Мозг. Такой ли он особенный? - Сюзана Херкулано-Хузел

Решением стал отказ от такого метода: мы признали неосуществимость работы с зафиксированным мозгом и ухватились за возможность вступить в сотрудничество с группой под руководством Леи Гринберг и Вильсона Джекоба Фильо, работавшей на медицинском факультете университета Сан-Паулу. Эта группа попутно занималась контролем выдачи свидетельств о смерти и располагала банком образцов мозга, организованным как подразделение центра по изучению старения. К тому времени Фредерико Азеведо, проходивший магистратуру в лаборатории Роберто Лента, попросился в нашу группу, изучавшую клеточное строение головного мозга, и, таким образом, наряду с Роберто я стала его наставницей. Фред начал работать вместе с Леей, Ренатой Лейте, Ренатой Ферретти-Ребустини, Жозе Марселом Фарфелом и Вильсоном Джекобом Фильо – короче, с командой из Сан-Паулу. Фреду удалось убедить их фиксировать предназначенные для нас образцы мозга не слишком сильно, щадящим способом – перфузией мозга параформальдегидом через сонные артерии, вместо погружения извлеченного мозга в раствор формальдегида (это стандартная процедура фиксации в банках головного мозга). Фред обнаружил, что если после перфузии мозга он на несколько дней погружал его в фиксирующий раствор, то мог после этого превращать мозг в суп и выделять целехонькие ядра, способные реагировать с NeuN-антителами, но еще не светящиеся.

Мы могли работать дальше.

Через год, исследовав четыре мозга, мы получили первые результаты (а Фред магистерскую степень). Должна сразу заметить, что полученные нами данные касались средних величин для (1) бразильцев, (2) мужчин (3) в возрасте от 50 до 70 лет. Таким образом, в тот момент мы еще ничего не могли сказать об отличиях в строении мозга мужчин и женщин, об индивидуальных вариациях или этнических особенностях. Тем не менее для целей сравнения средних величин, характерных для мозга человека и мозга других приматов в отношении массы мозга, массы тела и числа мозговых нейронов, этого было вполне достаточно. Разница была в несколько порядков величин.

По нашим данным, в коре головного мозга содержалось 16 миллиардов нейронов, в мозжечке – 69 миллиардов, и немногим меньше 1 миллиарда в остальных отделах мозга. Таким образом, во всем человеческом мозге мы насчитали 86 миллиардов нейронов. Тем, кто склонен замечать, что «86 очень близко к 100», и кто утверждает, что принятый ранее порядок величин был достаточно точным (и это верно для оценки порядка величин), я хотела бы заметить, что недостающие 14 миллиардов – это число нейронов во всем головном мозге бабуина, если не считать «лишних» 3 миллиардов. Конечно, число нейронов в исследованных нами экземплярах варьировало, но ни в одном из них это число не приближалось к мифическим 100 миллиардам, хотя в самом старом образце мы насчитали 91 миллиард нервных клеток – до заветных ста не хватило «всего-то» 9 миллиардов.

Просто удивительно, сколько нового можно узнать даже просто из этих числовых данных, о чем речь пойдет в следующих главах. Пока, однако, достаточно сказать, что самое важное для этих 86 миллиардов клеток – это то место в царстве жизни, в какое это число помещает человека в сравнении с другими приматами. Согласно правилам нейронного шкалирования, характерным для приматов, мы должны были бы ожидать, что при 86 миллиардах нейронов мозг будет весить около 1240 г и располагаться в теле массой около 66 кг. Эти величины приблизительно соответствуют реальности, так как в среднем наш мозг весит 1500 г, а масса тела составляет около 70 кг. Для биолога в этих данных нет ничего экстраординарного: мы – типичные приматы, имеющие 86 миллиардов нейронов в нашем головном мозге. Наш мозг сделан по образу и подобию мозга всех других приматов. В сравнении с типичным грызуном с таким же числом нейронов в мозге (рис. 5.1) наши нейроны упакованы в очень и очень малом объеме. Но мы не грызуны, мы приматы и обладаем весьма заурядным для приматов мозгом. Во всяком случае, в том, что касается общего числа нейронов.

Рис. 5.1. Мозг человека характеризуется отношением между размером (массой) головного мозга и числом нейронов, какого можно ожидать от типичного примата. Степенная функция, характерная для неприматов (кружки), имеет показатель степени 1,5, в то время как показатель степени для аналогичной функции у приматов (треугольники) равен 1,1, за исключением человека. Штриховые линии отграничивают область доверительного интервала для каждой функции, и тот факт, что данные для человека находятся внутри этого интервала для приматов, указывает на то, что наш мозг подчиняется правилам нейронного шкалирования, характерным и для других видов приматов

Однако могло получиться так, что подчинение мозга человека правилам нейронного шкалирования, характерным для других приматов, является лишь видимостью, а на самом деле это не так: например, в случае если намного большее, чем ожидалось, число нейронов находилось бы в мозговой коре (что подтвердило бы гипотезу о том, что наша кора имеет избыточный размер), то оно компенсировалось бы меньшим, чем ожидалось, числом нейронов в мозжечке. Это было легко проверить, так как мы по отдельности считали число нейронов в коре больших полушарий, в мозжечке и остальных отделах мозга.

Мы обнаружили, что общее число нейронов в коре головного мозга человека (в среднем 16 миллиардов) близко (и даже немного меньше) 19,9 миллиарда нейронов, чего можно было ожидать для типичной коры приматов с ее массой 1233 г. Как показано на рис. 5.2, наша кора попадает в 95-процентный доверительный интервал, который обычно используют для подтверждения статистической достоверности. Таким образом, кора головного мозга человека не является выдающейся по своему нейронному составу: она имеет нормальную массу, какой можно ожидать от коры мозга приматов при данном числе нейронов.

Рис. 5.2. Кора больших полушарий головного мозга человека имеет массу, ожидаемую для типичного примата с типичным же числом нейронов в ней (то есть число нейронов соответствует массе по правилам нейронного шкалирования, характерным для всех приматов). Степенная функция, представленная графиком для неприматов (кружки), имеет показатель степени 1,6, в то время как степенная функция, отложенная в виде графика для приматов, имеет показатель степени 1,1. Пунктирными линиями показаны границы 95-процентного доверительного интервала для каждой функции, и тот факт, что данные по человеку укладываются внутри интервала для приматов, указывает на то, что его мозговая кора структурирована в соответствии с правилами нейронного шкалирования, характерными для других видов приматов

То же самое мы обнаружили в мозжечке человека: при средней массе 154 г мозжечок человека содержит 69 миллиардов нейронов, и эти данные тоже близки к ожидаемым показателям типичного примата (рис. 5.3). Таким образом, и человеческий мозжечок тоже не представляет собой ничего исключительного по своему нейронному составу – это типичный мозжечок примата. Ничего особенного нет и в нейронном составе остальных отделов мозга: как видно из рис. 5.4, в нем наблюдаются те же соотношения между массой структуры и числом в ней нейронов, что и у других приматов.