Работа центральной нервной системы

Основой для произнесенного слова hello была мысль, возникшая в мозге. В нашем случае эту мысль пробудило напечатанное слово hello. При этом в мозг по зрительному нерву поступили нервные импульсы. Затем мозг, быстро осуществив поиск в нашем речевом словаре, нашел там слово hello и выдал соответствующие параметры речи. На рис. 2.1 в упрощенном виде показана схема физиологического процесса речи с визуальным входным звеном. Эта схема дает представление о входных и выходных каналах, через которые мозг управляет органами нашей речи. Перейдем к более подробному их рассмотрению.

Рис. 2.1. Схематическое изображение процесса генерации речи

Визуальные сигналы поступают из глаза в мозг по зрительному нерву. Одна из наиболее интересных особенностей этого пути состоит в том, что он непосредственно связывает глаз с головным мозгом - минуя спинной мозг, через который в головной мозг поступают другие сигналы. Тем самым не только предотвращается какая-либо путаница визуальных сигналов с сигналами от других органов тела, но и обеспечивается почти мгновенная зрительная реакция. В противном случае - из-за большого времени распространения нервных импульсов через центральную нервную систему - время нашей реакции на визуальные сигналы намного бы возросло.

Поскольку нас интересует работа мозга и нервной системы, необходимо иметь хотя бы общее представление о "проводниках", по которым сигналы поступают к различным периферийным устройствам нашего организма или от них. У человека роль этих "проводников" выполняют нервные волокна. Естественно спросить: можно ли рассматривать живые организмы как состоящие из "проводников"? Разумеется, процесс электрической проводимости представляет собой явление более сложное, чем просто направленный переход электронов от одного атома к другому. Рассматривая процесс на уровне атомов, легче понять, каким образом пучок нервных клеток, называемых нейронами, может за малые доли секунды передавать по телу электрохимические импульсы.

Крошечные нейроны (у человека их насчитывается приблизительно 15 млрд.) представляют собой микроскопические массы протоплазмы, заключенные в сравнительно неплотные оболочки, или мембраны. Ради простоты будем считать протоплазму основным компонентом живой клетки. И поскольку в нашу задачу не входит изложение основ биологии, допустим, что именно нейроны и выполняют функции проводников, по которым сигналы передаются от мозга и к нему. Процесс, посредством которого сигнал проходит через живые клетки, напоминает электрохимический процесс, происходящий в аккумуляторе. Иначе говоря, если, скажем, никель и кадмий вместе с их окислами образуют аккумулятор, то такая система способна удерживать электрический заряд. Подобным же образом нейроны пропускают электрические заряды от головного мозга к различным нервным окончаниям.

На конце каждого пучка нервных волокон имеются клетки "ввода-вывода", называемые соответственно рецепторными и эффекторными. Зрительные и слуховые рецепторы действуют как телекамера и микрофон, осуществляя ввод визуальных и звуковых сигналов. Эти чувствительные датчики посылают свои сигналы по нейронам в головной мозг, где деятельность нервной системы продолжается в форме поисков в памяти нужной информации. Когда нужная информация, хранимая в клетках головного мозга, найдена, производится ее выборка для последующего использования в распознавательных и двигательных центрах мозга. Эту последовательность действий нам будет легче понять, если мы вспомним, что в нашем эксперименте произнесению слова hello предшествовало его прочтение. Вероятно, это было обычное приветствие, которое произносят при встрече люди. Оно, возможно, вызвало также чувство дружелюбия и благосклонности. Когда эти мысли - почти бессознательно - появились у нас, мгновенно начался процесс выборки хранящейся в памяти информации, связанной с управлением двигательными центрами и нужной для того, чтобы сказать слово hello. Как мы увидим дальше в этой главе, для управления примерно 50 мышцами, которые участвуют в процессе произнесения этого слова (содержащего приблизительно пять основных фонетических звуков), требуется по меньшей мере 250 обращений к хранящемуся в памяти слову.

Сложность процесса еще более возрастает, если учесть, что для перехода от одного звука к другому требуется плавное изменение работы мышц лица. Наконец, последнее взаимодействие, которое нужно рассмотреть при анализе нашего эксперимента,- это звуковая обратная связь, обеспечиваемая нашим органом слуха, т. е. ухом. Следовательно, чтобы мы могли произнести слово точно таким, как оно зафиксировано в памяти, головной мозг должен непрерывно контролировать работу наших голосовых связок и те видоизменения, которые происходят со звуками во рту и в горле.