| Головна » Статті » Ще |
Про мозок
| Що відомо сьогодні науці про структуру і роботу мозку? Сучасні морфологічні і фізіологічні дослідження мозку все більше переконують фахівців у тому, що функціональної діяльності центральної нервової системи, а також її структурі властиві дві форми організації: одна - стабільна, генетично закріплена, інша - рухлива, динамічна, еволюціонує. Подібна мінливість структурної і функціональної організації мозку виявляється й підтверджується завдяки тонким аналітичним методам, швидко вдосконалюються в останні роки на базі новітніх досягнень фізики, хімії, електронної та обчислювальної техніки. За допомогою цих методів вдалося виявити дивовижні особливості мікросвіту мозку, проникнути в найтонші деталі його конструкції і функцій.Досить сказати, що дослідження, проведені в нашому інституті та деяких інших установах, дозволяють вести аналіз складних мозкових процесів на субмолекулярном рівні - реєструвати мембранні та синаптичні реакції. Але щоб краще зрозуміти суть і сенс нових ідей у пізнанні мозку, ймовірно, необхідно хоча б побіжно ознайомитися з будовою цього дивного і найскладнішого творіння природи. Мозок складається з багатьох мільйонів нервових клітин - нейронів. Вони пов'язані між собою численними відростками, що утворюють фіксовані контакти,- синапсами («синапс» по-грецьки «застібка»). Нервова клітина з закінчуються на неї і на її відгалуженнях синапсами являє собою універсальну, фантастичну хімічну лабораторію - настільки досконалі реакції, що відбуваються в її надрах, настільки вибагливі до хімічних речовин її синапсические ансамблі. Синапси і нейрони діють в цілому за допомогою розповсюдження нервової тканини мозку електричних потенціалів. Успіх у вивченні елементарних механізмів виникнення і передачі цих потенціалів дозволив розкрити найбільш загальні закономірності діяльності нервових одиниць. Можна припускати, що зміни активності синапсів як би записуються на білкових молекулах цитоплазми нейронів. По мірі надходження нових порцій збудження ці записи як би зчитуються в тілі нейрона.Не виключено, що саме цей механізм лежить в основі здатності кожної окремої нервової клітини до елементарного запам'ятовування... Основних форм нервових клітин всього три. Їх називають пірамідальними, зірчастими і веретенообразными нейронами. Всі фізико-хімічні процеси в структурах мозку досить стабільні. І тим не менш діяльність мозку надзвичайно різноманітна і багатогранна. Пояснюється це, як з'ясувалося в ході багаторічних спостережень і експериментів, особливою організацією нейронів і провідних шляхів. Нова наука, що аналізує загальні принципи «пристрою» мозку, отримала назву «цитоархитектоника». Вона вивчає, якщо сильно спростити, основний «кістяк» будови мозку.Виявляє тільки тіла нервових клітин, не торкаючись розташування відростків, одні з яких (аксони) несуть збудження від клітин, в той час як інші (дендрити) збирають основну інформацію, що надходить до клітин. Вже чимало зроблено для визначення законів структурної організації мозку. Створені карти-керівництва та атласи по клітинному будові кори великих півкуль і підкіркових утворень. Ці карти показують щільність і характер розподілу нервових клітин, закономірну упорядкованість їх розташування, дозволяють класифікувати найбільш важливі утворення мозку, наприклад, розділити кору великих півкуль на області і поля, уточнити «географію» нижчих нейронних структур, пов'язаних із забезпеченням життєво важливих функцій. Важливим кроком у розвитку морфології мозку стало вивчення інформаційних каналів нейронів: аналіз взаимоположения аксонів і дендритів, їх поширення. Будова дендритів, кількість і розподіл їх гілок, закони розташування аксонів одних систем клітин і дендритів інших систем - надзвичайно важливий показник «архітектури» окремих утворень мозку. Особливо цікаво з'ясувати, як організовано синапси в різних структурах і системах мозку, тобто в апаратах, де відбувається таїнство передачі збудження з однієї нервової клітини на інші.Синапсоархитектоника дозволила встановити динамічний, мінливий характер зв'язків між нервовими клітинами, що залежить від різних впливів і функціонального навантаження. Наприклад, при тривалій стимуляції мигтючим світлом у тварин може збільшуватися число синапсів в утвореннях зорової системи, в той час як при утриманні тварин місяцями в повній темряві число таких синапсів зменшується. У пацюка, замкненої в лабіринті і навчилась знаходити дорогу до годівниці, збільшується кількість контактів в рухових структурах кори великих півкуль.