В мозгу. Строение и работа мозга. Важные центры. Сторожевые пункты. Сигнальные провода. Рефлексы безусловные. Роль отдельных долей мозга. Условные рефлексы
Никогда раньше Надя не представляла себе, что мозг так сложен; она растерялась от массы новых впечатлений и долгое время только ахала да охала.
Клетки в мозгу были исключительно сложны (см. рис. 26).
Рис. 26. Нервная клетка и ее отростки.
Помимо ядра и протоплазмы с громадным количеством разных включений, каждая из них имела массу отростков. Их было до того много, что счесть невозможно, а из отростков один, наиболее длинный, уходил так далеко, что терялся вдали. Сама клетка была сероватая, а самый длинный отросток белый. Этих клеток было бесчисленное множество. Время от времени Надя чувствовала, что по ним пробегает как бы электрический ток. Волосных сосудов между ними было особенно много.
Придя в себя, она начала расспрашивать своего руководителя.
С обычной словоохотливостью лейкоцит заговорил.
— По своему составу мозг и нервы — это самая сложная протоплазма в человеческом организме. Интересно то, что здесь очень много фосфору, так что одно время говорили: «без фосфора нет мысли».
Истинная причина разумной жизни — это мозг. Он чрезвычайно важен; чем он сложней, тем разумней существо. Из современных и вымерших животных на земле самый совершенный мозг у человека. Особенно важен большой мозг; он состоит из двух полушарий; в каждом полушарии масса извилин сероватого цвета (см. рис. 27); здесь клетки: от них отходят белые отростки нервные волокна.
Рис. 27. Извилины головного мозга.
Клетки могут соединяться друг с другом в самых разнообразных комбинациях, любая с любой, совсем как в телефонной станции, где каждый номер может быть соединен с любым номером. Соединение или смыкание происходит при помощи коротких отростков.
Пучки отростков или нервы напоминают провода кабеля. Они идут во все части тела и проводят туда те изменения, которые произошли в мозговых клетках (см. рис. 28).
Головной мозг переходит в продолговатый, а продолговатый продолжается вниз в виде спинного мозга, который защищен позвоночным столбом. Да и головной мозг недурно защищен черепной коробкой. Мозг нуждается в надежной защите.
Некоторые участки мозга абсолютно необходимы для жизни. Вот, например, в продолговатом мозгу есть «дыхательный центр». Если его разрушить, то останавливается дыхание, и наступает смерть. Невдалеке от дыхательного центра есть особая точка; если ее разрушить, ну, скажем, иголкой, то почки начинают пропускать из крови виноградный сахар.
Есть особые центры, которые заведуют речью, способностью читать, писать, движениями языка, других мышц тела. Их разрушение влечет за собой потерю тех или иных способностей и возможностей.
Нужно тебе сказать, что почти всюду в организме каждый участок тела снабжается одновременно несколькими артериями. Поэтому, если какая-либо из них повредится, то оставшиеся все же в состоянии снабдить этот участок кровью. Но в легких, почках и в мозгу этого нет; там каждый участок снабжается кровью только из одной маленькой артерии; такие артерии называются концевыми. Здесь прекращение доступа крови ведет часто к омертвению участка, орошаемого артерией, потому что из других соседних участков кровь не поступает.
В легких и почках это не так важно, потому что любой участок здесь равноценен другому, и его гибель замещается усиленной работой других участков. В мозгу не то: здесь уже почти каждый участок имеет свою специальность, заведует чем-либо, и заменить его трудно. Поэтому закупорка артерийки или разрыв ее ведет к гибели участка мозга и к потере какой-либо возможности или способности. Кровоизлияние в область дыхательного центра влечет смерть, кровоизлияние в области «центра письма» — потерю способности писать, кровоизлияние в области «центра речи» — означает потерю способности говорить. Человек мычит, но членораздельных звуков не производит. Параличи также объясняются разрушением тех или иных центров движения.
Нервы пронизывают все тело человека и являются как бы телеграфными проводами (см. рис. 28).
