Олег Крышталь: “Мозг — самое сложное устройство, из всего что мы знаем во Вселенной”

Как устроен наш мозг?
Нейрофизиолог Олег Крышталь предлагает посмотреть на “самое сложное устройство из всего, что мы знаем во Вселенной” с высоты птичьего полёта. Как устроен этот механизм? Какой важный аспект удалось расшифровать ученым за последние 50 лет, а что ещё остаётся тайной?
Лекцию о самом важном и загадочном устройстве читает академик Национальной Академии Наук, член Европейской академии , доктор биологических наук, профессор Олег Крышталь.

Давайте посмотрим на мозг как бы с высоты птичьего полета. Что это такое? Во-первых, как мы обозначим мозг, что это такое? Устройство. В этом устройстве, если говорить о моем мозге, заключен я. Весь я. Все, что я знаю, все, что я помню, все, что я чувствую, ну весь я. Но, тем не менее, это устройство, иначе я сказать не могу. Я ученый. Это устройство самое сложное из всего, что существует во вселенной. Независимо от того, это мозг ученого или это мозг разнорабочего, или сборщика бананов, в любом случае, это устройство самое сложное из всего, что, как мы знаем, есть. Мы же не можем исключить того, что где-то есть более сложное, чем наш мозг, скажем Солярис, я надеюсь, что слушатели или зрители помнят роман Лема или фильм “Солярис”. Так вот, Солярис, конечно, сложнее нашего индивидуального мозга, потому что Солярис – это уже, по-видимому, проэволюционировавшее общество или сообщество мозгов.

Уже сейчас известно, что базовые знания о мозге сформировались. Причем сформировались сравнительно недавно, в течение последних 50-ти лет. Я могу осторожно похвастаться, что принимал непосредственное участие в той драме идей, которая произошла в науке в течение этих 50-ти лет, когда наука до конца, я повторяю это, до конца расшифровала один из двух главных аспектов деятельности мозга. А если смотреть с высоты птичьего полета, то мозг – это гигантские джунгли переплетенных между собой сотен миллионов нейронов и глиальных клеток. Я скажу больше, извините, я перепутал, сотен миллиардов. Так вот, они, если говорить о нейронах, связаны между собой специальными системами, устройствами. Эти устройства называются синапсы. Один нейрон в коре мозга имеет что-то порядка от 10 до 100 тысяч синапсов, с помощью которых он обеспечивает контакты с другими нейронами. Иногда с соседями, а иногда и вдали, нейрон, находящийся в коре вот тут, может быть связан с каким-нибудь нейроном тут. Поэтому, если смотреть на карты, есть такие карты, какая часть коры головного мозга, прошу прощения, если немножко сбивчиво говорю, но понятно, что кора – это главный рабочий инструмент мозга, из этих миллиардов нейронов 95%, 90%, если так уж совсем быть точным, 90% находится в коре.

Издавна нейрохирурги, которые занимались мозгом, или морфологи, которые занимались формой мозга и так далее, получили огромное количество материала, которое позволило создать некую карту коры. Где в коре участок, который отвечает за математические способности? Вот что интересно, что таких участков несколько, один из них находится, грубо говоря, здесь, а другой, грубо говоря, здесь и они должны между собой беседовать. Если я математик, то я, называющий себя я, это один математик, если у меня все в порядке с головой, поэтому они должны быть связаны и создавать единое функциональное целое. Пока мы еще летаем на высоте птичьего полета над этим сплетением миллиардов клеток и мимоходом заказали в нашем вычислительном центре одну работу, маленькую. Я сказал о миллиардах нейронов, я сказал о том, что каждый из этих нейронов имеет порядка 10 в четвертой, то есть, от 10 тысяч до десяти в пятой, до 100 тысяч связей и каждая из этих связей может находиться, это упрощение большое, но каждая из этих связей, может находиться в двух состояниях. Либо связь работает, мы связаны, либо связь не работает, трубка телефонная снята или трубка телефонная положена, два состояния. И в каждый момент времени, вся вот эта триллионная система контактов может находиться в одном из комбинационных состояний. Понятно, комбинация всех положенных и снятых трубок всех телефонов. Так вот, задаем вопрос, наш вычислительный центр нам сообщает, вы, слушая меня, я надеюсь, сидите, я хочу, чтобы вы сидя услышали то, что я вам сейчас скажу, потому что можно и упасть, если мне поверить. А я прошу мне поверить, потому что это не я придумал, так вот, количество комбинаций, которые может принять наш мозг работая, превышает число атомов, находящихся в нашей Вселенной. Вы слышите? Теперь давайте вспомним досужие разговоры, на сколько процентов мне удается использовать мой мозг. Это вопрос некорректный. Хотя, на самом деле, вопрос правильный, потому что мы используем свой мозг на мизер, тут даже о процентах речь не идет. Не о процентах, что является одной сотой, не о промиле, что является одной тысячной. Тут идет речь о том, что мы вообще практически свой мозг не используем, по сравнению с тем, что могло бы быть, но, что не только могло бы быть, но что и случиться, когда мы перейдем на следующий этап нашего развития. На следующий этап нашего развития – это то о чем писал господин Лем, Солярис, и мы надежно мчимся по этому пути, развивая систему связей, интернет – это только начало.

