И. Артоболевский - Знакомьтесь - роботы!
Множество собранных вместе клеток одного типа составляет живую ткань. В нашем теле можно обнаружить несколько видов таких тканей.
Покровные ткани образуют кожу, покрывающую и защищающую тело, они выстилают внутренние поверхности рта, носа, органов пищеварения.
Вас никогда не удивлял тот факт, что все наши внутренности не смещаются со своих мест и не перепутываются внутри нас в результате спортивных занятий, когда мы бегаем, резко прыгаем, оказываемся вверх ногами, складываемся пополам? Ведь они там вроде бы все по отдельности и, казалось бы, держаться при таких ненормальных условиях в нормальном положении просто не могут?
Оказывается, существуют специальные соединительные ткани, "сплетенные" из сравнительно более прочных клеток. Они образуют пленки, из которых сконструирована "подложка" для кожи; из этой ткани построены суставные сумки, в которых заключены все подвижные сочленения; пленки соединяют в единый пучок несколько мышц, из пленок сконструированы "растяжки", "расчалки", "упаковки", "обертки", благодаря которым внутри нашего тела поддерживается неизменная геометрия и не происходит "перепутаницы" разных органов. Только когда у вас дома готовят мясо к обеду, эти ткани кажутся абсолютно ненужными.
Кровь — тоже своеобразная живая ткань, имеющая свои специфические функции и свою специфическую клеточную структуру. Различают также костные и мышечные ткани, ткани, из которых построены железы, и, наконец, нервные ткани.
Поврежденная кожа залечивается в результате того, что клетки, из которых она состоит, воспроизводят новую кожною ткань, занимающую место уничтоженной при повреждениях. Костные и мышечные ткани излечиваются тоже путем образования новых клеток, даже кровь восстанавливается и обновляется в процессе жизни. Только нервная ткань резко отличается от всех других тканей тем, что она не обладает способностью к воспроизведению.
"Нервные клетки не восстанавливаются!" — набивший оскомину веселый призыв, с которым часто обращаются друг к другу хорошие знакомые, сослуживцы, продавцы и покупатели, рекомендуя не волноваться по пустякам. Человек появляется на свет с тем набором нервных клеток, которые он должен обходиться всю жизнь, так что эта шутливая рекомендация полна здравого смысла.
Группа различных тканей, работающих совместно в процессе выполнения специфических функций, образует конструкцию, называемую органом. Сердце называют органом, печень называют органом, глаз и мозг — органы и т. д.
Группа различных органов, работающих совместно, называется системой. Так, например, рот, желудок, кишки работают совместно и образуют пищеварительную систему. Все органы тела обычно разбивают на системы: скелетную, мышечную, дыхательную, циркуляционную, лимфатическую и др. К числу систем тела относят также и нервную систему, основным элементом которой служит нервная клетка — нейрон.
Сложнейшие процессы протекают в каждой клетке, в каждой из систем. Далеко не все из этих процессов познаны до конца, даже те из них, что происходят буквально на глазах у ученых и врачей.
Одно из чудес природы — сращивание поломанной кости. Когда хирурги "состыковывают" части кости их поломанными краями, начинается таинственный процесс заживления. Место "стыка" организм окружает свернувшейся кровью и бесцветной жидкостью, называемой лимфой. Каждый край начинает производить новые клетки, строить новую костную ткань, причем эта "постройка" идет исключительно в направлении стыка. Никто не знает, каков механизм, управляющий этим процессом и обеспечивающий нужные направления рост в кости в местах поломки. Никто также не знает, почему этот процесс останавливается, как только кость сращивается полностью, становясь в месте поломки более прочной по сравнению с непострадавшими участками.
Много других чудес и загадок скрыто в живом. Но не об этом сейчас речь. Ведь никто из тех, кто занимается роботами, не думает пока воспроизводить такой механизм соединения частей машин, никто пока не собирается создавать искусственную систему пищеварения или искусственную лимфатическую систему.
Как человек строит свои движения и как управляет ими? Как с помощью технической системы построить движения по подобию того, как их строит человек, и управлять так, как ими управляет человек? Вот что интересует специалистов в области робототехники.
Именно в этом состоит смысл и содержание всех прошлых, настоящих и будущих попыток создать автомат по образу и подобию человека.
