Открывает слой автоматики. Опирается на гомеостаз и нервную систему.
Тело делает огромную работу без вашего участия: бьётся сердце, идёт дыхание, переваривается еда, заживает порез, рождается ребёнок. Естественный вопрос — где записана инструкция.
Ответ разочаровывающий и потому интересный: единого места нет, и процессора тоже нет. Программа распределена, и хранится четырьмя разными способами.
Способ 1. В отдельных клетках: сердце
Лучшее доказательство того, что мозг сердцем не командует, — пересаженное сердце.
При пересадке все нервы неизбежно перерезаются, и восстановить их нельзя. Сердце оказывается полностью отключённым от нервной системы — и продолжает биться. факт обзор
Пульс в покое у такого человека 90–110 ударов — заметно выше обычного. Это и есть собственная частота водителя ритма: у вас она такая же, просто её постоянно притормаживает блуждающий нерв.
А при нагрузке пульс первые две минуты почти не растёт — в одном исследовании 85 ударов в покое и 90 на второй минуте. Разгон приходит позже и слабее: команду теперь несёт не нерв, а адреналин по крови.
Вот и вся разница между проводами и радио, наглядно: тот же орган, та же задача, но связь стала медленной.
Ритм задают клетки синусового узла — они не ждут команды, а сами медленно теряют заряд до порога и разряжаются, снова и снова. Программа «биться» записана в свойствах их мембраны. Подробнее — на отдельной странице.
Способ 2. В проводке: кишка и шаг
Здесь программы нет ни в одной клетке — она в том, кто с кем соединён.
Фрагмент кишки, вынутый из тела, продолжает проталкивать содержимое в одну сторону. Никакого центра, отдающего команду, там нет: собственная нервная сеть стенки устроена так, что перед комком мышца расслабляется, а позади сокращается. Направление возникает из схемы соединений.
Так же устроен шаг. Спинной мозг содержит генераторы паттернов — сети, которые выдают чередование «правая-левая» без участия головного мозга. Головной задаёт, идти ли и куда, а не какая нога следующая.
Именно поэтому при повреждении спинного мозга ниже уровня травмы рефлексы сохраняются, хотя произвольного движения нет: местные схемы целы, оборвана только связь с головой.
И поэтому же реабилитация после спинальной травмы работает с оставшимися схемами — их можно переобучить, потому что они самостоятельны.
Способ 3. В геноме: план тела
Самое непривычное. У зародыша нет чертежа, который кто-то читает. Есть гены-регуляторы, которые включаются в определённом порядке, и каждая клетка по их сочетанию узнаёт, где она находится.
Целое семейство таких генов задаёт продольную ось тела — где голова, где хвост, где что расположено между ними. Порядок этих генов в хромосоме совпадает с порядком частей тела, и это работает одинаково у мухи и у человека. факт животные
Подробно — на странице о генах плана тела.
Способ 4. Нигде: программа как форма связи
Четвёртый случай — тот, ради которого стоит читать всю страницу. Часть поведения тела не записана вообще нигде.
У термостата нет алгоритма «согреть комнату». У него есть компаратор.
Термостат не хранит инструкции, не знает, что такое комната, и не имеет цели. У него есть датчик, уставка и переключатель. Всё остальное — «поддерживать двадцать градусов» — возникает из формы соединения, а не хранится в памяти.
В теле нет записи «держать кальций на такой-то отметке». Есть рецептор на паращитовидной железе, который реагирует на отклонение, и исполнители, которые отвечают на его сигнал.
«Постоянство» — не цель, записанная где-то, а результат того, что петля замкнута именно так. Разберите петлю на части — и вы нигде не найдёте детали, отвечающей за цель.
Это и есть главный ответ страницы. Вопрос «где хранится программа» предполагает, что где-то есть носитель с инструкцией. Для большой части происходящего носителя нет — есть устройство.
Тогда что делает мозг
Не командует, а подкручивает и согласовывает.
| Функция | Кто её ведёт | Что делает мозг |
|---|---|---|
| Ритм сердца | клетки синусового узла | ускоряет и замедляет |
| Перистальтика | сеть в стенке кишки | придерживает или подгоняет |
| Шаг | генераторы спинного мозга | решает, идти ли и куда |
| Дыхание | группа нейронов ствола | позволяет задержать — ненадолго |
| Суточные часы | часы внутри каждой клетки | синхронизирует их между собой |
Последняя строка стоила Нобелевской премии 2017 года: выяснилось, что часы идут в каждой клетке тела, а не только в мозге. Мозг не хранит расписание — он не даёт разбежаться множеству независимых часов, о чём подробно в суточном контуре. факт обзор
Почему устройство именно такое
Распределённая схема выглядит запутанной, но у неё три преимущества, которых нет у центральной.
- Скорость. Решение принимается там, где возникла задача, без пересылки в центр и обратно.
- Живучесть. Отказ одного узла не останавливает всё. Пересаженное сердце — буквальная демонстрация.
- Пропускная способность. Центру пришлось бы держать связь с триллионами клеток. Такого канала не существует.
И одна цена, которую за это платят: у распределённой системы нет общего выключателя. Поэтому нельзя «приказать» себе прекратить воспаление, замедлить сердце усилием воли или остановить дыхание насовсем — управление лежит не там, где сознание.
Что даёт эта страница
- Процессора нет. Программа хранится четырьмя разными способами, и ни один из них не центральный.
- Пересаженное сердце бьётся — ритм в клетках, а не в мозге.
- Часть программы — в схеме соединений, а не в отдельных клетках.
- Часть не хранится нигде и возникает из формы обратной связи. У термостата нет цели.
- Мозг согласовывает, а не командует.
Куда идти дальше
- Ритм сердца — самый наглядный водитель
- Гены плана тела — как из одной клетки собирается тело
- Программа — третий режим апекса
- Суточный контур — часы в каждой клетке
Страница объясняет устройство управления в теле. Она не ставит диагнозов и не назначает лечения.
Источники
- обзор Early Denervation and Later Reinnervation of the Heart Following Cardiac Transplantation: A ReviewJ Am Heart Assoc 2016Пересаженное сердце бьётся без единого нерва — и как именно бьётся.
- Hall JC, Rosbash M, Young MWЧасы идут внутри клетки, а не только в мозге.
- рекомендация Physiology, Sinoatrial NodeStatPearls, NCBI BookshelfСобственный ритм водителя и как мозг его подкручивает.