Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

«Чтобы получить облегчение, необходимо активировать „моторные клетки” коры… Они управляют двигательными единицами на местных „коммутаторных станциях” и направляют свои усилия на то, чтобы мышцы выполняли движения, которые определяются операциями, осуществляемыми на „станциях” коры головного мозга» [31].

Это не объясняет, каким образом мотонейроны узнают о необходимости уменьшить боль, как данный результат выбирается мозгом из множества других паттернов активности или как клетки понимают, когда следует приостановить свою «болеутоляющую» функцию. Несомненно, идея о том, что каждый сигнал, посылаемый мозгом, имеет конкретный пункт назначения, весьма убедительна. Правда, если понимать ее буквально, она означает, что каждая клетка сообщается только с одной другой клеткой и нейропередача линейна. Нейроанатомия показала, что это совершенно наивное представление.

Тем не менее значение расширенной метафоры Кизса состояло в том, что он определил функции компонентов нервной системы – передатчиков, входящих и исходящих сообщений, реле или «переключателей» – посредством технологического сравнения. Этот пример научно-популярной коммуникации показывает, как трансформировалось восприятие работы мозга в результате развития анатомического знания и одновременного усовершенствования технологий того времени.

Кизс сравнил спинной мозг (справа) и телефонную станцию (слева)

Кахаль не использовал никаких технологических метафор, но в 1899 году исследователь достаточно смело предположил, что сложнейшая нейронная сеть в человеческом мозге может порождать осознание:

«Импульс вызывает химические изменения в концевых разветвлениях нейронов, которые, действуя в свою очередь как физико-химический стимул на протоплазму других нейронов, создают в них новые токи. Состояние сознания, надо предполагать, связано с химическими реакциями, спровоцированными в нейронах нервными окончаниями» [32].

Хотя это утверждение общепринято сегодня, для Кахаля оно было скорее символом веры, чем научным объяснением. Он не мог предложить никакого механизма или аналогии, которая помогла бы объяснить, как именно химические изменения могут порождать сознание. Честно говоря, более века спустя мы не продвинулись дальше.

* * *

В начале XX века ученые, изучавшие работу нервной системы, столкнулись с серьезной проблемой. Кахаль и другие исследователи выяснили, что нейроны являются независимыми структурами. Также было известно, что некий электрический заряд передается по нейронам – от дендрита к аксону, – подобно тому, как сообщение следует по телеграфному или телефонному проводу. Происходившее далее представлялось менее ясным. Если бы все нейроны являлись частью большой нейронной сети, как предположили Гольджи и другие, то этот заряд просто нашел бы свой путь через сеть. Но нервная организация у большинства животных была совершенно иной. Каким-то образом нервный импульс передавался от одной клетки к другой, хотя они были разделены.

Электрический заряд передается по нейронам подобно тому, как сообщение следует по телеграфному или телефонному проводу.

Для Кахаля наиболее близкая аналогия происходящему была найдена в мире техники: «Ток должен передаваться от одной клетки к другой путем соприкосновения или контакта, как при соединении двух телеграфных проводов» [33]. Но это была в лучшем случае всего лишь гипотеза, а в действительности – просто предположение. Несмотря на свои навыки, Кахаль не имел доказательств того, что происходит, когда встречаются два нейрона, и как передается электрический заряд.

Иногда проблема должна быть названа, прежде чем ее можно будет полностью понять. В данном случае прорыв в исследовании нейропередачи начался с точного наименования места, где встречаются два нейрона. В 1897 году Шеррингтона попросили поучаствовать в подготовке нового издания «Учебника физиологии» под редакцией Майкла Фостера, профессора физиологии в Кембридже. В своей главе Шеррингтон ввел термин, описывающий взаимодействие двух нервных клеток: