Занимательная физиология - Борис Сергеев

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.