Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Позвоночный столб состоит не из одних только костей. Он также содержит хрящ, вещество, из которого был образован позвоночник первых позвоночных. Ребенок рождается со скелетом, по большей части состоящим из хрящевой ткани, и процесс окостенения продолжается до достижения взрослого возраста. В качестве примера возьмем участки ребер, прилегающие к грудине. Они представляют собой полоски хрящей, называемые реберными хрящами. Эти реберные хрящи, длинные у маленьких детей, становятся гораздо короче у взрослых.

Эластичность и гибкость хряща играет важную роль в позвоночном столбе. Между отдельными позвонками находятся обрубленные цилиндрические диски из волокон и хряща, содержащие в центре студенистое (желатиновое) вещество, которое можно считать последним напоминанием об изначальной спинной струне (хорде). Эти диски пористые и способные сжиматься, что позволяет плавно сгибаться позвонку. Они также выполняют роль амортизаторов, поэтому позвоночный столб способен выдерживать внезапные изменения давления, которые возникают, скажем, при прыжке с высоты в шесть футов или при поднятии тяжести массой 100 фунтов. В пожилом возрасте диски утрачивают желатиновый центр, целиком и полностью становясь хрящами. Этим и объясняется характерная скованность движений, которая возникает в преклонном возрасте.

Межпозвоночные диски обрели определенную известность из-за изъянов, доставшихся нам из-за нашего вертикального положения. Вертикальное положение чрезвычайно полезно человеку с точки зрения освобождения его рук и кистей для целей иных, чем передвижение. Оно также придает ему дополнительный рост, позволяя извлечь больше пользы из органов осязания, расположенных на голове. Тем не менее, прямохождение – чудовищное извращение строения четвероногого животного.

На протяжении нескольких сотен миллионов лет строение наземных позвоночных соответствовало внутреннему скелету, состоящему из более или менее горизонтального (хотя и выгнутого) позвоночного столба, прочно установленного на четырех опорах. На протяжении более одного миллиона лет, или чуть меньше, различные человеческие и недочеловеческие виды довели всю структуру до конца. Несмотря на то что приспособляемость к подобным переменам впечатляет, нужно признать, что позвоночный столб не полностью приспособился к новой ситуации.

В результате кратковременного чрезмерного напряжения один из дисков может слегка выдвинуться между позвонков. Это чаще всего происходит в поясничной области, где, благодаря вертикальному положению, сосредоточиваются почти невыносимые нагрузки. Такой «выскочивший» диск будет, естественно, защемлять близлежащие нервы, вызывая мучительную боль – цена, которую мы (наряду с другими) платим за то, что несколько сотен тысяч лет назад встали на задние конечности.

Верхняя часть позвоночного столба связана с черепом, который составляет костную основу головы и лица.

Главная часть скелета головы – это почти гладкая, яйцевидная конструкция, называемая cranium (от латинского слова «череп»). Она почти полностью вмещает мозг, единственный орган нашего тела, имеющий столь близко прилегающее костное покрытие. Можно считать, что мозг заключен в раковину.

У основания черепа находится отверстие, называемое по-латыни «foramen magnum» («большое отверстие»), которое соответствует увеличенной нейралыной (верхней) дуге атласа, то есть первого позвонка. Шишки в нижней части черепа по обе стороны от большого отверстия точно совпадают с впадинами атласа. Такая костная шишка называется мыщелок. Через большое отверстие проходит утолщенный спинной мозг, внутри черепа он расширяется и образует головной мозг человека. В некотором отношении череп можно рассматривать как образующий гигантскую замкнутую нейральную дугу.

Развитие специализированной и довольно сложной костной структуры в районе переднего конца примитивного нервного тяжа является результатом процесса, который начался на довольно раннем этапе истории эволюции. Как только появились многоклеточные организмы с двусторонней симметрией (задолго до первых наскальных рисунков первобытного человека), стало возможным обрести предпочтительное направление движения. С одной стороны плоскости симметрии будет голова, а с другой – хвост. Головой определялся конец, который указывал направление, в котором двигалось животное. Это означает, что именно голова всегда, так сказать, открывала новые земли и прокладывала путь в новое и неизведанное. Специальные органы для определения изменений в окружающей среде были наиболее полезны, если располагались на голове. Для того чтобы соотносить впечатления, полученные подобными «органами чувств», передний конец нервного тяжа имел тенденцию к усложнению.

Эта тенденция к разрастанию переднего конца нервного тяжа называется цефализация (от греческого слова «голова»), или образование головного конца эмбриона, и она обнаруживается у многих типов.

Хордовые, путем смещения нервного тяжа в дорсальное положение, похоже, в некотором смысле начали все сначала. По крайней мере, ланцетник (хордовое, а не позвоночное) отличается полным отсутствием головы. У него нет выступающих органов чувств, нет разрастания нервного тяжа, фактически, само его название указывает на то, что у него отсутствует голова, о которой стоило бы говорить, и он в равной степени заостренный с обоих концов.

Цефализация началась с подтипа позвоночных и доведена у его представителей до величайших крайностей, какие только способен продемонстрировать животный мир. Бесчелюстные, у которых впервые образовались хрящевые позвонки для защиты нервного тяжа в целом, также обзавелись хрящевой коробкой, чтобы вместить и защитить увеличенный передний конец этого нервного тяжа. Кроме того, у бесчелюстных и их потомков – пластинчатых – образовался костный щит, чтобы защитить драгоценную и особенную область головы.

Довольно странно, но этот самый костный щит, который, казалось, исчезнет с вымиранием пластинчатых и покрытых панцирем бесчелюстных, оставил след на всех их лишенных брони потомках, включая и нас с вами. Доказательством тому служит развитие различных костных структур у эмбриона. Большинство костей организма образовались в процессе окостенения изначально хрящевых структур, которые, таким образом, служат моделями для конечного продукта. Это так называемые хрящевые кости, и примером тому могут служить позвонки, ребра и грудина. Человеческий череп, однако, не развивался по хрящевой модели. Кости, составляющие его, начинают формироваться под кожей, словно возвращаясь к давно прошедшему времени, когда такая кость образовывалась скорее снаружи, чем внутри организма. Череп, очевидно, – это реликвия от внешнего панциря пластинчатых, функция которого сузилась. Вместо того чтобы защищать голову и переднюю часть вообще, он втянулся внутрь и стал служить тесным вместилищем мозгу, а также защитой для наиболее специализированных и наиболее уязвимых органов чувств [4] В этой книге я не буду касаться мозга, нервов и органов чувств, разве что мимоходом. Эта тема столь важна, что я планирую написать специальную книгу с подробным описанием нервной системы. .