Марко Магрини - Мозг. Инструкция пользователя

Эти клетки очень маленькие, несмотря на свою прожорливость. Из-за этой особенности их относят к категории макрофагов. Мозг тщательно изолирован от окружающего мира гематоэнцефалическим барьером [см. стр. 51], защищающим его от проникания крупных возбудителей инфекций. А когда что-то подозрительное все-таки проникает внутрь, микроглия, разбросанная по всему головному и спинному мозгу, немедля бросается в атаку. Она уничтожает захватчиков и снимает воспаление, вызванное вторжением. Микроглия, как можно догадаться по названию, – самые крошечные из глиальных клеток, и их главной задачей является неусыпный контроль за окружающей средой и благополучием нейронов, глиальных клеток и кровеносных сосудов.

Звезды в далеком космосе представляют собой гигантские комки раскаленного газа, однако в большинстве человеческих культур их рисуют с лучами, пятью, шестью или семью, из-за эффекта оптической дифракции света в атмосфере, а порой и из-за астигматизма наблюдателя. Астроциты, наиболее распространенные глиальные клетки, названы так из-за их отдаленного сходства с изображением звезды.

В микрокосмосе мозга, где количество нейронов вполне сравнимо с количеством звезд в галактике, астроциты формируют параллельную вселенную. Еще 25 лет назад их считали всего лишь вспомогательной структурой, поддерживающей всю клеточную конструкцию, однако сегодня ученые придают им весьма важное, особое значение. Клетки звездчатой формы действительно удерживают сложную архитектуру мозга, но не только. Они поддерживают состояние гомеостаза, запасают и перераспределяют энергию, защищают мозг от атак посторонних молекул, обеспечивают рециркуляцию нейротрансмиттеров, обеспечивают нормальное функционирование синапсов и контролируют работу всей системы передачи сигналов; и этот список можно продолжить.

Все поклонники Hi-Fi, так называемой высокой точности воспроизведения звука, знают, что достичь ее можно только тщательно изолировав провода, соединяющие вертушку с усилителем и усилитель с колонками: только так можно избежать интерференции и достичь точной передачи частот. Это прекрасно знают олигодендроциты (в переводе с греческого «клетки с веточками»), чья задача, собственно, и состоит в тщательной изоляции аксонов, чтобы вся система передачи электрических импульсов работала правильно.

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.