Александр Батуев - Загадки и тайны психики

Сходная картина была выявлена и при микроскопическом исследовании мозга человека, ранее страдающего так называемым старческим слабоумием, при котором происходят необратимые изменения психической деятельности, проявляющиеся в снижении способности к познанию, утрате приобретенных знаний, изменении поведения. Главным же симптомом этого заболевания пожилых людей считают нарушения функций памяти. Поэтому учеными был сделан вывод о том, что и память, как основное свойство мозга, связана с нормальной работой дендритных шипиков.

Однако вы можете правильно заметить, что приведенные мной примеры взяты из области патологии и характеризуют тяжелые последствия нарушений деятельности шипиков. Когда и как закладываются эти мельчайшие структурные образования в мозге нормального человека? Этот же вопрос встал и перед учеными, которые решили обратиться к «истокам» формирования шипиков в процессе развития мозга и организма в целом. И здесь ответить на целый ряд вопросов, как всегда, помогли экспериментальные исследования на животных, о некоторых из которых я и расскажу вам.

В одной из лабораторий Института биокибернетики имени Макса Планка, который находится в городе Тюбингене (Германия), ученые исследовали основные этапы созревания структур мозга у животных с момента рождения. И вот сотрудник лаборатории доктор Альмут Шуц задумала сложный, но любопытный эксперимент. Задача, казалось бы, была проста: необходимо было сравнить количество шипиков на поверхности дендритов нервных клеток мозга у морских свинок и белых крыс. Почему были выбраны именно эти животные? Прежде всего потому, что они принадлежат к одному и тому же отряду млекопитающих – грызунам, а это является одним из важных условий для сравнительного анализа. В то же время эти два вида животных имеют совершенно различные особенности развития. Если морские свинки рождаются уже зрячими, готовыми для самостоятельной жизни, то белые крысы появляются на свет совершенно слепыми, беспомощными и не способными прожить без постоянного материнского ухода. Оказалось, что эти особенности развития находят свое отражение и в тонком строении головного мозга животных. Доктор Альмут Шуц установила, что если у морских свинок дендриты нервных клеток к моменту рождения были снабжены значительным числом шипиков и их количество уже в первую неделю самостоятельной жизни возросло во много раз, то у белых крыс шипики на дендритах вообще отсутствовали, а их последующий рост проходил очень медленно. Только ко времени открывания глаз, начала активного передвижения и, наконец, самостоятельного питания количество шипиков у белых крыс лишь приблизилось к той цифре, которую уже давно достигли морские свинки.

Выходит, что головной мозг зрелорождающихся животных (в данном случае морские свинки) к моменту рождения снабжен определенным запасом шипиков, позволяющих животному активно осуществлять нормальное поведение уже с первых дней самостоятельной жизни. У незрелорождающихся (белые крысы) образование и рост числа шипиков, по-видимому, является прямым следствием восприятия животными новой информации, обучения и тренировки памяти.

Интересно, что последнее предположение нашло свое блестящее экспериментальное подтверждение в работах другого исследователя – профессора Габриеля Хорна. В его лаборатории, находящейся в Оксфордском университете (Англия), изучали одно из удивительных явлений обучения и памяти, которое впервые было описано знаменитым австрийским зоологом Конрадом Лоренцом и названо им запечатлением (по-английски – imprinting). Приведем классический пример этого явления. Новорожденные цыплята, едва вылупившись из яйца, обладают уникальной врожденной способностью мгновенно запоминать, как бы фотографировать первый увиденный ими предмет и следовать за ним. В обычных природных условиях этим «предметом», как правило, оказывалась курица-мама, и именно ее образ прочно запечатлевается в мозге вылупившихся цыплят. Отныне они будут неотступно идти за курицей, куда бы она ни пошла. Глубокий биологический смысл этого явления состоит в том, что обеспечивается охрана потомства. Природа придумала очень мудро: ведь поодиночке эти несмышленыши могли бы стать легкой добычей хищников, а так мама, не боясь растерять своих детей, может спокойно заняться необходимым делом, например поиском пищи. Такое свойство мозга – мгновенно запечатлевать окружающий мир – проявляется, однако, только в течение довольно короткого периода времени после рождения животного. Но несмотря на то, что потом эта уникальная способность утрачивается, сформированные на ее основе памятные следы остаются и могут храниться на протяжении всей жизни животного.

«Но при чем же здесь шипики?» – спросите вы. Так вот, английский физиолог Г. Хорн провел интереснейший эксперимент. Только что вылупившихся цыплят разделил на две группы. Цыплятам первой группы уже через короткое время была показана геометрическая фигура в форме пирамиды зеленого цвета. Второй же группе цыплят, служившей в эксперименте для контроля, не было предъявлено никаких объектов – символов. Затем цыплят обеих групп вновь объединили и перед ними поставили ту же самую пирамиду. Что же увидел исследователь? Те цыплята, для которых пирамида стала первым объектом знакомства с окружающим миром, сразу собрались кучкой возле нее. Любая попытка перемещения пирамиды по экспериментальному манежу влекла за собой и изменение поведения этих цыплят: тоненько попискивая, они всякий раз со всех ног бежали за зеленой «мамой». Остальные же цыплята при этом оставались невозмутимыми, продолжали спокойно разгуливать по манежу, безразлично относясь к происходящему. Стало быть, в памяти обученных цыплят запечатлелся определенный образ, который и управлял их поведением.

Цыплята, для которых пирамида стала первым объектом знакомства с окружающим миром, сразу собрались кучкой возле нее

Далее начался кропотливый поиск тех структур мозга, которые ответственны за процессы запечатления. И оказалось, что у обученных цыплят в некоторых отделах мозга количество дендритных шипиков на единицу площади в несколько раз больше, чем у необученных. Значит, такая форма обучения и памяти, как запечатление, впрямую зависит от процесса образования шипиков и увеличения синоптических контактов с ними.

Примеры подобных научных поисков можно было бы продолжить, но сейчас мне хочется остановиться на главном, что вытекает из всех этих исследований. Существует распространенное мнение о том, что животное рождается на свет с определенным количеством нервных клеток мозга и их число не возрастает, несмотря на то, что по мере взросления животного масса мозга может увеличиваться. В отличие от других клеток нашего организма нервные клетки не размножаются, и их количество на протяжении индивидуальной жизни организма может только уменьшаться. (Вспомните хотя бы довольно расхожую присказку: «Не надо волноваться! Нервные клетки не восстанавливаются!») По правде сказать, с трудом верится в такую «неосмотрительность» природы. И вот оказывается, что она нашла выход из этого положения, но не за счет количественного увеличения нервных клеток, а за счет качественного совершенствования связей между ними, которое выразилось в прогрессивном увеличении числа дендритных шипиков (а значит, и контактов между клетками) по мере обучения животного, т. е. по мере освоения им окружающего мира и приобретения жизненного опыта, зафиксированного в памяти. Расстройства же процессов обучения и памяти связаны как раз с обратными явлениями «сморщивания» шипиков и разрыва контактов между клетками. Поистине «мал золотник, да дорог»!