Если у животного разрушить определенные участки ретикулярной формации мозгового ствола, сохранив неповрежденными другие мозговые образования, наступает состояние длительной спячки. Вывести животное из спячки не удается, даже применяя самые сильные внешние раздражители. Сигналы об этих раздражениях беспрепятственно достигают коры больших полушарий головного мозга, но животное на них не реагирует. При этом электрические потенциалы, возникающие в коре мозга, ничем не отличаются от потенциалов, наблюдаемых при глубоком естественном сне.

Попробуем через специально вживленные электроды раздражать слабым электрическим током сохранившиеся после опыта участки ретикулярной формации. Животное сразу просыпается, а на электроэнцефалограмме появляются типичные сдвиги, названные физиологами «реакцией пробуждения».

Результаты этих опытов убедительно показывают, что ретикулярная формация непосредственно участвует в процессах регулирования сменяющих друг друга состояний — сна и бодрствования. В чем же смысл этого регулирования?

Как известно, мозг человека содержит полтора десятка миллиардов весьма сложно устроенных нервных клеток.

Довольно подробно изучены многочисленные, иногда в высшей степени причудливые, связи этих клеток друг с другом. Казалось бы активное состояние — возбуждение, возникнув в одной клетке, может беспрепятственно распространяться по всему мозгу. Если бы это на самом деле имело место, у нас не было бы никаких оснований восторгаться деятельностью мозга. Любое воздействие на организм приводило бы к одной и той же однотипной реакции, напоминающей судорожный припадок, сходный с эпилептическим. А между тем мы прекрасно узнаем, как точно приурочены ответы мозга к вызвавшему их воздействию. Достигается это благодаря очень точной и четкой системе регулирования физиологических процессов в мозгу. Одни его отделы способны воспринимать и перерабатывать приходящие к ним раздражения, а другие нет.

При возбуждении одних нервных клеток в других, иногда лежащих по соседству, иногда отдаленных, возникает торможение (подавление, угнетение).

Исследования последних лет показали, что в мозгу имеются специальные образования, предназначенные главным образом для регулирования деятельности его отдельных рабочих частей. Одним из наиболее изученных образований подобного рода и является ретикулярная формация.

Было доказано, что для нормальной деятельности головного мозга одного только поступления в кору чувствительных сигналов недостаточно. Необходимо еще определенное рабочее состояние, рабочая настройка клеток коры. Лишь в этом случае могут реализоваться необходимые процессы восприятия и перерабатываться поступившая в кору информация. Такое рабочее состояние элементов коры создает ретикулярная система. Внешне это состояние проявляется в виде бодрствования. Вот почему ретикулярная формация получила название активирующей системы мозга (рис. 15).

Рис. 15. Активирующие механизмы мозга

_{1 — ретикулярная формация, 2 — восходящие чувствительные пути спинного мозга, 3 — путь слуховых импульсов, 4 — путь активирующих импульсов к коре головного мозга, 5 — путь зрительных импульсов}

Возникает вопрос, каким же образом ретикулярная формация способна длительно активировать кору больших полушарий, создавать в ней состояние бодрствования? Оказалось, что от всех чувствительных путей, направляющихся в головной мозг и передающих сигналы, вызванные светом, звуком, прикосновением, давлением, теплом, холодом, болью, отходят ответвления, заканчивающиеся у поверхности клеток ретикулярной формации. Любое внешнее раздражение — вспыхнувшая лампа, стук в дверь, рукопожатие, боль — возбуждает ретикулярную формацию. Она как бы сама «заряжается» энергией и заряжает кору головного мозга. Сигналы, воспринятые ею, теряют свою специфичность. Они становятся лишь инструментом «зарядки», «тонизирования» коры головного мозга.

Вначале все казалось очень простым и легко понятным. Ретикулярная формация, благодаря притоку соответствующих импульсов от органов чувств, создает рабочую «атмосферу» в клетках коры и тем самым поддерживает состояние бодрствования. Но на самом деле это только схема, далеко не исчерпывающая сложных взаимоотношений в центральной нервной системе.

Мы все хорошо знаем как трудно заснуть после дня, богатого событиями и переживаниями. Если же к этому еще примешиваются тревоги, волнения, заботы, может наступить бессонница, т. е. ненормальное, длительное, как бы неотключаемое состояние бодрствования. Человек не может заснуть, хотя приток раздражений извне даже уменьшен. Хорошо известно, что страдающие бессонницей пытаются выключить даже самые слабые и привычные раздражители. Они останавливают на ночь тикающие часы, занавешивают окна, укутывают голову одеялом.

Понять и объяснить эти явления удалось сравнительно недавно, когда было обнаружено, что, помимо нервных влияний, передающихся из ретикулярной формации «вверх», в коре больших полушарий существуют влияния, поступающие в обратном направлении — от коры к ретикулярной формации. Возбуждение, возникшее в определенных участках коры, оказывает в одних случаях стимулирующее, в других подавляющее влияние на ретикулярную формацию. Следовательно, сама кора головного мозга может и поддерживать, и подавлять бодрствование. Система кольцевых связей: кора — > ретикулярная формация — > кора дает возможность высшим отделам центральной нервной системы регулировать через ретикулярную формацию свое рабочее состояние. Этим, вероятно, объясняется то обстоятельство, что только некоторые сигналы «заряжают» ретикулярную формацию.

Не все поступающие из окружающего мира раздражения способны прервать наш сон. Спящая мать реагирует на едва заметное движение ребенка, но не просыпается от грохота проносящегося поезда. Многие люди пробуждаются по заданию в требуемое время, многие умеют засыпать в любых обстоятельствах, несмотря на свет, шум, разговоры. Кора головного мозга, этот высший распорядитель, распределитель, регулятор и организатор деятельности организма посылает, в зависимости от прошлого опыта человека пли животного, в ретикулярную формацию только выборочные, определенные сигналы.

Можно считать доказанным, что бодрствование поддерживается активирующим («заряжающим», «облегчающим») влиянием ретикулярной формации на клетки коры головного мозга. Угнетение, торможение клеток, ретикулярной формации, блокада ее активирующего влияния на кору лежит в основе различного торможения центральной нервной системы, т. е. сна. Вот почему перерыв или прекращение активирующих влияний, постоянно поступающих в кору бодрствующего мозга, вызывает сонливость, сон, потерю сознания. В то же время короткие электрические раздражения ретикулярной формации пробуждают спящее животное.

Бодрствование выключается и при некоторых болезненных состояниях организма, например при травме черепа. Это также связано с подавлением активирующих влияний ретикулярной формации на кору больших полушарий.

В лаборатории П. К. Анохина был поставлен такой опыт. Кролику наносили болевое раздражение, опуская заднюю лапу в горячую воду, нагретую до 60°. Было отмечено, что при этом в коре головного мозга возникают определенные изменения электрической активности. Если же кролику ввести предварительно аминазин, вещество блокирующее некоторые элементы ретикулярной формации, болевое ощущение не вызывает сдвигов в электроэнцефалограмме. Врачи знают, что аминазин облегчает чувство боли. Но самое интересное заключается в том, что аминазин блокирует не всю ретикулярную формацию, а только те ее элементы, которые возбуждаются под влиянием боли, страха и других отрицательных эмоций. При положительных эмоциональных реакциях, например при кормлении ретикулярная формация продолжает активировать клетки коры.