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.

Подтвердятся ли в дальнейшем высказанные предположения, пока сказать трудно, ведь изучение глии только начинается. Однако не подлежит сомнению, что подобные исследования заставят по-новому взглянуть на физиологические механизмы основных функций центральной нервной системы.

Храбрый обманщик

Человеку не раз приходилось сравнивать животных с людьми. В результате таких сравнений появилось множество удивительных имен: рыба-хирург – названа так за острые шипы на хвосте, напоминающие хирургический скальпель; тюлень-монах – потому, что, сидя на прибрежных скалах, своею позой очень похож на склонившегося в молитве монаха; крабы-солдаты – за умение ходить строем…

Однако нередко бывает наоборот, и мы людей сравниваем с животными. Когда я называю свою дочурку лисой патрикеевной, она понимает, что ее считают плутишкой. А когда, наказанная за шалости, она делает обиженный вид и я говорю ей: «Ну, ежик, опусти свои иголки», – это значит: сама виновата и обижаться на папу не стоит.

К сожалению, нередко сравнения с животными бывают обидными. Иногда мы, невоздержанные на язык взрослые, сравниваем своих ближних и со змеей подколодной, и с поросенком, и, что еще хуже, с его мамой. Такие сравнения с животными обычны у всех народов. В Соединенных Штатах, например, бытует крылатое выражение: «играть роль опоссума». Откуда оно возникло? Что означает? Не обидно ли?

Опоссум небольшое животное, длиной 40–45 сантиметров, внешним видом напоминающее крупную крысу. У него такая же длинная острая мордочка, большие усы и очень длинный хвост. Уцепившись за него своими тоненькими хвостиками, малютки опоссумы отправляются путешествовать на спине у своей матери.

Живут опоссумы в Америке, а у нас в Европе они известны, пожалуй, только ученым, да и то лишь потому, что относятся к сумчатым, то есть матери у опоссумов, как и австралийские кенгуру, носят своих новорожденных детенышей (пока те достаточно не подрастут) в специальной сумке, иначе беспомощные малыши существовать просто не могут.

У себя на родине опоссумы известны всем, и выражение «играть роль опоссума» ни у кого не вызовет недоумения. Когда на футбольном поле собьют парнишку и он лежит себе на траве, не собираясь подняться, товарищи кричат ему: «Довольно играть опоссума!» Это значит, вставай, нечего притворяться мертвым. Виновник не обижается: товарищи догадались, что он пострадал не сильно и просто шутит.

Совсем другое дело, если класс, собравшись после уроков, говорит одному из своих членов, что он играет роль опоссума. Тут уж без обиды не обойтись: это значит, что товарищи считают его обманщиком.

Слава опоссума как беззастенчивого очковтирателя не случайна. Виной тому довольно странное на первый взгляд поведение животного. Когда зверек попадает в беду: хищник захватит его врасплох или просто не удается удрать от опасного преследователя, он притворяется мертвым. На первый взгляд такой способ обороны может показаться просто глупым. Однако с выводами спешить не стоит. Если бы это было так, опоссумы давно перестали бы существовать.

«Психологический» метод борьбы со своими врагами (иначе его и не назовешь) основан на том, что все необычное вызывает у животных страх, или, как говорят ученые, ориентировочно-оборонительную реакцию.

От страха не мудрено и голод забыть, тут уж не до охоты.

Ни один хищник, какой бы опасный он ни был, ни лисица, ни волк, ни даже лев или тигр, наткнувшись на свежеубитое животное, не набросится на него тотчас же. Неподвижность мертвой добычи, неестественность позы является необычным и вызывает у хищника страх. Он будет долго бродить вокруг да около, прежде чем убедится, что никакой опасности нет, то есть пока не ослабнет ориентировочно-оборонительная реакция. Только тогда, очень постепенно, с большими предосторожностями хищник рискнет приблизиться к добыче.

Нередко страх оказывается сильнее голода, и, казалось бы, весьма лакомая пища остается нетронутой. Такое поведение дает возможность опоссуму выждать, выбрать удобный момент и удрать. Обычно его даже не преследуют. Очень резкий переход от полной неподвижности к движению – также малообычное явление, и оно, в свою очередь, вызывает страх.

