Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Или все-таки нет? В технократической среде с практически религиозной твердостью укрепилась идея о том, что “правильные” имплантаты смогут переписывать нашу обычную мозговую активность. “Будущее человеческой расы зависит от нашей способности научиться читать и переписывать наш нейронный код”, – писал Джонсон на сайте Medium[156]. Но почему? И откуда возникла идея о том, что вскоре мы позволим ученым и технологическим компаниям программировать наш разум, как компьютер? История с чипами памяти от компании Kernel прекрасно продемонстрировала ограниченность наших современных метафор для описания внутренних функций мозга. Чтобы досконально понять суть проблемы, нам необходимо вкратце определить, что именно люди подразумевают, когда говорят о “нейронном коде”.

От сердцебиений к нейронному коду

Сердечная мышца либо реагирует на стимул, либо не реагирует – ученым это было ясно еще с 1870-х годов. Меняться может частота сердечных сокращений, но не сила: они не могут быть сильными, слабыми или средними[157]. Сердце либо бьется, либо нет. Аналогичным образом в ранних экспериментах мышечное волокно либо сокращалось в результате стимуляции, либо нет, но никаких “половинчатых” сокращений не наблюдалось. Именно поэтому Дюбуа-Реймон использовал в этом отношении фразу “Все или ничего”. В отношении сердца эта бинарная система имеет смысл, поскольку у него лишь одна функция: оно должно биться.

Но как нервы и мышцы могут использовать эту же систему для передачи более сложной информации от мозга и к мозгу? Как меняется информационное содержание сигнала, если нервы могут только возбуждаться или не возбуждаться? Совершенно очевидно, что нервы и мышцы действуют в гораздо более широком информационном спектре. Например, вы можете сгибать руку слегка и без напряжения или до упора и с максимальным усилием. И всем нам знакома ситуация, когда мы садимся в кресло или надеваем мягкий джемпер, и через какое-то время мы вообще перестаем это чувствовать. Подобные действия и ощущения явно не соответствуют принципу “все или ничего”.

В начале 1910-х годов инженер и электрофизиолог из Кембриджа Кит Лукас, уничтожив очередную партию лягушек, подтвердил, что мышечные волокна реагируют на сигнал только в том случае, если сила сигнала превышает определенное пороговое значение.

Таким образом, все мышцы подчиняются тому же двоичному правилу – они либо сокращаются, либо нет. Справедливо ли это правило и для нервов? И если да, то каким образом в таком случае они способны передавать сложную и разнообразную информацию?

На пути более углубленного изучения этого вопроса возникли две преграды. Прежде всего, о каких бы нервах и мышцах ни шла речь, они всегда существуют не в виде отдельных проводков, а собраны в толстые “кабели” – как кабели из тонких жил, проложенные на дне океана и передающие сигналы между континентами. Сигналы передаются не по одному проводу, но раздельно по индивидуальным кабелям, собранным в скрутки разной толщины. “Кабели” нервов в теле также имеют разную толщину: одни очень толстые (как спинной мозг), другие состоят лишь из нескольких десятков нервов[158]. Головной мозг посылает по нервам сигнал к мышцам, отдавая команду для сокращения. Поэтому, прислушиваясь к этим сигналам, вы всегда будете слышать целый хор сигналов от нейронов, которые “перекрикивают” друг друга. О том, чтобы выделить отдельный нейрон и выслушать его “монолог”, не могло быть и речи: во-первых, нельзя было хирургическим путем извлечь из волокна отдельный (живой) нерв[159]; во-вторых, не было такого инструмента, который позволил бы зарегистрировать потенциал действия одного нейрона.

Кроме того, даже прислушиваясь к громкой “беседе” множества нейронов в нервном волокне, мы не услышим их естественный разговор. Еще со времен Гальвани каждый измеренный нервный или мышечный сигнал был искусственным образом индуцирован с помощью электрического разряда (развивая нашу метафору, можно сказать, что мы производим сильный электрический удар и слушаем ответные злобные вопли нерва). Таким образом, данный метод обеспечивает весьма ограниченный подход к изучению работы нервной системы в естественном состоянии.

Как любой хороший физик, Лукас начал с поисков какого-нибудь умного человека, который выполнял бы всю черновую работу в его лаборатории в Тринити-колледже; этим человеком оказался молодой аспирант физиолог Эдгар Адриан. Адриану предстояло выяснить, как передается нервный сигнал и подчиняется ли он тому же двоичному правилу “все или ничего”, которое Лукас наблюдал в мышцах.