Борис Сергеев - Тайны памяти (с иллюстрациями)

Нервную клетку открыли позже большинства других клеток человеческого организма, немногим более 100 лет назад. Уж больно она необычна. Нервные клетки с отходящими от них отростками похожи на медуз, вооруженных многочисленными щупальцами. Большинство клеток организма имеет более простую, округлую, цилиндрическую, плоскую или веретенообразную форму.

Вначале за нервные клетки приняли округлые тельца, рассеянные среди нервных волокон. Считалось, что волокна подводят к ним питательные вещества. Когда же наконец убедились, что волокна отходят от клеточных тел, возникло предположение, – что нервные клетки не имеют границ, так как нервное волокно, вышедшее из одной клетки, тут же вливается в другую. Исключением считались лишь волокна, уходящие на периферию, к мышцам, внутренним органам и внешним рецепторам.

Самим клеткам не придавали серьезного значения. Их рассматривали лишь как утолщения в невероятно сложной сети волокон. Сейчас такие представления кажутся верхом нелепости, но, поверьте, разобраться было нелегко. В поле зрения микроскопа нервная клетка со всеми своими отростками поместиться не могла, слишком они велики. К тому же казалось невероятным, что нервный импульс способен перескочить с одной нервной клетки на другую, если их отростки разделяет хоть самое крошечное пространство.

Никто не знает точно, сколько нервных клеток в мозгу. Лишь кора больших полушарий, по разным подсчетам, содержит их от 10 до 20 миллиардов. Огромно количество нейронов в мозжечке и подкорковых ядрах. В общем, наш мозг миллиардер, давно скопивший капитал в несколько десятков миллиардов.

Нейроны – удивительные создания. Все другие клетки нашего организма равноценны среди себе подобных. Иное дело нейроны. Каждый из них уникален. Со своими соседями он связан цепью контактов, которые не повторяет больше ни один нейрон.

О величине нервных клеток трудно сказать что-нибудь определенное. Самые крупные нейроны в тысячу раз больше самых мелких. Один из важнейших видов нейронов коры больших полушарий – пирамидные клетки имеют 15–20 микрон в длину и 10–12 в ширину, а их объем колеблется от 300 до 2 тысяч кубических микрон. Хорошо это или плохо? Сошлемся на авторитеты.

Рашевский, крупный американский специалист по математической биологии, родился в Одессе. Долгие годы жизни за рубежом не вытравили из него ни знания русского языка, ни одесского юмора. Цикл лекций, читанных им несколько лет назад в Ленинграде, ученый начал с вопроса об оптимальности прогиба позвоночника у таксы. В конце каждой лекции на Рашевского обрушивался град вопросов. Ученый не отвергал даже самых каверзных и каждый ответ начинал стандартно: «Это мы уже подсчитали…»

Отвечая на вопрос об оптимальности размеров нейрона, Рашевский привел цифры, очень близкие к действительной величине основных нервных элементов коры. Так что наши нейроны добротны, оптимальны и, видимо, выпущены «со знаком качества».

Каждая нервная клетка имеет несколько отростков. Один из них, длинный, гладкий, относительно прямой, назван аксоном. Он связывает клетку с соседними районами мозга, иногда весьма отдаленными. Даже для внутричерепных связей нужны очень длинные отростки, тем более для контакта с последними сегментами спинного мозга. У жирафа или кита эти расстояния весьма значительны. Некоторые клетки головного и спинного мозга посылают свои аксоны за пределы нервной системы к мышцам, железам, внутренним органам. Собранные в пучки, они образуют нервы. Аксоны, ушедшие на периферию, могут быть еще длиннее.

Нервные клетки используют аксоны для передачи информации своим соседям и для посылки команд на периферию. Мышцы человека и животных не могут вести какую-либо работу без указаний, поступающих по нервным стволам. Об этом знали еще наши далекие предки.

И теперь, когда житель тропических африканских лесов – пигмей, вооруженный лишь непоколебимым мужеством да небольшим копьем, подползает под брюхо дикого слона, он знает, куда вонзить свое оружие, чтобы перерезать нерв задней конечности. Если удар удался, лесной великан обречен.

Кроме аксона, нервная клетка имеет несколько дендритов: коротких, сильно ветвящихся (отсюда их название, в переводе означающее древовидный), с шероховатой поверхностью отростков. Именно сюда подходят аксоны других нервных клеток. Задача дендритов значительно увеличить поверхность клетки, чтобы максимально повысить сбор информации. Этому служат шипики, небольшие утолщения, словно бусинки нанизанные на дендриты. Поверхность тела клетки из коры кошачьего мозга составляет всего 4 процента от общей поверхности нейрона. Тогда как на шипики приходится 43 процента! Иногда соседняя клетка подает информацию на аксон у его основания. Но это используется главным образом, чтобы перехватить и задержать информацию, которую нейрон вознамерился отправить своему адресату.

Что важнее, отростки или тело клетки? Отростки, разобщенные с телом клетки, долго существовать и выполнять свою функцию не могут – гибнут. Тело клетки, напротив, их быстро регенерирует, иногда с огромной скоростью: 3 микрона в минуту. Все же отростки важнее. Если бы они могли существовать отдельно от клеточных тел, работа нервной системы стала бы еще экономичнее. В подтверждение расскажу об опыте, проведенном на раках.

В нервных ганглиях членистоногих клетки лежат на периферии, а отростки заполняют всю его внутреннюю часть. У этих животных ни один кровеносный сосуд не уходит в глубь ганглия. Кислород и питательные вещества можно получать лишь от кровеносных сосудов, находящихся на их поверхности. Клетки находятся наверху, чтобы дышать, питаться и кормить свои отростки. Подобный способ снабжения ограничивает возможность возникновения у членистоногих крупных нервных узлов, зато удобен для экспериментаторов.

Итак, опыт поставлен на ганглиях рака. Экспериментатор умудрился срезать с них верхний слой, как шкурку с картофеля. При этом нервные клетки были отсечены, а ганглий превратился в клубок спутанных отростков. Тем не менее он исправно выполнял свою функцию, пока не началось отмирание клеток.

Нервные клетки – главные труженики нашего мозга. Мы хорошо знаем, как они выглядят. Их «портреты» неплохо видны под микроскопом на мертвых срезах мозгового вещества. Мы научились изучать их работу и кое-что уже сумели выяснить. Но как им живется в глубине мозга, пока остается тайной.

Даже в самом густом и дремучем лесу растут не одни деревья. Кто же этого не знает? Другое дело мозг. Упоминание о том, что нервных клеток в нем меньше, чем ненервных, обычно удивляет. Откуда и, главное, зачем здесь эти посторонние клетки, ответить довольно трудно. Их два типа: нейроглиальные и сателлитные клетки, Функция последних ясна, они образуют оболочку вокруг нервных клеток и их отростков, как изоляционная лента, накручиваясь на нервное волокно в 5–10 слоев. К нейроглии относят три вида клеток: астроциты – звездообразные клетки с большим количеством отростков, которые далеко проникают в скопления нервных волокон (в отличие от нейронов отростки астроцитов синапсов, то есть соединений, не образуют. Зато у тех из них, что лежат на поверхности кровеносных сосудов, есть на конце расширения, так называемые концевые ножки); олигодендроциты – округлые или многоугольные клетки, имеющие, как свидетельствует их название, мало отростков, и микроглию – мелкие клетки разнообразной формы.