Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Шрифт:
Работа Леви помогла разрешить множество загадок. Мы веками потребляем кофеин, и уже в 1600-х находились люди, которые жаловались на то, что молодые студенты чрезмерно налегают на кофе, дабы сохранять бодрость, когда им приходится перед экзаменами наверстывать упущенное. Однако как работает кофеин, никто не знал. Положение изменилось, когда возникло понимание электрических соединений на уровне поверхности клеток мозга. Один из трансмиттеров, обслуживающий клетки мозга, — вещество, именуемого аденозином. Достигая целевой клетки мозга, молекула аденозина уменьшает частоту, с которой клетка подает сигналы. Кофеин же проделывает следующее: он просто занимает места стоянок этих молекул. В результате причалить к клетке аденозину не удается. Мы можем быть совершенно измотанными, можем жаждать отдыха, но, если принимающие клетки нашего мозга спрыснуты кофеином, отчаянно извергаемые другими клетками молекулы аденозина не находят достаточного числа причальных мест, а стало
За годы, прошедшие после сделанного Леви открытия, стали понятными детали все более тонкие. Некая американка по имени Нэнси Островски одно время намеревалась стать монахиней, но в 1970-х вдруг занялась научными исследованиями. Похоже, впрочем, что она перенесла некоторые нравственные законы своей прежней жизни на новую работу. В располагавшейся неподалеку от Вашингтона, округ Колумбия, лаборатории Нэнси, соорудив нечто вроде маленькой гильотины, заставляла мышей совокупляться прямо под ней, а затем обезглавливала их, еще сопряженных. И когда ей удавалось достаточно быстро препарировать мозг этих мышей, выяснялось, что клетки их мозга выделяют эндорфины. Эти природные нейротрансмитгеры схожи по форме с героином и морфием. Когда они пересекают синаптические бреши и встречаются с клетками-приемниками, млекопитающее испытывает острое наслаждение.
Сами эндорфины неустойчивы, а вот создаваемое ими общее настроение оказывается более долговечным. Одни люди похожи на Берти Вустера, персонажа П. Г. Вудхауза, неизменно бодрого и веселого. Другие, напротив, с большим удовольствием свернули бы шею каждому, кто лезет к ним с рекомендациями глядеть веселее. Чем более точным является наше знание о том, как движутся внутри мозга электрически заряженные молекулы и ионы, тем с большей легкостью мы можем вмешиваться в эти процессы и управлять нашими настроениями, а до некоторой степени и темпераментами.
Вот это и есть наиновейшее из достижений по части использования электричества в новых технологиях. Для того чтобы стали ясными последствия появления телеграфа и компьютера, потребовались десятилетия; а как повлияет на будущее открытие нейротрансмиттеров, нам еще только предстоит узнать. Серьезный шаг вперед в использовании трансмиттеров был сделан в 1970-х в Индианаполисе, в лабораториях фармацевтической компании Eli Lilly.Многие ученые уже знали, что нейротрансмиттер, именуемый серотонином, играет важную роль в формировании наших настроений. Тут присутствует много разных тонкостей, однако, если говорить грубо, люди, в мозгу которых недостает серотонина, склонны к депрессиям. Но как его контролировать? Введение в мозг сильнодействующего химического вещества, такого, скажем, как тора-зин, повышает настроение, однако торазин, увы, обладает прицельной точностью огнемета и бьет по многим другим полезным каналам мозга. В результате при использовании одного только торазина психиатрические лечебницы получали возможность освобождать своих пациентов из смирительных рубашек, но лишь потому, что об этих пациентах можно было с уверенностью сказать: они будут безучастно просиживать целые дни в шезлонгах, поскольку утратили в процессе лечения свою индивидуальность.
Исследователи же, работавшие в Eli Lilly, отыскали изобретательный, не лобовой способ повышения уровня серотонина. Они не смогли добиться того, чтобы серотонина становилось больше, зато смогли заставить ту его малость, какая уже имеется, действовать дольше. Ибо уровень серотонина определяется не только тем, какое его количество выделяют сигнализирующие нервные клетки мозга, но и тем, насколько быстро бригада демонтажников — молекул-уборщиц — пересекает зазоры между нервными клетками, чтобы разобрать серотонин на части и отволочь их назад, в передавшую сигнал клетку, дабы его там собрали заново. Если мозг человека не производит достаточно серотонина или клетки-приемщицы его работают не очень исправно, почему бы не замедлить процессы демонтажа и последующей сборки? Прозак выделяет маленькие, насыщенные электричеством молекулы, которые преграждают путь молекулам, активно участвующим в процессе демонтажа, мешая им работать в полную силу. Результат? Поскольку демонтирующие молекулы приходят в неисправность, небольшие количества естественным образом создаваемого серотонина разрушаются не так быстро, как прежде. Уровень его остается постоянным, а то и повышается.
