В единстве с мозгом

Говоря об органах чувств, мы должны все время помнить, что они могут функционировать только в тесном контакте, во взаимодействии, в единстве с мозгом - органом мысли. Ленин характеризовал ощущение как превращение энергии внешнего раздражителя в факт сознания. С потерей способности ощущать неизбежно теряется способность сознавать.

Интересно посмотреть, как менялись представления об органе сознания и умственной деятельности - главенствующем центре, регулирующем, контролирующем и подчиняющем себе деятельность всех остальных органов, управляющем поведением в соответствии с полученной информацией.

Жрецы храмов смерти Древнего Египта, бальзамировавшие умерших, считали, что пристанищем души и центром умственной деятельности является сердце и по этой причине его не трогали при бальзамировании.

Древние греки тоже не придавали никакого значения серому желе в черепной коробке и считали, что "обитель разума" находится в грудобрюшной преграде, т. е. диафрагме, ритмичное движение которой связывали с движениями мысли. Над диафрагмой, по их понятиям, находился пар души, а под ней - жидкости ощущений.

Живший в IV веке до нашей эры Аристотель все чувственные ощущения приписывал только телу и считал, что мозг является "органом охлаждения тела".

И лишь отдельные мудрецы древности, описывая мозг, намекали на то, что он является центром умственной деятельности.

Нервы, по понятиям древних греков, были просто разновидностью кровеносных сосудов, и только александрийский ученый Герофил (как говорит предание, он приходился внуком Аристотелю, а медицину изучал в цитадели Гиппократа) доказал путем анатомических вскрытий, что нервы - это часть системы, которая передает чувства и контролирует движения и в которую входят головной и спинной мозг. Центром нервной системы и органом мышления, по мнению этого ученого, был головной мозг. Герофил опроверг выводы Платона и Аристотеля, считавших сердце источником умственной деятельности. Что же касается души, то она, по утверждению Герофила, была заключена в одном из уголков сердца.

В XVII столетии, т. е. спустя две тысячи лет, философом Томсоном Гоббсом было высказано предположение, что разум человека управляет его телом через мозг, который находится в голове. Но Гоббс был механическим материалистом и все многообразие форм движения материи сводил к механическому движению. Он отрицал объективность качественной определенности предметов: света, звука, запаха, вкуса, цвета и т. д.

Жившему сто лет спустя Девису Хартли мы обязаны "доктриной механизма", которая явилась предшественницей теории психических функций. Согласно этой доктрине, все психические явления возникают в мозгу из ритмических движений - вибраций, а те или иные оттенки и вариации мыслям придают так называемые вибратинкулы.

Взаимосвязь мозга и тела одними из первых увидели Г, Фритч и Э. Гитциг. Будучи медицинскими офицерами прусской армии, они, бродя по полям боев под Седаном, задались вопросом, который, увы, не укладывался в этические нормы: "А что будет, если раздражать электрическим током обнаженный мозг убитых людей?" Недостатка в "материале" для такого рода экспериментов они, по- видимому, не испытывали. Раздражая током некоторые области боковой части мозга погибших людей, они увидели, как приходят в движение руки и ноги тел. Это было в 1870 году. Ими же проводились эксперименты и на слабонаркотизированных собаках.

Первым человеком, который открыл основные закономерности работы полушарий мозга, был русский ученый И. П. Павлов. Им были исследованы реакции организма на раздражение мозга, изучены условные рефлексы.

Мы воспринимаем внешнюю среду с помощью органов чувств. Наши глаза, уши, нос, язык, кожа есть не что иное, как приборы, составной частью которых являются чувствительные нервные волокна, воспринимающие раздражения из внешней среды и преобразующие энергию раздражителей в нервные импульсы, в сигналы, которые требуют обработки, расшифровки. Эти импульсы, эти сигналы - еще не зрительные образы, не краски, не звуки, не запахи, не вкусовые ощущения. Это пока только раздражители: физические (механические, тепловые и т. п.) или химические. Воспринятые органами чувств сигналы частично анализируются ими и тотчас передаются по специальным кабелям, представляющим собой нервные стволы из тысяч и десятков тысяч тонких нервных волокон, в соответствующие отделы спинного и головного мозга, и там идет их сортировка и обработка, их осознание.

И. П. Павлов назвал эту систему рецептор - нерв - мозговой центр анализатором.

Когда у человека (скажем, в результате несчастного случая) поврежден в поясничной области спинной мозг, нарушается проводимость: все нервные пути, по которым должны идти сигналы от рецепторов нижних конечностей в мозг и из мозга к мышцам, оборваны, подобно телефонному проводу. Такой человек не почувствует ни прикосновений, ни боли.

