Мозг и его потребности 2.0. От питания до признания - Вячеслав Дубынин

мог бы волевым усилием регулировать работу своего сердца. Вряд ли бы это привело к чему-то хорошему. Дети любопытны и способны, например, запихнуть в нос детальку от конструктора (интересно, поместится?). Точно так же из любопытства ребенок мог бы остановить свое сердце – просто чтобы посмотреть, что получится. Взрослые, конечно, разумнее, но тогда все равно пришлось бы все время думать: «Не забыть отдать команду сердцу, а то оно выключится». Вот так отвлекся на чтение статьи в интернете – и умер от остановки сердца. Веселого мало. Совершенно ни к чему загружать высшие центры головного мозга такими рутинными задачами, с которыми может справиться спинной мозг, ствол, а иногда и сам внутренний орган с помощью небольшого числа специализированных клеток.

Если мы обратимся к классификации потребностей по Абрахаму Маслоу, то увидим эту тему в основании пирамиды. Она относится к физиологическим потребностям. По классификации П. В. Симонова, гомеостаз является частью витальных потребностей. Павел Васильевич особо выделял гомеостатические потребности. В их число входят программы, связанные с сердечно-сосудистой системой, дыханием, терморегуляцией. Сюда же относится деятельность системы сна и бодрствования, о которой мы еще поговорим. Но для начала разберемся с сердечно-сосудистой регуляцией, дыханием, взаимодействием с эндокринной системой – то есть с наиболее витальными функциями организма. От них буквально зависит наша жизнь.

Стабильные параметры нашего тела

Понятие гомеостаза – одно из базовых в физиологии. Оно так же значимо, как понятие рефлекса или пластичности нервных клеток. Этот термин позволяет единственным словом охарактеризовать задачу, которая решается огромным числом регуляторных систем. Действительно, телу для нормальной работы нужно, чтобы целый набор параметров был относительно стабилен. Например, температура. Для человека, как теплокровного позвоночного, 36,6°С – идеальная видоспецифическая температура, при которой органы и ткани чувствуют себя лучше всего. Когда этот параметр изменяется на плюс-минус полградуса, организму уже становится нехорошо. При отклонении в один градус ему уже откровенно плохо.

Нашему телу не безразлично, с какой скоростью и интенсивностью кровь переносит необходимые вещества. Параметры работы сердца, частота и сила сокращений, тонус сосудов (насколько они сжаты или расширены в разных частях тела) тоже должны быть относительно стабильными. Эти непростые задачи в основном решаются без участия нашего сознания, потому что думать про тысячи километров сосудов нам явно недосуг. Важен постоянный химический состав крови. Прежде всего – содержание кислорода и углекислого газа, что связано с нашей дыхательной системой.

Из всего списка витальных потребностей дыхание – самая необходимая нам для жизни. Уже через 20–30 секунд без поступления свежего воздуха организму «плохеет». При этом дыхание прекрасно поддается произвольному контролю. Потому-то дыхательная гимнастика – простой и доступный способ быстро переключить нервную систему из состояния стресса или волнения на процессы, которые по-настоящему важны. Способ утихомирить эмоции, остановить «проговаривание» каких-то слишком назойливых мыслей – просто подышать. Например, медленный вдох на счет раз-два-три-четыре и такой же выдох. Уже после нескольких подходов сердцебиение успокаивается, а мысли перестают метаться.

Состояние большинства внутренних органов можно описать разными параметрами. Например, растяжение стенок мочевого пузыря, бронхов, аорты или химический состав крови внутри сосудистого русла. Поддержание стабильности таких параметров опирается на информацию, получаемую от многочисленных нервных волокон-рецепторов – температурных, химических, механочувствительных, расположенных во всех органах и в самой нервной системе, например в гипоталамусе, в продолговатом мозге. Получив сенсорные сигналы (интерорецепция), мозг запускает рефлекторные реакции. При этом работают, как правило, врожденно сформированные цепочки нейронов. Если вдруг состояние отклоняется от идеала, то реакция будет направлена на то, чтобы вернуться обратно к «точке нормы».

Подобного рода системы, которые отслеживают некий параметр и, если он отклоняется, возвращают в исходное положение, называются системами с отрицательной обратной связью. То есть если какой-то параметр, тот же уровень СО2, вырос, есть способ избавиться от его излишков. А если понизилась глюкоза, то сработает механизм, позволяющий повысить ее уровень, вернуть к идеалу.

Эти обратные связи мы и будем разбирать, рассуждая о разных системах.

Как обратные связи обеспечивают постоянство параметров

Что лежит в основе обратных связей? Напомню, что нервные клетки, чтобы реализовать даже самые простые программы и выполнить элементарные задачи, должны быть собраны в цепи. На входе такой цепи – сенсорный нейрон, дальше расположены промежуточные нейроны, а на выходе – двигательная или вегетативная клетки (см. рис. 1.1). В этой главе речь в основном пойдет о вегетативных нейронах, активность которых направлена на внутренние органы.

Специфику вегетативных нейронов определяет тот факт, что сознание очень слабо вмешивается в их работу.

Не потому, что не хочет, а потому, что не может! Эти входы заблокированы, чтобы не вызывать ненужных колебаний различных параметров в жизненно важных системах нашего организма. Не стоит пускать ребенка с его шаловливыми ручонками, скажем, к пульту управления космической станцией.

Чтобы программы обратной связи реализовались, во внутренних органах существует масса чувствительных нервных волокон, рецепторов. Например, хорошо изучены рецепторы, которые находятся в дуге аорты, то есть в самом главном сосуде, который выходит из нашего сердца. Чуть повыше, в месте разветвления сонной артерии – это область перехода от шеи к нижней челюсти, – располагается так называемый каротидный синус, или каротидное тельце. Дуга аорты и каротидное тельце – зоны, чрезвычайно богатые на всяческие датчики-рецепторы. В их стенках присутствуют барорецепторы (реакция на давление), хеморецепторы, терморецепторы и др. Одни из них реагируют на растяжение стенок сосудов, а значит, на кровяное давление, другие – на химический состав крови. Вот так, пока человек живет себе спокойно, внутри у него несут караул бдительные нервные волокна.

Гомеостатические реакции вегетативной нервной системы

Для начала посмотрим, что происходит на уровне спинного мозга. Он гораздо меньше и проще, чем головной, и разобраться в гомеостатических программах, которыми он управляет, заметно легче.

Спинной мозг человека делится на 31 часть (сегмент) от шеи до копчика (рис. 10.1, вверху). Разные сегменты управляют разными «этажами», то есть наше тело (шея, туловище, конечности) условно подразделяется на 31 горизонтально расположенную область. Шейный отдел спинного мозга связан, как это ни странно, с шеей, руками и диафрагмой. Грудной управляет областью грудной клетки и брюшной полости. Поясничный взаимодействует с ногами. Самый нижний, крестцово-копчиковый отдел работает в основном с областью таза.

Помимо прочего, каждый из сегментов постоянно обменивается сигналами с головным мозгом.

Основная масса наших внутренних органов находится в грудной клетке, в брюшной и тазовой полостях. Поэтому с ними взаимодействуют прежде всего грудной и крестцово-копчиковый отделы спинного мозга. Там-то и находится львиная доля вегетативных нервных клеток, которые направляют свои аксоны к внутренним органам.

Как известно, нервная система делится на центральную и периферическую. В состав последней входят сенсорные волокна, связанные с органами чувств, а также аксоны двигательных и вегетативных нейронов. Аксон мотонейрона – двигательной нервной клетки