Мозг - [20]

Шрифт
Интервал

Группа нейронов на микрофотографии дорсальной поверхности абдоминального ганглия морского моллюска аплизии. Справа виден особенно крупный более темный нейрон. На карте абдоминального ганглия аплизии эта клетка идентифицирована как нейрон R2.

Могут возразить, что нельзя успешно изучать память и обучение человека на простых нейронных системах. Организация человеческого мозга представляется столь сложной, что попытка изучить обучение человека в упрощенной форме на простых системах обречена на неудачу. Человек обладает интеллектом, весьма развитой речью и абстрактным мышлением, которых нет у низших животных и которые, возможно, требуют качественно иных типов нейронной организации. Хотя такие возражения существенны, решающим не является вопрос о том, есть ли нечто специфическое в человеческом мозгу. Несомненно, есть. Но вопрос скорее состоит в том, есть ли у человеческого мозга и человеческого поведения что-нибудь общее с мозгом и поведением низших животных. Там, где есть элементы сходства, они могут свидетельствовать об общих принципах организации мозга, которые доступны успешному изучению в простых нервных системах.

Ответ на вопрос о сходстве очевиден. Этологи К. Лоренц (К. Lorenz), H. Тинберген (N. Tinbergen) и К. Фриш (К. von Frisch) показали, что у людей с низшими животными много общих форм поведения, в том числе элементарное восприятие и координация движений. В особенности широко распространена способность к обучению; она развилась у многих беспозвоночных и у всех позвоночных. Сходство некоторых процессов обучения позволяет думать, что нейронные механизмы данного процесса могут обладать общими свойствами на всем протяжении филогенеза. Например, нет, по-видимому, принципиальной разницы в структуре, химизме или функции между нейронами и синапсами у человека, кальмара, улитки и пиявки. Следовательно, полный и тщательный анализ обучения у такого беспозвоночного, вероятно, способен выявить механизмы, имеющие общее значение.

Примитивные беспозвоночные привлекательны для таких исследований тем, что их нервная система содержит от 10000 до 100000 клеток в отличие от многих миллиардов у более сложных животных. Клетки собраны в отдельные группы, называемые ганглиями, и каждый ганглий обычно содержит от 500 до 1500 нейронов. Такое количественное упрощение позволило связать функцию отдельных нейронов непосредственно с поведением. В результате получен ряд важных фактов, которые приводят к новым представлениям о связи между мозгом и поведением.

Первый важный вопрос, который следует рассмотреть исследователям простых нейронных систем, состоит в том, отличны ли друг от друга разные нейроны одной области. Этот вопрос - центральный для понимания того, как поведение осуществляется нервной системой, был до последнего времени предметом обсуждения. Некоторые нейробиологи считали, что по своим свойствам нейроны мозга достаточно сходны, чтобы можно было считать их идентичными элементами, связи между которыми обладают приблизительно одинаковым весом.

Против этого теперь выдвигаются веские возражения, особенно на основании изучения беспозвоночных, показавшего, что многие нейроны доступны индивидуальной идентификации и инвариантны у каждого члена вида. Представление об индивидуальных свойствах нейронов предложено еще в 1912 г. немецким биологом Р. Гольдшмидтом (R. Goldschmidt) на основании исследования нервной системы у примитивного червя, кишечного паразита аскариды. Мозг этого червя состоит из нескольких ганглиев. Изучая эти ганглии, Гольдшмидт обнаружил, что они содержат точно 162 клетки. Число это никогда не варьировало от животного к животному, и каждая клетка всегда занимала свое характерное положение. Несмотря на такие четкие результаты, работа Гольдшмидта осталась практически незамеченной.

Более 50 лет спустя к этой проблеме вернулись независимо друг от друга две группы исследователей в Гарвардской медицинской школе. М. Оцука (М. Otsuka), Э. Кравиц (Е. Kravitz) и Д. Поттер (D. Potter), исследуя омара, и У. Фрезье (W. Frazier), И. Купферман (I. Kupfermann), Р. Вазири (R. Waziri) и Р. Коггсхолл (R. Coggeshall), исследуя крупного морского моллюска аплизию, нашли подобную же, хотя и менее полную инвариантность в более сложных нервных системах этих более развитых беспозвоночных. Сходная инвариантность вскоре была обнаружена у многих беспозвоночных, в том числе у пиявки, рака, саранчи, сверчка и ряда моллюсков. Я ограничусь здесь рассказом об исследованиях аплизии, преимущественно исследованиях отдельного ганглия, а именно абдоминального. Сходные данные получены также на других беспозвоночных.

В абдоминальном ганглии аплизии нейроны варьируют по величине, положению, форме, пигментации, по характеру импульсации и химическим веществам, посредством которых они передают информацию другим клеткам. Такие различия позволяют распознавать и называть индивидуальные клетки (Rl, L1, R151 и т.д.). Некоторые из этих различий проявляются в характере импульсации. Одни клетки обычно "молчат", другие спонтанно активны. Среди активных одни генерируют регулярные потенциалы действия, или нервные импульсы, другие выдают повторные краткие залпы или серии импульсов. Теперь известно, что различия в импульсации объясняются разными типами ионных токов, генерируемых мембраной тела нейронов. Мембрана тела нервной клетки совершенно отлична от мембраны ее длинного отростка, аксона. Когда мембрана аксона активна, она, как правило, создает только приток ионов натрия и отставленный по времени выход ионов калия, тогда как мембрана тела клетки может продуцировать шесть или семь разных ионных токов в различных комбинациях.


