Способность обрабатывать данные об окружающем мире у нас, устройств по обработке информации, начинается на уровне чувственного восприятия. Хотя большинство из нас редко осознают это, наши чувствительные рецепторы устроены так, чтобы регистрировать информацию на энергетическом уровне. Поскольку все вокруг нас ― даже воздух, которым мы дышим, даже кирпичи, из которых построены наши дома, ― состоит из вертящихся и вибрирующих атомных частиц, мы буквально плаваем в бурном море электромагнитных полей. Мы составляем его часть. Мы погружены в него и с помощью своих органов чувств ощущаем то, что есть.
Любая из наших чувствительных систем состоит из сложного каскада нейронов, обрабатывающих зашифрованные специальным нервным кодом сигналы, поступающие от рецепторов в определенные участки мозга. Каждая группа клеток, входящих в этот каскад, изменяет или усиливает полученный сигнал и передает его следующей группе клеток той же системы, которая осуществляет очередной этап подправки и отправки полученной информации. К тому времени, когда этот закодированный сигнал достигает наружной части мозга (высших отделов коры), мы осознаем характер действия раздражителя. Однако, если любая из клеток проводящего пути не сможет нормально функционировать, итоговое восприятие будет отклоняться от реальности.
Наше поле зрения (все, что мы видим, глядя на окружающий мир) разделено на миллиарды крошечных точек, или пикселей. Каждый такой пиксель заполнен вибрирующими атомами и молекулами. Клетки сетчатки, расположенные в глубине наших глаз, регистрируют движение этих частиц. Атомы, вибрирующие с разной частотой, испускают энергию с разной длиной волны, и информация об этом в итоге интерпретируется зрительной корой в затылочной доле нашего мозга как разные цвета. Зрительный образ строится благодаря способности нашего мозга расфасовывать группы пикселей, формируя определенные границы. Разные границы с разной ориентацией (вертикальной, горизонтальной и наклонной) соединяются, создавая сложные образы. Соответствующие группы клеток нашего мозга добавляют к тому, что мы видим, ощущения глубины, цвета и движения. Яркий пример функционального расстройства, которое может произойти, если нормальный каскад, по которому передается чувствительная информация, окажется нарушен, дает дислексия, при которой человек во время чтения воспринимает некоторые буквы не в том порядке.
Наш слух, как и зрение, тоже зависит от регистрации энергии, распространяющейся с разной длиной волны. Звук возникает в результате того, что атомные частицы сталкиваются друг с другом и в некотором порядке передают в пространстве энергию своих столкновений. Волны определенной длины, создаваемые такими соударениями, бьются в барабанные перепонки в ушах. Звук разной длины волны вызывает разные колебания барабанной перепонки. Подобно клеткам сетчатки волосковые клетки кортиева органа в глубине нашего уха переводят эти колебания на язык специального нервного кода. Закодированный сигнал в итоге достигает слуховой коры (в височных долях мозга), и мы слышим звук.
Наиболее явные способности воспринимать атомно-молекулярную информацию связаны с химическими чувствами обоняния и вкуса. Хотя наши обонятельные и вкусовые рецепторы чувствительны даже к отдельным электромагнитным частицам, проносящимся по носовой полости или попадающим на вкусовые сосочки, для каждого из нас характерны свои пороговые уровни, начиная с которых мы чувствуем тот или иной вкус или запах. Каждая из этих сенсорных систем в свою очередь состоит из сложного каскада клеток, и повреждение любой части такой системы может приводить к нарушениям восприятия.
Наконец, кожа, самый большой наш орган чувств, вся пронизана строго специализированными чувствительными рецепторами, предназначенными для восприятия давления, вибрации, легких прикосновений, боли или температуры. Каждый из этих рецепторов специализируется на какой-то одной разновидности раздражителей, так что рецепторы холода могут воспринимать только действие холода, а рецепторы вибрации могут регистрировать лишь вибрации. В связи с этой специализацией наша кожа представляет собой кропотливо распланированную чувствительную поверхность, пронизанную рецепторами.
