Гальвани упрямо считал, что причиной реакций у лягушек было «животное электричество». Этому неутомимому труженику мы должны быть признательны за электрокардиограф, мониторы для наблюдения за состоянием пациента во время хирургических операций, приборы для лечения электрошоком. Но прежде всего за миллионы лягушачьих ножек, с его легкой руки немало послуживших науке в лабораториях медицинских институтов.
Прошло еще полтора столетия, прежде чем ученые, наконец, нашли разумное объяснение тому, каким образом электричество передается по нашему телу. Совершенно очевидно, что это происходит совсем не так, как в наших домах: воткнул вилку в настенную розетку — и ток пошел по проводу в нужное место. Очевидно, что наши нервы не настолько вместительны, чтобы их пучок шириной в волосок содержал в себе 100 000 отдельных «проволочек». Научно установлено: электрический ток внутри нашего тела проходит через химические соединения ионов натрия и калия. В наши дни на ярких иллюстрациях учебников по медицине нередко можно увидеть красочные изображения нервных клеток со знаком «плюс» снаружи оболочки и со знаком «минус» — внутри. На рисунках хорошо видно: молекулы передают нервные импульсы подобно бегунам, бережно передающим по эстафете от одного к другому факел с олимпийским огнем.
Клетка под названием «нейрон» — самый важный передающий информацию элемент внутри тела. Как только мы рождаемся на свет, двенадцать миллиардов нейронов уже готовы к действию. Каждая вторая клетка в организме умирает и заменяется новой через несколько лет, но только не нейрон. Как бы мы могли существовать, если бы данные нашей памяти и информация о мире периодически стирались? Если нейрон умирает, он не появляется снова. По единодушному мнению огромного числа медиков, нейрон считается самой важной и самой интересной клеткой во всем организме.
В учебниках по биологии изображены отдельно взятые нейроны, как бы изъятые из тела и представленные в идеализированной форме, в которой они никогда не встречаются в природе. Но, глядя даже на это подобие, можно представить себе грандиозность нейрона. Он берет свое начало с лабиринта невероятно тонких, похожих на кружево, отростков, называемых дендритами, которые, как ветки дерева, прикреплены к одному стволу. У афферентных нейронов, передающих сообщения мозгу, дендриты соединяются с той частью тела, от которой получают раздражение. У эфферентных нейронов, управляющих мышцами, эти ответвления обернуты вокруг мышечных волокон и имеют концевые бляшки, непосредственно регулирующие мышечную деятельность.
Студент медицинского вуза, изучающий органы, хранящиеся в сосудах с уксусной кислотой, аккуратно подписанных и расставленных в определенном порядке, испытывает сильнейший шок, когда в первый раз вскрывает труп и обнаруживает в нем окровавленные органы, перепутанные между собой, все какие–то одинаковые, причем каждый старается вытеснить другого, как будто ему не хватает места. Такой же шок испытывает и хирург, который, впервые столкнувшись с нейроном, изумленно застывает на месте. Он видит перед собой сотни, а может быть, и тысячи переплетенных в виде веревки пучков, сплетенных в толстый кабель, который подходит к спинному мозгу. Дендриты переплегены между собой так сложно, что даже под микроскопом почти невозможно разобраться: где заканчивается один и начинается другой. Я очень люблю зимним днем стоять на опушке леса и любоваться пейзажем. Передо мной — сотни деревьев, раскинувших в разные стороны свои ветки, одетые в белоснежные одежды. Если бы все эти деревья можно было уплотнить и каким–то образом уместить в нескольких квадратных метрах, но так, чтобы их веточки остались неповрежденными, заполнили все пустые пространства и при этом не касались друг друга, то в результате вы бы получили представление о нервном пучке нашего организма.
Десятилетиями шли ожесточенные споры между нейрофизиологами: соприкасаются веточки–дендриты или нет. В электропроводке, имеющейся в любом жилом доме, каждый находящийся под напряжением провод соединен с другим проводом, тот — с третьим, таким образом все провода объединены между собой, т.е. вся система, так же как и водопроводная, представляет собой замкнутый контур. А вот в нашем теле на каждом из двенадцати миллиардов нейронов имеется выемка в том месте, где у соседнего нейрона находится выпуклость. Эта выемка называется синапс. Именно в этих местах и осуществляется соприкосновение.
