Я познаю мир. Тайны человека
Шрифт:
Шифр и словарь
Если в Петербурге выйти на набережную Невы и встать лицом к Зимнему дворцу, то в самой правой части здания над крышей и затейливой балюстрадой можно увидеть небольшую башенку, по виду нечто среднее между звонницей маленькой часовни и наблюдательной будкой поста противовоздушной обороны, каких немало построили в городе в годы войны. Во времена Пушкина она называлась телеграфным домиком. В те годы по всей стране была размещена сеть наблюдательных постов. Сообщение с невиданной по тем временам скоростью передавалось от наблюдателя к наблюдателю вспышками солнечных зайчиков или небольших прожекторов. Солнечному телеграфу потребовалось немногим больше 4 часов, чтобы принести в столицу Российской империи весть из ..Варшавы о начавшемся
Сообщения светотелеграфа были зашифрованы с помощью различных комбинаций световых вспышек. С аналогичной задачей – необходимостью придумать шифр или алфавит для своих сообщений – столкнулись нервные клетки. Клетки–информаторы – узкие специалисты. Каждая чувствительная клетка реагирует на что–то одно: чувствительные клетки глаза реагируют на свет, слуховые клетки – на звук, вернее, на колебания барабанной перепонки, вкусовые клетки – на химический состав пищи и других веществ, оказавшихся во рту. Мало того, и вкусовая, и слуховая клетки реагируют не на все звуки и не на все виды пищи. Поэтому нервной клетке, получающей информацию непосредственно от чувствительной, нет необходимости объяснять, о чем ей сообщают. Если она получила сигнал от вкусовой клетки, настроенной на восприятие сладкого, значит, во рту оказалось что–то сладковатое, а если от клетки, чувствительной к соленому, – значит, во рту что–то соленое. Если нервная клетка получила сигнал от слуховой клетки, настроенной на восприятие самых высоких звуков, ей ясно, что где–то возник звук с частотой 20 килогерц (20.000 колебаний в секунду). Таким образом, чувствительная клетка сообщает в мозг только о том, что она возбуждена, так как обнаружила то, на восприятие чего она настроена, а он, зная, кто направил ему информацию, прекрасно понимает, что могло вызвать возбуждение данной чувствительной клетки.
Снабжая мозг информацией, чувствительные и нервные клетки передают ее с помощью совершенно одинаковых нервных импульсов. О силе раздражителей, возбудивших чувствительную клетку, мозг судит по их частоте. Чем сильнее раздражитель, тем чаще чувствительная клетка производит нервные импульсы.
Рецепторные клетки пальцев рук способны почувствовать прикосновение, если сила давления на них не меньше, чем 0,5 грамма. Поэтому, пока давление не превышает 0,5 грамма, нервная клетка импульсов не генерирует, но стоит ему возрасти до 0,6 грамма, начинает производить 1–3 импульса в 1 секунду.
При увеличении давления до 4– граммов частота импульсации чувствительной клетки достигнет 14–15 импульсов за 1 секунду. Наконец, при давлении, равном 13 граммам, число импульсов нервной клетки возрастет до 30–40 за 1 секунду.
Чувствительные клетки многих органов чувств производят нервные импульсы, даже когда не испытывают никаких воздействий. Если чувствительная клетка, настроенная на восприятие горького, посылает в мозг всего 3–5 импульсов в секунду, это означает, что она бодрствует, находится в нормальном рабочем состоянии, но ничего горького не ощущает.
От некоторых чувствительных клеток, например от воспринимающих температуру, поток информации ни на секунду не прерывается. Они, как и термометр, висящий за стеклом вашего окна, должны реагировать не только на повышение температуры, но и на ее падение.
Посредник
Когда ученые поняли, как функционирует нервная клетка, перед ними возникла задача выяснить, как им удается понять друг друга.
Если бы отростки нервных клеток касались друг друга, можно было бы считать, что биоэлектрический импульс, дойдя до места, где отросток одной нервной клетки соприкасается с отростком или телом другой нервной клетки, легко распространится на них. Теперь ученым известно, что
Выведать механизм общения нервных клеток, как ни странно, помогли американский индейцы. Захват и разграбление великих индейских империй, осуществленный жадными до наживы конкистадорами Эрнаном Кортесом и Франсиско Писарро, протекал бы значительно быстрей, если бы у индейцев не было их страшного смертоносного оружия – отравленных ядом стрел. Крохотной царапины, сделанной отравленной стрелой, оказывалось достаточно, чтобы убить человека или лошадь.
Стрельный яд, которым пользовались индейцы, называется кураре. Его лолучают из коры, корней и молодых побегов ядовитых тропических растений. Им и смазывались наконечники боевых стрел. Через некоторое время сироп твердел, и стрела была готова к употреблению.
Действие яда сказывалось быстро. Сначала наступал паралич шейной мускулатуры, потом отказывали конечности. Несколькими минутами позже прекращалась' работа дыхательной мускулатуры, и раненый умирал от удушья.
Первым над загадкой яда задумался выдающийся французский физиолог Клод Бернар. Он был удивлен, обнаружив, что у только что погибших от кураре животных раздражение нервов электрическим током не вызывает сокращения мышц.
Это казалось чрезвычайно странным, так как обычно мышца, иссеченная вместе с нервом из тела убитого животного, длительное время способна отвечать сокращением на его раздражение.
Тщательно изучив это явление, ученый с удивлением убедился в том, что у отравленного ядом кураре животного мышцы не теряли способности сокращаться, а нервы – проводить возбуждение, то есть передавать распоряжения нервных клеток. Почему же нервный импульс, добежав до вполне полноценной, способной к сокращению мышцы, тем не менее, не вызывает ее сокращения? Это могло означать только одно: распоряжения нервных клеток, посылаемые мышцам, почему–то до них не доходят, видимо, застревая в синапсе, в месте, где нервное волокно касается мышцы.
Клоду Бернару ничего достоверного выяснить не удалось, но он высказал догадку, которая впоследствии получила полное подтверждение, что нервные волокна, чтобы передать распоряжения мышцам, издают для них хймические приказы. Иными словами, кончики отростков нервных клеток выделяют какое–то вещество, которое, попав на мышцу, вызывает ее сокращение.
"Замок" и "ключ"
Если нервные клетки общаются между собою с помощью химических веществ, это значит, что им действительно нет никакой необходимости непосредственно касаться друг друга, но они должны иметь фабрики для производства этих веществ. Действительно, когда появились сильные микроскопы, удалось увидеть, что на кончиках нервных отростков находятся как бы пуговки, а на соседнем нервном волокне, к которому примыкает "пуговка", – утолщенная площадка, но между "пуговкой" и площадкой имеется щель.
Синтез сложных молекул возможен лишь в теле нервной клетки, так как для этого требуется участие клеточного ядра. Здесь и находится фабрика, вырабатывающая вещества–посредники. Отсюда ее продукция течет по шлангам длинных отростков нервных клеток, добирается до самых удаленных их окончаний, где используется большая часть доставляемых сюда веществ.
Еще лет тридцать назад никому и в голову не приходило, что древние греки были правы, предположив, что нервы представляют собою трубопроводы. В это особенно трудно поверить, зная, что в каждом нерве находится пучок тонюсеньких отростков нервных клеток. И все–таки именно эти отростки используются как совершенно фантастические трубы.