Из всех систем человеческого тела с этой точки зрения интерес представляют, пожалуй, только три: скелетная и мышечная, с которыми мы уже коротко познакомились в предыдущей главе, и, конечно, нервная система, о которой наш рассказ.
Конструкция мозга
Чувствовать, знать, уметь — эти качества, поставившие человека на самую вершину животного мира, люди еще во времена Везалия совершенно не связывали с деятельностью мозга. Они считали, что мыслят и принимают решения сердцем. До сих пор о человеке говорят, что у него доброе или черствое сердце. Считалось, что храбрость тоже идет от сердца, а трусость является (почему-то!) продуктом печени.
Эти наивные представления уже давно сменились точным знанием. Сегодня хорошо известно, что все наши ощущения воспринимает мозг, все наши знания накапливаются в мозгу, и он управляет всеми нашими действиями. И все знают, что вместилищем для него является голова. Более того. Хорошо известно, какая часть мозга чем именно занимается, с какими органами связана, какими управляет. Одним словом, конструкция мозга известна достаточно подробно. Она настолько совершенна, настолько много умеет и отлично делает, что обойти молчанием важнейшие подробности ее устройства просто невозможно.
Хотите подержать свой мозг в руках? Положите одну ладонь на лоб, другую на затылок, чуть выше шеи.
Теперь ваш мозг в ваших руках, защищенный от неаккуратного обращения черепом. Поместите пальцы обеих рук за уши. Где-то между вашими пальцами головной мозг смыкается со спинным.
Круглым счетом 1,2 килограмма весит мозг — ваше главное богатство, состоящее из нервных клеток, количество которых оценивают величинами порядка 10–15 миллиардов штук. Нервная клетка — нейрон — состоит из так называемого тела, отходящих от него коротких ветвистых отростков дендритов и еще одного длинного отростка — аксона. Дендритами клетка сообщается с подобными себе другими клетками, аксоны — длинные "телеграфные линии", по которым одни из клеток получают сообщения со "всех концов" тела о том, что там происходит, как ведет себя беспокойный внешний мир, а другие посылают приказы мышцам и железам о том, что и как им нужно делать.
Поверхность головного мозга состоит из серого вещества — скопления главным образом тел нервных клеток, образующего так называемую кору; под этим серым покрывалом мозг бел — там подкорка, скопление дендритов, сложная нейронная сеть, в принципах построения, структуре и организации которой ученые разных специальностей пытаются разобраться уже не первый десяток лет. В спинном мозгу, наоборот, серое вещество расположено в центральной части, белое — по периферии.
Почему так? Вероятно, потому, что в такой "конструкции" достигается минимальная длина внешних и внутренних коммуникаций головного и спинного мозга, всей центральной нервной системы.
Передняя часть головного мозга, прикрытая лбом, занимается разработкой и формированием наших планов и намерений, познанием новых сведений, фактов, изучением наук, организацией и координацией информации, хранящейся в других отделах мозга, запоминанием новой информации, принятием всяких решений. Именно эта часть мозга у человека намного больше, чем у других животных.
Глубокая борозда четко разграничивает лобную и затылочную части головного мозга. Эта борозда проходит от уха до уха примерно через макушку головы. Двигаясь от лба к макушке, мы придем к передней стенке этой центральной борозды. С нею граничит моторный центр — та часть мозга, которая отдает приказы мышцам, включает двигатели всех подвижных сочленений. Любой сравнительно хорошо успевающий студент-медик может по картинке, изображающей топографию мозга, показать, какие его участки управляют движениями пальцев на ноге или руке, движениями ступни, голени, бедра и т. д.
А с противоположной, затылочной, стенкой центральной борозды граничит сенсорный центр — часть мозга, которая занимается расшифровкой и анализом наших ощущений.
Как каждой части тела соответствует управляющий ее движениями участок в моторном центре мозга, так этой же части тела соответствует свой участок в сенсорном центре, распознающий и идентифицирующий все приходящие из этой части ощущения. Позади сенсорного центра, на уровне ушей расположен слуховой центр, распознающий звуки. Впереди него находится центр обоняния, а в затылочной части мозга — зрительный центр.
