100 великих тайн сознания - Анатолий Бернацкий

В ходе дальнейших исследований нейронов, контролирующих время, был установлен любопытный факт. Оказалось, что если на абсолютно здоровые «нейроны времени» воздействовать дофамином и серотонином, то это практически не оказывает влияния на их деятельность, но существенно улучшает работу нейронов, пораженных болезнью Паркинсона.

Ведь для того, чтобы человеческий организм нормально функционировал, необходимо, чтобы врожденные и приобретенные навыки совершались в строго определенной последовательности. Появление же в этой закономерности различных сбоев выливается в возникновение ряда нервных и психических заболеваний. Знание структур, которые отвечают за контроль времени, а также механизмов их функционирования, может помочь в лечении и других психических заболеваний. По крайней мере, такого мнения придерживаются многие неврологи.

ТАИНСТВЕННАЯ ГЛИЯ

Исследуя нейроны мозга Альберта Эйнштейна, известный американский гистолог Мэриан Даймонд установила, что как по количеству, так и по размерам они ничем не отличаются от тех, что формируют серое вещество обычных людей.

Зато в той области коры, которая отвечает за высшие формы мыслительной деятельности, исследовательница обнаружила значительно большее количество клеток нейроглии (глии), чем у среднестатистического человека.

Этот факт, конечно, можно было бы посчитать обычным совпадением. Однако современные и более полные исследования говорят о другом. Они показывают, что клетки глии играют куда более важную роль в функционировании мозга, чем считалось ранее.

Аведь до последнего времени в изучении структур и функций мозга основное внимание акцентировалось на исследовании нейронов, хотя их, как известно, в 9 раз меньше, чем клеток глии. Раньше считалось, что эти клетки выполняют лишь чисто «технические» функции: способствуют перемещению питательных веществ из кровеносных сосудов в нейроны, поддерживают в мозге оптимальный баланс ионов, нейтрализуют патогенные бактерии и т. д.

Но при более тщательном их исследовании выяснилось, что ситуация с глиальными клетками далеко не так проста, как предполагалось ранее. Последние исследования говорят о том, что на протяжении всей жизни человека нейроны и глия постоянно обмениваются сигналами.

По количеству и по размерам нейроны мозга Альберта Эйнштейна ничем не отличаются от тех, что формируют серое вещество обычных людей

Более того, и сами глиальные клетки общаются и друг другом, влияя на деятельность всех структур мозга. Но передают они сообщения друг другу с помощью химических, а не электрических сигналов, как нейроны.

При этом глия очень четко распознает поступающие в аксоны электрические импульсы, реагируя на них поглощением ионов кальция. В нейронах кальций, в свою очередь, «включает» ферменты, которые отвечают за синтез нейротрансмиттеров – химических соединений, с помощью которых электрический импульс передается из нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами.

Не исключено, что поступивший в глиальные клетки кальций активизирует определенные ферменты, которые влияют на начало и развитие каких-то реакций…

Впервые клетки глии были обнаружены и описаны еще в 1846 году знаменитым немецким патологоанатомом Р. Вирховым. Он же и дал им и это название, тем самым определив их как структуры, склеивающие нервную ткань.

Особенно интенсивно изучали глию медики, так как в этой ткани особенно часто возникают опухоли мозга. В свою очередь, это обстоятельство, скорее всего, связано с тем, что клетки глии, в отличие от нейронов, могут делиться даже во взрослом состоянии.

Следует отметить, что глия состоит из нескольких типов клеток. Однако в ней наиболее широко представлены нервные клетки, называемые астроцитами. Например, в мозолистом теле на их долю приходится четверть всех глиальных клеток.

Уже само название астроцита говорит о том, что он имеет форму миниатюрной звездочки с многочисленными отростками, один из которых связан с нейроном, а остальные – с капиллярами.

На конце каждого отростка имеются утолщения, называемые астроцитарными ножками. Но поскольку за поверхность капилляра цепляются отростки многих астроцитов, то они переплетаются друг с другом настолько плотно, что вокруг кровеносного сосуда образуют подобие чехла.

Считается, что эта изоляция сосудов является одним из «редутов» в мозговом, или гематоэнцефалическом, барьере.