Іншими словами, дані синапсоархитектоники дозволяють стверджувати, що реорганізація, пов'язана з новоутворенням і ослабленням зв'язків між нейронами, є одним з найважливіших механізмів адаптації, навчання і, мабуть, пам'яті. Однак процес утворення нових зв'язків не безмежний, він має певні межі. Якою мірою і як впливати на реорганізацію резервів мозку? Коли ми зможемо точно відповісти на це питання, ми зможемо і зробити роботу мозку більш ефективною. Природно, це вимагає надзвичайної обережності. Треба бути абсолютно впевненими в безпеці для мозку штучного форсування резервних можливостей по утворенню нових зв'язків між нейронами.Адже ці зв'язки безпосередньо залежать, як ми тепер знаємо, від зростання найтонших розгалужень аксонів і дендритів, що, в свою чергу, залежить від здатності клітин синтезувати білок і від їх енергетичного обміну. Занадто велика або тривале навантаження може привести до зриву внутрішньоклітинних механізмів синтезу білка, що викличе серйозне захворювання цих клітин і порушить функціональну організацію тієї системи, в якій ці клітини діють. Є і ще один аспект, яким ніяк не можна нехтувати. Утворення нових синапсів може створити не тільки корисні і потрібні для організму форми зв'язків, але і такі, що змінюють нормальну роботу мозку, набувають характеру хвороботворних процесів. Так, в лабораторії ультраструктури мозку нашого інституту отримані дані, на основі яких можна зробити висновок, що при деяких стійких порушеннях психіки змінюється архітектоніка синапсів. Дуже важливим відкриттям стало й те, що не всі типи синапсів здатні змінюватися в рівній мірі. Частина їх пластична, а частина стабільна і певною мірою генетично обумовлена. Причому різні за типом, вони надають і нерівномірне по силі вплив на нейрон. Результати світло - і електронно-мікроскопічних досліджень дозволили висунути гіпотезу про структурній основі різної інформативності синапсів. Це дозволяє практичній медицині аналізувати розвиток захворювань мозку.А науці про мозок гіпотеза дає можливість показати, як функціональні або реактивні зміни нервових клітин перетворюються у необоротні закріплені в структурі, а також виділити деякі системи зв'язків, що мають особливе значення у забезпеченні роботи того чи іншого утворення мозку. Це насамперед відноситься до кори великих півкуль, що виконує найбільш складні, комплексні функції. Чи можна об'єднати відомості, отримані про клітинній структурі і, можливо, про функції окремих з мільярдів «зірочок» нервових клітин і синапсів, тобто про цито - і синапсоархитектонике, зі структурою і функціями «зоряних скупчень» і «галактик» - адже саме вони як поврозь, так і в сукупності в основному об'єднують те, що ми називаємо «поведінкою», «свідомістю», «пам'яттю»? - Це винятково важливий для науки питання. Справді: яким чином із сотень тисяч і мільйонів одноманітно повторюваних одиниць виникають стрункі ансамблі мозкової конструкції, кожному з яких притаманна індивідуальність? Багаторічні дослідження найсучаснішими методами з допомогою спеціальних оптико-електронних і обчислювальних пристроїв, а також численні експерименти на тваринах наблизили нас до його вирішення. Насамперед мова йде про основні засади організації того чи іншого ансамблю, закономірному співвідношенні одних типів нейронів з іншими. Сформульовані принципи нейронної організації і провідних шляхів різних систем і відділів мозку дозволили нам з нових позицій підійти до проблеми проведення нервового збудження у вищих структурах мозку, так і між вищими і нижележащими рівнями його. Електронно-мікроскопічні методи і прийоми синапсоархитектоники дозволили перевести дослідження синапсів на макромолекулярную щабель.Ці роботи ще тільки починаються, але про деякі досягнення вже можна говорити. Вузловим питанням межцентральных взаємин - зв'язків між різними утвореннями мозку - був і залишається питання про взаємодію відділів кори між собою і з підкорковими системами. Саме ця взаємодія визначає цілісність діяльності мозку. У вирішенні цього питання неоціненні порівняльне морфологічне вивчення мозку тварин, осягнення аналогів тих функцій, які складають основу мозку людини. Я вже згадав спочатку про двох формах організації структур або систем мозку - стабільною, генетично закріпленою, та динамічною, що еволюціонує. Неврологія давно вже виділяє в мозку системи, що отримали назву проекційні і асоціативні. Проекційні (вони ще відомі як сенсорні або анализаторные) в еволюційному відношенні досить давні освіти, хоча і серед них можна виділити більш старі, що йдуть від внутрішніх органів, наприклад серця, нирок, й молоді - телецентивные, що забезпечують слух, зір, нюх.