«Психологический» способ обороны является настолько действенным, что нередко спасает опоссума, уже попавшего в зубы к своему врагу. Только старые и очень опытные хищники, много раз сталкивавшиеся с немудреной уловкой обманщика, способны разобраться в его хитростях. С таким «умным» врагом опоссуму лучше не встречаться, шансы спастись становятся для него ничтожными.

Уже много веков, как за опоссумом прочно утвердилась слава обманщика, одни лишь ученые еще сомневались в этом. Им не было достаточно ясно, действительно ли опоссум такой уж большой притворщик или просто от страха падает в обморок.

Недавно электрофизиологам удалось разгадать эту загадку. Как известно, в клетках головного мозга постоянно возникают электрические импульсы. По характеру электрических реакций нетрудно узнать, спит ли животное, находится под наркозом, в обмороке или его мозг работает нормально. Когда записали биотоки у опоссума в различные моменты его жизни, выяснилось, что, когда он притворяется мертвым, деятельность его мозга не только не угнетена, как бывает во время сна или под наркозом, а, наоборот, достигает своего максимума. Значит, опоссум действительно обманщик и дурная молва о нем не случайна.

Зеленая тоска

Как вы считаете, бывает ли грустно животным?

Давно известно, что тосковать могут не только люди, но даже крылатые и четвероногие существа. Тоскует лебедь по убитой подруге. Беспокоится, места себе не находит собака, когда у нее отбирают щенят. Домашние животные так привыкают к людям, что скучают, когда хозяев нет дома. В Милане собака 12 лет, не пропустив ни одного дня, ходила в паровозное депо встречать своего давно умершего хозяина-машиниста, а когда пришедший паровоз спускал пары и бригада его покидала, грустная, опустив голову и хвост, брела домой. Это ли не доказательство, что грусть животным знакома!

Да, высшим животным это чувство не чуждо. А как обстоит дело с более примитивными существами? Способны ли и они испытывать что-нибудь подобное? Судить об этом очень трудно. Как узнать, какое настроение у бабочки, порхающей на лугу? Спросить ее об этом нельзя. Единственный способ что-то понять – изучить в сходных условиях поведение самых разных животных. Выяснить, например, как они переносят одиночество, отсутствие контакта с себе подобными.

Для человека это тяжелое испытание. Широкую известность получили истории с так называемыми «робинзонами», то есть с людьми, в силу тех или иных обстоятельств вынужденными жить в полном одиночестве на необитаемых островах. У многих из них это вызвало серьезные психические расстройства. И не мудрено, человек существо социальное.

Среди животных тоже хуже всего переносят одиночество те, кто обычно живет стаями, даже если это совсем примитивные существа. Оказывается, они-то больше всего и страдают, когда отрываются от своего «коллектива». Высшие животные еще в состоянии как-то приспособиться к одиночеству. Многим из них человеческое общество может значительно скрасить безрадостное существование. Такие животные, как обезьяны, вероятно, видят в нас, людях, своих собратьев, только слегка экстравагантных, и неплохо уживаются с нами, легко обходясь без сородичей.

Гораздо хуже низшим существам. Им мы составить компанию не можем. Наши маленькие птички: корольки и длиннохвостые синицы очень плохо переносят неволю и быстро гибнут, если их держать по одной. Другое, дело, когда в клетке сидит целая стайка. В компании они живут веселей.

Среди рыб тоже есть немало компанейских. Если вы посадите в аквариум одну-единственную селедку, то через несколько дней она погибнет от самой настоящей зеленой тоски, но не по синему морю, как думали раньше, а по своим друзьям селедкам.

Даже некоторым насекомым компания совершенно необходима. Гусеницы походного шелкопряда, очень опасного вредителя наших лесов, растут всегда вместе. Плотной колонной переползают они с ветки на ветку, с дерева на дерево, уничтожая всю попадающуюся на пути зелень. Но если хоть одна из них отстанет и заблудится, она погибла. У такой гусеницы падает настроение, портится аппетит и понижается обмен веществ. Из нее уже никогда не разовьется взрослого насекомого. Если такой «загрустившей» гусенице показать через стекло кого-нибудь из ее подруг или хотя бы только чучело, настроение у нее сразу повышается, а с ним и обмен веществ.

Особенно тяжело одиночество переносят общественные насекомые: пчелы, муравьи и термиты. Им недостаточно одного-двух партнеров. Оставшись в одиночестве или в небольшой группе, они перестают питаться и скоро гибнут. Только когда «компания» достигает какого-то определенного размера, жизнь этих насекомых начинает упорядочиваться. Для пчел и муравьев такой минимум находится где-то в районе 25 особей. В меньших коллективах эти насекомые, привыкшие к тесноте своей многолюдной квартиры, могут не на шутку «затосковать».

