Немного фатализма

Открытия современной нейробиологии впечатляют. Чтение мыслей уже реально!

Но есть область физиологии, имеющая прямое отношение к таким понятиям как сознание, судьба, время, исследования в которой начались еще в 1907 году.
Тогда был открыт т.н. сердечный пейсмейкер — группа особых кардиомиоцитов размером ~ 0.3 куб.см.
Эти клетки обладают уникальной способностью к самовозбуждению. Сложное поведение ионных каналов в мембране клетки в результате приводит к простой общей схеме (типа парадокса лжеца):

NotOsc2

Возникающие (непрерывно, в течение всей жизни!) импульсы передаются  клеткам сердца,
вызывая его сокращения. То, что сердце может биться самостоятельно, известно с древних времён.
В физрастворе такие пульсации могут продолжаться много дней.
Разумеется, гормональный состав крови и сигналы от нейронов мозга оказывают влияние на частоту пейсмейкера и особенности волны сокращения. Однако связь с высшими отделами мозга слаба; поэтому мы не можем напрямую сознательно контролировать ритм сердца (известные случаи волевой «остановки сердца» на самом деле связаны с регуляцией дыхания).

Она происходит в дыхательном центре продолговатого мозга. Т.н. дорсальная группа нейронов разряжается с такой же неумолимой периодичностью, как и ритмоводитель сердца. Но дыхательный центр более «поддатлив» — он гораздо сильнее зависит от высших отделов коры (что позволяет сознательно регулировать дыхание) и от гормонов (что вызывает зависимость дыхания от эмоций). Тем не менее, удалось получить работающие дыхательные нейроны вне организма.
Механизм генерации импульсов в мозге также другой.

NeurNet
Нейроны со множеством входов и выходов образуют синхронизированные группы осцилляторов. Такая структура имеет больше степеней свободы.

Еще более  гибкой, но также ритмичной, является система мозга, отвечающая за т.н. циркадный ритм цикл «сон-бодрствование». Её центром является cупрахиазмальное ядро, влияющее на шишковидную железу. В норме ядро получает главный стимул от зрительной коры, поэтому циркадный ритм в целом задаётся сменой освещённости.
Но многочисленные эксперименты показали — при отсутствии внешних воздействий (или при постоянной освещённости) у человека устанавливается собственный ритм «сон-бодрствование».
Он несколько хаотичен и сугубо индивидуален.

365-дневный цикл, определяемый вращением Земли вокруг Солнца и наклоном её оси, играет огромную роль в жизни животных и растений.
В своём стремлении к «комфорту», «независимости» от природы наш вид зашёл очень далеко. Персонал подземных мини-городов некоторых секретных корпораций годами живёт в исскусственной среде обитания, и это не фантастика a-la «Обитель зла». Однако, мне  неизвестны исследования на тему сохранения определённых цирканнуальных ритмов в таких условиях.

А вот на животных было поставлено и задокументировано множество опытов по содержанию их в среде с постоянными (или периодичными, но не природными) условиями. Как и в случае циркадных ритмов, у подопытных особей всё-таки устанавливались и сохранялись циклы спячки, линьки, половой активности и т.п. И точно также они были индивидуальны и отличались от 12-месячного в ту или другую сторону.
Особенно интересны исследования животных, не помещённых, а уже рождённых в «программной среде».
Можно с уверенностью сказать, что около-годовые ритмы — врождённые, хотя и подвержены влияниям извне (вплоть до разворота фазы на 180° при смене типа освещенности с «северо-полушарного» на «австралийский»).

Интересным и важным примером биологических часов является менструальный цикл у женщин. Его предшественником был эстральный цикл у млекопитающих. Он имеет выраженную сезонность;
самки большинства животных готовы к «большой и чистой любви» 2-3 раза в год. Это сложный, многоступенчатый процесс, описание которого занимает целую книгу. Основную роль в формировании цикличности играют гипофиз и половые железы.
Гипофиз синтезирует много важных гормонов, в том числе гонадотропные, запускающие цикл овуляции в яичниках.
На одной из стадий этого цикла половые гормоны начинают оказывать тормозящее влияние на гипофиз и секреция гонадотропов уменьшается. В конце цикла спадает производство половых гормонов, гипофиз опять активизируется и т.д.
Это очень упрощенное описание сложнейшего ритма, включающего в себя несколько контуров с отрицательными и положительными обратными связями. Глава о нём в солидном учебнике изобилует оборотами «вероятно», «скорее всего» и даже «совершенно не ясно».

