Тайны памяти (с иллюстрациями) - Сергеев Борис Федорович (бесплатные онлайн книги читаем полные версии .txt) 📗
Отбросим в сторону вопрос о происхождении билатеральной симметрии. Раз она есть, раз существует симметрия конечностей и многих органов тела, вполне понятна необходимость симметрии мозга, управляющего этими органами. Внешнее строение головного и спинного мозга убеждает в довольно строгой симметричности его частей, венцом которой является парность самых важных отделав мозга – его больших полушарий. Она кажется совершенно естественной, но скрывает ряд неожиданностей. Здесь нас ожидает пять парадоксов.
Во-первых, двигательные отделы правой половины мозга руководят работой мышц левой половины тела – и наоборот. Нервные волокна, несущие команды мышцам, выйдя из продолговатого мозга человека, совершают полный перекрест, переходя на противоположную часть спинного мозга.
В свою очередь, то же происходит и с нервными волокнами, несущими информацию от органов чувств (от глаз, ушей, вестибулярного аппарата, от рецепторов кожи и мышц). Вот вам второй парадокс. Только перекрест этот не полный. У человека перекрещивается примерно 50 процентов чувствительных волокон, то есть информацию от одного глаза в равной мере получают обе половины мозга. Конструктивные усовершенствования налицо. Двустороннее представительство органов кажется более надежным, хотя, с другой стороны, двойственность командования имеет неустранимые организационные трудности. Единоначалие лишено этих недостатков.
Подобное соотношение возникло в эволюции позвоночных недавно. На низших его ступенях, скажем у рыб, перекрест нервных волокон, несущих в мозг информацию, полный. Правый глаз посылает информацию только левой половине мозга, а левый соответственно – правой. Зато двигательные команды к мышцам приходят из обеих половин. Дальнейшее развитие пошло по пути: информацию в обе половины мозга, команды лишь из одной. Полная противоположность тому, что было заложено вначале. В чем смысл этого парадокса, сказать трудно.
Внутренние органы человека не имеют строгой симметрии. Сердце, желудок, кишечник, печень и селезенка есть в единственном числе. Казалось бы, центры для управления ими должны развиться лишь в одной из половин мозга. Ничего подобного не обнаружено, и в этом еще один парадокс. Вот четыре парадокса симметричного строения мозга. С последним мы познакомимся в конце главы.
Чердак
В Париже у здания Пастеровского института воздвигнут памятник лягушке. Недавно на средства, собранные студентами-медиками, как дань признательности этому живучему, терпеливому существу, излюбленному объекту физиологических и фармакологических исследований второй памятник установили в Токио. За заслуги в изучении мозга следовало бы отметить собаку и кошку. Памятник собаке водружен в Ленинграде у здания лаборатории И.П. Павлова, а вот кошка, насколько мне известно, еще ждет своей очереди.
Ни у кого не вызывает сомнения, что мозг – важнейший орган тела человека и высших животных. Правда, удаление головного мозга не влечет за собой немедленную смерть. В нем нет таких отделов, без которых жизнь не могла бы теплиться. Все жизненно важные функции по управлению кровообращением и дыханием сосредоточены в продолговатом мозгу. Остальное можно удалить, ничем не компенсируя работу утраченных частей мозга. Но что это за жизнь!
Если у кошки удалить лишь кору больших полушарий, животное становится глубоким инвалидом. У меня в лаборатории жили несколько таких кошек. Оперированные животные могли ходить, хотя и не очень уверенно, слышали, но не понимали того, что слышат. Различали свет от темноты, ощущали тепло, холод, боль, но пользоваться всей этой информацией были не в состоянии. Целый день они спали, пробуждаясь лишь для того, чтобы опорожнить мочевой пузырь и кишечник, или от голода и жажды. Сами есть они не могли. Найти пищу и понять, что это еда, даже если на нее и натыкались, кошки были не способны.