Два других типа глиальных клеток – олигодендроциты и шванновские – похожи не только по внешнему виду, но и по выполняемым функциям. Правда, олигодендроциты образуют миелиновую оболочку аксона в центральной нервной системе, а шванновские клетки – в периферической.

Намотан же миелин на аксон слоями, подобно изоленте. Причем таких слоев на одном аксоне бывает до полутора сотен.

Впрочем, хотя большинство аксонов и покрыты толстым слоем нейроглии, тем не менее на многих из них ее нет вообще.

Более того, даже на покрытых глией нервных волокнах на каждом миллиметре «изоляционного» слоя имеются разрывы, называемые перехватами Ранвье.

В последние годы, став предметом тщательного изучения нейробиологов, глия приоткрывает все больше и больше своих тайн. Например, выяснено, что она играет очень важную роль в распространении по нейрону электрических импульсов.

Предотвращая «утечку» сигнала, глия обеспечивает быстрое прохождение импульса от одного участка к другому. Так, по аксону, который покрыт миелином, сигналы бегут примерно в 100 раз быстрее, чем по волокну без изоляции.

Но для того, чтобы импульс «проскакивал» через волокно с максимальной скоростью, необходимо соблюдение следующего условия: толщина изоляции должна находиться в строго определенной пропорции к диаметру волокна внутри нее. Наилучший результат достигается, когда отношение толщины аксона к общей толщине волокна равно 0,6. Но вот как глиальные клетки определяют это соотношение, то есть количество необходимых слоев, ученым пока неизвестно…

«У человека процесс миелинизации протекает постепенно. В момент рождения лишь в нескольких областях мозга содержится достаточно большое количество миелина, который затем к 25–30 годам неравномерно распространяется и откладывается в отдельных местах.

Миелинизация обычно идет волной от затылочной коры больших полушарий к лобной по мере взросления. Соответственно, в лобных долях она происходит позже всего. Эти области ответственны за сложные рассуждения, планирование действий и суждения – а такие навыки приходят лишь с опытом. Исследователи предполагают, что недостаточная миелинизация является одной из причин того, что подростки не способны принимать ответственные решения так же, как взрослые.

Предположительно, в человеческом мозге миелинизация аксонов не завершается до полового созревания, поскольку до этого времени волокна продолжают расти, обретают новые ветви и лишаются старых в зависимости от индивидуального опыта данного человека. После того как они покрываются миелином, в них могут происходить лишь более ограниченные изменения. Ученых волнует, действительно ли миелин обеспечивает познавательные способности, или же когнитивные процессы просто ограничены в тех областях, где он еще не сформировался.» (Дуглас Филдз. Вещественность белого вещества. // В мире науки. 2008, № 6).

Это попытался выяснить Фредрик Уоллен. Будучи сам неплохим музыкантом, он и провел изучение распределения глии у профессиональных пианистов. В результате этих исследований ученый установил, что, в отличие от людей, далеких от музыки, у пианистов определенные области белого вещества действительно развиты намного лучше. Более того, особенно много глии отмечается у тех музыкантов, которые начали осваивать инструмент в раннем возрасте.

Наблюдается также прямая связь между объемом глии и коэффициентом интеллекта IQ. Эти доказательства были получены при изучении детей в возрасте от 5 до 18 лет. Кроме того, было установлено, что у детей, страдающих тяжелыми нарушениями внимания, белого вещества в мозолистом теле содержится на 17 % меньше, чем у здоровых.

В экспериментах на крысах тоже было продемонстрировано, что те из животных, которых выращивали в богатой на «игрушки» и общение среде, в мозолистом теле имели повышенное содержание миелинизированных волокон.

Опираясь на эти сведения, ученые стали подозревать, что глия может иметь непосредственное отношение и к различным заболеваниям психики. Например, при томографическом исследовании мозга при дислексии было установлено, что количество белого вещества в нервных цепях, участвующих в чтении, значительно меньше, чем в здоровом организме.

Еще в одном исследовании было установлено, что у людей, неспособных различать высоту звука, снижено количество белого вещества в одном из пучков волокон на правой стороне мозга.