Еще от автора Дэвид Хантер Хьюбел
Глаз, мозг, зрение

В книге известного американского нейрофизиолога, лауреата Нобелевской премии, обобщены современные представления о том, как устроены нейронные структуры зрительной системы, включая кору головного мозга, и как они перерабатывают зрительную информацию. При высоком научном уровне изложения книга написана простым, ясным языком, прекрасно иллюстрирована. Она может служить учебным пособием по физиологии зрения и зрительного восприятия.Для студентов биологических и медицинских вузов, нейрофизиологов, офтальмологов, психологов, специалистов по вычислительной технике и искусственному интеллекту.


Рекомендуем почитать
Биение жизни. Почему сердце – наш самый важный орган чувств

Во всем мире и во все времена сердце ассоциировалось с такими понятиями, как любовь, сочувствие, радость, отвага, сила и мудрость. Почему так? Этим вопросом задался кардиохирург Рейнхард Фридль, знакомый с сердцем не понаслышке. Результаты современных исследований его потрясли. Спустя двадцать два дня после зачатия «гормон любви» окситоцин запускает первый удар сердца, и сердцебиение сопровождает нас всю жизнь. Но сердце – не только насос! Благодаря его нервной системе, состоящей из десятков тысяч нейронов, сердце способно воспринимать намного больше, чем мы полагали до сих пор, – и у него есть что сообщить мозгу. Из этой книги вы узнаете, посредством каких сложных связей человеческие сердца общаются друг с другом и почему здоровый сердечный ритм имеет право быть хаотичным.


Здоровье без побочных эффектов

Что вы знаете о лекарствах? Только то, что о них говорят продавцы и доктора. Между тем лекарства – третья по частоте причина смерти после болезней сердца и рака.Питер Гётше уже более 10 лет разоблачает фармацевтических гигантов, делая всё, чтобы снять человечество с их крючка. Специалист по проверке эффективности лекарств из некоммерческой организации «Кокрейновское сотрудничество», Гётше вместе с коллегами профессионально доказывает, какие лекарства не просто не лечат, но наносят вред здоровью или даже несут угрозу для жизни; как фармкомпании завышают цены на лекарства и задерживают выход генериков (дешевых лекарственных аналогов), какие услуги навязывают через врачей пациентам, какие диагнозы придумывают, чтобы заработать.Защитите себя от коррумпированных производителей лекарств и докторов вместе с лишними тратами и вредными препаратами.Узнайте, какие лекарства вам действительно нужны и как сохранить здоровье в войне с мафией XXI века – фармацевтической промышленностью.Книга также издавалась под названием «Смертельно опасные лекарства и организованная преступность.


Оздоравливающее дыхание. Советы и рекомендации ведущих врачей

С древних времен и по наши дни существует множество оздоровительных дыхательных техник, суть которых сводится к ограничению глубины и ритма дыхания. Альтернативные дыхательные гимнастики предлагают, напротив, углублять и учащать дыхание.Как дыхание влияет на здоровье и сознание? Как работают дыхательные гимнастики? Какие из них на самом деле эффективны? Как их правильно выполнять? Помогают ли кислородные коктейли?Эта книга содержит множество уникальных рекомендаций ведущих врачей, которые научат вас управлять дыханием – а значит, и собственным здоровьем!


Человек должен жить

Владимир Иванович Лучосин (Мошковский) — врач. И первую свою повесть он посвятил будущим врачам.Действие повести развертывается в течение двух недель, но как много интересного происходит в жизни ее героев. Три студента медицинского института попадают на практику в больницу в районном центре. Здесь впервые им пришлось действовать самостоятельно, принимать решения в сложных случаях, борясь за жизнь человека. В необычных условиях они спасают жизнь мальчику. Будущие врачи на деле познают, как ответственна, благородна и романтична избранная ими профессия.Лучосин родился в 1921 году в Смоленске, в семье учителя.


Как избавиться от боли в шее. Шейный спондилез

Боли в спине и шее – расплата человека за прямохождение. В тот или иной период жизни практически каждый сталкивается с этой проблемой. Ощущения, которые мы при этом испытываем, гарантированно малоприятные и достаточно сильные.В последнее время число людей, страдающих шейным спондилезом, значительно возросло, а значит, появилась необходимость в книге, к которой они могли бы обратиться за советом. Доктор Шив Дуа, более тридцати лет занимающийся этой проблемой, является признанным специалистом в данной области.


Запоры: маленькие трагедии и большие проблемы

Пособие предназначено для практических терапевтов и врачей других специальностей, аспирантов, слушателей курсов повышения квалификации и студентов медицинских институтов, а также фармацевтических работников.В пособии в простой и понятной форме представлены ответы на самые распространенные вопросы, которые задают пациенты с запорами своему лечащему врачу.