное объяснение альфа-ритма будет все же основано на естественном резонансе какой-то части цепей головного мозга, причем период, соответствующий резонансу, будет близок к времени, необходимому для прохождения импульсов ио типичной цепи взаимосвязанных нейронов. Кроме того, довольно убедительными кажутся данные о том, что альфа-ритм действительно указывает на периодическую синхронную сенсибилизацию и десенсибилизацию нейронов. Однако, без сомнения, еще не установлено что это и в самом деле синхронизирующая импульсация, аналогичная той, которая применяется в электронных вычислительных машинах. Во всяком случае, аналогия не может быть слишком близкой, поскольку при настороженности или сосредоточенном внимании альфа-ритм исчезает, и это, видимо, позволяет предполагать, что при активной работе мозга над сознательной мыслью различные его части уже не действуют синхронно, а каждая из них обособленно выполняет свою собственную задачу. Выражаясь языком техники, в процессах мышления, по-видимому, используются несинхронные методы. Синхронизация же используется как будто только при рассеянном внимании, возможно, для непрерывного сканирования и «просмотра» всех сенсорных данных с целью выявления «недопустимых» ситуаций; когда таковые обнаруживаются, они, возможно, тотчас приводят в действие автоматическую систему, реорганизующую внутренние связи головного мозга в схему, лучше приспособленную для сознательного рассмотрения возникшей задачи.

Теперь мы оставим область гипотез и вернемся на более твердую почву реальных наблюдений. Электроэнцефалография достигла поразительных успехов в диагностике и объяснении эпилепсии. Результаты этих исследований особенно интересны для нас тем, что в них содержатся некоторые указания на электрическую природу эмоциональных и интеллектуальных процессов.

Эпилепсия

Тяжелый эпилептический припадок («grand mal») представляет собой ужасное зрелище. Живое описание его дает «Новая стандартная энциклопедия» Фанка и Уэгнолса (1937):

«...больной, иногда совершенно неожиданно, издает странный нечленораздельный крик и внезапно падает без чувств, как пораженный молнией. Кожа становится мертвенно-бледной, тело застывает в оцепенении, спина выгнута дугой, черты лица неподвижны; дыхание прекращается. Вскоре цвет кожи меняется, лицо становится синевато-багровым, вены на шее вздуваются и пульсируют, глазные яблоки выпячиваются, в горле слышны булькающие звуки; смерть кажется неминуемой. Но почти тотчас же дыхание возобновляется, и все тело охватывают ритмические конвульсии. Руки и ноги раскинуты в неестественной позе, лицо сведено в страшную гримасу, язык прикушен, челюсти сжаты так, что иногда ломаются зубы.»

Не удивительно, что эта болезнь вызывала суеверный ужас и что в прежние времена, когда даже для лечения обычных заболеваний вместо антибиотиков применялись тайные снадобья и заклинания, эпилепсия считалась особенно подходящим случаем для применения религиозных и мистических процедур. Однако уже