Мы прошли долгий путь от философских концепций иллюзорности Я до безжалостной конкуренции нейронных ансамблей. Но любое сражение, даже самое бестелесное, состоит из элементарных актов. Удары мечей, выстрелы, команды. В мозге этими базовыми, неразложимыми далее актами являются электрический импульс и химический посредник. Чтобы понять, откуда возникает мысль, нужно спуститься на уровень одной-единственной клетки и заглянуть в микроскопическую щель между нейронами — синапс. Именно там, в этом танце искры и капли, и рождается то, что мы позже назовем «озарением», «воспоминанием» или «решением».
Мысль — это не просто активность, это распространяющаяся волна специфической информации. А ее распространение возможно только благодаря двум последовательным, принципиально разным физическим процессам: электричеству внутри клетки и химии между клетками.
Акт первый: Электричество. Рождение потенциала действия
Наш нейрон — это не пассивный проводок. Это живая клетка, которая, подобно крошечной батарейке, поддерживает на своей мембране разность электрических потенциалов. Внутри клетки, относительно внешней среды, заряд отрицательный (около -70 милливольт). Это потенциал покоя, состояние напряженной готовности, которое создается за счет работы молекулярных насосов, закачивающих одни ионы наружу, а другие внутрь.
Мысль начинается с события, которое можно назвать микроскопическим землетрясением в точке контакта. Когда к нейрону от тысяч его соседей приходят химические сигналы, они вызывают в его мембране открытие крошечных пор — ионных каналов. Через эти поры внутрь начинают втекать положительно заряженные частицы, в первую очередь ионы натрия. Представьте, что в плотине, сдерживающей озеро, открыли маленький шлюз.
Если суммарный приток положительного заряда в критической точке (аксонном холмике) достигает порога, происходит лавинообразный, взрывной процесс. Открываются уже воротные, потенциал-зависимые натриевые каналы. Это точка невозврата. За одну тысячную долю секунды заряд внутри клетки резко меняется с отрицательного на положительный, достигая +40 милливольт. Это и есть потенциал действия, или спайк. Та самая электрическая искра, «выстрел» нейрона.
Этот электрический импульс — универсальная единица информации в мозге. У него нет полутонов, он работает по закону «все или ничего». Он либо возник с полной амплитудой, либо нет. Вся сила мысли кодируется не амплитудой импульса, а его частотой. Слабая мысль — это, скажем, 5 спайков в секунду. Сильная, захватившая внимание мысль — это 100 спайков в секунду. И эта электрическая волна, подобно бегущему огню по бикфордову шнуру, мгновенно распространяется по всей длине аксона, от тела клетки к ее окончаниям.
Но здесь возникает критический разрыв. Как искра из нейрона А передастся нейрону Б? Они не соприкасаются физически. Между ними — синаптическая щель, пропасть шириной в 20-40 нанометров. Электричество не может перепрыгнуть ее само. И здесь на сцену выходит химия.
Акт второй: Химия. Таинство синаптической передачи
Когда электрический импульс добегает до окончания аксона, он совершает магическое превращение. Электричество трансформируется в химию. Под действием потенциала действия в пресинаптическом окончании открываются уже другие каналы — кальциевые. Ионы кальция врываются внутрь и запускают каскад, который является сердцем всей нашей психической жизни.
Внутри окончания аксона находятся крошечные пузырьки (везикулы), наполненные особыми молекулами — нейромедиаторами. Это и есть те самые «капли», химические посредники. Ионы кальция заставляют эти везикулы подплыть к мембране, слиться с ней и излить свое содержимое прямо в синаптическую щель.
И вот здесь происходит самое главное: химический код. Какой именно медиатор выльется, зависит от типа нейрона. Если это глутамат, он подействует на следующий нейрон как возбуждающий сигнал, приближая его к порогу генерации собственного спайка. Это «газ» нервной системы. Если это ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), то она, наоборот, затормозит следующий нейрон, понизив его заряд еще глубже в минус и сделав генерацию спайка почти невозможной. Это «тормоз».
Молекулы медиатора, выплеснутые в щель, диффундируют через нее за микросекунды и связываются со специальными белками-рецепторами на мембране принимающего нейрона. Это подобно тому, как ключ входит в замок. Связывание медиатора с рецептором открывает уже другие ионные каналы — на этот раз на стороне нейрона Б. Через эти каналы снова начинают течь ионы, меняя его электрический заряд. Химический сигнал снова перекодируется в электрический.
От симфонии медиаторов к качеству мысли
Мы описали акт «одного выстрела» в одном синапсе. Но в реальности один нейрон имеет до 10 000 синаптических контактов, а всего их в мозге — сотни триллионов. И в каждый момент времени в этой невообразимой сети происходит синхронный, каскадный электрический шторм, смягченный и усложненный химическим разнообразием.
Суть мысли — в балансе электрического возбуждения и торможения, который и есть та самая «битва ансамблей», описанная ранее. Мысль появляется не просто от электричества, а от того, что в одной распределенной сети возбуждение (глутамат) преодолело торможение (ГАМК), и волна спайков побежала по строго определенному маршруту.
Но химия не только переключает сигнал. Она его модулирует. И это ключ к пониманию того, откуда у мыслей берется их эмоциональный окрас, их глубина, их навязчивость или мимолетность. Кроме «быстрых» глутамата и ГАМК, существуют нейромодуляторы: дофамин, серотонин, норадреналин, ацетилхолин. Они выплескиваются не в узкую щель, а как бы орошают целые области мозга, меняя свойства тысяч нейронов разом.
Когда мы говорили, что эмоция «маркирует» ансамбль, мы говорили именно об этом. Выброс дофамина не создает сам импульс, но он меняет проводимость синапсов в «награждаемом» ансамбле, делая электрическую передачу в нем более эффективной. Он как бы смазывает и полирует именно этот нейронный путь, делая его более проходимым для электрической искры. Выброс норадреналина, наоборот, резко повышает общее соотношение «сигнал/шум», обостряя внимание за счет подавления фоновой «болтовни» ансамблей.
Таким образом, мысль — это всегда неразрывное единство электричества и химии. Электрический спайк — это быстрый, цифровой, информационный сигнал, бегущий по проводам. А химический медиатор — это его аналоговый, гормональный и эмоциональный контекст, его смысл и сила. Когда искра (потенциал действия) превращается в каплю (нейромедиатор), а та снова в искру в следующей клетке, — именно этот бесконечный, длящийся всю жизнь танец соли и электричества и есть физическая субстанция того, что мы называем мыслью.