Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

Многие функции мозга кажутся такими естественными, что мы о них даже не задумываемся. Но наш мозг примечает все. Основная задача мозга — воспринимать реальность; анализируя полученные ощущения, он действует на основе сделанных выводов. Эту работу выполняют нейроны нервной системы. Они принимают и преобразуют сигналы от внутренних органов и из внешнего мира, анализируют данные, а затем реагируют на результаты анализа, запуская те или иные действия. Действия, как правило, связаны с движением: нейроны посылают сигналы, заставляющие мышцы сокращаться, и вы что-то делаете. При этом входящая информация является сенсорной, анализ часто называют ассоциативным, а на выходе мы наблюдаем моторную реакцию. Эта сенсорно-ассоциативно-моторная триада представляет собой нейронную интерпретацию восприятия, анализа и действия.

Как нейроны мозга выполняют работу по восприятию и анализу происходящего вокруг? Коротко ответ можно сформулировать так: в первую очередь они прибегают к услугам «переводчиков». Наши органы чувств (глаза, уши, нос, язык, кожа) содержат клетки сенсорных рецепторов, названных так потому, что они получают информацию. Крошечные молекулы белка на мембранах этих клеток «переводят» (или, говоря по-научному, преобразуют) физические стимулы из внешнего мира — свет, звук, химические реакции и температурные колебания — в электрические сигналы, которые называются биопотенциалами и на которых строится язык, понятный мозгу. Белки, преобразующие сигналы, формируют микроскопический проводящий путь (или присоединяются к существующему). Это ионный канал, через который внутрь клетки проникают заряженные частицы, например ионы натрия или калия. Перемещение ионов приводит к образованию электрических сигналов. Каждый электрический сигнал распространяется по клетке с помощью других белков, которые также образуют ионные каналы, и в итоге вызывает выработку химического нейромедиатора. Следующий нейрон принимает нейромедиатор через рецепторные белки, которые тоже представляют собой ионные каналы или присоединены к ним. Наша способность воспринимать реальность в значительной степени определяется белками ионных каналов.

Интересно, что почти все эти белки реагируют на изменение стимула, а не на постоянную стимуляцию слабой или средней интенсивности, и многие из них в буквальном смысле закрываются и перестают пропускать через себя ионы. Мы называем этот процесс адаптацией (или десенсибилизацией, или инактивацией — в зависимости от физической основы). Он приводит к ощущениям, которые знакомы всем нам. Например, когда после пребывания на ярком солнце мы входим в плохо освещенную комнату, то сначала она кажется нам темной, но через какое-то время эту темноту мы начинаем воспринимать как норму. И только вновь выйдя на солнце, мы понимаем, как темно было в комнате — или какой яркий свет на улице. Причина этих ощущений — адаптация, или привыкание. Точно так же люди адаптируются к запаху еды, когда приходят в ресторан, к прохладной воде в бассейне, когда ныряют в него, нагревшись на солнце, или к постоянному гудению холодильника. Запах, прохлада или шум очень быстро становятся привычными, и мы перестаем их замечать (если, конечно, они не слишком сильны, чтобы вызвать дискомфорт). Мы попросту привыкаем. Отчасти из-за адаптации ионных каналов мы воспринимаем многие вещи не по их абсолютной значимости, а по их контрасту с тем, что было раньше[105]. Экспериментаторам удалось продемонстрировать этот феномен в его предельном проявлении, стабилизировав изображение на сетчатке глаза. Обычно наши глаза непрерывно движутся (эти микродвижения называют саккадами), что позволяет клеткам сетчатки сравнивать свет, отражающийся от темных и светлых участков любой визуальной картины. Следя за движением человеческого глаза и соответствующим образом сдвигая изображение, нейробиологи смогли доказать: если искусственно зафиксировать изображение на сетчатке, человек «увидит», что оно исчезло[106]. Если бы мы утратили способность сравнивать, мир стал бы серым. Иными словами, разнообразие не просто придает остроту нашей жизни — без него мы вообще ничего не могли бы почувствовать.