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

Часто называемые вторыми по значимости клетками головного мозга после нейронов, глиальные клетки, или просто «глия», получили свое название в 1856 году, сначала по-немецки – Nervenkitt («нервный клей»). Автором названия был выдающийся нейроанатом Рудольф Вирхов, а позже термин изменили, произведя его от греческого корня, означающего все тот же «клей» – «глия». Этим термином описали предполагаемую роль этих клеток – служить цементом, заполняющим промежутки между нервными клетками. Без всяких на то оснований в течение нескольких десятилетий двадцатого века априори считалось, что глиальные клетки – самые многочисленные в головном мозге и что число их возрастает при увеличении массы мозга быстрее, чем число нейронов. Предполагалось, что глиальные клетки по численности превосходят нейроны в десять раз, во всяком случае в человеческом мозге. Это соотношение породило еще одну легенду относительно того, что мы используем лишь 10 % всех клеток головного мозга. Журналисты вообще любят круглые числа, используя такие привлекающие внимание заголовки, как: «Самый многочисленный тип клеток человеческого мозга – они превосходят нейроны по численности в десять раз»[174] или «Познакомьтесь с забытыми 90 % своего мозга – с глиальными клетками, которые превосходят нейроны в соотношении десять к одному»[175]. Однако это не вина журналистов: в конце концов, то же самое говорится в книге Эрика Кэндела «Введение в неврологию»[176], а также в книге Марка Бира «Неврология: исследование мозга»[177]. Ряд лучших специалистов по биологии глиальных клеток подтверждали такие оценки в своих научных статьях[178], при этом представляя данные о жизненно важной роли, которую играют в функциях головного мозга глиальные клетки. Большое число глиальных клеток в сравнении с числом нейронов придавало еще больше веса этой значимости.

Действительно, глиальные клетки поднялись в своем статусе от простых поддерживающих клеток до ключевых игроков в области физиологии, метаболизма, развития и даже заболеваний головного мозга[179]: именно глиальные клетки контролируют образование и функционирование синапсов, регулируют синаптическую передачу, реагируют на активность нейронов и, мало того, сопряжены с нейронами метаболическими процессами, обеспечивая нейроны и их аксоны молочной кислотой, которая служит источником энергии при неожиданном возрастании потребности в ней[180]. Такие важные функции, казалось, вполне согласуются с утверждениями, что клетки этого типа составляют подавляющее большинство всех клеток мозговой ткани. Если бы все это было так.

Мифы возникают, как правило, не на пустом месте; и действительно, еще на заре нейробиологии были получены некоторые данные о том, что в большом количестве глиальных клеток есть что-то весьма интересное. Начало положил немецкий невропатолог Франц Ниссль, который еще в 1898 году исследовал под микроскопом срезы мозга крота, собаки и человека и пришел к выводу, что плотность расположения нейронов (число нейронов не единицу объема мозговой ткани) уменьшается по мере увеличения объема мозговой коры, при этом самую низкую плотность нейронов Ниссль наблюдал в коре мозга человека. Ниссль приписал это уменьшение не увеличению размеров нейрона, а увеличению объема «той части ткани мозга, которая представлена не нервными клетками, а клетками иного типа», что, по мнению Ниссля, было доказательством более высокого развития «психических функций» у людей[181].

Полвека спустя, в 1954 году, немецкий нейроанатом Рейнхард Фриде сравнил мозговую кору ряда животных и обнаружил, что соотношение между числом глиальных клеток и числом нейронов (которое затем стали называть глиально-нейронным отношением) возрастает в ряду от лягушки (0,25) до человека (1,48 в среднем, в слоях коры мозга). Отношение возрастает с увеличением размера мозга в следующем ряду: мышь (0,36), кролик (0,43), свинья (1,20), корова (1,22), лошадь (1,23)[182]. Фриде подтвердил выводы Ниссля в полном согласии со взглядами Эдингера на прогрессивную эволюцию головного мозга: «прогрессивное развитие» коры сочетается с относительным увеличением соотношения глия/нейроны, причем человек, естественно, оказался «самым развитым» существом. Такое относительное увеличение числа глиальных клеток считали доказательством их «трофической (питательной) важности», а, учитывая возможное вовлечение глиальных клеток в метаболизм мозга, они-то и обеспечивали это «прогрессивное развитие». Наличие большего числа глиальных клеток на один нейрон считали основной причиной того, что человеческий мозг смог достичь намного большего, чем мозг других животных.

Однако дело было лишь в том, что до того времени мозг человека был самым большим из исследованных. В 1987 году, пользуясь тканью мозга финвала (масса этого мозга была равна 7 кг), исследованного Дональдом Тауэром и Алланом Эллиотом[183], Хокинс и Ольшевский[184] обнаружили намного более высокое соотношение глия/нейроны в коре головного мозга кита – 4,54 в сравнении с 1,78 в коре человеческого мозга массой всего 1,5 кг. «Прогрессивное развитие» оказалось ни при чем, отношение глия/нейроны, скорее всего, просто отражает размер головного мозга, что было подтверждено Гербертом Хаугом в довольно убедительном метаанализе дюжины видов[185], проиллюстрированном на рис. 9.1. Хокинс и Ольшевский предположили, что увеличение соотношения глии и нейронов обусловлено увеличением величины нейронов, что на фоне удлинения процессов должно было «потребовать большей помощи со стороны поддерживающей ткани для полного удовлетворения метаболических потребностей». Казалось, что все сходится: Дональд Тауэр[186], исследовав в совокупности ряд видов млекопитающих, показал, что в мозгах большей массы ниже плотность упаковки нейронов, что позволяло говорить об их большем размере[187]; интуитивно ясно, что более крупные нейроны требуют больше энергии, а значит, требуют наличия большего числа поддерживающих глиальных клеток, следовательно, в более крупном мозге выше соотношение числа глиальных клеток к числу нейронов.