Рис. 28. Нервы в теле человека.
И по ним действительно бежит электрический ток; но здесь он бежит, как бы вспышка. Представь себе, что ты насыпала дорожку пороху и подожгла один конец, огонь добежит до другого конца; так и здесь: ток начинается в окончаниях нерва и бежит вдоль нервного волокна к клетке в мозгу со скоростью приблизительно курьерского поезда, (90-100 километров в час). Так что если бы твоя рука могла достигнуть солнца, ты бы почувствовала ожог лет через 100 с лишним, — засмеялся лейкоцит.
Металлическая проволока, по которой бежит ток, нисколько не изменяется; ее вещество не растрачивается; в нерве же, благодаря убыли вещества при токе, наступает истощение; нужны отдых и время для восстановления.
Некоторые нервы передают ток от центра, то-есть от мозга к мускулам, железам, внутренностям; другие же, напротив, несут ток от кожи, органов чувств, внутренностей к мозгу.
Нервы первого рода называются центробежными. Нервы второго рода центростремительными. Центробежное нервы иначе называются еще двигательными или секреторными, смотря по тому, заставляют ли они работать мускул или железу (например, слюнную)[2]. Центростремительные нервы называются еще чувствующими. Название неверно: нерв не чувствует, а только передает раздражение, которое воспринимается мозгом, как чувство.
Нерв «приказывает» мышце сокращаться или железе работать. Это очень легко проверить Нерв, подходя к мышце, разветвляется и дает окончания в виде бляшек, которые плотно подходят к мускульному волокну (см. рис. 29).
Рис. 29. Нервные окончании в мышечном волокне.
Когда мы были с тобой в мускулах, я забыл обратить твое внимание на эти бляшки. Если пропустить через нерв электрический ток, то сократится мускул, в котором разветвляются окончания этого нерва. Если пропустить ток через нерв, разветвляющийся и оканчивающийся в слюнной железе, то она энергично начнет выделять слюну. Это проверено не раз на лягушках, собаках, на людях и на многих других животных.
Центростремительные нервы непременно начинаются от каких-либо органов чувств. Они являются как бы сигнальными проводами от сторожевых пунктов (органов чувств): глаз, ушей, носа, языка, различных чувствующих телец на коже, способных воспринимать чувство холода, тепла, боли, прикосновения и т. д.
В органах чувств строгая специализация. Как ни раздражай глаз, все равно будет ощущение света. Если ударить кулаком в глаз, то «из него искры посыплются», то-есть получится ощущение света. Если пропускать через глаз электрический ток, то опять-таки будет световое ощущение.
То же самое с ухом: оно дает ощущение не только от звуков, но любое другое раздражение дает только ощущение звука. От удара кулаком по уху человеку покажется, что у него в ушах «зазвенело». Таково же ощущение при раздражении электричеством. Короче говоря, все сторожевые посты строго рассчитаны на какое-либо специальное раздражение.
— А сколько же таких сторожевых постов у человека? — спросила заинтересованная Надя.
— Их очень много; наиболее важные тебе известны: это глаза и уши, нос, хотя его значение, как органа обоняния, у современных людей падает. Затем язык, кожа. Между прочим, кожа ощущает температуру, благодаря разным точкам, из которых некоторые ощущают холод другие — тепло. И кожа же ощущает прикосновение. Особенно много таких пунктов на руках: здесь осязание очень тонкое. Интересно, что осязательные тельца многочисленны у корней кожных волосков. Попробуй осторожно провести рукой поверх тыла другой руки, не касаясь кожи, но близко к ней — ты почувствуешь прикосновение: это ты задела волоски на тыле руки, а они передали раздражение осязательным тельцам у их основания.
А на губе, где таких волосков нет, нужно гораздо энергичней дотронуться, чтобы почувствовать прикосновение. Попробуй сама.
Надя попробовала и убедилась, что это так.