Негритянский вопрос

Если бы вы могли побеседовать с группой североамериканцев, сочувствующих борьбе негров за свои права, то, к своему удивлению, смогли бы убедиться, что среди них немало людей, уверенных в том, что негры люди второго сорта. Сейчас хорошо известно, что в работе мышечной системы и внутренних органов никаких существенных различий нет. Сторонники идеи о расовых различиях видят основную разницу в психической сфере, то есть, иными словами, в работе головного мозга.

Поводом к подобному утверждению явились очень существенные различия в уровне культурного развития отдельных народов, населяющих нашу планету, которые существовали 300–400 лет назад, в эпоху крупных географических открытий, и до сих пор еще не сгладились. Хотя коренные народы Азии, Африки, Америки и Австралии подарили миру немало выдающихся личностей, все же вклад многих народов в развитие человеческой культуры остается ничтожным. Это, конечно, объясняется условиями жизни народов, а вовсе не их врожденной неполноценностью. Однако и по сей день расисты продолжают использовать факт неодинакового уровня развития культуры как доказательство неполноценности неевропейских народов.

А действительно, есть ли различия в работе головного мозга у отдельных рас людей?

Основное отличие работы мозга человека от мозга животных связано с использованием речи, второй сигнальной системы. Именно речь является чисто человеческим приобретением, и уж если различия между расами есть, они должны обнаружиться в мозговых механизмах речи.

О работе человеческого мозга особенно много сведений собрали врачи, следившие за изменениями психических реакций при тех или иных его поражениях. Уже давно подметили, что повреждение одних районов больших полушарий головного мозга вызывает параличи, других – нарушение слуха или зрения. Было замечено, что при поражении некоторых участков мозга больше всего страдает речь. Причем при повреждении височных отделов левого полушария больные слышали, но переставали понимать речь; при поражении лобных отделов того же полушария на первый план выступали нарушения артикуляции; при теменно-затылочных повреждениях мог нарушиться счет. Некоторые поражения мозга вызывают нарушение письма или чтения.

Когда наблюдений накопилось достаточно много, выяснилось, что повреждения височных областей мозга, которые у европейцев полностью нарушают письменную речь, у японцев вызывают гораздо менее тяжелые последствия, а у китайцев вообще ее не затрагивают. Зато повреждения в теменных областях, которые для европейца могут не иметь серьезных последствий, у японцев приводят к нарушению письменной речи, а у китайцев вызывают ее полное разрушение.

Выходит, в работе мозга существуют резко выраженные расовые различия? Прежде чем дать окончательный ответ на этот вопрос, необходимо сказать несколько слов об организации речевой функции.

Человеческая речь состоит из сложных комплексных звуков. Чтобы пользоваться речью, недостаточно иметь хорошо развитый слух. Для ребенка в первые месяцы жизни наша речь ничем не отличается от шума. Чтобы овладеть речью, ребенок должен научиться выделять из потока звуков существенные признаки, то есть фонемы. Поэтому для восприятия речи нужен не только тонкий, но главным образом систематизированный в отношении каждого конкретного языка слух.

Человек, незнакомый с иностранным языком, не в состоянии выделить из звукового потока членораздельные элементы этого языка и поэтому не может не только понять чужую речь, но даже повторить отдельные предложения или даже слова.

Интересно и очень важно, что в этом процессе принимают участие не только слуховые области мозга, но и артикуляционный аппарат, участвующий в производстве звуков, и соответствующие двигательные отделы мозга. Даже для взрослых людей, хотя это обычно не замечается, главным компонентом речи является не ее звуковая сторона и тем более не зрительная (письменная речь), а так называемое кинестетическое восприятие: то темное, неотчетливое чувство, которое зарождается в мышцах и сухожилиях артикуляционного аппарата во время двигательных актов.

Анализ слуховой информации происходит у людей в височных областях коры полушарий головного мозга. Как и все основные анализаторы человека, височные отделы коры состоят из первичных, или проекционных, отделов, куда приходят нервные волокна от каждого уха, и вторичных полей, в которые информация поступает уже не непосредственно с периферии, а предварительно проходя обработку в первичных полях.