Кормить моих подопечных было одно мучение. Кошки не хотели открывать рот, а когда их пробовали кормить насильно, отчаянно кусались и царапались. Самым легким способом, хотя вряд ли он покажется достаточно гуманным, было сдавить кошке хвост. Животное приходило в ярость и пыталось кусаться, но я ничем не рисковал, так как она не способна догадаться, что обидчик сзади. Рассерженная бесполушарная кошка кусает пустое пространство перед собой. Гораздо опаснее моему лаборанту, который, воспользовавшись кошачьей яростью, пинцетом должен засовывать ей в рот кусочки сырого мяса. Когда они попадают на корень языка, кошка уже не может их выплюнуть. Мне нужно очень крепко держать ее за хвост; если она вырвется, вся нерастраченная ярость обрушится на лаборанта.
Бескорковая кошка останется инвалидом на всю жизнь. Ее ничему или почти ничему нельзя научить. Как известно, крупнейший английский нейрофизиолог Шеррингтон не принял условно-рефлекторную теорию как учение о высшей нервной деятельности. В 1912 году во время пребывания в Петербурге он посетил лабораторию И.П. Павлова и присутствовал на опыте. Полюбовавшись, как на звук звонка у собаки начинала капать слюна, и, видимо, желая избежать дискуссии, сэр Чарлз попробовал отшутиться. «Это напоминает, – сказал он, – нашу молитву перед обедом, – очевидно, молитва имеет для нас такое же значение, как для собаки звонок». Бескорковые кошки не способны усваивать подобные «молитвы», тем более вырабатывать более сложные условные рефлексы.
Основная функция коры больших полушарий – накопление жизненного опыта, или, на языке физиологии, образования условных рефлексов. Наш чердак, кора больших полушарий, самая важная часть головного мозга. Здесь средоточие всех высших функций, наш человеческий интеллект.
Раздвоение личности
Анализаторы всю собранную ими информацию направляют в кору больших полушарий. Обе половины мозга информированы одинаково. А могут ли братья-двойники – полушария головного мозга – обмениваться информацией?
Ответить на этот вопрос нетрудно, нужно лишь добиться, чтобы информация поступала только в одну половину мозга. Для этого производят специальную операцию. Если кошке рассечь хиазму (место переплетения волокон зрительных нервов), имеющую вид буквы X, таким образом, чтобы получились знаки больше и меньше (> и <), каждый глаз сможет посылать информацию только в свою половину мозга. Затем животному накладывают на один глаз повязку и обучают находить корм в кормушке, над которой вешается какая-нибудь картинка, например квадрат. Когда животное запомнит рисунок и перестанет ошибаться, повязку переносят на другой глаз. Обычно кошка отлично выдерживает экзамен. Ее правый глаз узнает то, в чем умел разобраться левый. Способность «двойняшек» обмениваться информацией не вызывает сомнений.
Для подобных экспериментов природа создала готовые модели. У низших позвоночных зрительный нерв делает полный перекрест, поэтому каждый глаз посылает информацию только в противоположную половину мозга. Опыт повторили на золотых карасях и убедились, что и их полушария обмениваются информацией. Увидев необученным глазом сигнал опасности, рыба так энергично и уверенно спасалась бегством, что не было никаких сомнений в уровне знаний специально не обучавшейся половины мозга.
С более сложными задачами справиться оказалось не так легко. Во второй серии опытов рыбка, увидев на белом фоне три горизонтальные зеленые полоски, должна была как можно скорее удрать в соседний отсек, открыв носом легкую дверку. Когда же на картинке оказывались красные пересекающиеся между собой полоски, ей следовало оставаться на месте, так как в этом случае дверь была заперта и об нее можно было сильно расквасить нос.
Когда золотые рыбки достаточно хорошо усвоили урок, им устроили экзамен. Вопросы были с подвохом. Их сначала задавали обученному глазу. Теперь экзаменатор показывал золотому карасю или три красные горизонтальные полоски, или зеленые пересекающиеся. Рыбе предстояло определить свое отношение к новым картинкам, решить, что важнее: форма или цвет. Караси выбирали форму. Вид горизонтальных полосок их пугал, несмотря на то, что они были окрашены в красный цвет. К зеленым перекрещенным полоскам рыбы остались равнодушны.
