Книга Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас - Гэвин Претор-Пинней

«В результате наблюдений мы пришли к выводу, что по своей форме волны делятся на два основных типа», — пояснил профессор У Цзяньюн из Медицинского центра Джорджтаунского университета в Вашингтоне. Он использовал контрастное вещество для изучения мозговых волн крыс. «Первый тип — круговая волна, второй — вращающаяся, или спиральная, волна».

Погодите! Разве не эти же волны, распространяясь по мышечной ткани сердца, вызывали аритмию? Похоже, в случае с мозговой тканью они не представляют опасности, уж слишком они слабы. Более того, профессор У считает, что волны этих двух типов лежат в основе мозговой деятельности млекопитающих. Волны были замечены на поверхности многих областей неокортекса — внешнего слоя мозга животных. Неокортекс участвует в высшей деятельности головного мозга, например в обработке информации, поступающей от органов чувств, в движении тела, мышлении и, если речь идет о человеке, в использовании языка.

«Волны наблюдались в ходе реализации почти всех корковых процессов, что было выявлено посредством картирования с использованием потенциалчувствительных меток», — рассказал мне профессор У. Эти волны могут распространяться по поверхности неокортекса самых разных животных: черепах, морских свинок, саламандр, обезьян… Они проявляются у высших животных при воздействии на органы обоняния, слуха, зрения или при соприкосновении с вибриссами.

Кроме того, профессор У обнаружил, что спиральные волны проходят через мозг крысы и тогда, когда она, что называется, клюет носом. «Можно предположить, что эти спиральные волны генерируются в результате импульсации соседних нейронов и позволяют коре больших полушарий головного мозга избежать контроля таламуса». (Таламус — область головного мозга под неокортексом, отвечающая за транспортировку информации от органов чувств, за исключением обоняния, к коре головного мозга. Другими словами, профессор У предполагает, что эти мозговые волны, проходя над неокортексом, препятствуют влиянию зон, задействованных в интеллектуальной деятельности, на таламус — что позволяет крысе задремать.) Он прибавил: «Нам кажется, что благодаря этим волнам становится возможной сложная умственная деятельность, в основе которой лежит функционирование сильно разветвленной сети нейронов, каждый из которых сам по себе довольно прост. Такова наша рабочая гипотеза».

Как и многие из тех, кто изучает колебания загадочных волн нейронного возбуждения, профессор У задается вопросом: что если волны играют решающую роль в разгадке извечной тайны — как миллиарды взаимосвязанных нейронов, каждый из которых по отдельности напоминает простенький «биологический выключатель», могут порождать такие сложные процессы, как способность чувствовать, мыслить? Даже если в случае с крысой все мыслительные процессы сводятся к тому, как бы добраться до съестного в буфете вашей кухни.

* * *

Ну что, вернемся к трем типам волн?

Второй тип — продольные волны. Это тот случай, когда колебания совершаются не из стороны в сторону, а взад- вперед, параллельно направлению распространения волны. Итак, если волны поперечные свойственны змеям, то волны продольные — дождевым червям.

Потому как эти маленькие пахари, без которых ни одному саду не цвести, передвигаются в почве, сокращая и расслабляя мышцы от начала к концу тельца. В том месте, где возникает мышечное напряжение, тельце червя сжимается и уплотняется, цепляясь за почву крошечными щетинками. Уплотнившаяся часть червя волнообразно продвигается по тельцу — и червь движется вперед. Движения сегментов тела червя, прорывающего в земле ход, характеризуются волнообразными колебаниями не из стороны в сторону — «змейкой», а вперед-назад, параллельно направлению движения червя.

Что бы садоводы делали без этих крошечных продольных волн?

Продольные волнообразные сокращения мышц дождевого червя сильно отличаются от поперечных колебаний двигающейся змеи. Но некоторые змеи используют и продольные волны. Происходит это тогда, когда они подкрадываются к добыче, стремясь остаться незамеченными, либо в том случае, когда их вес слишком велик, и они не в состоянии скользить по земле, извиваясь из стороны в сторону.

Одна из таких необычных змей, использующих при передвижении волны дождевого червя, — гигантский шестиметровый иероглифовый питон. Тяжеловесный питон двигается вперед благодаря мельчайшей ряби продольных волн, проходящих по его туловищу от головы до хвоста. Этот способ передвижения характерен и для удавов обыкновенных, которые тоже не из худеньких. Способ передвижения дождевого червя еще называют прямолинейным из-за того, что использующие его крупные змеи медленно продвигаются вперед по прямой линии, сокращая и расслабляя мышцы в змеином «танце живота».

В том месте, где мышцы сокращаются, бугрясь, чешуйки змеиного брюха начинают слега топорщиться. И этими сотнями «коготков» змея цепляется за почву — совсем как дождевой червь щетинками. Волна мышечных сокращений и расслаблений проходит по всей длине брюха — змея медленно двигается вперед, отталкиваясь от почвы чешуйками, которые сцепились с землей.

Некоторые змеи, неспособные скользить, извиваясь из стороны в сторону, проявляют чудеса изобретательности — подбираясь во время охоты поближе к жертве, они всем своим видом как бы говорят: «Не обращай на меня внимания, я всего лишь сухая ветка». Для прямолинейного передвижения неважно, насколько туловище змеи массивно, имеют значение лишь сильная мускулатура и дряблая кожа. Нам, людям, в этом видится противоречие: разве могут руки при накачанных бицепсах быть дряблыми?

Кажется, будто работа брюшных мышц, сокращения и расслабления которых образуют продольную волну, требует невероятных усилий, особенно если змея весит прилично. Однако на деле прямолинейное передвижение крайне экономично — мышцы напрягаются едва заметно. Гигантский иероглифовый питон при этом расходует всего двадцать калорий в день — это калорийность одного сырого перепелиного яйца.[9] Стыд и срам — такому толстяку не мешало бы больше двигаться!

* * *

Думаю, вам интересно будет узнать, что кора больших полушарий головного мозга у вас и у крысы не слишком различается по своей структуре. И раз крошечные спиральные волны скользят по поверхности мозга засыпающего грызуна, вполне возможно, что такие же микроскопические завихрения формируются и в вашей коре, когда вы лежите в кровати. Однако вы чувствуете: сон никак не идет — в голове крутится навязчивый мотивчик, скажем, «Ты прекрасна» Джеймса Бланта. В таком случае вам всего-то и надо, что привести в действие крошечные волны деполяризации. Если удастся хотя бы немного их расшевелить, заставить покружиться над волнообразными складками серого вещества, они выведут неокортекс из-под стимулирующего контроля таламуса и тем самым избавят вас от этой дурацкой песенки.