Если болезнью затронуты первичные поля, у человека нарушается слух. Совершенно иная картина возникает при поражении вторичной зоны в левом полушарии. Слух у таких больных практически не нарушен, страдает лишь речевой слух. Они не могут отличить «д» от «т», «б» от «п», «з» от «с». Вполне понятно, что при этом нарушено понимание фонем, а отсюда и целых слов.

Слово «дом» звучит для больного как «том», «лом» или «ком». Он не только их не отличает на слух, но не в состоянии произнести. Поэтому в разговоре, когда попадаются такие слова, возникает затруднение. Больной никак не может подыскать нужное слово, вспомнить его и обычно заменяет чем-нибудь сходным по смыслу, вроде «ну это, где живут», вместо «дом», или «ну вот, чем на улице скалывают лед» вместо «лом». При более тяжелых формах сложных для больного слов попадается так много и он так часто ошибается в их произношении, что в конце концов речь становится совершенно неразборчивой.

Естественно, что у человека, который не замечает разницы между словами «дом», «том», «ком», вообще нарушается понимание речи. Очень интересно и мало еще понятно, почему у этих больных в первую очередь нарушается понимание существительных, а речь состоит главным образом из связок, предлогов, наречий, глаголов и слов, выражающих отношение.

Вторая интересная особенность этих больных заключается в том, что нарушение «речевого» слуха может не отразиться на мелодическом, музыкальном слухе. Медицине известно несколько случаев, когда очень известные, выдающиеся композиторы, потеряв вследствие перенесенной тяжелой болезни речевой слух и соответственно речь, сохранили способность сочинять музыку и продолжали плодотворно работать. Наоборот, повреждение аналогичных участков мозга в правом полушарии не затрагивает речь, но может нарушить мелодический слух.

Письменная речь у людей с повреждением вторичных полей слухового анализатора также оказывается нарушенной. Больные могут правильно списывать, легко справляются со знакомыми словами, вроде «Москва», «мать», легко воспроизводят свою подпись или зрительно очень знакомую символику, вроде «СССР», «КПСС». Написать же несколько слов под диктовку, а тем более самостоятельно такие больные совершенно не могут. Чтение тоже страдает. Некоторые очень знакомые слова и даже целые фразы могут быть узнаны и правильно поняты, прочитать же отдельные буквы, слоги или менее знакомые слова больные не в состоянии.

Таким образом, не расстройство зрительной функции, а нарушение фонематического слуха мешает больным читать и писать. В этом и состоит разгадка удивительного факта, что у китайцев эти поражения не отражаются на письменной речи, ведь она у них иероглифическая, не связанная непосредственно с фонематическим слухом. Китаец может писать или понять написанное, но прочитать вслух не в состоянии. Если он знаком с каким-нибудь европейским языком, он теряет способность читать и писать на нем.

Наоборот, у европейца, хорошо владеющего китайской речью, при аналогичных поражениях нарушается письменная речь на родном языке, но сохраняется способность понимать иероглифы.

Письменная речь японцев сочетает иероглифы с фонематическим способом передачи слов, поэтому она при сходных повреждениях мозга нарушается, но менее значительно, чем у европейцев.

Восприятие иероглифов связано с работой затылочно-теменных отделов мозга. При их повреждении на первый план чаще всего выступает нарушение зрения. Больные не узнают нарисованных предметов, хотя хорошо их воспринимают. Рассматривая портрет, больные находят нос, рот, глаза, но синтезировать из отдельных деталей целый рисунок не в состоянии. Целое для них остается неясным, и они очень неуверенно говорят, что, вероятно, нарисован человек. Если изображенный на портрете имел усы, больной может сделать вывод, что нарисован кот.

Не удивительно, что способность понимать текст, написанный с помощью иероглифов, у таких больных полностью нарушена. Если при этом понимание букв, как менее сложных знаков, сохранено, то чтение и письмо на других языках не страдает. Это, безусловно, никак не связано ни с национальными, ни с расовыми особенностями людей. У китайцев, знающих европейские языки, чтение и письмо на них не нарушаются, наоборот, европейцы, знающие иероглифы, утрачивают способность читать китайские тексты.

Итак, своеобразие психических процессов, оказывается, никак не связано с расовой принадлежностью людей, а всецело зависит от воспитания и обучения, то есть в конечном итоге от образования целых иерархий сложнейших систем условнорефлекторных связей.

Аисты и капуста