Кратко о нейрофизиологии. Нервная система и эволюционный подход к ней

6.4. Кратко о нейрофизиологии. Нервная система и эволюционный подход к ней

Влияние генетических факторов на поведение, о котором шла речь выше, не может быть исследовано без понимания нейрофизиологических механизмов поведения, на которые воздействуют генетические факторы. Нервная система – координатор деятельности всех органов и систем живого организма. Она воспринимает стимулы (раздражители) от внешней среды и от органов, тканей, клеток самого организма, перерабатывает и обобщает всю поступающую информацию и соответственно регулирует функционирование организма и его поведение.

Характерным (хотя и не единственным) компонентом нервной системы является нервная ткань – совокупность нервных клеток (нейронов). Важную роль играют также вспомогательные нейроглиальные клетки, которые выполняют опорную, защитную и ряд других функций, создавая внутреннюю среду в нервной системе, аналогично матриксу в микробных колониях.

Нейроны – специализированные клетки, способные принимать сигналы от анализаторов (органов чувств) и других нейронов, перерабатывать их в нервные импульсы и проводить эти импульсы к нервным окончаниям, контактирующим с другими нейронами или клетками органов, принимающих те или иные команды от нервной системы. Перенос информации между нейронами или между нейроном и другой клеткой (рецепторная клетка органа чувств, клетка мышцы или железы и др.) осуществляется при помощи синапсов -- контактов между нервными клетками, которые разделены узкой синаптической щелью. Синапсами завершаются отростки нейронов -- аксоны и дендриты (они могут быть и непосредственно на теле нейрона). Импульс передается вдоль аксона или дендрита нейрона в электрической форме (потенциал действия). Как только импульс достигает окончания отростка нейрона, мембранный потенциал вызывает цепь событий, приводящих к выделению в синаптическую щель специфических веществ – нейротрансмиттеров (или нейромедиаторов). Они пересекают щель между контактирующими клетками и поглощаются соответствующими участками (рецепторами) на поверхности нейрона (иной клетки), расположенного по другую сторону синапса. Нейротрансмиттеры различаются по своему эффекту. Они могут оказывать возбуждающий эффект на взаимодействующий с ним нейрон (т. е. облегчать возникновение импульса на нем) или, наоборот, тормозной эффект (затруднять генерацию импульса). Рапространение импульсов по нейронам (возбуждение) и гашение импульсной передачи (торможение) – эти два противоположно направленных процесса лежат в основе функционирования нервной системы.

Из нервных клеток, окруженных межклеточным веществом (матриксом) и сопровождаемых клетками других типов (глиальными клетками) формируются нервные цепочки и нервные сети, из которых состоит нервная система.

В ходе биологической эволюции нервная система претерпевает прогрессивное развитие от примитивных ее предщественников (донервных систем внутриорганизменного контроля) до той сложно организованной структуры, которая выступает в роли материальной основы психики, социального поведения, политической деятельности человека. Интересно, что хотя колонии микроорганизмов как биосоциальные системы, напоминающие многоклеточные организмы в ряде отношений, не имеют специализированной нервной системы, однако микробные клетки способны к интенсивной коммуникации, регулирующей поведение колонии в целом и ее клеток. В процессе межклеточной коммуникации, вероятно, используются вещества, выполняющие у высших животных функцию нейротрансмиттеров (см. 6.6). В микробных колониях формируются межклеточные контакты, напоминающие синапсы, присутствуют необычайно длинные клетки, которые предположительно передают, подобно аксонам нервных клеток, информацию от одного участка клетки к другому.

Сети из коммуницирующих клеток – эволюционная «предтеча» нервной системы. Клеточные сети характерны для колоний одноклеточных существ, они также свойствены эмбрионам животных на ранних стадиях развития, когда еще нет нервной системы как таковой («донервные эмбрионы»). В подобных «донервных» эмбрионах нейротрасмиттерные молекулы могут оказывать специфическое воздействие. Это согласуется с той общей идеей, что нейротрансмиттеры первоначально возникли в ходе эволюции как агенты межклеточной коммуникации (см. также 6.6.). Примитивные нервные системы имеют облик децентрализованных, неиерархических сетей из нервных клеток. Нейронные сети представляют своеобразные аналоги децентрализованных, неиерархических структур в сообществах многоклеточных животных и в человеческом обществе. Такова организация нервной системы у кишечнополостных (например, у пресноводной гидры) и гребневиков. Колониальные кишечнополостные образуют неиерархическую сеть второго порядка из целых полипов.

Магистральная тенденция дальнейшей эволюции животных связана с прогрессивным усложнением их нервной системы -- нейрализацией. Происходит концентрация нервной клеток в виде ганлиев у переднего конца тела с последующим формированием головного мозга -- цефализацией. У кольчатых червей, в частности у дождевого червя и пиявки, имеется примитивный “головной мозг” и наряду с ним двойная нервная цепочка по всей длине тела с дополнительными ганглиями (“органами местного самоуправления”) в каждом сегменте тела.

Усложнение головного мозга наблюдается у головоногих моллюсков, а также у членистоногих (в первую очередь насекомых). Общественные насекомые (например, муравьи) имеют в составе мозга особые грибовидные доли, отвечающие за координацию поведения в биосоциальной системе.

У хордовых животных нервная система исходно представляла собой полую нервную трубку, расположенную над плотным тяжом нотохорда — основной опорной структуры тела. Так устроена нервная система ланцетника и ранних стадий эмбрионального развития всех позвоночных. Однако, у последних дальнейшая эволюция ведет к усложнению нервной системы с формированием головного и спинного мозга, прикрытых соответственно черепом и дужками позвонков.

