Чтение онлайн

Приблизительно один из четырех американцев чихает, когда смотрит на яркий свет. Этот световой чихательный рефлекс, кажется, не имеет под собой вообще никаких биологических оснований. Откуда у них такой рефлекс и как он работает?

Основная функция чихания очевидна: оно удаляет субстанции или объекты, раздражающие ваши дыхательные пути.

В отличие от кашля чихание - это стереотипное действие, что означает: каждое чихание конкретного человека происходит каждый раз по одному и тому же сценарию, без каких-либо вариаций. Взрывное начало чихания выталкивает воздух на значительной скорости - до тысячи миль в час. Подобное мощное синхронизированное и повторяющееся событие может быть создано только при наличии положительной обратной связи в определенной части мозга, которая и приводит к бесконтрольному взрыву активности, напоминающей приступ эпилепсии. Однако чихание отличается тем, что у него есть заранее заданный механизм окончания, и, кроме того, оно не распространяется неконтролируемо на другие движения тела.

Чихательный центр расположен в стволе головного мозга, и повреждение этой области лишает нас и других млекопитающих способности чихать. Обычно чихание активируется сообщением о раздражающем объекте, которое посылается по проводящим путям прямо в конкретную область ствола. Эта информация попадает из носа в мозг по нескольким нервам, включая тройничный нерв, передающий самые разнообразные сигналы от лица в стволовую область. Тройничные нервы (по одному с каждой стороны) являются многофункциональными черепными нервами: они обрабатывают тактильные и опасные стимулы с лица и большей части кожи черепа, а также с конъюнктивы и роговицы глаза. Тройничный нерв даже передает двигательные сигналы в противоположном направлении — из мозга, в том числе команду кусать, жевать и глотать. Очень перегруженный нерв.

Эта перегруженность может объяснить, почему яркий свет ошибочно вызывает чихательный рефлекс. Яркий свет, который в норме должен вызывать сужение зрачка, может распространиться и на соседние области, например, на нервные волокна или нейроны, которые передают ощущения щекотания в носу. Неожиданное чихание способен вызвать не только яркий свет — мужской оргазм также может активировать этот рефлекс (утех мужчин, которые испытывают оргазм). Вообще подобные феномены (как, например, световой чихательный рефлекс) становятся возможными из-за путаницы и перегруженности, царящих в стволовой области мозга. В стволе находится огромное количество схем самых разных рефлексов и действий — практически все, что делает наше тело. Общий вид нашего ствола создавался очень давно, во времена появления первых позвоночных. Практически у всех позвоночных имеется 13 пар черепных нервов (хотя у рыб есть 3 дополнительные пары, передающие сигналы, поступающие из рецепторов боковых линий, расположенных вдоль боков рыбы). Черепные нервы обычно ведут к комплексной сети специфичных ядер нейронов, которые в своей основе устроены одинаково и отвечают за сходные функции у всех позвоночных. Изучение нервной системы животного — отличный способ предположить, как работает та или иная структура в мозге человека.

Причина схожести стволовой системы у разных видов животных в том, что она устроена весьма запутанно. С точки зрения эволюции полностью поменять все было бы просто катастрофой. Потомки ранних животных, первые позвоночные и современные позвоночные животные (рыбы, птицы, ящерицы и млекопитающие) — все вынуждены пользоваться такой схемой, которая может быть немного модифицирована, но никаких фундаментальных перемен в ней не бывает. Она напоминает схему метрополитена Нью-Йорка, которая в какой-то момент была простой, но теперь стала безнадежно запутанной после добавления нескольких уровней одного за другим. Некоторые части ствола больше не используются, а изначальное ядро теперь настолько переделано и залатано, что его нельзя переместить, возможно, из-за страха прекращения функционирования всей системы. Честно говоря, ствол головного мозга является, наверное, самым лучшим примером запутанного результата эволюционного подхода.

В состав диетической кока-колы входит ингредиент, который придает ей сладкий вкус, — ас-партам (заменитель сахара NutraSweet), который действует, связываясь с рецепторами сладкого на вашем языке. У людей рецепторы сладкого реагируют не только на сахар, но и на аспартам, сахарин и сукралозу (низкокалорийный сахар). У мышей эти рецепторы реагируют на сахар и сахарин, но не на аспартам. Они не предпочитают подслащенную аспартамом воду обычной воде, так что можно предположить, что для мыши диетическая кока-кола не кажется сладкой. (То же самое относится и к муравьям, которых не привлекает диетическая газировка.)

