Джо Диспенза – Развивай свой мозг. Как перенастроить разум и реализовать собственный потенциал (страница 20)

А теперь давайте посмотрим на ствол нейронного дерева. Представьте крупные ветви этого древоподобного клеточного тела, простирающиеся в различных направлениях в трех измерениях, сужающиеся до меньших ветвей, которые далее разделяются на пальцеобразные веточки. Эти ветви и веточки являются гибкими, антенноподобными отростками, называемыми «дендритами». Подобно ветвям дерева, каждая нервная клетка имеет бессчетные дендриты. Дендриты оканчиваются крохотными, зернистыми бугорками, названными дендритными шипиками. Эти узловатые отростки служат дендритам особыми приемниками информации и играют важную роль в процессе обучения. И опять же вернемся к рис. 3.1.

Рис. 3.1. Нейрон

Вообще-то, все части нервных клеток настолько гибки, что больше напоминают спагетти, варящиеся в кипятке, а не сухие ветви дерева. Живые нейроны не жесткие, а эластичные и аморфные.

Нейроны классифицируются по различным факторам, включающим их местоположение, форму, направление, в котором они проводят импульсы, и число имеющихся у них отростков. Например, чувствительные нейроны получают информацию как изнутри тела, так и извне, через наши органы чувств, и пересылают ее в головной или спинной мозг. Моторные нейроны передают сигналы от головного или спинного мозга в тело, к тканям и органам, вызывая движение или какую-либо функцию.

Далее, нейроны можно классифицировать по числу, длине и расположению отростков, или ветвей. Например, униполярные нейроны имеют единственный нейрит, который разделяется на малом расстоянии от тела клетки на две ветви. Биполярные нейроны имеют удлиненное клеточное тело, от каждого конца которого отходит нейрит. Биполярные нейроны, не такие многочисленные, как другие типы, имеют один аксон и один дендрит. Мультиполярные нейроны имеют несколько отростков, отходящих от тела клетки. У них один аксон и несколько дендритов. Большинство нейронов головного и спинного мозга являются мультиполярными. Взгляните на рис. 3.2 для сопоставления различных типов нервных клеток.

Нейроны также классифицируются по размеру. Нейроны Гольджи I типа имеют аксон, который может достигать одного метра в длину. Аксоны пирамидных клеток коры, образуя нервные волокна, выходят из головного мозга в спинной. Аксоны нейронов спинного мозга образуют периферические нервы.

Наиболее многочисленный тип нервных клеток – это мультиполярные нейроны с короткими аксонами, известные как нейроны Гольджи II типа. Их короткие ветви обычно оканчиваются вблизи тела клетки, а в некоторых случаях аксон может и вовсе отсутствовать. Нейроны Гольджи II типа по форме напоминают звезду. Они наиболее типичные для коры мозжечка и больших полушарий – то есть эти маленькие нервные клетки образуют серое вещество мозга. На рис. 3.2 показаны нейроны Гольджи I и II типов.

Рис. 3.2

Нейроны сообщаются посредством своих аксонов и дендритов путем своеобразной, довольно запутанной системы связи. Аксоны посылают электрохимические сигналы одним нейронам, а дендриты принимают сообщения от других. Если продолжить древесную аналогию, можно сказать, что дендриты (ветви) получают сообщения от аксонных терминалей (корневой системы) других деревьев, где они соединяются, и передают их дальше (по стволу дерева) собственным аксонным терминалям (корням), которые соприкасаются с дендритами (ветвями) другого дерева, и так далее.

Это очень условный взгляд на процесс коммуникации. Что значит условный в данном случае? Прежде всего, на данном этапе нам удобно говорить о нейронах так, будто они соединяются между собой напрямую. Но в действительности нейроны никогда не соприкасаются. Между ними всегда существует пространство порядка одной миллионной сантиметра, называемое синапс. Точка A на рис. 3.3 поможет вам представить синаптическое пространство между нейронами.

Также в целях упрощения, несмотря на то что нейрон может сообщаться с тысячами других нервных клеток таким же древообразным способом, я начну с описания того, как одна нервная клетка (нейрон A) передает сообщение другой единственной нервной клетке (нейрон Б). И хотя аксонные терминали обычно передают информацию дендритам других нейронов, время от времени случается, что аксонный отросток соединяется напрямую с клеточным телом соседнего нейрона.

Рис. 3.3. Схематический вид синаптического пространства, дендритных шипиков и клеточной мембраны

Нервные импульсы рассылают сообщение

Представьте, что вы решили взять в руку карандаш. Как нервные клетки передадут эту мысль мышцам и заставят руку сделать необходимые движения, чтобы взять карандаш? Давайте проследим за этим процессом (в сильно упрощенном виде, разумеется).