Взагалі ж проекційні системи відповідальні в першу чергу за сприйняття, аналіз і динамічну переробку таких збуджень, які дозволяють розрізняти, скажімо, колір, контури, звуки, смак, запахи, джерело болю. Асоціативні системи - більш пізні утворення еволюції. Вони забезпечують, в першу чергу, аналіз і синтез різних надходять у мозок збуджень, перегрупування їх і об'єднання у новий, більш складний інформативний комплекс. Це служить основою таких складних акцій, як сприйняття і пізнавання. В нашому інституті в останні роки виділено ще і так звані інтегративно-пускові системи мозкової організації. Прикладом їх можуть служити деякі частини нової кори з потужними виходами до кінцевих і виконавчим апаратам нервової системи - мозкового стовбура і спинного мозку, що дозволяє порушення в мінімально короткі терміни досягати ці апарати і реалізовувати відповідь приспособительное поведінку. Природно, виділені три категорії великих систем не можуть вичерпати всієї складності мозкових конструкцій і їх діяльності. Вони не лише відносні, а й схематичні. Проте з їх допомогою легше відтворювати і конструювати як приватні, так і загальні картини функціонування «вмістилища розуму», простежувати шляху і переплетення реакцій від окремих клітин до їх ансамблів, від ансамблів до систем. Ось, скажімо, здатність передбачати, передбачати, міркувати. Це - досягнення розуму. Одне з вищих проявів психіки людини. Але, виявляється, здатність «передбачати» властива не тільки людям. Ще Ч. Дарвін з певністю стверджував, що тварини володіють деякою мірою «рассуждающей здатністю». На загальний характер різних форм розумової діяльності у людини і тварин вказував у свій час і Ф. Енгельс. Значну частину території кори мозку в людини і вищих ссавців займають системи, призначення яких не можна звести до якоїсь однієї акції (наприклад, зору, слуху, нюху, руху). До таких особливо бурхливо розвиваються асоціативних систем належать лобова, тім'яна і частково скронева області кори, особливо сильно прогрессировавшие у людини і пов'язані з його здатністю до абстрактного мислення, виділення себе з навколишнього світу, вміння свідомо його переробляти. Ці здібності виникли на основі трудової діяльності і притаманні лише власникам членороздільної мови. Проте одним з пізніх і досконалих придбань еволюції ссавців стало розвиток лобових відділів мозку. Правда, якщо у людини поверхня цих відділів займає більше однієї п'ятої площі всієї кори: 20 - 25 відсотків, то у кішок вона складає всього три з невеликим відсотка, у собак близько восьми, зате у представників мавп - 12 - 14 відсотків. Функції цієї області мозку досить різноманітні.При ураженні цих відділів у людини порушується програмування довільних рухів, формування вищих потреб і намірів, розбудовується механізм самоконтролю за своїми діями. Поряд з клінічними дослідженнями уражень головного мозку у людей величезну цінність представляють експерименти на мозку тварин. Тут можна створювати моделі з точним, залежних від цілей експериментатора місцем, характером і обсягом пошкодження мозкової тканини.Вивчення ступеня участі тих чи інших структур і систем мозку в поведінці різних тварин дозволяє краще зрозуміти, як розвивалися ці структури в процесі еволюції і яка їх роль у тих або інших аспектах реакцій організму на інформацію, що надходить. Як у нашій країні, так і за кордоном за допомогою різноманітних методик умовних рефлексів проведені численні дослідження функцій лобових областей у різних тварин. Виявилося, що після операції, званої лобоэктомией, тобто при видаленні лобових часток, відбувається різке порушення внутрішнього, виробляється протягом життя, гальмування. Тварини або надовго втрачають здатність розрізняти подразники, супроводжувані їжею, від непідкріплених кормом сигналів, або у них порушується процес тимчасового зникнення умовного рефлексу.Фізіологи вважають, що відбувається розлад короткочасної пам'яті, тобто пам'яті на недавні події. У цьому зв'язку варто зауважити, що в клінічній практиці при контузіях або інших ушкодженнях мозку насамперед страждає пам'ять про недавні події, в той час як образи і картини минулого найчастіше добре зберігаються. Взагалі, на основі комплексних досліджень можна вважати, що, за лобовою частиною людини і більшості високоорганізованих ссавців зберігається суттєва загальна особливість - участь у прогнозуванні майбутньої діяльності й оцінки її результатів, особливо при раптовому зміну відносин між предметами і явищами в новій обстановці. Разом з тим надзвичайна ускладнення і збільшення лобових відділів мозку людини викликало якісні зрушення в їх функціонуванні.