Врожденные различия каждого из нас, касающиеся степеней чувствительности к разным типам раздражителей, играют немалую роль в особенностях нашего восприятия окружающего мира. Если нам трудно расслышать, о чем говорят другие, мы можем воспринимать лишь фрагменты разговоров, и нам приходится принимать решения, руководствуясь минимумом информации. Если у нас проблемы со зрением, мы замечаем меньше деталей, и это тоже сказывается на нашем взаимодействии с окружающим миром. Если у нас нарушено обоняние, это мешает нам отличать безопасную среду от угрожающей здоровью, и это делает нас уязвимее. С другой стороны, если мы, напротив, чрезмерно чувствительны к тем или иным раздражителям, это может приводить к избеганию взаимодействия с окружающей средой, что лишит нас некоторых простых радостей жизни.
Патологии и заболевания нервной системы млекопитающих обычно затрагивают именно ту мозговую ткань, особенности строения и работы которой отличают данный вид от других. Поэтому и в нервной системе человека именно наружные слои коры головного мозга особенно часто подвержены заболеваниям. Инсульт составляет главную причину инвалидности и третью по значимости причину смерти в нашем обществе. Поскольку неврологические заболевания в целом нередко затрагивают именно те слои коры головного мозга, которые отвечают за высшие когнитивные функции, а инсульт поражает левое полушарие в четыре раза чаще, чем правое, он нередко нарушает способность говорить и воспринимать речь. Термином «инсульт» обозначают нарушения, связанные с работой кровеносных сосудов, доставляющих кислород к клеткам мозга. Выделяют два основных типа инсульта ― ишемический и геморрагический.
По данным Американской ассоциации по борьбе с инсультами, на ишемические инсульты приходится приблизительно 83 % всех случаев этого заболевания. Кровь в мозг поставляют артерии, и их разветвления по мере удаления от сердца постепенно сужаются все сильнее. По ним переносится кислород, жизненно необходимый для выживания и работы клеток, в том числе нейронов. При ишемическом инсульте сгусток крови плывет по артериям до тех пор, пока уменьшающийся диаметр не становится слишком мал для дальнейшего движения. В итоге сгусток образует тромб и перекрывает приток богатой кислородом крови к клеткам, расположенным ниже по течению. Это вызывает повреждение, а нередко и гибель клеток мозга. Поскольку нейроны обычно не восстанавливаются, мертвые нейроны не заменяются новыми. Функции, которые выполняли погибшие клетки, могут быть навсегда утрачены, если только другие нейроны со временем не возьмут их на себя. Мозг любого человека отличается от других особенностями строения нейронных сетей, поэтому и способности к восстановлению после травмы у всех людей разные.
Геморрагический инсульт (кровотечение в мозг) происходит, если кровь вытекает из артерий и заливает мозг. На эту форму приходятся 17 % всех инсультов. Кровь, приходя в непосредственный контакт с нейронами, оказывается ядовитой для них, поэтому любая течь или пробоина в кровеносном сосуде может иметь разрушительные последствия для мозга. Одна из разновидностей геморрагического инсульта, аневризма, развивается в тех случаях, когда в стенке сосуда образуется истонченный участок, постепенно надувающийся как шарик. Этот шарик наполняется кровью и может легко разорваться, извергая в полость черепа большие объемы крови. Любая разновидность такого кровотечения нередко бывает опасной для жизни.
Артериовенозная мальформация (АВМ) ― одна из редких разновидностей геморрагического инсульта. Это врожденное заболевание, связанное с тем, что человек рождается с аномальной конфигурацией артерий. В норме сердце прокачивает кровь по артериям под высоким давлением и собирает ее обратно из вен, где давление низкое. Капиллярное русло играет роль буфера или нейтральной полосы между артериями с высоким давлением и венами с низким давлением.
При АВМ артерия оказывается непосредственно связанной с веной, не отделенной от нее буфером капиллярного русла. Через какое-то время вена больше не может выдерживать высокое давление крови, поступающей из артерии, соединение артерии и вены рвется, и кровь выливается в мозг. Хотя на АВМ приходится лишь около 2 % всех геморрагических инсультов[8], именно эта форма инсульта чаще всего поражает людей в самом расцвете сил (в возрасте от 25 до 45). Мне было 37, когда АВМ лопнула у меня в мозгу.
