Нейробиология здравого смысла. Правила выживания и процветания в мире, полном неопределенностей

Визуализация нейронов и информация о важности связанных с ними химических веществ позволили исследователям приблизиться к определению того, что именно побуждает работать человеческий мозг. Ответ возвращал в те времена, когда речь шла об электрическом разряде, но во время Первой мировой войны появилась технология усиления беспроводных сигналов, и позже этот метод был использован в нейрофизиологии. Английский нейрофизиолог Эдгар Эдриан применил эту технологию, исследуя тончайшие нейронные нити, или аксоны, которые берут начало в теле клетки, и выяснил, что между наружной и внутренней поверхностью нейрона существует разность напряжений. Крошечный микроэлектрод был помещен снаружи клеточной мембраны, полученные данные сравнили с показаниями напряжения внутренней части мембраны. Внутренний отрицательный заряд был примерно на 70 милливольт больше. Это наблюдение позднее назвали мембранным потенциалом покоя, и его открытие позволило предположить, что даже в состоянии полного покоя нервная система находится в небольшом возбуждении и готова к действию. Но по мере распознавания нейронами поступающей информации происходит сдвиг электрически заряженных ионов, что меняет потенциал мембраны. Чтобы выявить эти изменения, английские физиологи Ходжкин и Хаксли исследовали нейрон гигантского кальмара и обнаружили, что для зарождения нейронного импульса необходимо, чтобы положительно заряженные ионы натрия и калия прошли сквозь мембрану – это движение стало первым шагом в нейронной коммуникации. Вторым важным шагом стало открытие ранее описанных нейрохимических веществ[72]. Если входящее сообщение из внешней среды или из доли мозга настолько сильное, что способно переместить ионы к заранее определенному порогу, то импульс электрической активации проходит по всей протяженности нейрона[73], прежде чем достигнуть конечного назначения в конце аксона. Пройдя по аксону, активация стимулирует выделение нейрохимических клеточных веществ, которые, просачиваясь сквозь крошечные промежутки, или синапсы, активируют следующий нейрон.

Вы следите за моей мыслью? Очевидно, наше страстное желание заглянуть в черепную коробку стало палкой о двух концах. Ведь с каждым новым открытием в этом одновременно и захватывающем, и страшном путешествии мы все дальше и дальше удаляемся от четкого понимания работы мозга. Впрочем, несмотря ни на что, исследователи раскрыли некоторые из трюков мозга, которые позволяли ему адаптироваться к изменяющимся условиям окружающего мира. Один из самых впечатляющих нейронных подвигов мы обсудим в следующем разделе.

Подарок, который всегда с тобой: нейрогенез

Хотя много сил было вложено в определение количества нейронов в мозге, одним из наиболее интересных аспектов строения этой структуры могут оказаться те нейроны, которые пока не существуют. В ранний период нейронаучных исследований считалось, что человек рождается с определенным количеством нейронов и этот набор клеток сохраняется в течение всей его жизни. Однако в 1960-х годах ученые обнаружили, что разные области мозга, или нейрогенные зоны, продолжают производить новые нейроны[74]. Результаты недавних исследований позволяют предположить, что нейрогенез наиболее активно протекает в детстве, но для точного понимания его интенсивности на протяжении всей жизни необходимы дальнейшие исследования[75]. Мы все еще пытаемся понять функцию этих новых нейронов, но, скорее всего, она связана с нашей способностью приспосабливаться к изменениям внешней среды. Эту мысль подкрепляют данные исследований, согласно которым нейрогенез ускоряется, когда животных помещают в комплексную среду со множеством стимулов[76].