В мозгу все время возникают электрические импульсы. Импульс – это значит, в нервной клетке возник электрический сигнал, а потом потенциал вернулся до исходной нормы. Нервные импульсы – их возникает в мозгу миллиарды и миллиарды. Причем миллиарды, когда мы бодрствуем, и миллиарды, когда мы спим. Когда бодрствуем, когда решаем какую-то задачу, то их немного больше возникает, но непринципиально больше. Эти импульсы проходят через эти самые синапсы, о которых я говорил – импульс бежит по нервной клетке номер один, условно говоря, у этой нервной клетки номер один есть квази телефонная связь с клеткой два. Импульс приходит к клетке два, телефонному аппарату номер два, что при этом происходит – электрический сигнал, пришедший к этому телефону, вызывает высвобождение в синапсе, синапс – это близкий контакт между двумя клетками. Вот клетка один, вот клетка два, в этой клетке один прибежал импульс сюда, и он высвобождает тут медиатор, вещество медиатор. Медиатор – это посредник, вещество-посредник. Это вещество-посредник диффундирует, движется согласно закону диффузии в синаптической щели, толщина которой такова, что время для того, чтобы молекула медиатора подошла к клетке два, составляло почти точно одну миллисекунду. Мы не от этого придумывали в свое время отсчет, часы, минуты, секунды, но это забавное совпадение. Синаптическая задержка одна миллисекунда. Между прочим, эта синаптическая задержка, можно было бы сказать, что она лимитирует как раз скорость работы нашего мозга, если бы ее уменьшить, то тогда можно было бы написать фантастический роман о том, как у кого-то синаптическая задержка уменьшилась, как кто-то стал таким сверх быстрым и стал суперменом. Но это невозможно, я вам скажу, почему это невозможно в принципе. Медиатор продиффундировал в клетке два, и в клетке два есть особые рецепторы, которые восприняли этот медиатор. В ответ на медиатор эти рецепторы открыли ионные каналы в мембране клетки номер два. И в этой клетке ионные каналы пропускают ионы, они перезарядили клетку номер два, и в ней возник нервный импульс, связь состоялась. И вот триллионы таких событий – это и есть одна сторона деятельности мозга, которая нам понятна во всех деталях уже сейчас. Я лично могу похвастаться тем, что один из рецепторов, которые воспринимают медиаторы, открыт мною, мало того, медиатор, который действует на этот рецептор, тоже открыт мною. Я этим обстоятельством горжусь.

Но есть другая сторона – а что создает это биоэлектричество? Понятно, что мы с вами материалисты, мы понимаем, что это молекулы. Так вот, молекулы создают нервные импульсы. Нервные импульсы бегают между нейронами, и когда они прибегают в нейроны, они изменяют молекулы, а молекулы создают нервные импульсы. В ответ на электрическую активность происходит изменение молекулярной структуры нервных клеток. Я думаю, что вы понимаете, о чем идет речь. Это изумительная обратная связь – изменения в молекулах, так, чтоб было проще, есть нервный импульс, как он возник, не будем говорить, но он пришел и подействовал на какие-то молекулы. А эти молекулы оказывается, должны создавать новые нервные импульсы, но он на них уже подействовал, и новые нервные импульсы передаются в другой последовательности. Информация в мозге, между прочем, как и в наших компьютерах, зашифрована в последовательности этих самых нервных импульсов. Значит, мы с вами теперь уже видим всю эту общую, очень упрощенную, казалось бы, но точную картину, как работает вот эта волшебная наша система. Это могучее устройство, в котором электрические сигналы преобразуются в молекулярные сигналы, а молекулярные сигналы, в свою очередь, в электрические сигналы. И круговерть эта, можем поставить кавычки, а можем не ставить кавычек, можем просто назвать волшебной, потому что она является основой, в конечном итоге, того, что каждый из нас имеет все права назвать я. Но между этой машиной и я, лежит еще очень длинный путь рассуждений о том, что же такое сознание. Но это может быть темой других лекций. Спасибо.