Сперва вам нужно понять, где и как происходит сообщение между нервами. Место, где начинается и осуществляется это сообщение, – нейронная клеточная мембрана, или плазменная мембрана. Можете представлять ее в виде кожицы нервной клетки; эта протяженная внешняя граница окружает каждый нейрон, включая клеточное тело и его отростки. Мембрана настолько тонкая – около 8 нанометров, или 100 000-й доли метра, – что ее невозможно увидеть в обычный оптический микроскоп. Пункт Б на рис. 3.3 показывает мембрану нервной клетки.

Возможно, вы помните термин «ион» из курса химии в средней школе. Так вот, ион – это атом, имеющий электрический заряд, поскольку он либо получил, либо потерял электрон в своей внешней оболочке. Ионы важны для нашего обсуждения, поскольку эти заряженные атомы вырабатывают электрические сигналы, посредством которых осуществляется сообщение между нервными клетками. Клеточная мембрана нейрона позволяет некоторым ионам проникать сквозь нее, но удерживает остальных. Больше всего нас в данном случае интересуют натриевый и калиевый ионы, имеющие положительный электрический заряд, и ионы хлора, имеющие отрицательный заряд. Когда нейрон пребывает в спокойном, или не стимулированном состоянии, внутренняя поверхность его клеточной мембраны имеет отрицательный заряд относительно внешней среды, потому что внутри клетки находится меньше положительно заряженных ионов, чем снаружи. Но, когда нейрон активируется, или стимулируется, в него внезапно перемещается больше ионов, изменяя заряд внутренней поверхности мембраны с отрицательного на положительный.

Поток ионов длится всего лишь пять миллисекунд, но этого достаточно для возникновения электрического тока, называемого потенциалом действия, который перемещается вдоль аксона. Для наших целей вам нужно знать о потенциале действия только то, что при возбуждении нервной клетки, когда она достигает определенного порога электрического заряда, происходит быстрый обмен заряженными частицами, которые плывут вдоль ее мембраны к аксонным терминалям. Вслед за этим действием ионы быстро возвращаются к состоянию покоя.

Как только запускается потенциал действия, он проходит по нервной клетке в виде каскадного, волнообразного потока, называемого нервным импульсом. Для наглядности представьте, что вы держите конец длинной веревки. Если встряхнуть ее как кнут, вы создадите волну, которая прокатится по всей длине веревки. Подобным же образом, как только на клетку воздействует стимул достаточно сильный, чтобы активировать, или зажечь ее, это вызывает спонтанно распространяющийся электрический импульс, который не остановится до тех пор, пока не пройдет весь путь до окончания аксона. Электрический ток проходит вдоль всего аксона единым импульсом до полной разрядки. Ученые называют это законом «все или ничего», или законом Боудича. В этой книге мы ссылаемся на потенциал действия в любом нейроне или группе нейронов, используя такие выражения, как «когда нейроны зажигают», «когда нейроны активируют» или «когда нейроны включают».

Скорость этой передачи по нервным волокнам впечатляет. Потенциал действия, длящийся тысячную долю секунды, может пройти вдоль всего аксона со скоростью, превышающей 300 км/ч. Или для большей наглядности скажем, что этот импульс может преодолеть 100 метров, примерную длину футбольного поля, за секунду. Когда нервный импульс запускается, его интенсивность, или мощность, всегда остается неизменной до окончания передачи. Учитывая, что нервный импульс перемещается посредством электрического тока, перетекая вдоль аксона, можем ли мы изменить этот ток?

Ионный обмен внутри и снаружи нервных клеток (потенциал действия) вырабатывает электромагнитное поле. В процессе мозговой активности миллионы нейронов зажигаются синхронно, что вызывает поддающееся измерению электромагнитное поле. Если вам доводилось наблюдать технологию ЭЭГ в действии, в ходе которой на голове человека закрепляются электроды для считывания активности мозга, вы видели, как записываются эти индукционные поля. Нервные клетки, зажигаемые единым тандемом по всему мозгу, могут производить различные типы электромагнитных полей, обозначающих собой различные состояния разума. Используя технологию ЭЭГ, ученые даже могут соотносить повышенную активность этих электромагнитных полей с особыми областями мозга, связанными с различными мыслительными процессами.

Мы генерируем электрические импульсы у себя в мозге ежесекундно – когда обрабатываем информацию из внешней среды, обдумываем свои личные мысли и даже когда спим. Это происходит в различных областях нашего мозга, в миллионах и миллионах различных нейронов, каждую секунду.