Этот эксперимент на зрительной системе жабы убедительно показывает, что низшие позвоночные (а значит, весьма возможно, и высшие, включая человека) обладают механизмом, обеспечивающим выполнение тех строгих требований, которые предъявляются к межнейронным соединениям при использовании стандартных электрических сигналов для кодирования всей входной и выходной информации. Иначе говоря, природа нашла способ автоматического соединения многих миллионов рецепторных и эффекторных нейро-нов с теми специфическими пунктами в мозгу, которые предназначены для связи с этим огромным множеством входных и выходных устройств.
Правда, описанные эксперименты разрешают одну проблему, но взамен ставят перед нами другую. Какого рода механизм, действующий в (процессе развития организма, обеспечивает рост огромного множества перепутанных нервных волокон от периферических нейронов по направлению к тем самым пунктам головного мозга, которых они должны достичь согласно «схеме соединений» центральной нервной системы? Уже регенерация десятков тысяч отдельных волокон зрительного нерва жабы достаточно поразительна; но если аналогичный процесс должен обеспечить надлежащее соединение более чем миллиона волокон в каждом из зрительных нервов человека, то все это становится поистине фантастическим.
Пока еще никто не пытался выяснить экспериментальным путем, каким образом природа решает эту труднейшую задачу создания порядка из хаоса, но уже существует правдоподобная гипотеза. Предполагается, что рецепторные нейроны в сетчатке глаза содержат два различных вещества, концентрация которых варьирует в зависимости от положения нейрона в сетчатке. Одно из этих двух веществ могло бы содержаться в очень малой концентрации в палочках и колбочках, лежащих на левом краю поля сетчатки, и концентрация его могла бы постепенно возрастать от левого края к правому, где она достигала бы максимума. Аналогичным образом концентрация второго вещества постепенно увеличивалась бы от нижнего края к верхнему. При таком распределении относительные количества этих двух веществ в том или ином рецепторном нейроне точно указывали бы положение его на сетчатке как по горизонтали, так и по вертикали. Согласно этой гипотезе, такие же градиенты концентрации существуют в промежуточных нейронах и в тех нейронах головного мозга, с которыми рецепторы сетчатки должны быть в конечном счете соединены. Наконец, предполагается, что в динамике процессов эмбрионального роста есть какая-то особеность, заставляющая аксоны передающих нейронов отыскивать и устанавливать связи с теми воспринимающими нейронами, которые сходны с ними по содержанию обоих «ключевых» веществ.
Каким бы удивительным ни казался описанный процесс, тот или иной механизм этого рода необходим не только для объяснения специфичности связей в нервной системе, но и для объяснения многих других процессов эмбрионального роста, при которых достигается двумерная или трехмерная дифференцировка развивающихся структур. Вполне вероятно, что существование такого или похожего на него механизма в конце концов будет подтверждено исследованиями.
Организация центрального устройства для обработки информации
Один студент-медик на экзамене определил головной мозг как «спинной мозг, покрытый шишками». И действительно, головной мозг представляет собой причудливое расширение верхнего конца спинного мозга. Хотя сбоку или сверху головной мозг выглядит как единый целостный орган (рис. 3), с нижней стороны (рис. 4) он оказывается конгломератом плотных масс и выростов, наводящих на мысль, что это целая группа органов и частей, выполняющих разные функции, как оно и есть в действительности. Анатомы и физиологи употребляют десятки названий для обозначения различных участков мозга. Однако уже беглый осмотр показывает, что головной мозг состоит, по-видимому, из трех главных частей (рис. 5). Над передним концом спинного мозга, составляя его продолжение, расположена группа выростов и вздутий, известная под общим названием ствола мозга. Несколько выше основания ствола от его спинной сторо