Потеря сознания тоже ведет к потере чувствительности. В глубокую старину это обстоятельство использовалось медиками при лечении. Несмотря на трагичность ситуации, сейчас трудно воспринимать без улыбки то, что в Древнем Египте человека, которому необходимо было сделать операцию, ударяли по голове, он терял сознание и, что называется, отключался от своих чувств. Для этого существовали специальные люди, которые знали, в какое место и с какой силой нужно ударить больного, чтобы он не пришел в сознание раньше времени и в то же время чтобы не умер от удара.

Люди, лишенные зрения, слуха и других чувств, как бы выключены из внешнего мира. Их сознание отсутствует. Еще И. М. Сеченов говорил, что "психический акт не может явиться в сознании без внешнего чувственного возбуждения". В качестве иллюстрации к своим словам ученый рассказывал о несчастной женщине, у которой были поражены все органы чувств и отсутствовали все чувственные восприятия за исключением осязания и мышечного чувства в правой руке. Лишенная связи с внешним миром, она все время спала, и только тогда, когда касались ее правой руки, она приходила в сознание.

Попав в мозг, сигналы анализируются и преобразовываются в его клетках в ощущения. Они зависят от окружающей нас среды и отражают объективно существующий, находящийся вне нашего сознания материальный мир. Но они зависят и от строения и состояния органов чувств. И если, скажем, кто-то из нас дальтоник, то ему не дано видеть красный и зеленый цвета. "Ощущение, - пишет В. И. Ленин, - есть субъективный образ объективного мира..."^*.

^* (В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, с. 120.)

Мы не будем здесь подробно останавливаться на деятельности нервной системы человека. Скажем только, что она соединяет все органы и ткани, в том числе и органы чувств, воспринимает поступающие от многочисленных рецепторов сигналы и реагирует на них должным образом. Все физиологические процессы, протекающие в организме и обеспечивающие ему жизнь, регулируются этой нервной системой, ее нервными клетками (нейронами), которых насчитывается до 20 миллиардов, и каждая из них - сложнейший и тончайший механизм со своими физиологическими свойствами и функциями, согласованно работающий вместе с другими клетками.

Ученым давно известны главные чувствительные центры коры головного мозга и речевые зоны. Эти знания складывались по крупицам. При огнестрельных ранениях затылочной коры у человека нарушалось зрение, при этом наступала частичная или полная слепота. Нарушения в других зонах вызывали глухоту, потерю осязательной чувствительности, двигательной активности и т. д.

Операции на открытом мозге позволили более точно установить границы зон.

Богатый фактический материал, накопленный исследователями разных стран, говорит о том, что путем раздражения соответствующих зон коры электрическим током можно вызывать (минуя рецепторы органов чувств) зрительные, слуховые, вкусовые эффекты.

Известно, что ядро зрительной функции мозга - так называемая шпорная борозда находится на внутренней стороне полушарий в затылочной области. При раздражении индукционным током задней части этой борозды больной видел вспышки в форме точек или звезд. Когда же ему раздражали переднюю часть борозды, яркие точки начинали двигаться с периферии поля зрения к центру, где и пропадали. При раздражении других участков борозды вспышки двигались снизу вверх или сверху вниз.

А когда больному раздражали иные области зрительной коры, он видел разноцветные кольца, шары, облака, образы животных и людей, Один больной вдруг начал ловить "летящую" перед ним бабочку. В поле зрения другого больного появлялись его друзья, стаи птиц.

Аналогичные явления наблюдались при раздражении височной коры. Больные начинали слышать шорохи, шопот, гудки, гром, а иногда голоса и отдельные фразы. Как выяснилось, в височные доли больших полушарий поступают сигналы и от органа равновесия или вестибулярного аппарата.

В той области коры, где расположена задняя центральная извилина, имеются чувствительные зоны, получающие сигналы от разных рецепторов кожной поверхности. При раздражении корковой области, связанной с языком, у пациента появлялось чувство жжения языка, ощущения кислого, клейкого, вязкого и т. п.

Ученые выявили, что центры основных органов чувств в мозгу человека располагают довольно большими участками (чем важнее орган чувств, тем обширнее у него участок) и что строение этих участков в какой-то мере, напоминает строение рецепторов, которые, как мы уже убедились, ни по своей форме, ни по назначению не похожи друг на друга, хотя задача у них одна - воспринимать определенные раздражения.

Так, "зрительная" область коры мозга человека является своеобразной картой сетчатки глаза, и раздражители, попадающие на ту или иную часть сетчатки глаза, проецируются на ту или иную часть "карты" в мозгу. Передача видимого изображения, таким образом, происходит по принципу "перепечатки". (Аналогичное явление можно наблюдать при пересылке фотографии телеграфом.)

"Слуховая" зона мозга по своему строению схожа со строением кортиева органа (улитки), воспринимающего звуки. И что интересно: нервные элементы основания улитки, предназначенные для приема высоких тонов, проецируются в переднем отделе средней эктосильвиевой извилины, а нервные элементы верхних отделов улитки - в заднем отделе той же извилины. Таким образом, реакции на звуки высокой и низкой частот возникают каждая в своем месте. Для промежуточных тонов имеются полоски на расстоянии 2 миллиметров друг от друга, каждая полоска соответствует октаве.

