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

Анализ, приведенный на рис. 8.8, указывает на то, что меньшая масса тела в сравнении с массой тела других млекопитающих могла, на самом деле, обусловить меньший размер нейронов в остальных отделах мозга приматов. Рис. 8.8 демонстрирует, что плотность упаковки нейронов в остальных отделах мозга уменьшается у всех видов исследованных млекопитающих – приматов, парнокопытных и других – как степенная функция массы тела с экспонентой –0,3. Отсюда мы можем сделать вывод, что нейроны остальных отделов головного мозга становились в среднем больше по мере увеличения массы тела, и этот признак характерен для всех исследованных млекопитающих, включая и приматов. Приматы сохраняют то же возрастание размеров нейронов в остальных отделах мозга по мере увеличения массы тела, что и неприматы, несмотря на то что отклоняются от неприматов большим числом нейронов в остальных отделах мозга на единицу массы тела. Эта разница, между прочим, указывает на то, что хотя средний размер нейрона в остальных отделах мозга соотносится с массой тела, с ней не соотносится число нейронов в этих отделах мозга.

Есть определенный смысл в том, что средний размер нервной клетки в остальных отделах мозга является функцией возрастающей массы тела. К «остальным отделам мозга» относят продолговатый мозг и мост, чьи сенсорные нейроны собирают информацию непосредственно от тела и чьи эфферентные нейроны (двигательные и висцеральные) непосредственно управляют телесными функциями. Если эти нейроны должны сохранить связи со своими мишенями в организме, то соединительные волокна должны удлиняться по мере увеличения длины тела. Можно ожидать, что длина волокон будет возрастать линейно по мере увеличения линейных измерений объема тела, и эта степенная функция имеет показатель приблизительно +0,33. Если все нейроны в остальных отделах мозга увеличиваются сходным образом, удлиняясь с той же скоростью, с какой увеличивается длина тела, то средняя масса нейрона будет, как можно ожидать, расти пропорционально массе тела, возведенной в степень +0,33, а плотность упаковки нейронов, естественно, будет изменяться в противоположном направлении, пропорционально изменениям массы тела, возведенной в степень –0,33, что очень близко к наблюдаемому в действительности показателю степени —0,3. Средняя масса нейрона в остальных отделах мозга, таким образом, возрастает в зависимости от линейных измерений тела, и увеличение длины тела служит весьма вероятным механизмом, который определяет увеличение средней массы отдельных нейронов за счет удлинения их волокон, соединяющих нейроны с рецепторами и эффекторами растущего организма.

Рис. 8.8. Самые разнообразные виды млекопитающих (парнокопытные, светлые кружки; насекомоядные, афротерии и грызуны, темные кружки; приматы, треугольники) проявляют единое обратное соотношение между массой тела и плотностью упаковки нейронов в остальных отделах мозга (в нейронах на 1 мг), которое указывает на то, что нейроны в остальных отделах мозга в среднем становятся больше с нарастанием массы тела у всех млекопитающих. Степенная функция этой зависимости имеет показатель, равный –0,30

Рис. 8.9. Плотность упаковки нейронов в мозговой коре (в числе нейронов на 1 мг) изменяется у неприматов (кружки) в зависимости от массы тела; у приматов (треугольники) такой зависимости не наблюдают. Нейроны в мозговой коре становятся в среднем больше по закону степенной функции от возрастающей массы тела с показателем, равным –0,29 (у неприматов)

Можно ли приложить подобный механизм к мозговой коре и мозжечку? Являются ли изменения плотности упаковки нейронов в этих структурах, а следовательно, и изменения среднего размера нейронов непосредственным результатом изменения массы тела? На рис. 8.9 и 8.10 показано, что это не так. Плотность упаковки нейронов в мозговой коре действительно меняется по закону степенной функции от массы тела со сходным показателем, равным –0,29, что позволяет предположить, что средний размер нейронов также изменяется в зависимости от линейных размеров тела, но это характерно только для неприматов; у приматов плотность упаковки нейронов в мозговой коре, по существу, не ведет себя как функция массы тела. Следовательно, масса тела не может быть непосредственным детерминантом среднего размера нейрона в коре, как это имеет место в остальных отделах мозга; так как в этом случае одну и ту же функцию можно было приложить и к приматам.

Рис. 8.10. Плотность упаковки нейронов в мозжечке (в числе нейронов на 1 мг) в зависимости от массы тела различна у разных групп млекопитающих: приматов (треугольники), насекомоядных (светлые кружки) и других видов (темные кружки). Плотность упаковки нейронов в мозжечке животных, не принадлежащих к отрядам приматов и насекомоядных, изменяется пропорционально изменениям массы тела, возведенной в степень –0,16. У животных, принадлежащих к отрядам приматов и насекомоядных, такой зависимости размеров нейронов от массы тела не наблюдают

В мозжечке плотность упаковки нейронов изменяется как степенная функция массы тела, но с меньшей экспонентой, равной –0,16, и только среди неприматов и ненасекомоядных (рис. 8.10). У последних нет значимого отчетливого соотношения между массой тела и плотностью упаковки нейронов в мозжечке, так же как не существует такого соотношения между плотностью упаковки нейронов и числом нейронов в нем. Различия в изменениях плотности размещения нейронов в мозжечке в зависимости от массы тела у разных таксономических групп млекопитающих позволяют предположить, что масса тела не является непосредственным детерминантом среднего размера нейрона в мозжечке, иначе ту же самую функцию можно было бы приложить ко всем без исключения видам млекопитающих.

Отсюда мы можем заключить, что чем больше масса тела млекопитающих животных (включая человека), тем обычно больше и нейроны в остальных отделах мозга, что, вероятно, является именно непосредственным следствием увеличения массы тела, каковое неизбежно приводит к удлинению, а следовательно, и к увеличению размера нейронов в этих отделах мозга, непосредственно связанных с телом нервными волокнами. Однако в мозговой коре, которая не участвует в непосредственном контакте с телом, а получает информацию из зрительного бугра (принадлежащего к остальным отделам мозга), нейроны не увеличиваются в зависимости от массы тела животного, но, правда, в какой-то степени средняя масса нейрона увеличивается с увеличением массы тела, даже у приматов. В мозжечке средний размер нейронов может увеличиваться с увеличением массы тела, но это имеет место отнюдь не у всех видов. И даже если средняя масса нейронов всегда изменяется с увеличением массы тела в остальных отделах мозга, число нейронов в остальных отделах мозга может изменяться по-разному у приматов и неприматов. Не существует какого-то единственного способа добавления нейронов при увеличении массы тела. Эволюция позволила происходить одновременно как согласованным изменениям некоторых аспектов в одних структурах, так и различным, независимым друг от друга изменениям в других, что стало основанием гипотезы «мозаичности» эволюции: различные части мозга могут в ходе своего изменения развиваться в разных направлениях.