Во все уши. Про многозадачный орган, благодаря которому мы слышим, сохраняем рассудок и держим равновесие

– Ты забрал снимок МРТ из больницы? – спрашивает Андреас.

Я киваю. Мой друг дал ценный совет: как пациент ты имеешь право забрать все документы, по крайней мере, в виде копий, под свою ответственность, и хранить их у себя. Так в любой момент я могу показать другим врачам и специалистам, чем болен. Я приношу папку, куда сложил все документы. Мы отыскиваем снимок МРТ. Андреас изучает его и говорит:

– На здоровой стороне все внутреннее ухо выглядит как светлое пятно.

Он показывает на него пальцем.

– Контрастное вещество было в перилимфе, то есть в жидкости вокруг мембранного лабиринта. В здоровом ухе у нее достаточно пространства, поэтому все светлое. А с больной стороны, наоборот, почти все темное, потому что контрастное вещество туда вряд ли попало. Это значит, что трубка с эндолимфой выпирает настолько сильно, что для перилимфы и контрастного вещества вокруг нее едва хватает места. Это влияет как на улитку, так и на вестибулярный аппарат.

Я поеживаюсь. Жутко представить, что я ношу в голове настолько раздутую трубку.

– А что происходит, когда у меня кружится голова?

– Есть два варианта. Либо на мембране появляются мелкие разрывы, либо она просто становится более проницаемой. В обоих случаях жидкости эндолимфа и перилимфа смешиваются. Это приводит, с позволения сказать, к короткому замыканию в твоем ухе, и начинается головокружение.

– Короткое замыкание? Но я ведь не робот!

– Нет, но твои уши по сути представляют собой батарейки.

– Батарейки?

Я в замешательстве: о таком еще никогда не слышал.

– Это связано с обеими жидкостями и волосковыми клетками, – объясняет Андреас. – У тебя найдется лист бумаги и карандаш? Я нарисую картинку.

Я приношу ему блокнот. Андреас сосредоточенно склоняется над листком, карандаш царапает бумагу. Я не хочу ему мешать и, воспользовавшись образовавшейся паузой, готовлю эспрессо. Через несколько минут он с гордостью протягивает мне свое творение:

Я гляжу на него и… ничего не понимаю. На рисунке изображены извилистые линии и какие-то контуры, которые заставляют мое воображение разыграться сверх меры. Больше всего картинка напоминает гамбургер с реактивным двигателем, внутри которого растут маленькие луковицы.

Андреас хотя бы подписал части рисунка. Причем «подписал» – слишком сильно сказано для криво нацарапанных волнистых линий. Говорят, у студентов-медиков вырабатывается особенно неразборчивый почерк, потому что им приходится много и быстро писать на лекциях. Психологи в этом плане ничем не отличаются. Андреас изучал обе дисциплины одновременно, так что, вероятно, его закорючки в два раза хуже, чем у среднестатистического врача. Для меня каракули нечитабельны. Кончиками пальцев я отодвигаю бумажку подальше от себя, словно это старый нестиранный носок.

– За такое я не готов платить тебе семь тысяч евро гонорара консультанта!

Он ухмыляется:

– О’кей, я понял. Возможно, тогда лучше посмотреть в интернете. Мы можем воспользоваться твоим компьютером?

Батарейка в голове

Вы знали, что у вас в голове есть электрические генераторы? Одна из их функций – превращение движений воздуха в электрические импульсы. Каждую секунду сотни тысяч таких импульсов устремляются из ушей в мозг. Их производят уже известные нам волосковые клетки. На поверхности такой клетки располагаются тонкие волоски, отсюда и название. Эти волоски похожи на тумблеры. От восьмидесяти до ста пятидесяти волосков клетки выступают прямо в эндолимфу. Когда волоски наклоняются, в них открываются крошечные канальчики, находящиеся на кончиках волосков. Сквозь них просачивается микроскопическое количество эндолимфы и попадает в волосковую клетку. Оно восполняет разницу зарядов между жидкостями, и возникает электрический ток. Как только волоски возвращаются в исходное положение, ток останавливается. Это всегда продолжается какие-то доли секунды. Таким образом, каждая отдельная волосковая клетка действует как крошечная батарейка, которая включается и выключается в быстрой последовательности. Но от чего волоски вообще пригибаются?

