Под напряжением

В современном понимании психология — это наука о психике и поведении человека и животных. Психика, в свою очередь — это форма отражения объективной реальности, представляющая собой совокупность процессов внутренней жизни: ощущения, мысли, эмоции, память.

Психика имеет материальную, биологическую основу. Все многообразие нашей психической деятельности — это результат работы нервной системы (составной частью которой является головной мозг). Нервная система образована специальными клетками — нейронами. Многие думают, что нейроны — это только клетки головного мозга; нет, нейроны — это основа всей нервной ткани, которая пронизывает наше тело в виде нервных волокон.

При этом около половины объема нервной системы составляет так называемая глия («клей» по-древнегречески) — особые клетки, выполняющие защитные и метаболические функции, но главное — изолирующие нейроны друг от друга. Почему их нужно изолировать? Потому что все десятки миллиардов нейронов в человеческом теле (только в головном мозге их около 86 миллиардов) — это сложнейшая электрическая цепь, по которой постоянно идет ток. И чтобы сигнал не перескакивал там, где не надо, нейроны, как провода, нуждаются в электроизоляции.

Электрический ток в ходе химических реакций вырабатывают сами клетки (не только нервные). Электричество в теле большинства животных представляет собой поток ионов, а не электронов, но по сути это тот же физический процесс. Пока человек жив, его нейронная сеть находится под напряжением. В ней происходит примерно то же самое, что происходит в компьютере: ток идет по нейронам и несет с собой информацию в виде двоичного кода. Каждый отдельный нейрон может быть «включен» (возбужден, активен) или «выключен». У каждого нейрона своя функция, и от того, какая комбинация активных нейронов сложилась в данный момент, зависит то, что мы видим, слышим, чувствуем и думаем. Конечно же, это очень быстрый процесс: в течение секунды нейрон может «включаться» и «выключаться» сотни раз. И даже тысячи, но это уже приступ эпилепсии.

Скорость распространения электрического сигнала в нервной системе ограничена рядом физиологических особенностей и составляет в лучшем случае около 120 метров в секунду. Мизер по сравнению со скоростью света, с которой теоретически может двигаться электроток. Современные самолеты летают быстрее. Да и эти 120 метров достигаются далеко не во всех типах нервных волокон. Поэтому в ходе эволюции нейроны со схожими функциями, часто вступающие в комбинации, объединились в группы, чтобы быть ближе друг к другу и обеспечить высокую скорость обмена сигналами. Поэтому, собственно, нервные клетки не распределены по телу равномерно и не скрыты где-нибудь в глубине организма, а сосредоточены преимущественно в одном месте — в голове, как можно ближе к органам чувств. Это особенность всех животных, кроме самых простейших.

По той же причине в мозге есть центры, в которых локализованы отдельные функции: зрение, слух, понимание речи, понимание письменности, узнавание лиц, долговременная память, кратковременная память, управление теми или иными системами организма… При изучении мозга некоторые из этих центров можно различить невооруженным глазом: структура и даже цвет нервной ткани в разных местах отличаются.

Сегодня уже неплохо известно, какие зоны мозга за что отвечают. Раздражение определенных его участков позволяет вызвать прогнозируемую реакцию. Подаем ток в одно место — человек испытывает невыразимую радость. Сдвигаем электрод — получаем ужас и панику. Снова переключаем — вводим пациента в состояние сна. И так далее. Верно и обратное: те или иные эмоции вызывают активизацию определенных групп нейронов, поэтому сканирование электрической активности мозга позволяет определить (пока еще очень приблизительно, но все же), что в данный момент чувствует пациент.

Как же именно «включаются» и «выключаются» нейроны? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, как они между собой соединены. Не будем подробно останавливаться на строении нервной клетки, скажем только, что у нее есть тело (сома), отростки (дендриты — потому что ветвятся, как дерево) и особенно длинный отросток (аксон). Дендритов может быть несколько, аксон обычно только один, зато в длину некоторые аксоны человека достигают метра и больше — например, те, которые связывают спинной мозг и мышцы пальцев. Однако даже длинный аксон невозможно увидеть без микроскопа, так как диаметр такого «провода» составляет всего несколько микронов. По дендритам нейрон получает входящие сигналы, а по аксону отправляет «сообщение» дальше. Таким образом, сигнал идет в одном направлении, от дендритов к аксону.

Соединение между двумя нейронами называется синапсом (ударение на первый слог). Синапс обычно образуется в месте соприкосновения аксона и дендрита, хотя бывают и другие варианты (аксон-аксон, аксон-сома и так далее). Один нейрон может иметь несколько тысяч синапсов, то есть обрабатывать тысячи входящих сигналов одновременно. Общее число синапсов в головном мозге человека составляет сотни триллионов, а число их комбинаций не поддается исчислению.

Интересно, что у детей синапсов больше, чем у взрослых: в начальный период жизни мозг активно развивается, но со временем неиспользуемые и малоэффективные сигнальные цепочки начинают отмирать. И наоборот, если мы изучаем что-то, обретаем навыки, то между нейронами формируются новые синапсы, образуются новые пути передачи информации. Это происходит буквально на физиологическом уровне, на дендритах вырастают новые шипики (крошечные отростки, на концах которых могут образовываться синапсы).

