Механизмы мозга полностью

Проводящие нервные пути образуют упорядоченную систему. Начинаясь на периферии тела, волокна соседних нейронов группируются, образуя нерв. У человека и других позвоночных нервные волокна, подойдя к позвоночнику, перегруппировываются и входят в позвоночный канал на различных уровнях, где они объединяются со многими тысячами волокон с других уровней и все вместе образуют главный кабель, соединяющий входные и выходные устройства с головным мозгом. У человека этот главный кабель — спинной мозг — у входа в головной мозг содержит уже несколько миллионов отдельных .проводящих нервных волокон. Около половины этих волокон доставляют информацию головному мозгу, другая же половина передает мышцам и железам инструкции — результаты переработки этой информации головным мозгом. Каждое волокно имеет толщину несколько микронов. Многие из них обладают тонкой оболочкой из миелина — инертного изолирующего материала, который повышает скорость проведения нервного импульса, а также помогает избежать «поперечных взаимодействий» между сигналами в соседних нервных волокнах.

Спинной мозг вряд ли был бы признан частью «центральной» нервной системы, если бы его роль сводилась к пассивной передаче сообщений. В третьей главе мы увидим примеры другой функции спинного мозга: в нем соединяются между собой волокна от сходных афферентных нейронов таким образом, что входные данные от рецепторов переводятся в форму, более удобную для переработки их в центральном «вычислительном» устройстве — головном мозге. А из главы четвертой мы узнаем, что спинной мозг связывает друг с другом сенсорные и двигательные нейроны для осуществления различного рода простых рефлекторных действий. Кроме того, спинной мозг обладает функциональной пластичностью, не имеющей аналогии в свойствах электротехнического соединительного кабеля. Если некоторые проводящие пути «блокированы» в связи с болезнью или перерезаны ножом хирурга, то нервные волокна часто образуют новые соединения, полностью или частично восстанавливающие нарушенную функцию управления или связи. Эти функции установления связей — функции адаптации — осуществляются нейронами, тела и аксоны которых находятся в ткани, называемой обычно серым веществом спинного мозга, так как многочисленные тела нейронов придают ей более темную окраску по сравнению с белым веществом, содержащим только аксоны. Вместе с телами некоторых двигательных нейро-нов, длинные аксоны которых направляются в составе эффекторных нервных пучков к мышцам и железам, эти вставочные нейроны образуют на поперечном разрезе спинного мозга Н-образную область, расположенную симметрично около оси спинного мозга и занимающую примерно треть площади разреза. Остальные две трети заняты проводящими волокнами, которые и будут больше всего интересовать нас в этой главе.

В электрических системах связи есть два способа передачи большого количества входной и выходной информации по одному кабелю. В телефонных сетях широко применяются кабели, состоящие из множества отдельных изолированных проводников, по которым и распределяются отдельные разговоры. Этот простой способ достаточно эффективен при одном условии: необходимо обеспечить 1) передачу каждого разговора по свободной жиле кабеля и 2) соединение надлежащего телефонного передатчика с надлежащим приемником. Другой способ состоит в том, что все телефонные разговоры передаются одновременно по одному проводнику особого устройства. В этом случае разделение достигается тем, что каждый разговор на передающем конце линии «метят» отдельным электрическим параметром, который используется на принимающем конце для целей сортировки. На практике с этой целью передают каждый разговор по общему проводнику на отдельной несущей частоте, а затем в точке приема разделяют различные разговоры с помощью набора фильтров, каждый из которых настроен на одну и только одну из используемых частот.

В нервной системе, казалось бы, мог бы использоваться любой из этих двух принципов связи. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Но хотя биологический аналог одножильного способа был бы простым в отношении взаимных связей между нейронами, он потребовал бы очень сложных входных и выходных устройств. В такой системе необходимы были бы качественно различные виды сигналов для болевых, осязательных, зрительных и всех других входных и выходных сообщений, передаваемых нервной системой.