Человеческий мозг. От аксона до нейрона. - Айзек Азимов

Так как цереброспинальная жидкость постоянно поступает в желудочки, она должна каким-то образом оттекать из мозга. В паутинной оболочке существуют маленькие участки, которые называются паутинными ворсинками. Эти ворсинки обильно снабжены кровеносными сосудами, в которые и всасывается цереброспинальная жидкость. Следовательно, существует система активной циркуляции жидкости между сосудистыми сплетениями желудочков головного мозга, где она образуется из крови, и кровью, куда цереброспинальная жидкость всасывается ворсинчатыми сосудами, пройдя через желудочки.

Всегда существует возможность возникновения препятствий на пути циркуляции цереброспинальной жидкости. Например, путь оттока может быть блокирован опухолью мозга, которая сдавливает выход из какого-либо желудочка. В сосудистых сплетениях будет образовываться жидкость, которая, поступив в блокированный желудочек, не найдет выхода. Давление в желудочке будет повышаться, и это повышение может привести к повреждению ткани мозга. Воспаление мозговых оболочек (менингит) также может привести к блокаде оттока жидкости, что закапчивается столь же плачевно. В таких случаях возникает состояние, называемое гидроцефалией (от греческих слов hydr- «вода» и cephalon — «голова»), или, проще говоря, водянкой головного мозга. Это состояние особенно опасно, если возникает в раннем младенческом возрасте вскоре после рождения, до того, как череп успевает полностью окостенеть. Повышение внутричерепного давления в таких случаях приводит к уродливому увеличению черепной коробки.

Проще всего удалить излишек цереброспинальной жидкости посредством люмбальной пункции, то есть путем введения иглы в промежуток между четвертым и пятым поясничными позвонками. В этом месте уже нет спинного мозга, ткань которого заканчивается несколько выше, и иглу можно вводить, не опасаясь повредить спинной мозг. Пучок нервов, который проходит в этом месте спинно-мозгового канала, свободно пропускает тонкую иглу. Цереброспинальную жидкость, правда с гораздо большими техническими трудностями, можно получить и при помощи пункции большой цистерны головного мозга, и также непосредственно из желудочков, если состояние больного настолько тяжело, что по сравнению с ним отходит на задний план риск трепанации черепа. По уровню деления цереброспинальной жидкости и по ее анализу можно получить полезные данные о том, есть ли у данного больного опухоль мозга, абсцесс, менингит или иное инфекционное поражение головного мозга и его оболочек.

Цереброспинальная жидкость обеспечивает не только механическую защиту головного и спинного мозга. Жидкость эта является составной частью сложной системы химической защиты мозга. Как вы уже поняли, головной мозг по своему составу довольно сильно отличается от состава других органов и тканей тела. Мозг содержит множество жироподобиых веществ, часто уникальных по своему строению. Возможно, благодаря этому обстоятельству мозг не способен получать вещества из крови с той же легкостью, что другие ткани организма. Мозг в этом отношении ведет себя очень разборчиво и щепетильно. В результате, если ввести в кровь какое-либо определенное вещество, то его потом можно обнаружить во всех клетках организма, за исключением клеток нервной системы. Поступлению многих веществ в цереброспинальную жидкость препятствует гематоэнцефалический барьер, то есть барьер между кровью и головным мозгом. Возможно, гематоэнцефалический барьер возникает благодаря тонкому слою особых клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных капилляров, питающих ткань головного мозга. Эти клетки составляют часть нейроглии («нервный клей», греч.), особой ткани, которая окружает и поддерживает нервные структуры мозга. Эти клетки превосходят числом нервные клетки. Соотношение между количеством глиальных (как их чаще всего называют) и количеством нервных клеток равно 10:1. В головном мозге содержится около 10 000 000 нервных клеток и около 100 000 000 глиальных. Именно глиальные клетки составляют около половины массы головного мозга. Выстилка, состоящая из этих клеток, останавливает процесс диффузии некоторых веществ из крови в мозг, воздвигая тем самым избирательный барьер. (Раньше полагали, что глиальные клетки выполняют лишь опорные и питательные функции по отношению к нервным клеткам, но в последнее время появились работы, авторы которых утверждают, что глиальные клетки играют важную роль в некоторых функциях мозга, например в формировании памяти.)