— Теперь, — продолжал лейкоцит, — если тебе не надоело, разберемся в самом интересном. От каждого сторожевого поста идет сигнальный провод в мозг. И на каждое раздражение органа чувств следует тот или иной ответ, который называется рефлексом. Прошу тебя запомнить это название. Вот тебе образец рефлекса. Ты случайно дотронулась до дымящейся папиросы: немедленно, не успев подумать, ты отдернула руку. Или кто-либо уколол твою ногу булавкой: тотчас же, без размышления, ты отдернула ногу. Если сесть и положить ногу на ногу и ударить по висящей ноге ребром ладони пониже колена, нога подскочит кверху. Ты пошла в очень яркую комнату из темной улицы: глаза твои прищурились, и зрачки сузились. Ты взяла в рот кусок яблока: появилась слюна. Все это самые разнообразные рефлексы.
Но всех их объединяет то, что они безусловны. Волей здесь можно сделать очень мало, и то не всегда. Можно терпеть укол булавкой, но до известной степени; совсем невозможно сделать так, чтобы от яркого света зрачки не сузились. Невозможно задержать выделение слюны.
Обычным путь безусловного рефлекса таков (см. рис. 30): от органа чувств идет нервный ток раздражения по центростремительному нерву к мозгу спинному или продолговатому; от мозга по центробежному нерву идет ток к мускулам или железе.
Рис. 30. Механизм безусловного спинно-мозгового рефлекса. (Обратить внимание на левую сторону рисунка).
Все это очень целесообразно. Но во всем этом нет ничего разумного, как будет видно из следующих опытов, проделанных учеными, о которых я сейчас тебе и расскажу.
Берут лягушку и отрезают ей голову, а затем вешают ее на крючке; лягушка еще живет порядочно времени без головы. Если теперь приложить к ее боку бумажку, смоченную серной кислотой, то лапка, ближайшая к боку, поднимается и сбрасывает бумажку (см. рис. 31).
Рис. 31. Обезглавленная лягушка, стирающая кислоту со спинки.
Или если смазать спинку лягушки серной кислотой, лапка, ближайшая к месту ожога, придет в движение и сотрет серную кислоту. Вот образец безусловного рефлекса. Головы нет, значит лягушке думать нечем.
Однако ее движение целесообразно и полезно. Ход нервного тока ясен: от окончании чувствующих нервов кожи раздражение пошло в спинной мозг, там оно перешло на двигательный нерв, достигло до его окончаний в мускулах лапки, мускулы сократились, и лапка сняла бумажку.
Если теперь отрубить эту лапку и снова приложить бумажку с серной кислотой, то обрубок тщетно попытается ее снять. Тогда, однако, приходит в действие противоположная лапка и после нескольких неудачных попыток снимает бумажку.
Если перерезать чувствующие нервы, идущие от кожи к спинному мозгу, то безголовая лягушка не будет снимать ядовитой бумажки. Серная кислота жжет, сторожевые посты воспринимают раздражение, но сигнальные провода перерезаны, — совсем как на наблюдательном пункте, где неприятелю удалось перерезать провода, соединяющие пункт с армией.
Точно так же не будет движения, если перерезать двигательный, то-есть центробежный нерв. Здесь чувствительность сохранена, но мышцы парализованы.
— Значит, — подхватила Надя, — мускулы работают не сами по себе, а благодаря нервам.
— Да, сами по себе мускулы сокращаются очень вяло и неорганизованно. Под влиянием же нервной системы их работа идет быстро и организованно.
— А сердце?
— Оно тоже работает под контролем нервов; в самом сердце имеются многочисленные скопления нервных клеток, целые нервные узлы; затем к сердцу подходят ветви головных и спинных нервов, так что и сердце не представляет собой исключения.
— И легкие также работают с помощью нервов?
— Я тебе уже говорил, что легкие вообще не работают сами: они расправляются и сжимаются, следуя за движением реберных мускулов и диафрагмы. А те управляются нервами; нервы же берут начало от дыхательного центра в продолговатом мозгу.
— А чем раздражается дыхательный центр? — спросила Надя.
