Познакомимся с этим вопросом глубже, тем более, что это знакомство необходимо и для понимания происхождения электрической активности мозга.
Пройдет немного времени, и Джек Лондон от физиологии, наверное, найдет яркие краски для описания этого периода в науке.
До сих пор было известно, что сигналы внешнего мира, попадая в органы чувств, кодируются и с помощью электрических импульсов в течение 9 мс передаются по нервным проводникам через подкорковые образования, где происходит предварительная обработка информации, в кору мозга, где подвергаются анализу и синтезу. Теперь установлено, что в глубине мозга сигналы, проходящие по основным проводникам и их ответвлениям, попадают в скопление нервных клеток ствола мозга, которые переплетены между собой в сложную сеть,— РФ, откуда через 30—40 мс поступают в кору. При этом РФ оказывает дополнительное влияние на кору, мобилизуя активность того или иного отдела мозга.
Зарубежные ученые до последнего времени считали, что РФ играет роль этакого неумолимого надсмотрщика, который принуждает к деятельности «бедных родственников» — клетки коры. Сейчас уже очевидно, что рассматривать РФ как основной механизм активности коры неправильно. Рациональнее исходить из сравнения, предложенного советскими физиологами Э. А. Асратяном и П. В. Симоновым. Кору мозга они уподобляют экрану телевизора. По чувствительным путям к экрану-коре идут сигналы, создающие изображение. Одновременно импульсация РФ регулирует ясность изображения и громкость звука.
Но вот что любопытно: при определенных частотах (это особенно ярко проявляется тогда, когда фотостимулятор управляется по обратной связи самими биотоками мозга) у половины здоровых людей воздействие вспышек вызывает электрическую реакцию, очень похожую на «взрывы» эпилептической активности, а у тех, у кого эта болезнь «дремлет»,— настоящий эпилептический припадок. Методика «автостимуляции» в ритме колебаний огибающей альфа-ритма у испытуемых обнаруживает ритмически протекающие (период около 1 минуты) колебания возбудимости коры головного мозга. Считают, что эти колебания представляют собой автоколебательный процесс, связанный с регуляцией потока информации, идущей к мозгу. Мозг пытается стабилизировать текущее функционально состояние посредством оптимизации импульсации, стекающейся к мозгу.
Эти представления совпадают с нашими идеями о саморегуляции коры головного мозга, развиваемыми на протяжении последнего десятилетия. В частности, математический анализ электрических ответов мозга как на ритмическую стимуляцию, так и на одиночные вспышки света показал наличие отрицательной обратной связи между корой и подкорковыми образованиями. П. В. Бундзен также отводит большую роль в процессах саморегуляции головного мозга так называемым песпецифическим структурам.
Поскольку сон связывается с появлением медленных, высокоамплитудных колебаний, то Г. Уолтер считает, что сон является наследием далекого прошлого, когда с наступлением ночи человек испытывал потребность устраниться от активной борьбы. Ученый приводит остроумную аналогию. В ряде конструкций теперь есть устройство, которое останавливает машину в том случае, когда человек теряет над ней контроль и это может привести к катастрофе. Образно это устройство называют «ручкой мертвеца».
Вообще же английский исследователь считает, что регулярные ритмы отражают процесс «охоты за информацией»: ритмичность — признак непрерывного поиска, ее прекращение — конец поиска.
Таким образом, одновременная работа многих клеток — полезный процесс для мозга. Пожалуй, один из немногих случаев, когда «круговая порука» — это хорошо. Кстати, выражение имеет здесь почти буквальный смысл: движение возбуждения происходит по круговым путям.
Однако есть способы разрушить эту «круговую поруку». Одним из них является мелькающий свет. Если раздражать сетчатку глаза вспышками света, то очень скоро можно подобрать такую частоту мельканий, когда основная (доминирующая) ритмика биотоков мозга будет следовать за ритмом раздражения. Происходит уже знакомое нам «усвоение ритма».