У всех человекообразных месячный цикл имеет принципиальные отличия. До сих пор не слишком понятна физиологическая и эволюционная целесообразность менструаций.   Особенно примечателен факт непрерывного следования циклов в течение года и всего репродуктивного периода жизни женщины.
Довольно убедительной является пост-эволюционная гипотеза. Как я уже не раз упоминал, критической особенностью филогенеза человека является «долгое детство» — длительный период постнатальной беспомощности и формирования мозга у детенышей.
Постоянная готовность женщины к половому контакту привели к формированию семьи как эффективного механизма воспитания и оберегания потомства. Возможно, это стало одним из факторов, вызвавших экспансию Homo Sapiens.

Cейчас активно ведутся исследования роли ритмов в нашем сознании и мышлении. Уже очевидно, что сознание — это волна когнитивной синхронизации коры и некоторых других отделов мозга, возникающая с периодом 0.2 — 0.3 сек. Маловероятно, что такой ритм задаётся отдельной группой клеток; скорее всего это результат самоорганизации нейронной структуры.
Простой иллюстрацией такого процесса служат т.н.  NK-сети (Пример на ГеоГебра).

Однако наряду с волнами 0.5 — 1 Гц и разрядами отдельных нейронов (100 — 300 Гц) существует целая иерархия ритмов мозга.

BrainRhytms
Наиболее «фатальным» является ритм, связанный с непроизвольным вниманием (slow 1).
Попробуйте «просто сидеть» в покое, не обращая ни на что внимания. Даже если отсутствует внутренний диалог, вы будете бессознательно присушиваться, приглядываться…
В буддизме существует практика медитации без объекта; но что бы придти к ней, требуются годы занятий Випассаной. При этом человек учиться останавливать внимание на одном процессе — дыхании, ощущении в теле.
И это очень трудно — непроизвольное внимание стремиться  «осмотреть» всю картину реальности во всех органах чувств  за 0.5 — 2 сек. Несущей частотой такого синхронного «обзора» являются гамма-волны 40 Гц, генерируемые группами нейронов в таламусе. Их можно считать когнитивными пейсмейкерами.

Если уж мы говорили о дыхании, стоит вспомнить о потребности в воде и пище. За периодическое возникновение чувства жажды и голода отвечают нейронные центры гипоталамуса.  Они не образуют контур самовозбуждения, а реагируют на совокупность данных из организма. Важнейшие факторы —  уровень глюкозы, аминокислот и некоторых гормонов в крови. При снижении этих показателей центр голода запускает целый каскад т.н. пищевого поведения, от рефлексов «взять, жевать, глотать» до сложнейших социальных действий.

То же самое можно сказать и о веществах, которые многие сознательно встраивают в биохимию организма — алкоголь, никотин и т.п. Как только они начинают участвовать в важных нейробиологических процессах, формируются центры, реагирующие на содержание в крови этих веществ (или их продуктов).
И очередная «пьющая птичка» поселяется в нашем теле…

Разумеется, цикл «сон — бодрствование» уже на заре цивилизации вызывал ассоциации со страшным и загадочным кругом жизни и смерти. Мифы и легенды рассказывают о «расах бессмертных», о людях, проживших 300 и даже 1000 лет. Теория эволюции, казалось бы, делает очевидным факт, что все живые существа должны умирать. Иначе был бы невозможен отбор, не было бы места для новых популяций.
Некоторые клеточные механизмы (апоптоз, предел Хейфлика, накопление ошибок) были объявлены внутренними программами смерти людей и животных. И если даже сделать жизнь человека идеальной, он с трудом сможет перешагнуть 120-летний рубеж.
Однако последние достижения биологии и медицины позволили менять и обновлять элементы человеческого тела на всех уровнях — от тонкой настройки генетики клеток до замены органов на выращенные клоны. У тех, кто хочет цепляться за жизнь как можно дольше любой ценой, возникают реальные возможности чуть ли не вечного обновления.

