Занимательная биология

Акимушкин Игорь Иванович

Ученые, занимающиеся надежностью (проблема номер один в технике!), только недавно сформулировали основные условия, которые ее обеспечивают. Дублирование — едва ли не самое главное из них. А природа учла это миллионы лет назад. Продублировала многие важные органы животных и человека. Для надежной «работы» речи не поскупилась даже на двойной дубль. Поэтому при поражении одной из речевых зон афазия часто не наступает: ведь остались две другие.

Однако не все в этой троице равны по значению. Височная область самая важная. Если ее вывести из строя, обе оставшиеся часто не справляются с задачей. Она же одна может работать за двоих.

Но и дублирования природе показалось мало.

Поэтому она сделала кору пластичной: при повреждении специализированных ее участков их работу начинает выполнять соседний, неспециализированный кусочек мозга. Правда, это касается только тех отделов, которые отвечают за интеллект. Пенфилд нашел, например, что у некоторых его пациентов речью управляло даже правое полушарие. Из расспросов выяснилось, что у них в раннем детстве левая половина мозга была серьезно повреждена. И пластичная кора передала бразды правления правому полушарию. Но «обучиться» этому она может лишь в юном возрасте. У взрослых людей такая способность утрачена навсегда.

Если хочешь побывать в детстве…

Установив точную локализацию речевых центров, ученые попытались найти в мозгу центры памяти.

Целая серия остроумных исследований в этом направлении была предпринята вскоре после того, как Пенфилд открыл следующий интересный феномен.

Когда раздражали электричеством нижнюю часть височной коры больного (эта часть мозга была у него поражена) вдруг начинали одолевать воспоминания. Не о том, что когда-то произвело на него впечатление. Вспомнились события незначительные. Но настолько ярко и реально, что слово «воспоминания» даже и не подходило для такого состояния. Скорее человек заново переживал их. Один пациент, магистр наук, увидел себя учеником, не вызубрившим к уроку какой-то латинский стих. Он так волновался, так пытался вспомнить его, словно именно сейчас, сию минуту должен держать ответ перед строгим учителем.

По словам Пенфилда, «это… напоминает демонстрацию киноленты, на которой как бы запечатлено все, что человек некогда осознавал, на что он обратил внимание в тот промежуток времени. Время в этом „фильме“ никогда не останавливается, не поворачивается вспять и не перескакивает на другие периоды».

Такое развертывание шаг за шагом всех событий прошлого идет до тех пор, пока кору раздражают. Раздражение прекратилось — «фильм» оборвался. Можно заставить больного снова увидеть те же «кадры», возобновив раздражение в той же или соседней точке коры.

Самое интересное, что, радуясь и огорчаясь из-за давно минувших событий, больной ни на минуту не забывает о реальной обстановке. Он сознает, что находится в операционной и все, что его волнует, лишь воспоминания. Он верно отвечает на вопросы и все понимает. Он живет сразу в двух мирах.

Открыв этот удивительный феномен, ученые решили было, что центр памяти находится в коре одной из височных долей. Однако ее удаление не вызывало нарушений памяти. Возможно, природа и здесь применила принцип дублирования: второе полушарие брало на себя функции поврежденного. Правда, и когда у больных были оперированы обе височные доли, кое-что в их памяти все же оставалось. По аналогии с речевыми центрами можно было подумать, что здесь вступала в свои законные права пластичность мозга: работу центра памяти начинали выполнять соседние участки коры. Однако опубликованные вскоре исследования на животных поставили под сомнение вопрос о том, кора ли склад памяти.

Декортицированное

животное (все связи коры со стволом у него перерезаны) неплохо еще поддавалось дрессировке. Никакое обучение невозможно, если мозг ничего не запоминает. В декортированной коре память сохраняться не могла. Значит, в стволе? Все оказалось сложнее…

Джесси была умница. После тридцати пяти уроков она запомнила, что дверцу с квадратом лучше не открывать: за ней что-то неприятно щелкало по носу. Отворять надо дверцу с кругом — сразу получишь мясо. Как только она усвоила это, люди стали проделывать с ней непонятное. Сначала они завязали ей левый глаз. И снова стали учить различать дверцы. Только теперь на одной был крест, а на другой круг. Джесси усвоила и это. Потом повязку поменяли: наложили ее теперь на «обученный» глаз, и различать дверцы заставили глазом «необученным». Джесси решила эту задачу сразу, хотя и не понимала, для чего нужна повязка.

Дальше пошли и вовсе неприятные вещи. Джесси перерезали зрительную хиазму. Хиазма — значит перекрест. У позвоночных животных и у человека зрительные нервы не идут прямо в мозг, каждый в свою половину. Сначала пучки аксонов обоих глаз сходятся вместе и частично перекрещиваются. Поэтому в затылочную долю, скажем, левого полушария приходят волокна не только левого, но частично и правого зрительного нерва. Соответствующая картина и в правом полушарии. Джесси перерезали хиазму так, чтобы этого перемешивания волокон не было: в левое полушарие поступала теперь информация от левого глаза, в правое — только от правого.

После операции Джесси стала плохо видеть. Однако различать фигуры «необученным» глазом могла не хуже, чем раньше. Джесси была обыкновенная кошка и потому не знала, что ученые Калифорнийского технологического института решили с ее помощью выяснить, где хранится память.

Они рассуждали так.

Кошка легко запоминает фигуры. В этом заслуга зрительной коры. Не будь ее, животное отличало бы только тьму от света. Кора же помогает разобраться в тонкостях. Обучение возможно потому, что мозг запоминает и анализирует удачный и неудачный опыт. Логично предположить, что память хранится там же, где идет осмысливание увиденного в коре. Если так, то в опытах с «обучением» одного глаза после перерезки хиазмы вся зрительная информация должна поступать только в одно полушарие. (Скажем, если «обучен» левый глаз, то в левое.) Тогда «необученным» глазом животное не решит задачу.

Однако Джесси, если вы помните, хорошо справилась с ней и после перерезки хиазмы.

Значит, в ее мозгу следы от «обученного» глаза как-то передавались «необученному».

Таким «перевалочным пунктом» мог быть ствол (в него приходит информация от обоих полушарий) либо сама кора: ведь оба ее полушария соединены мощным кабелем — мозолистым телом. В нем 300 миллионов нервных волокон. Вполне возможно, часть из них служит проводниками, по которым бегут сообщения от «необученного» полушария к «складу» памяти и обратно.

Чтобы выяснить, так ли это, Джесси подвергли еще одной неприятной процедуре. Перерезали мозолистое тело. И тут кошку словно подменили. Она по-прежнему быстро и легко различала фигуры одним глазом. Но когда «обученный» глаз завязывали, вела себя так, словно столкнулась с задачей впервые. Никакого переноса навыка с одного глаза на другой не происходило.

Значит, память хранится в коре и именно в той половине мозга, куда впервые поступает информация. Одновременно в противоположном полушарии волокна мозолистого тела отпечатывают «копию» следа. Копирование происходит в момент обучения. Так что в неоперированном мозгу — всегда двойной набор идентичных следов.