Используя генетические технологии, ученые смогли заменить мышиный рецептор сладкого человеческим. Эти трансгенные мыши любят аспартам и, предположительно, диетическую кока-колу. Следовательно, у мышей те же проводящие пути, что и у нас, просто с другими рецепторами.

Хотите провести интересный эксперимент? Проверьте, насколько ваши домашние животные любят сладкие напитки: сок, подсахаренную воду и диетическую газировку. Налейте напитки в разные мисочки и посмотрите, куда направится ваш любимец. Вы можете быть удивлены результатом!

Когда доктор осматривает боящегося щекотки пациента, он кладет его руку поверх своей, чтобы помочь избежать неприятного ощущения. Почему это работает? Потому, что независимо от того, насколько вы боитесь щекотки, вы не можете сами себя пощекотать! Давайте! Попробуйте! Дело в том, что с каждым совершаемым нами движением часть мозга занимается предсказанием последующих сенсорных ощущений от этого движения. Эта система помогает нашим органам чувств сосредоточиться на происходящем вокруг и не дает им потонуть в бесконечном водовороте ощущений, вызванных нашими собственными действиями.

Например, когда мы пишем, мы не ощущаем ни стула, на котором сидим, ни текстуры носков. Однако мы бы немедленно заметили похлопывание по плечу. Если бы наш мозг получал чистую тактильную информацию, мы бы не могли сказать, хлопнул ли нас кто-то по плечу или это мы сами врезались в стену. Однако, поскольку реагировать в этих двух ситуациях нужно по-разному, мозгу важно разделять их без особых усилий.

Как мозг добивается этой цели? Для изучения этого вопроса лондонские ученые изобрели — подумать только! — щекочущую машину. Когда человек нажимает на кнопку, механическая рука начинает скрести щеточкой по его ладони. Если рука начинает движение в тот самый момент, когда была нажата кнопка, то человек ощущает прикосновение, но ему не щекотно. Однако эффект может быть усилен с помощью отсроченного включения. Отставания в одну пятнадцатую секунды вполне хватает для того, чтобы запутать мозг — он начинает думать, что машину включил кто-то другой, и человеку становится щекотно.

Более того, если направление движения механической руки отличается от движения человека, потянувшего за рычаг, тогда бывает достаточно отставания в одну десятую секунды, чтобы появилось ощущение щекотки. Этот эксперимент иллюстрирует то, что как минимум по отношению к щекотке наш мозг превосходно предсказывает сенсорные ощущения от наших собственных движений в течение доли секунды.

Что же происходит в мозгу, когда вы пытаетесь себя пощекотать? Те же ученые использовали метод сканирования мозга, который позволил пронаблюдать, как именно разные области мозга реагируют на разные типы прикосновений. Они рассматривали те области мозга, которые в норме реагируют на прикосновение к руке. Эти области активировались, когда экспериментаторы включали машину. Однако если кто-то сам нажимал на стартовую кнопку аппарата, дотрагивающегося до его тела, реакция была гораздо менее выраженной, хотя и была. Когда промежуток времени между включением и прикосновением был увеличен, что привело к появлению ощущения щекотки, тогда реакции мозга снова стали сильными. Как будто мозг был способен приглушить уровень ощущений, вызванных собственными движениями человека.

Это значит, что некоторые регионы мозга должны быть способны генерировать сигнал, который отличает наше собственное прикосновение от чужого. Экспериментаторы выяснили, что за это отвечает мозжечок — орган, чье название буквально означает «маленький мозг». Размер мозжечка — около одной восьмой всего мозга (немногим меньше кулака), а вес — около четверти фунта. Он также является главным кандидатом на место мозговой структуры, отвечающей за предсказание сенсорных последствий наших собственных движений.

Мозжечок превосходно расположен для того, чтобы отличать ожидаемые ощущения от неожиданных. Он получает сенсорную информацию практически всех типов, в том числе — осязательную, зрительную, слуховую и вкусовую. Кроме того, в него доставляются копии всех двигательных команд, посланных из моторных центров мозга. Ученые полагают, что мозжечок пользуется двигательными командами для того, чтобы предсказывать ожидаемые последствия каждого движения. Если это предсказание соответствует актуальной сенсорной информации, тогда мозг знает, что спокойно можно проигнорировать эти ощущения, поскольку они не важны. Если реальность не соответствует ожиданиям, тогда происходит нечто удивительное — и вам лучше обратить на это внимание.

