Усилим раздражитель (сильнее прижмем карандаш к руке!), чаще станут импульсы. Нажмем сильнее, еще чаще! Но наступит момент — «предел насыщения», когда никакое добавочное раздражение не сможет увеличить их частоту.

Больше 100 лет назад немецкий исследователь Эрнст Вебер решил узнать, какую минимальную дозу добавочного раздражителя способны уловить наши чувства. Он взял в каждую руку сначала по одинаковому грузу. Потом понемножку увеличивал его в одной руке, пока не почувствовал, что груз в ней стал тяжелее, чем в другой.

Так он установил, что к первоначальному весу (каким бы он ни был!) надо прибавить 1/ 17его часть, чтобы человеческая рука ощущала эту прибавку.

Возможно, чувство, которое Вебер исследовал на себе, было у него не очень развито. Потому что позднее ученые, экспериментируя с другими людьми, получили иные цифры: по-видимому, предел чувствительности к изменению нагрузки лежит не около одной семнадцатой, а у одной пятидесятой первоначального веса. Более дробные различия наша нервная система не воспринимает.

Но закон, названный именем Вебера, остается в силе: у каждого раздражителя есть своя определенная и постоянная (во всяком случае, при раздражениях средней силы) добавочная доза, которая вызывает в наших чувствах соответствующие ощущения.

Итак, мы чувствуем с помощью электричества. Нервная система — это сложное переплетение электрических проводников. Но проводников, устроенных очень своеобразно: ток не бежит по нервам, как по проводам [35] .

Для электронов в нерве приготовлено не ровное шоссе. Нет, их путь природа превратила в скачку с препятствиями.

Скачка начинается приблизительно так.

Нервная клетка, или нейрон, несколько похожа на вырванное с корнем дерево. «Корни» — тело клетки, взъерошенное исходящими из него отростками — дендритами. «Ствол» — аксон, длинное нервное волокно, растущее из тела клетки. На конце аксон ветвится — это «ветви» дерева, на которое похожа нервная клетка.

Аксон бывает и длинным и коротким. На некоторых нервных путях, соединяющих мозг человека с кончиками пальцев на ногах, только три нейрона, последовательно соединившись, образуют цепь нервной передачи. У них аксоны длиной больше метра! (Хотя сам нейрон, наделенный столь длинным «хвостом» меньше двух сотых сантиметра в поперечнике.) Но аксоны нейронов головного мозга обычно не длиннее сотых долей миллиметра.

Аксон — это тот проводник, по которому бежит нервный импульс. По веточкам на конце, которые входят в контакт с входными «клеммами» других нейронов, он передает возбуждение следующим членам нервной цепи. Место соединения аксона с дендритом либо телом другого нейрона называют синапсом.

Оболочка клетки, мы уже это знаем, постоянно «выкачивает» ионы натрия наружу, вон из клетки, и «накачивает» в протоплазму ионы калия [36] .

Уже 100 лет, как известно, что протоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к окружающей клетку жидкости. По-видимому, активный и избирательный перенос ионов клеточной мембраной поддерживает электрическое напряжение на ее границах. В нервной клетке внутренний отрицательный потенциал равен приблизительно 70 милливольтам.

В некоторых клетках минус 80–90 милливольт. Но когда нейрон получает через свои «клеммы» от других нейронов электрические импульсы, они несколько понижают его внутренний электрический потенциал.

Дальше происходит вот что: «это снижение потенциала, — пишет Дин Вулдридж в книге, которую каждый должен прочитать [37] , — распространяется на ближний участок основания аксона. Если деполяризация достигает достаточной величины, то аксон проявляет интересную, лишь ему свойственную особенность: происходит электрический „пробой“ его оболочки. Точнее говоря, уменьшение его внутреннего потенциала с 70 до 60 милливольт ведет к внезапному изменению проницаемости мембраны, отделяющей протоплазму аксона от окружающей жидкости».

Отворяется, как иногда говорят физиологи, натриевая «дверца», ионы натрия, которые толпились снаружи у клеточной оболочки, бессильные ее преодолеть, сразу устремляются внутрь аксона. Они заряжены положительно, и поэтому внутренний потенциал аксона в месте, где произошел «пробой», падает еще ниже: от минус 60 милливольт до некоторой положительной величины по отношению к замембранной территории [38] .

Положительный потенциал внутри клетки! — сразу же в соседнем участке аксона возникает новый «пробой». А за пробоем — перемещение ионов натрия внутрь аксона. Затем деполяризация и этого участка и новый, третий, «пробой» с ним по соседству. И так все дальше и дальше: вдоль по аксону бежит импульс деполяризации, или, как говорят, потенциал действия.

А в том месте, где только что был «пробой», разыгрываются уже другие события.

«Натриевая дверца», открывшись ненадолго, сейчас же закрывается, и открывается «калиевая дверца». Мембрана аксона быстро пропускает теперь сквозь себя ионы калия, которые торопливо выскакивают наружу и уносят с собой положительные заряды (ведь они, как и ионы натрия, тоже отмечены крестиками!). Сейчас же там, где открылась «калиевая дверца» и утекли плюсовые заряды, возникает номинальный отрицательный потенциал — минус 70 милливольт. И сейчас же снова в этой зоне аксона начинает действовать натриево-калиевый насос, а клеточная мембрана вновь устанавливает прежнюю сегрегацию ионов калия и натрия (обе дверки захлопнулись!).