Как мы уже знаем, внутри улитки волосковые клетки размещаются на базилярной мембране. В зависимости от частоты она особенно сильно вибрирует на определенном участке, как в описанной модели с резиновой лентой в пластиковой трубке. Так, например, шум, производимый электрической зубной щеткой на частоте четыре килогерца, вызывает на соответствующем участке мембраны четыре тысячи колебаний в секунду. Соответственно, волосковые клетки в этом месте быстро раскачиваются из стороны в сторону. Но чтобы в достаточной мере наклонить волоски, этого недостаточно. Поэтому на них лежит тяжелая покровная мембрана. По сравнению с волосками, которые быстро двигаются, она остается практически неподвижной. Поскольку кончики волосков задерживаются на мембране, они пригибаются. Это можно наглядно продемонстрировать с помощью той же электрической зубной щетки. Если слегка надавить ладонью на вибрирующую головку щетки, рука не будет двигаться, но щетинки будут наклоняться назад и вперед. Подобное происходит и внутри улитки. В результате на соответствующем участке столь же быстро генерируются импульсы тока. Волосковые клетки могут передавать до шести сотен таких сигналов в секунду. Если колебание звука превышает эту скорость, как в случае с зубной щеткой и четырьмя тысячами колебаний в секунду, оно передается благодаря взаимодействию нескольких нервных волокон. Вестибулярный аппарат также обладает волосковыми клетками, но здесь все функционирует несколько иначе.

Желейный пудинг с крошками помогает держать равновесие

С точки зрения эволюции, самая древняя часть наших ушей – это два маленьких мешочка вестибулярного аппарата, по одному в каждом ухе, расположенном в непосредственной близости от улитки. Они регистрируют положение головы с помощью силы земного притяжения. В каждом из мешочков имеется желеобразный бугорок: в одном он выровнен горизонтально, в другом – вертикально подвешен на боковой стенке. Соответственно, один из желеобразных бугорков отвечает за восприятие горизонтальных движений, а другой – вертикальных. Вместе бугорки содержат более 50 тысяч волосковых клеток. Сверху на их гребешках находятся тысячи крошечных кальциевых камешков, подобных тем, что наблюдались у древних кишечнополостных животных. Но в наших ушах они выполняют другую функцию: постоянно тянут своим весом желеобразную массу в направлении силы земного притяжения.

Все это можно представить себе в виде кусочка желейного пудинга, к которому прилипли тяжелые кальциевые крошки, над вертикально стоящими волосками. Если держать пудинг под наклоном, под весом крошек он изгибается в одном направлении, и волоски, соответственно, тоже будут изгибаться вместе с ним. Именно это происходит в ушах, когда вы наклоняете голову. Если остаетесь в том же положении, изгиб останется прежним, и волосковые клетки будут беспрестанно посылать импульсы в мозг. При каждом возможном положении головы активизируются определенные сенсорные клетки в правом и левом ухе. Таким образом, вестибулярный аппарат всегда активен, даже если вы не двигаетесь.

Но одной этой системы недостаточно, чтобы заставить почувствовать резкие ускорения и вращательные движения. Для этой цели существуют три костных полукружных канала, соединенных с мешочками вестибулярного аппарата. В расширенном основании каждого из полукружных каналов волосковые клетки находятся в высоком куполе из желеобразной массы. Масса не отягощена кальциевыми камешками, поэтому ведет себя иначе, чем желеобразный бугорок в мешочках вестибулярного аппарата. Купола остаются перпендикулярными основанию, даже когда голова наклонена. Это происходит потому, что их вершина срослась с трубкой мембранного лабиринта и не может соскользнуть. Если в этот момент ускорение отсутствует, они не передают мозгу сигнал о движении.

Ситуация выглядит иначе, когда голова – или даже все тело – приводится в движение. Эндолимфа, в которой находятся купола, пребывает в неподвижном состоянии. Когда голова двигается, купол немедленно повторяет это движение, тогда как окружающая жидкость остается на месте несколько дольше. Вы можете пронаблюдать этот эффект, когда, находясь в машине, держите в руке открытый стаканчик с напитком и нажимаете на газ. Так как автомобиль вместе с вами и стаканчиком приходит в движение быстрее жидкости, она выплескивается из него. Пожалуйста, не пытайтесь проделать это с горячими напитками или красящими жидкостями!

Вестибулярный аппарат всегда активен – при каждом возможном положении головы активизируются определенные сенсорные клетки в правом и левом ухе.