Лежать утыканным иголками по всему телу не кажется нам таким уж приятным занятием, но многие люди утверждают обратное. Использование игл в терапевтических целях — акупунктура — является обыденным делом в Азии и на протяжении последних трех десятилетий становится все более популярным методом лечения на Западе. Около 3% американцев и 21% французов пробовало этот метод. Около 25% профессиональных врачей в Америке и Великобритании считают акупунктуру полезной. Научные данные о пользе иглоукалывания запутанны и противоречивы. Многие исследования проводились и оценивались людьми, заинтересованными в доказательстве или опровержении его эффективности, в результате чего стало очень сложно определить, кого слушать. Изучив научную литературу, мы выяснили, что есть убедительные данные о том, что при некоторых состояниях акупунктура более эффективна, чем вообще отсутствие лечения, особенно при хронических болях и тошноте. Большинству людей иглоукалывание кажется приблизительно таким же эффективным методом, как и использование лекарственных препаратов, но нет никаких данных, доказывающих его пользу при других состояниях — скажем, при головной боли или наркозависимости.

В традиционной практике считается, что акупунктура улучшает поток ци — китайское слово, означающее «энергия». Ци циркулирует по каналам тела, и для освобождения ее потока иглы вставляются вдоль этих каналов, хотя разные авторы расходятся во мнении о точном местоположении, количестве каналов и точках акупунктуры. Попытки идентифицировать эти каналы в физиологических терминах успеха не принесли.

Однако акупунктура определенно оказывает эффект на мозг. Сканирование активности мозга показало, что иглоукалывание особым образом влияет на разные области мозга. Так, акупунктурная точка на стопе, традиционно связанная со зрением, активизировала зрительную кору, тогда как стимуляция любых находящихся по соседству областей не приводила к такому результату. Однако следующий эксперимент привел к другому результату, создав некоторую неопределенность по отношению к общему выводу. Области мозга, контролирующие боль, активизируются с помощью акупунктуры, но также и при ожидании облегчения боли или неправильно проведенном иглоукалывании в ошибочных точках. Это поднимает главную проблему оценки любого медицинского метода (и особенно акупунктуры): многие пациенты начинают лучше себя чувствовать только из-за того, что кто-то обратил внимание на их проблему. Это и является причиной того, что более половины пациентов во многих исследованиях сообщают об улучшении их состояния после принятия подслащенных пустых таблеток. Ученые решают эту проблему, проводя двойные слепые исследования, в которых ни пациенты, ни те, кто осуществляет медицинский уход, не знают, кто получает реальное лечение, а кто — лишь симуляцию. Конечно, это довольно жестко — заставлять пациентов гадать, воткнули в них иглы или нет. Некоторые исследователи пользовались ложной акупунктурой, вставляя иглы в ненужные точки. Такая акупунктура часто бывает не менее эффективной, чем настоящая, но, возможно, она сама по себе могла приносить определенный терапевтический эффект. В нескольких исследованиях применялись специальные устройства, которые при приближении к коже создавали у пациентов, не имевших опыта настоящего иглоукалывания, ощущение того, что в кожу вставляют иглу. Это решило половину проблемы, но исследователи все равно знали, на самом ли деле они лечили пациента или нет, что могло заставить их вести себя с пациентами в двух группах по-разному и таким образом повлиять на реакцию. Эти исследования дали неясные результаты. Большая их часть показала, что настоящая и симулированная акупунктуры одинаково эффективны, но в некоторых настоящая акупунктура оказалась полезнее.

В конце дня вам, вероятно, все равно, почему вы чувствуете себя лучше — до тех пор, пока это так, — и нет причин не попробовать иглоукалывание, если вам это интересно. В руках опытного практикующего врача это практически безопасно, поскольку серьезные проблемы возникают реже чем в одном случае из двух тысяч. Даже если многие детали этого процесса окажутся всего лишь фольклором, как мы и предполагаем, акупунктура все же имеет определенную ценность при лечении некоторых состояний.