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

Мы способны различать множество разных механических стимулов; прикосновение — это не какое-то одно конкретное ощущение, которое либо есть, либо отсутствует. Мы отличаем кожу от шерсти, гладкую поверхность от шершавой, ласку от удара, щекотку от щипка. Мы понимаем, насколько остр тот или иной предмет, чувствуем растяжение кожи в ответ на движение тела или внешнее воздействие, различаем поглаживания с разной скоростью и силой давления, чувствуем воздействие на волосяные луковицы, воспринимаем вибрацию объектов, которые находятся в непосредственной близости или касаются кожи, а также определяем форму, ровность краев и упругость объектов, проводя по ним пальцами. Получается, что семь (или чуть больше) типов рецепторов прикосновений, с их разной чувствительностью и характером возбуждения, в совокупности обеспечивают практически бесконечное число последовательностей нервных импульсов, поступающих от кожи в центральную нервную систему (ЦНС), и информируют наш мозг о самых разных физических взаимодействиях.

Какие свойства разных типов рецепторов прикосновений определяют их чувствительность к разным механическим стимулам? Существует две основные гипотезы. Одна заключается в том, что каждый тип рецептора по своей природе отличается от остальных. То есть каждый тип на генетическом уровне запрограммирован на формирование в процессе своего развития разных белковых микромашин, которые преобразуют механические стимулы в электрические сигналы, и каждый отличается уникальным набором белковых ионных каналов, определяющих частоту и характер возбуждения клетки. Иными словами, исходные различия в программах экспрессии генов в принципе могут привести к тому, что рецепторы прикосновений того или иного типа будут реагировать только на один вид механических стимулов, посылать импульсы от кожи в ЦНС с определенной частотой, медленно или быстро адаптируясь к продолжительным воздействиям. Нам достоверно известно, что разные типы рецепторов прикосновений обладают разными характеристиками, но мы не знаем, насколько эти различия определяют уникальную чувствительность каждого из семи типов. Вторая идея заключается в том, что рецепторы различаются в основном своими окончаниями, расположенными в коже; разная форма нервных окончаний делает каждый тип рецепторов восприимчивым к определенному механическому воздействию[170]. Истина, по всей видимости, где-то посередине: разные электрические свойства и специализированные окончания в коже сообща придают каждому из семи основных инструментов оркестра, состоящего из рецепторов прикосновения, уникальную чувствительность и динамику импульсов.

Фрэнсис Крик, один из первооткрывателей структуры ДНК (то есть автор величайшего открытия в биологии ХХ века), однажды сказал: «Если хотите понять функцию, изучайте строение». Раньше анатомы исследовали строение сенсорных окончаний кожи в совокупности. Они видели густую сеть нервных окончаний разных форм и размеров, и эта сеть казалась им хаотичной. Такой подход не слишком информативен, если мы хотим понять особенности рецепторов прикосновений разных типов. Если же мы последовательно изучим окончания рецепторов каждого из семи типов с помощью современного метода генетической маркировки флуоресцентными белками, то нам чудесным образом откроется уникальная, итеративная и логическая организация окончаний рецепторов всех типов[171]. В действительности каждому типу рецепторов прикосновения соответствует очень сложная схема нервных окончаний в коже, уникальная и информативная. Рассмотрим три из них.