— Он раздражается углекислотой, накопляющейся в крови. Попробуй не дышать; клетки твоего тела будут поглощать из крови кислород и выделять углекислоту. Наконец, ее накопится столько, что дыхательный центр будет раздражен чрезвычайно, от него побежит ток к диафрагме и реберным мускулам, и, против своей воли, ты вздохнешь глубоко-глубоко и захватишь побольше воздуха и кислорода.
Когда ребенок родится, он сначала не дышит, но он перестал получать кровь и кислород от матери. В его крови скопляется углекислота, она раздражает дыхательный центр; ребенок делает глубокий вздох и затем с первым криком выпускает воздух из расправившихся легких.
— Так, по твоим словам, выходит, что спинной мозг заведует бессознательными движениями, т. е. безусловными рефлексами. А где же таится разумная жизнь? — спросила Надя.
— В головном мозгу. Сознательная жизнь тесно связана именно с большим мозгом. Голубь или собака, у которых вырезан большой мозг, превращаются в автоматов: они глохнут, слепнут, перестают узнавать хозяина. Членами владеют недурно: голубь летает, собака ходит. Но пищи они сами не едят. Можно под самым носом собаки положить мясо: оно останется нетронутым; если же положить ей мясо в рот, она его проглотит; это будет самый обыкновенный рефлекс и ничего больше. Значит, разумная жизнь в большом мозгу. Головной мозг состоит из двух полушарий большого мозга, а под ними лежит мозжечок; мозжечок управляет согласованностью и последовательностью движений и в то же время является органом познавания положения в пространстве: но не в нем разумная жизнь. Не им человек думает.
Если у голубя вырезать мозжечок, он разума не теряет; но его движения теряют уверенность и правильность. Он видит зерна, понимает, что это корм, и хочет их клевать; но крылья относят его в сторону от зерен; с трудом, как бы случайно, он до них добирается и принимается за еду. То же с собакой: ее походка делается шаткой и неуверенной. У человека при заболеваниях мозжечка бывает шатающаяся походка; иногда он испытывает головокружение; если его повернуть, то он не чувствует, на какую сторону его повернули, словом, теряет чувство своего положения в пространстве.
Разумная жизнь это дело большого мозга. Он состоит из нескольких крупных долей; вот они: две затылочные, две височные, две теменные и две лобные.
В затылочных долях — сосредоточено зрение. Человек видит не благодаря глазам. Глаза это сторожевой пост и только. Они передают впечатление в затылочную часть головного мозга. Видеть мало; надо понимать, что ты видишь.
И если у собаки вырезать затылочные части головного мозга, она слепнет, хотя глаза в полном порядке.
В височных долях сосредоточен слух, потому что слышать звуки мало; надо понимать, что слышишь. И вот при повреждении височных долей человек глохнет.
В лобных долях сосредоточено обоняние; впрочем, у человека это чувство играет ничтожную роль.
В теменных долях — центры управления мускулами тела. Бессознательное управление идет от спинного мозга. Волевое от теменных долей. Поэтому задерживать некоторые рефлексы возможно при участии работы теменных центров.
Человеку колют руку булавкой, но он терпит боль и не отдергивает руки; это благодаря теменным центрам. Во сне, или если он крепко задумается, и теменные центры не успевают затормозить рефлекс, он произойдет. Самый храбрый человек может со сна перепугаться и впасть в панику.
А теперь мы перейдем к самому интересному: как протекает разумная деятельность человека. Легче было начать ознакомление с животных, а не с человека. Ученые так и сделали.
Они брали собаку. Если ее кормить, то слюнная железа выделяет слюну. Это рефлекс безусловный, как ты уже знаешь. Но если одновременно при кормлении собаки звонить в колокольчик, то уже через несколько сеансов собака начнет глотать слюнки, едва заслышав звон, хотя пища ей не дается. Совершенно так же глотает слюнки голодный человек, заслышав стук тарелок и звон ножей и вилок.
В чем тут дело? Выяснилось, что благодаря одновременному раздражению центра слюноотделения и центра слуха между ними проложилась нервная связь, как бы проторена дорога, (см. рис. 32).