Точность расположения синапсов потрясает воображение. Возьмите хотя бы один двигательный нейрон, контролирующий один пучок мышц одной руки. По всей длине этой одной нервной клетки в тысяче разных точек образуются синапсы строго напротив выпуклостей соседних нейронов. (На крупном двигательном нерве может быть до десяти тысяч отдельных контактных соприкосновений, на нейроне мозга — до восьмидесяти тысяч.) Если на двигательный нерв поступает сигнал к действию, то мгновенно тысячи соседних нервных клеток оказываются в состоянии готовности. Отдельные клеточки, нарисованные в учебниках по биологии, охватывают каждый квадратный миллиметр кожи, каждую мышцу, каждый кровеносный сосудик, каждую косточку — ими пропитано все тело.
Я хочу пошевелить рукой. Достаточную ли силу имеет импульс, идущий от мозга, чтобы заставить мышцу сокращаться? Сколько мышечных волокон необходимо для каждого конкретного усилия? Хорошо ли сдерживаются противодействующие мышцы? Один–единственный нерв передает все эти электрические сигналы с частотой до тысячи отдельных импульсов в секунду с соответствующей паузой между ними. Каждый импульс отслеживается и передается на все десять тысяч синаптических соединений, находящихся на пути следования сигнала. При этом возникает и звуковой образ мышечного действия, слышимый как «клик–клик–клик», который был бы понятен даже ребенку. Можно сказать так: в каждом из нас ежеминутно вздымаются и с ревом перекатываются не прекращающиеся ни на минуту импульсные волны.
Может быть, нам надо что–то сделать, чтобы остановить этот нескончаемый поток обмена информацией? Может быть, мне надо перестать печатать на машинке, чтобы дать возможность нейронам своих пальцев отдохнуть от этой безумной деятельности? Наоборот, наши тела нуждаются в бесперебойной стимуляции. Были проведены эксперименты, в ходе которых организм людей лишался нормальной ежедневной стимуляции, — результаты были ужасающими. Одни добровольцы залезали в темный, обитый изнутри ящик, снаружи их запирали на замок; другие с завязанными глазами погружались в резервуар с теплой водой и лежали там без движения. Так же, как природа не терпит вакуума, наш мозг не терпит тишины. Он начинает искать выход — быстро заполнять образовавшуюся пустоту галлюцинациями. Через несколько часов доброволец просился наружу, потому что невозможно оставаться в здравом уме без внешних раздражителей.
Мозг не может единолично принимать решения и отдавать приказы, координирующие деятельность всего организма. Это шло бы вразрез с главным принципом управления — распределением полномочий. Не только мозг, но и вся четко отлаженная система рефлексов координирует реакции организма в большинстве ситуаций.
Когда я ударяю молоточком по коленному сухожилию своего пациента, его нога подскакивает вверх. Она могла бы даже долететь до моего лица, если бы мышечное усилие не остановило ее. Теперь я прошу пациента заглушить рефлекс и ударяю молоточком снова. У пациента ничего не получается — нога снова взмывает вверх. А это еще что за темная сила коленного сухожилия, которая осмелилась противостоять приказу мозга? Это просто встроенная защитная система: небольшие стерженьки, закрепленные рядом с сухожилием. Они растягиваются вместе с мышцами, позволяя нервным волокнам всегда находиться в состоянии готовности — доставить сообщение в спинной мозг. Обычно (в действительности, почти всегда, кроме случаев, когда врач проверяет рефлексы) быстрое напряжение этих мышц означает, что ногу удерживает какой–то тяжелый груз. Чаще всего это случается, когда человек споткнулся и падает. И тогда срабатывает рефлекс, который автоматически выпрямляет ногу. Мозг возлагает функцию защиты на дуговой рефлекс. Этот рефлекс — врожденный, организм может полностью на него положиться.
Управление различными процессами, такими как чиханье, кашель, глотание, слюноотделение и моргание, тоже построено на принципах распределения. Моргание. Я уже говорил о слепоте, подстерегающей людей, больных проказой. Их глазные веки полностью лишились своих рефлексов. Уже ничего не поддерживает веки в состоянии готовности, когда высохшая роговица глаза нуждается в увлажняющей смазке, — для чего, собственно, и требуется моргание. Иногда нам удается предотвратить слепоту пациентов — когда пациенты овладевают способностью произвольно моргать. Но это очень и очень непросто. На первый взгляд покажется, что, когда твое зрение поставлено на карту, ничего не стоит просто–напросто моргать. Но приобретенные рефлексы — очень сложная вещь. Пациентов надо долго и терпеливо обучать с помощью плакатов: тренировать, используя секундомер; их надо без конца заставлять, ругать, хвалить, уговаривать. Их высокоразвитый мозг внушает им, что нельзя его беспокоить такими пустяковыми вопросами, как рефлекс (кому придет в голову каждые тридцать секунд загружать суперсовременный компьютер такими заданиями, как сосчитать до десяти?). Некоторым пациентам так и не удается научиться этому — и их глаза, естественно, высыхают.