Поэтому никакое обучение не может быть мгновенным: изменения в мозговых структурах требуют времени. Спустя месяцы или годы практики мы можем научиться печатать вслепую, играть на фортепиано, писать романы и ходить по канату. За всем этим — формирующиеся нейронные, синаптические цепочки, все более короткие и эффективные. Петляющие заросшие тропы, превращающиеся в прямые асфальтированные магистрали.

Миллионы лампочек

Итак, через синапсы нейрон получает от соседних нервных клеток входящие сигналы: электрические или химические импульсы. С электрическими все понятно, это передача тока, как по проводам (на самом деле несколько сложнее, но суть та же). Электрический импульс быстрее, однако по ряду причин в нервной системе химическая передача сигнала встречается гораздо чаще. У млекопитающих (в том числе человека) электрические синапсы составляют всего один процент нейронных контактов.

Механизм химического импульса выглядит следующим образом. На конце аксона есть микропузырьки, в которых содержатся молекулы особых веществ — нейромедиаторов. В результате возбуждения нейрона пузырьки «раскрываются», высвобождая медиатор, который начинает двигаться к соседнему нейрону. На мембране (оболочке) этого нейрона есть рецепторы, реагирующие на тот или иной медиатор. При успешном контакте открываются особые каналы, сквозь которые внутрь нейрона входят ионы натрия, в результате чего меняется уровень электрического заряда на мембране, что, в свою очередь, влияет на то, пойдет ток дальше или нет.

Это предельно упрощенное (и потому не вполне точное) описание системы, известной как натрий-калиевый насос (интересующихся отсылаю также к понятию «потенциал действия»). Главное понять суть: «включение» и «выключение» нейрона вызывается взаимодействием с тем или иным нейромедиатором (а точнее, их комбинацией, ведь поток медиаторов идет со всех тысяч синапсов). Названия многих нейромедиаторов хорошо известны: адреналин, серотонин, дофамин… Некоторые из них оказывают на нейроны возбуждающее действие, то есть обеспечивают прохождение импульса дальше (что, например, в случае адреналина приводит к активации нейронов, «запускающих» сердце). Другие (скажем, глицин) вызывают эффект торможения, затухания электрического импульса.

На свойстве тормозить нейронную активность основано действие антидепрессантов и успокаивающих препаратов, в том числе природного происхождения. Обезболивающие лекарства, средства для наркоза и многие яды работают по тому же принципу. Например, тубарин, содержащийся в яде кураре, в малых дозах оказывает расслабляющее действие, но в больших вызывает паралич и остановку дыхания. Ботокс, который колют в лицо для разглаживания морщин, работает таким же образом: прерывает передачу нервного импульса, что приводит к параличу мимических мышц.

Подобные препараты (как тормозящие, так и возбуждающие) эффективны, потому что содержат вещества, молекулярная структура которых очень похожа на структуру естественных нейромедиаторов, и нейроны принимают эти химические соединения за «своих». Главный недостаток таких лекарств состоит в неизбирательном действии: например, антидепрессанты оказывают эффект торможения не только на те группы нейронов, которые вызывают страх и тоску, но и на те, которые необходимы для умственной деятельности. Попросту говоря, человек тупеет. Поэтому употреблять подобные средства стоит с осторожностью.

Так, вкратце, выглядит физиологический фундамент, на котором основана наша психика. Это переплетение цепочек из миллиардов нервных клеток, «включающих» и «выключающих» друг друга посредством триллионов синапсов. Архитектура некоторых нейронных цепочек запрограммирована генетически: так формируются врожденные, или безусловные, рефлексы. Другие рефлексы, условные, создаются и исчезают в течение жизни. В известном смысле можно считать, что все наше поведение — это комбинация огромного множества взаимосвязанных рефлексов, над которыми, однако, главенствует феномен сознания, отличающий человека от животных.

Наши привычки, вкусы, желания приводят к формированию в нервной системе групп нейронов с хорошо развитыми синаптическими связями; при этом когда одна такая группа (например, ответственная за половое влечение) возбуждена, прочие зоны мозга (например, отвечающие за чувство стыда) испытывают эффект торможения. Именно из-за этой особенности, известной как «принцип доминанты», невозможно делать много дел одновременно.

Все наше мышление и чувствование, любовь и ненависть, радость и печаль, все наши воспоминания и мечты — это электрохимический процесс. Миллионы миллионов горящих и гаснущих лампочек. Наше восприятие — двоичный код, непрерывно шифрующий информацию от органов чувств и расшифровывающийся в тех или иных ядрах мозга.

Уместно задаться философским вопросом: насколько точным может быть отражение мира, если оно укладывается в последовательность нулей и единиц? Как фотография не передает реальность во всей полноте, так и мы не способны увидеть все грани, все оттенки бытия.

С другой стороны, человеческий мозг — невероятно сложная система, способная решать задачи, которые не под силу ни одному суперкомпьютеру — и при этом на несколько порядков более энергоэффективная. Те же биологические механизмы, которые служат ограничениями для психики, являются и ее источником. Основанием того, что раньше называли душой, а теперь — сознанием.