Рис. 32. Схема распространения нервного тока по мозговой ткани. Объяснение в тексте.
Это — условный рефлекс первого порядка, потому что он непосредственно связан с безусловным рефлексом. В данном случаи он проложен на орган слуха, но его можно проложить на глаз; если при кормлении показывать собаке свет лампочки, тогда через несколько опытов собака при зажигании лампочки будет выделять слюну, можно проложить условный рефлекс на запах, даже на слабые щипки, уколы и т. д.
Когда условный рефлекс первого порядка закрепился, можно создать условный рефлекс второго порядка. Допустим, собака приучена к кормлению при звоне в колокольчик. Если теперь перед звоном показывать собаке лампочку, то через некоторое время она будет глотать слюнки уже при виде лампочки. Но рефлексы второго порядка слабее держатся и скорее угасают, чем рефлексы первого порядка.
Возьмем котенка. Он еще ничего не понимает. Хозяева дают ему молоко, мясо и при этом приговаривают: «кис-кис». Здесь одновременно два раздражения: вкусовое и слуховое. Они соединяются; и вот через некоторое время у котенка «кис-кис» вызывает представление о чем-то съедобном. Со всех ног мчится он, заслышав эти звуки. Точно так же сбегаются куры на звуки «цып-цып».
Ты, может быть, слыхала, про знаменитого укротителя и дрессировщика зверей Дурова. Он на представлениях показывает такую вещь. Подается поезд из трех вагонов: один зеленый, другой красный, третий синий. По звону колокола выбегают крысы, белые и серые мыши. Крысы идут в синий вагон, белые мыши в красный, а серые мышки в зеленый. И все без сутолоки, без шума, в образцовом порядке. Кот в форме начальника станции прогуливается и не трогает никого. Звонок, свисток, и поезд уезжает.
Многие удивляются, как это зверьки могут себя вести лучше людей, и как это Дуров их сумел выдрессировать.
Секрет прост: Дуров клал корм в синий вагон и пускал крыс. В поисках корма, они находили его только в синем вагоне. С течением времени они стали бегать только в него. Точно так же были приучены белые мыши к красному вагону, а серые мыши к зеленому.
Все это условные рефлексы первого порядка.
— А как же приучить кота не трогать мышей?
— Этому можно приучить не только кота, но и более низко организованных животных, например рыб. Если перегородить аквариум стеклянной перегородкой и в одну половину пустить щуку, а в другую карася, то сначала щука все время бросается на карася, но неизменно натыкается на перегородку. С течением времени после ряда безуспешных попыток съесть карася она его оставляет в покое и не обращает на него внимания. В свою очередь и карась сначала в страхе мечется; но потом успокаивается и перестает бояться за свою жизнь. Теперь можно вынуть перегородку; щука не бросается на карася, и карась не будет бояться щуки. Совсем нетрудно приучить жить вместе кошек, мышей и т. д.
— А как же рефлексы у человека? — спросила Надя.
— С человеком то же самое. Только мозг у него больше; значит есть больше возможностей. И у человека можно образовать рефлексы не первого и второго порядка, а даже десятого и двадцатого. Вся разумная жизнь — это ряд условных рефлексов. И начинается с первых же дней существования ребенка, постепенно усложняясь.
Мать берет младенца на руки и прикладывает к груди. Ребенок ест, и ему хорошо. Но при этом он слышит ласковый голос матери, видит ее, обоняет запах ее тела; одновременно он получает массу впечатлений; между центрами зрения, слуха, обоняния и приема пищи устанавливается связь.
Теперь, уже один вид матери или ее голос возбуждают пищевой центр ребенка и доставляют ему удовольствие. При виде матери или при звуках ее голоса он смеется.
Дальше — больше: к одному условному рефлексу присоединяется другой: ребенок знакомится с окружающим миром, познает, что для него хорошо, что плохо, начинает предвидеть последствия, рассуждает.
