Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове - [15]

Чтобы передавать информацию на такое расстояние, нужен очень высокоскоростной сигнал. Ни одно химическое вещество не умеет перемещаться по организму с нужной скоростью. А электрические импульсы умеют, и именно они передают сигнал в пределах одного нейрона вдоль нервных окончаний. Электрические импульсы отвечают за скорость передачи сигнала, проводя их от чувствительных окончаний в пятках к мозгу за сотые доли секунды. Иногда скорость — это залог выживания: когда нужно убежать от тигра или догнать антилопу, любое промедление может стоить жизни. Электрические импульсы обеспечивают нервной системе быстродействие, благодаря которому мы можем моментально среагировать на опасность или редкий шанс, выпадающий раз в жизни. В борьбе выживали самые приспособленные — мгновенная реакция на внезапные стимулы однозначно очень адаптивная штука.

Химия

Чтобы передать сигнал от одного нейрона к другому, электрический сигнал превращается в химический. Отросток первой клетки (аксон) образует с отростком (дендритом) второй очень плотный контакт, называемый синапсом. Там из отростка выделяются пузырьки с химическим веществом — нейромедиатором, который связывается с рецепторами, что обычно приводит к изменению электрического потенциала в окончании второго нейрона.

Электрический импульс может распространяться вдоль нервных окончаний со скоростью вплоть до 100 м/с (это, на секундочку, 360 км/ч!). Это прекрасно, поскольку электричество добегает из любой точки нервной клетки до аксонного окончания почти мгновенно, обеспечивая ту самую скорость реакции. Но через синапс — пространство толщиной около 20 нанометров — сигнал передается примерно за 0,5 миллисекунд, то есть в 2500 раз медленнее! Для чего нужна такая медленная химия, когда есть столь быстрое электричество?

Смысл в том, что электричество обеспечивает скорость передачи сигнала вдоль нейрона, а химия отвечает за специфику сигнала, получаемого следующей нервной клеткой. В мозге существуют десятки различных нейромедиаторов, и у многих из них больше десятка разных рецепторов, каждый из которых воспринимает сигнал медиатора по-своему. Доходит до того, что один и тот же нейромедиатор может прямо запускать либо нервный импульс, открывая каналы через мембрану для электрического тока, либо каскад химических реакций, преобразующих жизнь нейрона и все процессы, которые внутри него происходят. Это зависит от того, какие рецепторы есть у нейрона в синапсе.

Самые ходовые нейромедиаторы — это две аминокислоты: глутамат и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), которые работают в мозге как педали газа и тормоза. Когда в синапсе выделяется глутамат, следующая клетка всегда активируется, если же в синапс выбрасывается ГАМК, следующему нейрону будет намного сложнее запустить нервный импульс — ГАМК тормозит его активность. Уровень активности нейрона в самом первом приближении определяется соотношением между тем, сколько ГАМК и глутамата воспринимает нейрон своими синапсами. Если перевешивает глутамат, нейрон разряжается и уже сам выделяет нейромедиатор для следующих нейронов. Если ГАМК становится больше, нейрон замолкает, и следующие клетки не получают от него никаких сигналов.

Самое интересное, конечно, это те нейромедиаторы, которых в мозге не так много, но они меняют регистр работы нейронов, воздействуя на каскады химических превращений внутри клетки. Они способны менять работу отдельных генов внутри нейрона, приводя к тому, что нейрон либо просыпается, активизируется и активно наращивает новые контакты с другими клетками; либо, наоборот, может разрушать часть своих синапсов, через которые он связан с другими клетками, заставляя нейрон замыкаться в себе.

К нейромедиаторам такого типа относят те самые нашумевшие гормоны счастья для мозга — серотонин, дофамин, эндорфины. На самом деле роль этих и других нейромедиаторов, способных менять состояние клетки и уровень ее общения с другими нейронами, намного сложнее. Такие нейромедиаторы осуществляют тонкую настройку сети, определяя не только наше текущее настроение, но и уровень возбуждения, способность сконцентрироваться на задаче или, наоборот, легко переключаться с одного задания на другое, способность испытывать дискомфорт, который заставляет нас поменять стратегию, чтобы избавиться от неприятных ощущений или игнорировать страдания и продолжать следовать выбранным курсом. Они же отвечают за то, насколько мы способны контролировать свои действия, или, скажем, за то, что именно и как быстро мы выучим — каким образом поменяются связи между нейронами и как преобразование сети контактов поменяет наше поведение в будущем.

Эти тонкие настройки чрезвычайно важны для того, чтобы мы могли меняться или, напротив, оставаться прежними; чтобы могли по-разному реагировать на одни и те же вещи в зависимости от своего состояния и потребностей. Скажем, наши предпочтения будут очень чутко реагировать на то, насколько мы голодны, тревожны или расслабленны, довольны собой и не прочь поискать приключений.

Ровно для этого мозг и жертвует скоростью передачи сигналов — чтобы тонко подстраивать поведение человека к его состоянию, иметь возможность запомнить информацию, когда это необходимо, и выкинуть из головы, когда она потеряла актуальность, чтобы гибко переключать режимы: в расслабленный или в напряженный, в ищущий или скрывающийся, в открытый или замкнутый, в агрессивный или приветливый, в безразличный или очарованный чем-то или кем-то и т. д. и т. п.