Если бы на дне стаканчика находился желеобразный купол, как в вестибулярном аппарате, то при ускорении он бы наклонялся против направления движения под действием неподвижной жидкости. Именно это происходит в полукружных каналах, в результате чего волосковые клетки изгибаются и испускают соответствующие импульсы. В зависимости от того, в каком направлении происходит движение, эффект сильнее всего проявляется в одном из трех разнонаправленных каналов. Поэтому наш мозг способен определить направление движения.

Как только скорость эндолимфы подстраивается под скорость окружающей среды, мозг получает сообщение о том, что движение прекратилось. Это самое настоящее благословение, к примеру, для тех, кто едет в поезде. Даже если вы пересекаете ландшафт со скоростью 200 километров в час, все равно можете спокойно вздремнуть. Но прежде чем соберетесь это сделать по причине усталости от чрезмерного обилия информации по анатомии в этой главе, давайте вернемся к нашей истории.

Безвредно, но неприятно: позиционное головокружение

Кальциевые крошки могут отделяться от желеобразных бугорков вестибулярного аппарата. Причины этого неизвестны. Вероятно, такое может случиться после сильного сотрясения черепа, в результате перенесенных инфекций или вследствие старения. Кальциевые камешки могут затеряться в полукружных каналах и вызывать головокружения. Под руководством врача проблему удается легко решить: после серии движений головой камешки из полукружных каналов перемещаются туда, где они больше не будут беспокоить. Если проблема возникает часто, метод можно освоить и выполнять самостоятельно.

Четыре уха слышат больше, чем два

Уже поздний вечер, и между нами стоит полупустая бутылка белого вина. На самом деле при моей болезни нельзя пить алкоголь, но для этой особой встречи с Андреасом я делаю исключение. Весь вечер мы говорили об ушах. Я многое узнал и поражен тем, как могло развиться что-то настолько сложное, как слух и чувство равновесия. Я вообще не перестаю удивляться. В первую очередь меня очаровала область, в которой Андреас проводит исследования для своего работодателя. Оно о том, как сигналы, поступающие от уха, обрабатываются в мозге. Андреас в двух словах раскрывает суть своей работы:

– Процесс слушания происходит не в ушах, а в мозге.

Я с недоверием гляжу на него, и он объясняет, что уши сами по себе дают очень мало информации. Лишь очень сложное и невероятно быстрое соединение и интерпретирование мозгом отдельных элементов дарит нам впечатление от услышанного. В итоге мы, можно сказать, слышим больше, чем дают уши. Именно поэтому мы можем понимать речь, наслаждаться музыкой или определять, в каком направлении двигаются приближающиеся автомобили. Андреас идет еще дальше:

– Наш мозг в определенной степени даже формируется под воздействием слуха, как и других наших чувств. Это называется нейропластичностью.

– Ты должен рассказать об этом подробнее, – говорю я и хватаю бутылку вина, чтобы передать ему. Андреас поднимает руки в знак отказа.

– Уже правда очень поздно, а у меня рано утром назначена встреча. Я еще много чего могу тебе рассказать, но в другой раз. Как ты смотришь на то, чтобы приехать ко мне на юг? Наша тихая сельская жизнь, безусловно, пойдет тебе на пользу. Ты можешь остаться погостить на несколько дней, и мы обсудим узкоспециальные вопросы.

– Звучит многообещающе!

– К слову о звучании: кажется, тема слуха тебя сильно увлекла.

– Да, она меня зацепила. В конце концов, слух кормил меня последние 12 лет. Но, несмотря на это, я никогда всерьез не задумывался о своих ушах. И только теперь я понял, какую ценность они представляют. Все, что происходит внутри них, – это нечто исключительное, и я хочу узнать об этом больше.

Андреас поднимается со словами:

– Если хочешь, могу порекомендовать тебе парочку книг и научных статей по этой тематике.

– Очень хочу.

Я провожаю его до двери. Мы прощаемся, и Андреас, уже стоя на лестничной площадке, оборачивается и произносит:

– Если появятся вопросы или чего-то не поймешь, можешь звонить мне в любое время.

– Именно так я и поступлю, – с улыбкой отвечаю я.

Андреас, конечно, понятия не имеет, на что он только что подписался. Погружаясь в одну тему, я стремлюсь изучить предмет досконально. Определенно, я буду занимать его линию чаще, чем Андреасу хотелось бы…

Часть II. Чудо понимания