Шотландский философ Дэвид Юм нередко задумывался о том, какие ощущения испытывает хозяин театра, когда он стоит за кулисами и наблюдает за бегающими мимо него туда-сюда персонажами пьесы. Под персонажами Юм разумел различные особенности собственной личности. Он жил примерно во времена американской революции, во времена» когда Вольта, с которого начался наш рассказ, был еще молодым человеком. А потому Юм и не догадывался, что все эти таящиеся в глубинах его сознания персонажи образуются электричеством, протекающим по длинным кабелям его нейронов, или пересекающими синапсы электрически заряженными молекулами. Думаю, однако, что Юму пришлась бы по душе мысль о том, что через два столетия после его смерти люди создадут цивилизацию, питаемую силами электричества, а под конец этого периода выяснят, что машина, которая позволяет нам видеть и понимать эту цивилизацию — наш мозг, — является в корне своем электрической.
И опять-таки главную роль в работе этой машины играет чрезвычайная малость электронов, из которых мы состоим. Электроны малы настолько, что молекулы, которые они помогают создавать, также не обладают размерами, позволяющими нам видеть их непосредственно. И это означает, что внутри нас сокрыты огромные их количества. Мозг человека весит всего лишь около полутора килограммов, однако вмещает порядка 100 миллиардов нервных клеток. Это дает нам сигнальные электрические станции, число которых близко к числу звезд в галактике, называемой Млечным Путем. Сигналы пролетают по нашим нервам со скоростью около 160 километров в час; им требуются лишь несколько тысячных секунды, чтобы пересечь синаптический зазор и продолжить движение в следующей нервной клетке. Поскольку натриевые насосы и нейротрансмиттеры срабатывают быстрее, чем падают камни и ломаются деревья в окружающем нас мире, нам удается использовать эти странные приспособления для того, чтобы уворачиваться от камней и деревьев и продолжать наш извилистый путь по белому свету.
Быстрота, с которой перемещается электричество, позволяет нам выживать, однако, если бы она была единственной его сильной стороной, мы сбивались бы с пути и не обладали бы памятью. Ибо ощущения постоянно вливаются в нас, и очень быстро, одно за другим. Массированные залпы молекул воздуха ударяют в тонкую кожицу наших барабанных перепонок, и, если обстрел достаточно интенсивен, мы слышим отчетливый звук. Наши нервы направляют информацию об этом звуке в глубины мозга, натриевые насосы подпитывают сигнал, а извергаемые клетками нейротрансмитгеры переносят его все глубже и глубже. И однако ж, если бы следующий залп поступающих из внешнего мира ощущений создавал сигналы, посылаемые по тем же нервным каналам, первый сигнал должен был бы автоматически подавляться, стираться новой конфигурацией натриевых насосов. И никакой памяти у нас в этом случае не было бы.
Однако нас спасает древняя устойчивость электрического заряда. Вспомните о подобных ауре силовых полях, которые создаются всеми заряженными частицами Земли. Они просуществовали, ожидая нас, миллиарды лет. Они очень крепки, очень стары, и, когда вся система нейронов реорганизуется, принимая в себя частную последовательность сигналов, эти мощные силовые поля позволяют сохранить ее в неприкосновенности.
Вспышки краткосрочной памяти могут угасать за секунды или минуты, однако глубинные воспоминания, которые и образуют нашу личность — те самые постоянные актеры театра Дэвида Юма, — способны просуществовать в неприкосновенности, поддерживаемые вихрями электрических сил, которые кружат в наших клетках, часы, месяцы, а то и десятки лет. Молодая женщина встречает замечательного мужчину и увлекается им. Десятилетия спустя она, старая и согбенная, окруженная внуками, слышит, как кто-то из ее детей читает вслух любовные письма этого мужчины. Поначалу слова кажутся ей чужими, едва узнаваемыми. Но вот начинают работать насыщенные электричеством натриевые насосы и нейротрансмиттеры. И женщина поднимает взгляд.
Она все вспомнила.
Вселенная уже очень стара, и самые первые, порожденные Большим взрывом электрические заряды давно рассеялись по ней. Многие из них погибли, пересекая галактики, однако на их месте — неизменно — возникали новые. Исключений не существовало, сумма электрических зарядов Вселенной не менялась никогда.
Над новыми, еще состоявшими из расплавленного вещества планетами поднимались зори; хитроумно скрепленные электричеством молекулы эволюционировали и воспроизводились. Скопления наделенных самосознанием нервных клеток приняли форму мыслящего мозга, а управляемые электричеством клетки глазной сетчатки стали управлять движением живых существ.
С тех пор как возникла жизнь, на протяжении миллиардов лет лишь одна величина оставалась неизменной. Все в мире — пожары, пропитанные цианидом яблоки, телеграфные сообщения — существовали лишь благодаря перемещению электрических зарядов из одного места в другое. Иногда они текли по медным проводам; иногда перемещались по нейронам любовников, студентов, пучеглазых демонов от политики; и в иные времена, в будущем, электрические и магнитные поля, созданные нашим распавшимся Солнцем, так и будут наполнять собою Вселенную, неся беззвучные сообщения к далеким звездам. Мы, хрупкие существа, живем в окружении этих бурных, величавых и могучих миграций электрического заряда.
Мы и сами-mo созданы властью электричества.