Нервная система позвоночных (включая человека) подразделяется на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую, распространяющуюся по всему телу. Периферическая нервная система состоит из соматической, проводящей сознательно контролируемые импульсы к мышцам, костям, сухожилиям и др., и автономной, которая регулирует не подлежащую непосредственному сознательному котнтролю деятельность внутренних органов (сердце, кровеносные сосуды, легкие и др.). Автономная нервная система может задавать два разных режима функционирования организма, что находится в тесной связи с поведением. Соответственно, имеется и два компонента (модуля) периферической нервной системы – парасимпатическая и симпатическая нервная система. Доминирование парасимпатической нервной системы ведет к режиму «расслабления и переваривания пищи» – замедляется ритм биения сердца, усиливается кровоток к органам пищеварения и др. Другой модуль, симпатическая нервная система, наоборот, готовит организм к стрессу (к «атаке или бегству»): ускоряются сердечный и дыхательный ритмы, тормозится пищеварение, расширяются зрачки, наступает услиленное потоотделение. Именно симпатическая нервная система отвечает за мобилизующий эффект, столь важный для богатой стрессами политических ситуаций – от президентских выборов до заговора, бунта, революции. В СССР и, вероятно, также в других странах проводились секретные испытания рецептур добавок к водопроводной воде, которые заставили бы (в экстремальных политических ситуациях) всех граждан идти с готовностью на бой или труд.

Перейдем к центральной нервной системе, включающей спинной и головной мозг. Спинной мозг возникает в эволюции как самостоятельный модуль, управляющий функционированием организма и многими сторонами поведения, но по мере перехода от примитивных к более эволюционно продвинутым позвоночным животным (птицам, млекопитающим) все более приобретает статус структуры, иерархически подчиненной головному мозгу, проводящей идущие от него команды к различным участкам тела. Серое вещество спинного мозга самостоятельно отвечает только за некоторые простые (сегментарные) рефлексы, например, коленный (удар молоточком по сухожилию голени вызывает разгибание коленного сустава). Учащиеся старших классов средней школы до недавнего времени изучали работу спинного мозга на нежелательной с биоэтической точки зрения (о биоэтике см. ниже – 7.4.) модели: обезглавленной лягушке, которая способна сгибать лапку, если эту лапку ущипнуть или опустить в кислоту.

Актуальная проблема с биоэтическим и биополитическим подтекстом касается ситуаций, когда человек уподобляется обезглавленной лягушке. Несмотря на то, что спинной мозг находится под контролем головного и вспадает в состояние торможения (спинномозговой, или спинальный, шок) при нефункционировании головного мозга, с течением времени шок проходит и спинной мозг берет на себя контроль некоторых функций организма. Кроме того, сердце имеет собственный автономный нервный аппарат и продолжает биться у индивидов в состоянии запредельной комы (смерти головного мозга). К настоящему времени указанное состояние достоверно определяется при наличии квалифицированного персонала и аппаратуры, и биение сердца и наличие спинальных рефлексов не считается препятствием для признания человека мертвым, а его органов — материалом для трансплантаций (если нет противопоказаний). В то время как юридические проблемы, связанные с состоянием “смерть головного мозга”, удалось в основном разрешить после детальной разработки соответствующих законов, биоэтические проблемы отчасти еще не решены, особенно если речь идет о необходимости принять во внимание религиозные взгляды, что остановить бьющееся сердце может Бог, а человек, если делает это, становится убийцей. В наш век ограниченных бюджетов больниц соблазн объявить человека безнадёжным пациентом или даже практически мертвым возникает и при менее тяжелых повреждениях нервной системы, например, лобных долей мозга, когда пациент молча и неподвижно лежит с открытыми глазами, не вступая в контакт с окружающими (акинетический мутизм).

Подытожим в общей форме, в каких отношениях нейрофизиология интересна для биополитики как основной темы книги:

• 
  Изучение нервных систем различных форм живого ставит человеческую нервную систему в общую эволюционную перспективу. Таким путем вычленяются общие черты организации человеческой нервной системы и нервных систем других видов животных (позвоночных, беспозвоночных) и даже коллективов микроорганизмов, лишенных специализированной нервной системы, но демонстрирующих сложный внутренний контроль и регуляцию деятельности отдельных клеток в масштабе колонии.
  
• 
  Организация нервной системы на разных уровнях эволюции воплощает в себе – в различных пропорциях – иерархические и неиерархические структуры из клеток (в основном нейронов) и может быть рассмотрена как полезный аналог политической системы человеческого общества. Так на новом уровне мы возвращаемся к античным и средневековым сопоставлениям между системами органов человека и элементами политических систем (например, голову с ее мозгом сравнивали с главой государства).
  
• 
  Наибольшее биополитическое значение, конечно, имеет исследование нервной системы человека. Она контролирует весь репертуар социального и политического поведения, будь оно сознательным или бессознательным, рациональным или иррациональным. По убеждению Р. Мастерса, все серьезные теории, объяснявшие человеческое поведение, в том числе и в приложении к политике, непременно опирались на ту или иную модель нервной системы. Так, Платон в политико-философском трактате «Республика» рассуждал о трех частях человеческой души, что поразительно напоминает представление о модульной организации головного мозга (см. следующие подразделы). Могут быть приведены аналогичные примеры других учений, созданных мыслителями различных эпох. Однако за последние десятилетия изучение человеческого поведения встало на более серьезную научно-эмпирическую базу, чем когда-либо раньше. Не случайно период 1990—1999 гг. был объявлен «Десятилетием мозга» в международном масштабе.