У меня это вызывает скорее негативную реакцию. Я не могу воспринимать как человека наполовину клонированное, наполовину иcскусственное существо. Позиция же серьёзных учёных не такая однозначная. Тщательный анализ эволюционных процессов показывает — на самом деле смерть отдельных особей является не обязательным фактором, а побочным эффектом.
Схема «родился ⇨ размножился ⇨ поддержал потомство ⇨ умер» — проверенный и успешный алгоритм жизни на Земле. Однако эволюция не обладает разумом и целями; экспансия генов -«слепой» процесс проб и ошибок. Нет никаких причин, почему организм должен умирать, «освобождая место» своим копиям. Скорее, у генов нет причин отбирать программы для поддержания жизни данной особи.

Что ж, желающие могут изучить этот вопрос более детально.

Для полноты картины стоит добавить еще одну важную пару «за — против» продления жизни.
Все хорошо знают (хотя бы из опыта), что  реальные макро-процессы необратимы. Стакан может разбиться, но осколки не соберуться обратно и т.п. С одной стороны, этому есть простое объяснение:
неупорядоченных состояний в любой системе гораздо больше, чем симметричных, организованных и т.п.
Поэтому замкнутая система «стремиться» стать однородной и хаотичной.
Жизнь — это сверх-высоко организованная форма материи. Неудивительно, что она кажется такой хрупкой и все её формы быстро возвращается в мир неживой природы.

С другой стороны, загадка «Стрелы Времени» совсем не так проста [1] [2] [3]. До сих пор 2-е начало термодинамики считалось аксиомой, а энтропия — первичным понятием, вроде энергии. Однако сейчас становится ясно, что и понятие энтропии, и явление её возрастания можно вывести из постулатов квантовой механики, опираясь на понятие декогеренции.

Что же касается живых организмов, то они являются принципиально неравновесными, открытыми и нелинейными системами, существующими на границе хаоса и порядка.
Они не подчиняются напрямую 2-му началу и формально могут существовать сколь угодно долго.

В любом случае, пока люди не начали исскусственную эволюцию,

наша подруга Смерть всегда рядом с нашим осликом — телом

(по выражению Франциска Ассизского).
По следующему графику можно оценить вероятность дожить до данного возраста (данные для России, 2010):

DeathRate

Повальное увлечение астрологией, к счастью, прошло. Но очевидно, что Солнце и Луна влияют на земную биосферу.
Здесь имеются в виду не явные влияния смены дня и ночи или времён года, а более тонкие. Например, биоэкологические ритмы прибрежной фауны, которые во многом определяются приливами и отливами. Или до конца не изученное воздействие 11-летнего цикла Солнца.
Что касается человека, влияние лунных фаз на организм и поведение хотя и научно подтверждено, но неоднозначно. А вот магнитные бури и жесткое излучение — серьёзные циклические факторы нашей среды обитания.

Интереснейший пример ритмов астрономического масштаба — резонанс Шумана [1] [2], стоячие волны в магнитосфере планеты, возбуждаемые разрядами молний. Их основная частота 7.5-8.5 Гц, на которую наложены сложные суточно-годовые модуляции. Влияние волн Шумана на сознание человека очевидно пока лишь для создателей аниме; но есть и научные гипотезы.

Лично мне удалось избежать «синдрома Матрицы» — тотального включения в жесткую социальную структуру. Но для большинства индивидов социальные ритмы   столь же фатальны, как месячные или смена дня и ночи. «Пятницы», «будни», «время летних отпусков», балансы и ТО…
Ничего плохого в появлении коллективных ритмов нет. Ребёнок вообще не может стать человеком вне общества; и даже взрослые «одиночки» нуждаются в социальном взаимодействии.

К сожалению, если уподобить наше общество «нервной системе» некоего гипотетического существа, то диагноз будет плачевный: паранойя, эпилепсия, шизофрения…

Множество маленьких «сердечек» начинают биться внутри нас еще в утробе матери, буквально заставляя людей дышать, смотреть, желать и действовать.

Десятки «часовых механизмов» окружают нас с рождения, иногда даря вдохновение, иногда угнетая, иногда просто уничтожая.

Счастливы животные, растения и люди, подобные им, которые не осознают всё это. Увы, результатом (побочным?) эволюции стали высшие формы сознания, позволяющие  ощущать глобальные процессы также ясно, как чувство голода.

Умножающий знание — умножает скорбь.

Однако, окончание следует…

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s