У этих клеток полно работы: каждый олигодендроцит может одновременно контактировать с пятью десятками нейронов, обернув аксоны оболочкой из многих слоев миелина, смеси жира и белка, сформировавшейся в процессе эволюции. Жир и белок покрывают аксоны слой за слоем, позволяя электрическому импульсу проноситься со скоростью до 200 м/сек. Миелиновые оболочки, созданные олигодендроцитами, позволяют аксонам действовать как провода Hi-Fi.
2.4. Другие структуры
Помимо нейронов, глиальных клеток и сложнейшего микрокосмоса молекул, обеспечивающих работу мозга, еще два хитроумных механизма работают на его выживание. Это настоящая гидравлическая система, в которой циркулируют кровь и вода.
2.4.1. Гематоэнцефалический барьер
Задолго до того, как люди изобрели фильтры для воды, фильтры для воздуха в кондиционерах и пылесосах и даже сигареты с фильтром, эволюция снабдила их мозги замечательной системой фильтрации, получившей позднее название гематоэнцефалического барьера.
Эндотелиальные клетки центральной нервной системы прилегают друг к другу столь плотно, что позволяют только некоторым молекулам, переносимым кровотоком, попадать внутрь мозговой ткани. В мозг попадают молекулы воды – во избежание обезвоживания, глюкоза для питания, аминокислоты, служащие строительным материалом, и немногие другие. Путь перекрыт для всех нежелательных молекул, особенно таких, как токсины и бактерии.
Именно благодаря процессу фильтрации мозговые инфекции являются довольно редким заболеванием. Беда, однако, в том, что гематоэнцефалический барьер не пропускает в мозг и лекарства, состоящие как из крупных молекул, так даже и из крошечных. Наука движется в направлении создания наномолекулярных средств (размером порядка нанометра, то есть миллиардной доли метра), способных просочиться сквозь церебральный фильтр.
2.4.2. Спинномозговая жидкость
Мозг на самом деле не лежит в черепной коробке, а плавает в прозрачной бесцветной жидкости, состоящей в основном из воды. Спинномозговая жидкость служит мозгу подушечкой, на которой он возлежит, не рискуя быть раздавленным собственным весом.
Исследователи установили, что мозг массой около 1350 граммов, плавая в спинномозговой жидкости, давит на нее весом примерно 25 граммов. Кроме того, жидкость решает и другие, не менее важные задачи.
Она защищает мозг по мере возможностей от удара (ни один футболист не решился бы пинать головой старый тяжелый кожаный мяч, зная в деталях, какая сложная штука у него в голове); выполняет уборку и промывку, будучи одним из важнейших звеньев глимфатической системы (названной по аналогии с лимфатической, управляется глиальными клетками [см. стр. 46]). Другими словами, спинномозговая жидкость выводит из мозга разный мусор, промывая его преимущественно во время сна, через каналы, сжимаемые и разжимаемые глиальными клетками.
Вдобавок благодаря этим удивительным механизмам регуляции мозг в сутки производит около полулитра спинномозговой жидкости (спинно- поскольку она заполняет также позвоночный канал). Это количество неизменно изо дня в день, в организме человека должно постоянно присутствовать 120–160 мл жидкости, циркулирующей безостановочно между головным мозгом и спинным мозгом. Без этой постоянной циркуляции внутричерепное давление стало бы непреодолимым для кровообращения, что привело бы к ишемии.
Спинномозговая жидкость удерживается посредством мембранных оболочек, окружающих мозг, и вырабатывается в мозговых желудочках, четырех взаимосвязанных полостях, и абсорбируется в кровь. Этот круговорот обмена жидкостями поддерживает также химическую стабильность в мозге.
3. Топография
Примерно 525 миллионов лет тому назад на нашей планете появились первые позвоночные животные. Это были существа, вдоль всей спины которых протягивалась специальная структура – позвоночник. Именно с них начался процесс так называемой энцефализации, отделения мозга, который после многих миллионов лет развития привел к образованию особой части тела – головы.
На протяжении долгих лет доисторического развития мозг становился постепенно все больше и больше, все сложнее и эффективнее и в конце концов разделился на два практически симметричных полушария. В центре полушария соединены мозолистым телом, пучком нервных волокон. Но функционируют они на самом деле в асимметричном режиме: участок мозга, отвечающий за речевые способности, находится почти всегда в левом полушарии у правшей (95 %) и чуть реже (70 %) у левшей. Топография мозга воспроизводит во многих своих чертах ход эволюции: человеческий мозг унаследовал в ходе длинной и удивительной истории развития структуру предшественников.
Американский невролог Пол Маклин в 60-х годах прошлого столетия разработал теорию, получившую название triune brain («триединый мозг»). Согласно его выводам, в мозге сохранились архаичные участки, принадлежавшие когда-то предшественникам человека, и эти участки помогают понять историю возникновения и развития самой сложной машины на Земле. По мнению ученого, эволюция сочла более рациональным и удобным добавлять улучшения и дополнительные устройства в уже существовавшие модели мозга, чем для каждого существа переписывать программу заново. Конечно, и на это потребовались миллионы лет.
Итак, в самой глубине мозга спрятана самая его древняя и маленькая часть – рептильный мозг. Этот мозг контролирует самые примитивные жизненные функции, от дыхания до сердцебиения, от температуры тела до тех действий, которые называются инстинктивными, в том числе древний инстинкт защиты территории. Эти задачи выполняются без всякого вмешательства мысли или воли.
На следующем уровне расположен отдел, связанный прежде всего с появлением млекопитающих, – лимбическая система. В нем запрятан ключ к эмоциям, побуждениям, поведенческой мотивации и долгосрочной памяти, к бессознательному. Этот отдел мозга необходим для социального поведения млекопитающих, он отвечает за привязанность и способность ее выразить.
И на высшем уровне расположена кора мозга, укутывающая мозг серым веществом: она появилась у приматов, развилась у гоминидов и приобрела важнейшее значение у человека. В коре формируются сознание, мышление, находится центр речи и все иные способности, отличающие человека, такие, например, как способность прогнозировать последствия поступков и будущие события [см. стр. 79].
Разумеется, все три отдела мозга эволюционировали в течение многих миллионов лет, в течение всей истории животного мира. Части мозга неотделимы друг от друга, это не разборная матрешка, наоборот, они плотно соединены запутанной сетью нейронов. И нельзя сказать, что в голове у человека мозг рептилии, – нет, это некие структуры, унаследованные от наших общих с рептилиями предков. Разделить мозг на части невозможно – в конечном итоге он един.
3.1. «Рептильный мозг»
Предок, первый обладатель «рептильного мозга», бороздил воды океана около 500 миллионов лет назад. Его примитивный мозг состоял всего из нескольких сотен нейронов. Но прошли миллионы лет, и мозг усложнился, вместе со своими носителями – морскими животными. Когда некоторые виды вышли на сушу, чтобы колонизировать новую среду обитания, им пришлось научиться выживать в совершенно иных условиях и приспособиться к новым опасностям. Примерно 250 миллионов лет назад как раз и сформировался орган, который сегодня называется «рептильным мозгом». Возникнув у относительно более сложных существ – амфибий, этот мозг стал прообразом всех будущих мозгов на Земле. Базовые свойства этого мозга можно обнаружить как у современных рептилий, так и у современных млекопитающих, в том числе и у человека, хотя, конечно, за долгие миллионы лет эволюции накопились и огромные различия.
