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

Чувствительность к переменам и нечувствительность к постоянству наблюдается не только на уровне сенсорных рецепторов. Почти в каждом нейроне мозга есть свои ионные каналы — в частности, натриевые, инициирующие биопотенциал (пропуская ионы натрия в нейрон), и калиевые, гасящие биопотенциал (выпуская ионы калия из нейрона). Существует немало разновидностей натриевых и калиевых каналов, и многие из них инактивируются (то есть выключаются) в ответ на долгое использование. Поэтому, даже когда химические нейромедиаторы вызывают длительную или повторяющуюся стимуляцию нейронов, ионные каналы благодаря своим свойствам ограничивают выработку биопотенциалов. Например, в некоторых нейронах инактивация натриевых каналов затрудняет создание биопотенциалов в ответ на непрерывную стимуляцию[107]. Тем временем калиевые каналы постепенно увеличивают поток ионов, помогая замедлить или прекратить подачу сигналов нейроном после выработки нескольких биопотенциалов. Такая координация потоков ионов натрия и калия позволяет генерировать электрические сигналы только при появлении первых стимулов. Этот процесс приспособления называется аккомодацией. За редкими исключениями, все основные эффекторные клетки коры и гиппокампа — те, что инициируют выработку биопотенциалов в нейронах-мишенях, — способны к аккомодации[108]. Мы не всегда знаем, какого рода информацию передают эти «приспособляющиеся» нейроны, но нам известно, что сильнее всего они реагируют на изменение стимула[109].

Аналогичным образом у белков рецептора нейромедиатора может произойти десенсибилизация, когда их ионные каналы закрываются после продолжительной стимуляции нейрона[110]. Но у нейронов также есть интересная способность реагировать на долговременное (несколько дней и больше, что случается в результате усиленной передачи сигналов по определенной нейронной цепи) повышение концентрации нейромедиаторов простым поглощением собственных рецепторов нейромедиаторов, в результате чего на поверхности клетки становится меньше рабочих рецепторов. Отчасти такая реакция может лежать в основе невосприимчивости к лекарствам, наркотикам и даже острой пище[111]. И наоборот, когда выработка нейромедиатора снижается, нейрон может вырабатывать больше рецепторных белков и создавать больше соответствующих ионных каналов. Таким образом, чрезмерная стимуляция купируется до нормального уровня входящих сигналов, а недостаточная стимуляция делает нейронную цепь чрезвычайно чувствительной даже к слабым сигналам. Но как клетка узнает, что ей делать? Разнообразные системы обратной связи клетки, во многих из которых используются особые биохимические свойства ионов кальция, позволяют нейронам «вычислять» приемлемую интенсивность реакции между слишком сильной и слишком слабой. Подобные процессы запускаются тогда, когда изначально приятный (или неприятный) стимул возникает снова и снова. Острота восприятия ослабевает, когда мозг находит точку равновесия[112].

Соответствующим образом меняются ощущения на уровне всего организма, ослабевая при повторном стимулировании и обостряясь только в случае изменений. Простая иллюстрация этого феномена была получена в опытах с морским моллюском Aplysia, который втягивает жабры, реагируя на легкое прикосновение. Серия безвредных прикосновений вызывает у моллюска привыкание, и он перестает реагировать, пока касание не сопровождается чем-то более неприятным, например электрическим разрядом[113]. Что касается приятных ощущений, то голодные крысы будут прилагать одинаковые усилия для получения как обычной, так и более привлекательной еды, тогда как сытые согласятся трудиться только ради новых лакомств, которые покажутся им особенно аппетитными. Готовность крыс работать за еду может быть ослаблена препаратами, которые блокируют рецепторы натуральных опиатов и дофамина — нейромедиаторов в нейронных цепях, передающих сигналы вознаграждения. Таким образом, пути, по которым поступает вознаграждение, стимулируются предвкушением и/или употреблением пищи, но у сытых крыс это происходит только при условии, если новая пища будет лучше съеденной[114]. Иными словами, нет никакого смысла «оставлять место» для десерта: он все равно доставит вам удовольствие, если будет вкуснее предыдущих блюд.