Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас - [14]

Кстати, не только змеи находят такой способ плавания удобным. Угри, миноги и миксины передвигаются в воде так же — через их тела, от головы к хвосту, проходят волны, толкающие их вперед. Скаты совершают волнообразные движения крыльями: иногда это изящные, широкие взмахи, в других случаях — серии быстро пробегающей волновой ряби.

Скат волнообразно двигает крыльями вверх-вниз, а не из стороны в сторону, но, тем не менее, это все те же поперечные волны. Рыбы же в большинстве своем производят волнообразные движения из стороны в сторону при помощи мышечных сокращений хвоста, за счет чего и плывут. Водные млекопитающие — киты, дельфины, морские котики — обычно молотят хвостом вверх-вниз; русалки наверняка тоже.

Независимо от типа волновых движений — из стороны в сторону или вверх-вниз — волны остаются поперечными, поскольку перпендикулярны направлению распространения волны.

* * *

Итак, волны в теле человека распространяются без его над ними сознательного контроля. Но что можно сказать о самом сознательном контроле? Участвуют ли волны в работе не только тела, но и разума (эти две категории — тело и разум — Рене Декарт четко разделял), играют ли какую-либо роль в мыслительном процессе?

Безусловно — работа вашего мозга не обходится без участия волн. Но это не волновые сокращения мышц, а крошечные, длящиеся всего долю секунды электрохимические реакции — импульсация нейронов.

Хорошо известно, что информация от органов чувств в мозг передается проходящими по нервной системе электрическими импульсами. Однако движение это двустороннее — мозг, в свою очередь, посылает сигналы через нервную систему, контролируя деятельность мышц и желез. Нервная система состоит из групп особых клеток, называемых нейронами; каждый нейрон обладает длинным отростком — аксоном, который с одной стороны связан с телом клетки, а с другой разветвляется на дендриты. Каждое ответвление ведет к соседнему нейрону или другой клетке; место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал иной клеткой называется синапсом. Чаще всего аксоны не достигают в длину и миллиметра, однако порой могут довольно сильно вытягиваться, например, в седалищном нерве, который задействуется при вытягивании ноги. Сигналы передаются от нейрона к нейрону в виде электрохимической волны.

Представьте проходящий через нейрон импульс как волну от всплеска на воде, двигающуюся по узкому руслу ручья. И стенки аксона, и берега ручья выступают в качестве волноводов — направляют импульсы по заданному маршруту. Может показаться, что волны этих двух типов ничем друг от друга не отличаются. Однако импульсы, без которых невозможно распространение сигналов по всему телу, представляют собой не физические колебания, а изменение напряжения в результате химических реакций в нейронах.

Но эти электрические волны характеризуют действие не только нейронов нервной системы, посылающих импульсы мозгу и получающих его команды, но и нейронов самого мозга. Ваш мозг, будучи средоточием центральной нервной системы, представляет собой сложную сеть нейронов, каждый из которых является волноводом, проводящим электрохимические импульсы из одного конца в другой.

Правда, существуют и гораздо менее осязаемые мозговые волны. Это не связи между нейронами, а полосы активности, проходящие через широкие области мозга — точь-в-точь волны, бегущие по пшеничному полю в ветреный день. Полосы активности представляют собой не импульсацию нейронов, а ее предварительную фазу.

Когда нейрон деполяризуется, вероятность его импульсации увеличивается. Возникает ассоциация с перевозбужденным человеком, который вот-вот сорвется на крик. В ходе исследований возникло предположение: работа мозга млекопитающих в определенной мере зависит от проходящих через мозг волн возбуждения.^{21} Волны проходят через участок мозга, приводя нейроны этого участка в состояние, близкое к импульсации. Можно сравнить это с волнами оживления, пробегающими среди публики в концертном зале перед появлением на сцене музыкальной группы: каждый готов крикнуть музыкантам слова приветствия, выбросить в воздух руку, задвигаться в танце…

Но почему волны деполяризации возникают в мозгу животных? И как испускаемые возбужденными нейронами волны выглядят?

* * *

Поразительный факт: нейробиологи могут наблюдать эти волны, которые, проходя через совсем небольшие участки мозга при вскрытом черепе подопытного животного под анестезией, вызывают изменение цвета. Волны становятся видимыми благодаря контрастному веществу. Контрастное вещество вступает в связь с нейронами и меняет оттенок в зависимости от потенциала поля — электрической величины, демонстрирующей степень готовности нейронов к импульсации. Это контрастное вещество и делает видимыми волны возбуждения, распространяющиеся по поверхности мозга. Высокая скорость волн фиксируется цифровой камерой, которая регистрирует изменение оттенка контрастного вещества на области мозга шириной около 3 мм (череп животного при этом вскрыт). Само контрастное вещество используют уже более тридцати лет, однако фотографическое оборудование только недавно достигло такого уровня чувствительности, при котором стало возможным изучение движения волн. Оказывается, волны, распространяясь через мозговую ткань, принимают уже знакомые нам формы.