Мозг очень требователен и в другом отношении. Работая, головной мозг использует много кислорода. Действительно, при физическом покое четверть всего кислорода, потребляемого организмом, потребляется головным мозгом, хотя его вес равен 1/50 части веса тела. Потребление кислорода заключается в окислении простого сахара (глюкозы), которая доставляется в мозг по кровеносным сосудам. Мозг очень чувствителен к нехватке как кислорода, так и глюкозы. Его повреждение наступает при нехватке этих веществ быстрее, чем повреждение какого-либо другого органа. (Мозг отказывает первым при смерти от удушья, и именно мозг отказывает первым, если ребенок после рождения долго не делает первый вдох.)

Поток крови через головной мозг контролируется организмом очень строго и не подвержен таким колебаниям, которые могут выдержать другие органы нашего тела. Более того, хотя существуют лекарства, с помощью которых можно расширить сосуды головного мозга, не существует таких лекарств, с помощью которых можно было бы их сузить, уменьшив тем самым снабжение мозга кровью. Опухоль мозга может разрушить гематоэнцефалический барьер. Правда, такое разрушение имеет и свою положительную сторону. Лекарство, меченное радиоактивным йодом, можно ввести в вену, и оно проникнет в мозг в месте роста опухоли, что поможет врачам точно определить место ее расположения, зарегистрировав очаг повышенной радиоактивности в ткани мозга.

Как только мы встали на ноги и приняли вертикальное положение, то же самое произошло и с нашей нервной системой. Тогда как у других животных спинной мозг расположен горизонтально, а головной мозг впереди, у нас спинной мозг идет в вертикальном направлении, а головной мозг располагается наверху, венчая все тело. В процессе развития нервной системы новые, и, как мы могли бы сказать, «высшие» функции (включая способность к рассуждению и абстрактному мышлению) добавились к передней части спинного мозга в результате цефализации. Так как у человека передний отдел мозга находится сверху, то, говоря о высших функциях, мы выражаемся одновременно буквально и фигурально.

Более того, у человека наивысший уровень нервной системы стал доминирующим не только согласно нашему о нем мнению, но и по реальной массе. Центральная нервная система среднестатистического человека весит 1480 г. Из этого веса на долю спинного мозга (то есть на долю низшего и самого примитивного уровня) приходится около 30 г, то есть около 2 %. Что же касается головного мозга, то в его массе превалирует масса конечного мозга, вес которого составляет 5/6 общего веса головного мозга.

Приступая к детальному описанию большого мозга, давайте начнем с того, что большой мозг продольной щелью делится на две половины, которые называются полушариями большого мозга. Поверхность полушарий покрыта слоем нейронов сероватого цвета, которые составляют серое вещество головного мозга. Этот слой серого вещества на поверхности полушарий мозга называется корой головного мозга. («Кора» в данном случае означает то же, что она означает в приложении к коре надпочечников.) Под корой располагаются нервные волокна, ведущие от тел клеток коры к другим частям головного мозга и к спинному мозгу. Есть также волокна, которые соединяют между собой разные участки коры. Жироподобные миелиновые оболочки этих волокон придают веществу мозга беловатый цвет, поэтому часть мозга, расположенная под его корой, называется белым веществом мозга.

Кора сложным образом свернута в складки, как я уже говорил в предыдущей главе. Линии, которые разделяют между собой складки, называются бороздами. Самые глубокие борозды называются щелями. Возвышения мозговой ткани между бороздами, которые выглядят как слегка уплощенные давлением крышки черепа цилиндры, называются извилинами. Борозды и извилины, создавая складчатость поверхности полушарий мозга, втрое увеличивают площадь серого вещества мозга. Количество серого вещества в глубине складок коры вдвое превышает его количество на уплощенной поверхности извилин.

Борозды и извилины — стандартные части мозга, и самые заметные из них, расположенные в одних и тех же местах у разных людей, имеют свои наименования.

Две самые постоянные борозды — это центральная и латеральная (то есть боковая) борозды, расположенные, естественно, в каждом полушарии большого мозга. (Полушария головного мозга по своему строению представляют собой зеркальные отражения друг друга.) Центральная борозда начинается на вершине мозга, непосредственно в его середине, и, немного изгибаясь, направляется вперед и вниз. Иногда эту борозду называют роландовой, по имени описавшего ее итальянского анатома XVIII века Луиджи Роландо. Латеральная борозда начинается у нижней поверхности полушария, отступя на одну треть расстояния от его переднего края, и направляется назад и немного вверх параллельно линии основания мозга. Закапчивается эта борозда, не дойдя полпути до заднего края большого мозга. Это самая заметная из всех борозд. Иногда ее называют сильвиевой бороздой по имени Сильвия (профессиональный псевдоним описавшего ее французского анатома XVII века).