Мозг. Инструкция пользователя - Марко Магрини

У этих клеток полно работы: каждый олигодендроцит может одновременно контактировать с пятью десятками нейронов, обернув аксоны оболочкой из многих слоев миелина, смеси жира и белка, сформировавшейся в процессе эволюции. Жир и белок покрывают аксоны слой за слоем, позволяя электрическому импульсу проноситься со скоростью до 200 м/сек. Миелиновые оболочки, созданные олигодендроцитами, позволяют аксонам действовать как провода Hi-Fi.

Помимо нейронов, глиальных клеток и сложнейшего микрокосмоса молекул, обеспечивающих работу мозга, еще два хитроумных механизма работают на его выживание. Это настоящая гидравлическая система, в которой циркулируют кровь и вода.

Задолго до того, как люди изобрели фильтры для воды, фильтры для воздуха в кондиционерах и пылесосах и даже сигареты с фильтром, эволюция снабдила их мозги замечательной системой фильтрации, получившей позднее название гематоэнцефалического барьера.

Эндотелиальные клетки центральной нервной системы прилегают друг к другу столь плотно, что позволяют только некоторым молекулам, переносимым кровотоком, попадать внутрь мозговой ткани. В мозг попадают молекулы воды – во избежание обезвоживания, глюкоза для питания, аминокислоты, служащие строительным материалом, и немногие другие. Путь перекрыт для всех нежелательных молекул, особенно таких, как токсины и бактерии.

Именно благодаря процессу фильтрации мозговые инфекции являются довольно редким заболеванием. Беда, однако, в том, что гематоэнцефалический барьер не пропускает в мозг и лекарства, состоящие как из крупных молекул, так даже и из крошечных. Наука движется в направлении создания наномолекулярных средств (размером порядка нанометра, то есть миллиардной доли метра), способных просочиться сквозь церебральный фильтр.

Мозг на самом деле не лежит в черепной коробке, а плавает в прозрачной бесцветной жидкости, состоящей в основном из воды. Спинномозговая жидкость служит мозгу подушечкой, на которой он возлежит, не рискуя быть раздавленным собственным весом.

Исследователи установили, что мозг массой около 1350 граммов, плавая в спинномозговой жидкости, давит на нее весом примерно 25 граммов. Кроме того, жидкость решает и другие, не менее важные задачи.

Она защищает мозг по мере возможностей от удара (ни один футболист не решился бы пинать головой старый тяжелый кожаный мяч, зная в деталях, какая сложная штука у него в голове); выполняет уборку и промывку, будучи одним из важнейших звеньев глимфатической системы (названной по аналогии с лимфатической, управляется глиальными клетками [см. стр. 46]). Другими словами, спинномозговая жидкость выводит из мозга разный мусор, промывая его преимущественно во время сна, через каналы, сжимаемые и разжимаемые глиальными клетками.

Вдобавок благодаря этим удивительным механизмам регуляции мозг в сутки производит около полулитра спинномозговой жидкости (спинно- поскольку она заполняет также позвоночный канал). Это количество неизменно изо дня в день, в организме человека должно постоянно присутствовать 120–160 мл жидкости, циркулирующей безостановочно между головным мозгом и спинным мозгом. Без этой постоянной циркуляции внутричерепное давление стало бы непреодолимым для кровообращения, что привело бы к ишемии.

Спинномозговая жидкость удерживается посредством мембранных оболочек, окружающих мозг, и вырабатывается в мозговых желудочках, четырех взаимосвязанных полостях, и абсорбируется в кровь. Этот круговорот обмена жидкостями поддерживает также химическую стабильность в мозге.

Примерно 525 миллионов лет тому назад на нашей планете появились первые позвоночные животные. Это были существа, вдоль всей спины которых протягивалась специальная структура – позвоночник. Именно с них начался процесс так называемой энцефализации, отделения мозга, который после многих миллионов лет развития привел к образованию особой части тела – головы.

На протяжении долгих лет доисторического развития мозг становился постепенно все больше и больше, все сложнее и эффективнее и в конце концов разделился на два практически симметричных полушария. В центре полушария соединены мозолистым телом, пучком нервных волокон. Но функционируют они на самом деле в асимметричном режиме: участок мозга, отвечающий за речевые способности, находится почти всегда в левом полушарии у правшей (95 %) и чуть реже (70 %) у левшей. Топография мозга воспроизводит во многих своих чертах ход эволюции: человеческий мозг унаследовал в ходе длинной и удивительной истории развития структуру предшественников.

Американский невролог Пол Маклин в 60-х годах прошлого столетия разработал теорию, получившую название triune brain («триединый мозг»). Согласно его выводам, в мозге сохранились архаичные участки, принадлежавшие когда-то предшественникам человека, и эти участки помогают понять историю возникновения и развития самой сложной машины на Земле. По мнению ученого, эволюция сочла более рациональным и удобным добавлять улучшения и дополнительные устройства в уже существовавшие модели мозга, чем для каждого существа переписывать программу заново. Конечно, и на это потребовались миллионы лет.

Итак, в самой глубине мозга спрятана самая его древняя и маленькая часть – рептильный мозг. Этот мозг контролирует самые примитивные жизненные функции, от дыхания до сердцебиения, от температуры тела до тех действий, которые называются инстинктивными, в том числе древний инстинкт защиты территории. Эти задачи выполняются без всякого вмешательства мысли или воли.

На следующем уровне расположен отдел, связанный прежде всего с появлением млекопитающих, – лимбическая система. В нем запрятан ключ к эмоциям, побуждениям, поведенческой мотивации и долгосрочной памяти, к бессознательному. Этот отдел мозга необходим для социального поведения млекопитающих, он отвечает за привязанность и способность ее выразить.

И на высшем уровне расположена кора мозга, укутывающая мозг серым веществом: она появилась у приматов, развилась у гоминидов и приобрела важнейшее значение у человека. В коре формируются сознание, мышление, находится центр речи и все иные способности, отличающие человека, такие, например, как способность прогнозировать последствия поступков и будущие события [см. стр. 79].

Разумеется, все три отдела мозга эволюционировали в течение многих миллионов лет, в течение всей истории животного мира. Части мозга неотделимы друг от друга, это не разборная матрешка, наоборот, они плотно соединены запутанной сетью нейронов. И нельзя сказать, что в голове у человека мозг рептилии, – нет, это некие структуры, унаследованные от наших общих с рептилиями предков. Разделить мозг на части невозможно – в конечном итоге он един.

Предок, первый обладатель «рептильного мозга», бороздил воды океана около 500 миллионов лет назад. Его примитивный мозг состоял всего из нескольких сотен нейронов. Но прошли миллионы лет, и мозг усложнился, вместе со своими носителями – морскими животными. Когда некоторые виды вышли на сушу, чтобы колонизировать новую среду обитания, им пришлось научиться выживать в совершенно иных условиях и приспособиться к новым опасностям. Примерно 250 миллионов лет назад как раз и сформировался орган, который сегодня называется «рептильным мозгом». Возникнув у относительно более сложных существ – амфибий, этот мозг стал прообразом всех будущих мозгов на Земле. Базовые свойства этого мозга можно обнаружить как у современных рептилий, так и у современных млекопитающих, в том числе и у человека, хотя, конечно, за долгие миллионы лет эволюции накопились и огромные различия.