Мы употребили здесь термины «десинхронизация» и «синхронизация». Сейчас общепринято считать, что переход основной ритмики к более частому ритму соответствует охвату нервных клеток процессом возбуждения; медленные же потенциалы свидетельствуют о торможении (точнее, как показали советский исследователь А. Б. Коган и его ученики,— протекании возбудительных процессов, могущих вызвать торможение). Собственно, термин «десинхронизация» прежде всего означал реакцию депрессии сравнительно медленных колебаний типа альфа-ритма и смену их высокочастотными низкоамплитудными колебаниями. Синонимом этого термина есть «реакция пробуждения», или «реакция активации». В последние годы выяснили, что эта реакция во многом зависит от деятельности РФ.
Определенные ритмы несут определенную физиологическую нагрузку. Г. Уолтер указывает, что альфа-ритм связан с образом, возникающим в мозгу; бета-ритм — с состоянием напряжения, беспокойства; прекращение ощущения удовольствия вызывает тетаритм. Медленные ритмы, в частности дельта-активность, охраняют мозг. Если появляются раздражители, грозящие мозгу серьезным нарушением его деятельности, то медленные ритмы, вовлекая нейроны в «холостой ход», охраняют тонкий механизм.
Анализ активности мозга с помощью таких приборов показал, что при деятельности мозга все время происходит передвижение «центра тяжести» активности — «переливы», соответственно формулировке М. Н. Ливанова.
Оказалось, что фокусы активности изменяются даже и при наступлении наркотического сна. Кроликам вживляли в кору мозга до 35 электродов. Затем животных подвергали наркотизированию и записывали биопотенциалы, отводя их последовательно .на усилители многоканального электроэнцефалографа. Мы увидели неожиданное зрелище (неожиданное потому, что считалось: наркоз — это торможение, угасание активности, которое разливается по коре и спускается на подкорковые структуры): учащение ритмики и снижение амплитуды в ряде точек коры, десинхронизация сменялась синхронизацией (замедлением колебаний, зачастую сопровождающимся увеличением амплитуды); синхронизация сменялась угасанием ритмики, но могла смениться и десинхронизацией .
Невольно вспоминались слова английского физиолога Ч. Шеррингтона: «…Это подобно Млечному пути, вышедшему в круг танцующего космоса. Мгновенно он почти весь превращается в сказочный станок, в котором миллионы светящихся челноков ткут мимолетный, всегда полный смысла, но всегда непостоянный узор; все время изменяющаяся гармония дивных узоров».
Вторичные ответы — электрические реакции более сложной конфигурации, чем первичные (представляющие собой двухфазное колебание), возникают позднее (через 30— 80 мс) и могут регистрироваться в различных зонах коры.
Таким образом, электрическая активность головного мозга очень разнообразна. Это и неудивительно — 14—15 млрд. нейронов — кирпичиков мозга участвуют в создании этого сложного узора, или, как говорят, паттерна колебаний. Считают, что одновременно 2000 нейронов генерируют около 16 тыс. импульсов в секунду. Более того, фокусы — центры активности — все время меняют свое расположение на поверхности коры.
Особые приборы — топоскопы, созданные английским ученым Г. Уолтером и электроэнцефалоскопы, разработанные советскими исследователями — физиологом М. Н. Ливановым и инженером В. М. Ананьевым,— позволяют представить динамику биопотенциалов (изменения их частоты и амплитуды) во времени и пространстве при отведении от 25 До 100 точек . На экранах маленьких телевизионных трубок яркость светового пятна меняется в зависимости от амплитуды, а частоты вспышек — от частоты биопотенциалов данной точки. В топоскопе установлено столько осциллографцческих трубок и усилителей, сколько исследуется отведений. Электроэнцефалоскоп совершеннее — работает только одна трубка, но луч ее управляется электронным коммутатором, последовательно включающим то или иное отведение.
