Александр Батуев - Загадки и тайны психики

Пирамидальный нейрон

В дальнейшем перед учеными встал другой, не менее важный вопрос, вызвавший новую волну споров и дискуссий. Каким способом передается возбуждение с одного нейрона на другой, т. е. каким образом совместная работа нервных клеток обеспечивает функционирование мозга в целом?

Если мы попробуем рассмотреть строение мозга под микроскопом, то перед нами предстанет увлекательная картина. Типичный нейрон имеет тело (диаметром от 5 до 100 микрометров), главная функция которого – производство веществ, необходимых для обеспечения жизнедеятельности клетки. От тела отходит один длинный отросток – аксон (у клеток мозга человека его длина колеблется в пределах от 0,1 мм приблизительно до 1 м!) и множество коротких, сильно ветвящихся отростков – дендритов, длина которых не превышает 100 микрометров. Поскольку дендрит начинает «ветвиться», как правило, лишь на конце, его иногда так и называют «дендритное дерево». Каждая часть нейрона выполняет собственную важную функцию.

Как же осуществляется процесс передачи информации в нервной системе? С помощью дендритов принимаются поступающие сигналы; тело клетки комбинирует и интегрирует эти сигналы, формируя тем самым свой собственный электрический импульс, который далее распространяется по ее длинному отростку – аксону, обычно контактирующему с дендритами другой клетки.

Как мы уже знаем, подобная передача информации происходит в местах специфического контакта – синапсах, где электрический импульс приводит к выделению химических веществ в микроскопических количествах. Эти вещества могут быть разными, но все они называются посредниками – медиаторами. Под их воздействием в нервной клетке, с которой осуществляется контакт, формируется новый импульс... и так до бесконечности. Некоторые нейроны посылают свои аксоны к мышцам, которые под влиянием нервных импульсов могут сокращаться. А если аксон заканчивается на железе, то нервные импульсы приводят к выделению специфического для нее секрета (слюны, поджелудочного сока и др.). Большинство ученых сегодня считают, что информация, которую мы воспринимаем, записывается (кодируется) порядком следования нервных импульсов. Порядок может быть разным для каждой отдельной нервной клетки и зависит от того, какой медиатор и в каком количестве выделяется в тех синапсах, которые расположены на клетке.

Человеческий мозг – это, быть может, самая сложная из всех живых структур во Вселенной. Полагают, что мозг человека состоит из 1011 нейронов (сто миллиардов) – это приблизительно столько же, сколько звезд в нашей Галактике! – и каждый из них получает информацию от 1000 других нейронов. Количество синапсов на каждой нервной клетке различно. Так, крупные нейроны головного мозга человека могут иметь от 4 до 20 тысяч синаптических контактов, другие же – лишь по одному. Организация сложной сети межнейронных связей намного превосходит любую совершенную электронную схему. Хотя в большинстве случаев синапсы образуются между аксонами одной клетки и дендритами другой, существуют и иные типы синаптических контактов: между аксоном и аксоном, между дендритом и дендритом, между дендритом и телом клетки. Вряд ли кто сегодня возьмется с точностью подсчитать количество синапсов в мозгу человека, но число 1014 (сто триллионов) не кажется ученым невероятным. К настоящему времени структура нервной клетки довольно хорошо изучена и не представляет собой чего-то таинственного. Однако, изучая мозг животного и мозг человека, мы сталкиваемся с парадоксальным фактом: нервные клетки того и другого не имеют каких-либо качественных отличий и являются как бы «типовыми» строительными блоками мозгового вещества живых организмов. Но если мы сравним психическую деятельность даже таких представителей отряда приматов, как человекообразные обезьяны (шимпанзе, гориллы, орангутаны, гиббоны) и человека, то у последнего она будет много сложнее и совершеннее.

В чем же состоит секрет поразительной уникальности человеческого мозга, делающий его высшим творением природы? Может быть, ответ на этот вопрос следует искать не в клеточном строении мозга, а в огромной сложности устройства связей между отдельными нервными клетками? Исследовательский поиск полностью подтвердил правильность такого предположения, но поставил перед учеными целый ряд новых интереснейших загадок! С одной из них я вас сейчас и познакомлю.

В ходе исследований межнейронных связей было установлено, что подавляющее число синапсов размещается на дендритах нервной клетки. Поверхность дендрита снабжена густой сетью мельчайших грибообразных выростов, получивших название шипиков. Вот эти-то образования нервных клеток и оказались для ученых наиболее интересными, но... и наиболее спорными. До применения техники с высокой разрешающей способностью многие ученые сомневались в существовании шипиков. Сегодня, благодаря использованию электронного микроскопа, позволяющего увеличивать изображение в сотни тысяч и миллионы раз, мы можем проникнуть в святая святых мозга – его микромир – и исследовать строение даже таких мельчайших образований, какими являются шипики. Теперь нам известно, например, что шипик состоит из ножки и головки. Головка шипика имеет диаметр 1–2 микрометра, а ножка – 1–0,2 микрометра, длина же его может достигать 3–4 микрометров и больше. И вот оказывается, что окончание аксона одной клетки чаще всего контактирует не с самим дендритом другой клетки, а с расположенным на его теле шипиком, поэтому такой контакт получил название аксо-шипикового синапса.

Данные тончайших микроскопических исследований зачастую помогают ученым в раскрытии тех или иных тайн природы и позволяют ответить на многие важные вопросы. Удалось установить, что шипики играют важнейшую роль в психической деятельности человека. Здесь на помощь ученым пришли также данные клинической медицины. Оказалось, например, что некоторые психические заболевания связаны как раз с нарушением функции шипиков. При исследовании мозга больного, страдавшего при жизни одним из тяжелых психических заболеваний – шизофренией, проявлявшейся в нарушении всех психических функций, и прежде всего мышления, перед взором ученых предстала следующая картина. На первый взгляд каких-либо явных признаков повреждений мозга не было видно, однако тонкий микроскопический анализ мозга выявил резкое уменьшение числа шипиков, у оставшихся же наблюдалось нарушение их нормальной конфигурации: они были едва заметны, имели скрученную форму, у многих полностью отсутствовала ножка, что делало их похожими на пеньки. Таким образом, можно сделать предположение, что наша мыслительная деятельность как-то связана с работой дендритных шипиков.