Свои проекции в коре мозга - "топографические представительства" - имеют и вестибулярные органы.

Во "вкусовой" зоне мозга имеются многие тысячи нервных клеток для приема разных оттенков вкуса и определенных вкусовых качеств, что позволяет получить целый "букет" сведений о вкусовых достоинствах пищи.

Время прохождения импульсов от разных рецепторов различно. Быстрее всего проходят сигналы от рецепторов прикосновения, а медленнее всего - от мышечных. Этим, собственно, и объясняется скорость адаптации (привыкания) к раздражению. Механизм же адаптации до конца не изучен.

Мозг следит за тем, чтобы рецепторы работали в наиболее оптимальном режиме, "уравновешивались" с окружающей средой, он как бы все время "настраивает" органы чувств, что позволяет им воспринимать раздражители из внешней среды наилучшим образом и тем самым правильно информировать организм об этой среде.

Значительный вклад в такое представление о деятельности органов чувств внесли работы заслуженного деятеля науки профессора Петра Григорьевича Снякина и коллектива его сотрудников. Им была выдвинута оригинальная концепция функциональной мобильности, согласно которой не все рецепторы функционируют одновременно, всегда имеется определенный резерв, который используется при разной функциональной нагрузке. В процессе восприятия количество активных рецепторов меняется в соответствии с интенсивностью действующего фактора среды. Регуляция активности их осуществляется за счет обратных влияний со стороны мозга, что обеспечивает точную "настройку" органов чувств на восприятие и анализ раздражителей. Это обстоятельство, кстати сказать, все больше интересует кибернетиков, которые видят в "настройке" пример так называемой "обратной связи", позволяющей обеспечить высокоэкономичную работу механизмов, непрерывную коррекцию, исправление информации, идущей от рецепторов. А вот и пример обратной связи: вы смотрите в окно на залитую ярким солнцем улицу. Однако это не вызывает у вас особого неудобства. Яркий свет солнца включил "механизм обратной связи" и зрачок настолько сузился, что пропускает на сетчатку только нужное для зрительного восприятия количество света. При специальном исследовании в этот момент можно обнаружить уменьшение количества активных палочек и увеличение количества активных колбочек. А потом вы обратили свой обзор внутрь затененной комнаты и снова через какое-то непродолжительное время видите все, что в ней находится, и можете без помехи читать эту книгу. Здесь снова сработал "механизм обратной связи", расширив зрачок ваших глаз, увеличив количество активных палочек и уменьшив количество активных колбочек и тем самым создав оптимальные условия для восприятия. Короче, произошла настройка рецепторов.

Естественно, что раздражения от всех внутренних органов тоже поступают в кору мозга.

Обработка значительной части информации, поступающей от органов чувств, ведется нашим мозгом автоматически, минуя наше сознание, высвобождая его для высшей деятельности.

Заключенный в нашем организме своеобразный термостат, расположенный в гипоталамусе рядом с гипофизом и местом разветвления главной артерии, по которой движется кровь от сердца к мозгу, не только различает тепло и холод, но и регулирует работу механизмов теплопродукции и теплоотдачи. Это позволяет нам находиться в тепловом равновесии и летом и зимой, и раздетыми и закутанными в одежды. Благодаря термостату гипоталамуса у нас всегда поддерживается постоянная температура, хотя это, порой, связано с расходом большой энергии.

Кто из нас не дрожал от холода. А ведь эта дрожь была не чем иным, как мышечным напряжением, для того, чтобы не упала температура крови. В жару, когда наступает угроза повышения температуры крови, мы начинаем усиленно потеть и часто дышать, охлаждая свой организм за счет испарения воды.

Конечно, у мозга есть тоже свои "пороги", или "пределы". Ученые установили, что пропускная способность наших органов чувств на восемь порядков выше, чем пропускная способность головного мозга. Мозг, как уже говорилось, просто не выдержал бы напора информации, с которой приходится иметь дело человеку. И тут на помощь ему приходят сами органы чувств. Они взяли на себя обработку значительной части информации и поставляют ее мозгу, предварительно приведя как бы к простому виду. Таким образом, природа и в этом случае избрала самый рациональный метод.

Несмотря на то, что ученые сравнительно недавно вторглись в пределы "его величества" мозга, им уже многое известно о его функциях и связях с органами тела и в том числе с органами чувств. Но это "многое" всего лишь какая-то небольшая часть знания от того незнания, в котором мы пока еще пребываем. Но начало положено. И человек не остановится на половине дороги, хотя путь будет долгим и трудным, ведь в нашем черепе, по образному выражению Грея Уолтера, помещена целая Вселенная.