Ці структури, поряд з іншими утвореннями, беруть участь в абстрактному мисленні, трудової діяльності, членороздільної мови, забезпечуючи ті особливості поведінки людини, яких немає ні у одного з тварин. З'ясовано також, що нова кора, і перш за все вищі її відділи, у здорової людини регулює і пригнічує деякі фізіологічні та емоційні спонукання і навіть потреби, пов'язані з глибинними, більш давніми структурами мозку. Причому чим вище розвинене істота, тим сильніше у нього процеси гальмування і самоконтролю. Тому можна рішуче стверджувати, що будь-які теорії «природної агресивності», «торжества сліпих сил» у поведінці людей, спрямовані на виправдання війн та агресії, просто антинаучны і спекулятивні. Сучасні морфофизиологические та нейрохімічні дослідження макро - та мікросистем мозку ставлять метою пошук засобів спрямованого впливу на процеси формування та перебудови межцентральных зв'язків мозку, щоб стимулювати його розвиток у процесах навчання і захищати від захворювань і розладів. Перспективним шляхом до мети є подальший аналіз загальних особливостей конструкцій та діяльності як великих систем, так і складових їх ансамблів з окремих клітин. І тут ключ до успіху прихований в таємниці дивовижною варіабельності, взаємозамінності як великих, так і малих систем.Різноманітність мікросистем у складі макросистеми, як можна сьогодні судити, є основою індивідуальності. Науковці нашого інституту чітко показали, що структура мозку кожної людини так само унікальна, як малюнок шкіри пальців, як почерк і голос. Як же примирити ці відомості і численні інші дані про мінливому участю різних мозкових ансамблів в тих чи інших видах діяльності з генетичною зумовленістю структурної організації системи в цілому? Чи Не означає це, що уявлення про локалізацію функцій застаріли? - Аналіз отриманих результатів показує, що ніякого протиріччя немає. Відмінності між різними системами відносні: кожна з них обумовлює поведінкову реакцію насамперед у відповідності зі своїм основним функціональним призначенням. З іншого боку, функціональна мінливість тієї чи іншої системи мозку заснована на інтимних метаморфозах структури нервових і сполучних елементів, а також капілярів. Дослідження нашого інституту показують, що такі зміни носять виборчий характер, забезпечуючи відповідну функцію. Це піднімає завісу над тонкими структурними і молекулярними механізмами організації та компенсації функцій живого організму не тільки в хворобливій, але і в нормальному стані. Поки ще не ясно, які закони управляють варіабельністю систем, наскільки широкі її межі. Тут на допомогу досліднику повинні прийти кількісні методи вивчення за допомогою оптико-електронних пристроїв, які дадуть можливість встановити різні критерії впорядкованості клітинної та синаптичної організації мозку, особливо тих, які найбільш тісно пов'язані з цілеспрямованою діяльністю, мовленням, складними формами руху. Завдання це нелегке, оскільки складність мозку важко навіть уявити.Це дивно мінливе освіту, в якому структури, що забезпечують функції, постійно перебудовуються в залежності від попереднього досвіду, потреб організму, фізичних властивостей подразника і багато чого іншого. В нашому інституті створено концепцію про функціональної багатозначності різних утворень мозку: та чи інша його структура, особливо тісно пов'язана з якою-небудь функцією, наприклад, зором, дотиком, слухом, може в той же час брати участь у реалізації інших видів діяльності. Але це не означає, що будь-яка структура може брати участь у будь-яких функціях. Це лише підкреслює розвиток ідей радянських вчених про динамічної локалізації функцій, про те, що при пошкодженні мозку, особливо в дитячому віці, порушені функції можуть бути скомпенсовані за рахунок інших. Яка межа цих компенсаторних можливостей і чим їх можна стимулювати - ось одне з найактуальніших напрямків сьогоднішніх теоретичних досліджень, настільки необхідне практиці. В наші дні мозок вивчається як на клітинному і молекулярному, так і на цілісному рівнях. Не сумніваюся, що дослідники недалекого майбутнього, розклавши діяльність мозку до рівня молекулярної активності і об'єднавши її до цілісного стану, здійснять тим самим пророкування знаменитого російського фізіолога В. П. Павлова про те, що прийде година, коли матеріалістичний аналіз охопить величними математичними формулами всю вищу нервову діяльність людини. | |
| Переглядів: 428 | |