Чем старше становится ребенок, тем больше условных рефлексов образуется в его мозгу. А наличие условных рефлексов предопределяет его поведение в разных случаях жизни.
У человека условные рефлексы очень сложны, как я тебе говорил. Их игра и составляет то, что люди называют «душой». Все религии, а их очень много, представляют дело так, что внутри тела человека где-то находится душа. Они полагают, что душа оживляет человека и заставляет его совершать те или иные поступки; человеку, мол, весело оттого, что душа его радуется: человек-де грустен оттого, что душа его скорбит. На самом же деле все переживания человека, все его мысли веселые и грустные, все думы, все это очень сложная игра условных рефлексов. Борьба двух желаний — это борьба между двумя условными рефлексами, из которых каждый опирается на какой-нибудь безусловный. Ты видишь, безусловные рефлексы — это фундамент, на котором надстраиваются этаж за этажом условные рефлексы.
Никакими способами не удалось доказать наличие души в человеке. Не раз случалось, что человек получал сильный удар по голове и падал без сознания; что здесь произошло? Душа из него вышла? Но, пролежав некоторое время без движения, без мысли, он приходил в себя, начинал понемногу владеть своими членами; постепенно к нему возвращалась мысль, и он начинал припоминать, что с ним было до несчастья. Что же здесь произошло?
Душа вернулась? Почему вернулась? А почему при более сильном ударе человек умирает, то-есть теряет сознание и возможность двигаться навсегда? Значит, душа навеки ушла? Значит, удар посильнее может вытряхнуть душу из тела навсегда?
Как это все наивно! Просто при ударе по голове произошло сотрясение мозга; связь между нервными клетками в мозгу расстроилась, разладилась. Вот и потеря сознания и обморок. Теперь, если удар был чересчур силен, связь между клетками разладилась настолько, что восстановить ее, по крайней мере в ближайшие дни, невозможно. Это смерть, так как сердце успевает угаснуть. Ну, а если удар был послабее, связь между клетками восстановится скорое, и человек снова придет в сознание и будет продолжать жить.
Раздражение определенных участков мозга вызывает изменение характера человека. После ранений мозга, если образовались рубцы, характер человека может резко измениться. Человек, допустим, раньше был добряк-добряком. Теперь он стал злым-презлым. Как же так выходит, что душа человека изменилась от ранения? В том-то и дело, что наличием души никак нельзя объяснить перемены характера; а наличием рубца, который прервал налаженную связь между отдельными участками мозга, разрушил известное количество условных рефлексов, можно объяснить изменение в поступках, а значит и в характере человека.
Все это лейкоцит произнес горячо, местами со злой насмешкой.
— Но почему ты так кипятишься? — спросила его Надя с удивлением.
— Я не люблю, когда для объяснения чего-либо непонятного, неясного запутывают вопрос, придумывая что-либо, еще более необъяснимое. Отчего зависит характер и поведение человека? Раньше этого не знали. Что же сделала религия? Придумала, что в человеке сидит душа, и что характер и поступки человека зависят от нее. Ну что, яснее стало дело? Понятнее? А что такое сама душа? Вот то-то и дело, что религия еще более запутала вопрос. А наука, наоборот, постепенно распутывает вопрос и выясняет шаг за шагом суть вещей. Поступки человека есть результат сложной игры условных рефлексов, которые протекают в головном мозгу. Здесь кой-что яснее стало. В дальнейшем наука еще более углубится в вопрос, и еще яснее станет дело. Это путь правильный.
Я бы тебе еще много сказал, но я чувствую, что угасаю. Не знаю, кончится ли для меня это путешествие благополучно.
Я уже глубокий старик… Поспешим поэтому ознакомиться еще с одной областью человеческого организма. Заглянем в какую-нибудь кровяную железу.
Наде стало жалко своего ученого спутника, все же она не удержалась и спросила:
— Разве их много? Что это за железы?
— Кровяных желез порядочно. Выберем хотя бы щитовидную железу. Я тебе объясню, что это за железы, пока мы будем до нее добираться.
— А добираться будем через кровь?
— Конечно.