Баланс сил
Современная наука, как мы видели, уже может составить примерную карту мозга. В целом мы знаем, какие области участвуют в обработке тех или иных видов информации. Мы можем заглядывать в живой мозг, когда он выполняет различные функции, и видеть, какие области активируются, а какие тормозятся. Но что происходит на уровне самих нервных клеток? Как они связаны друг с другом и как они общаются друг с другом? Критическим элементом этого гигантского механизма, нашего мозга, являются синапсы, где, как выразился Кахаль, нервные клетки обмениваются «протоплазменными поцелуями, межклеточными фразами, в которых, по всей видимости, и заключается финальный экстаз грандиозного любовного романа».
Дело в том, что синапсы бывают не только нервно-мышечными. Они имеются также в местах прилегания нервных и железистых клеток, а также, что важнее, между самими нервными клетками. В головном мозге несколько сотен триллионов синапсов, а в спинном мозге – еще многие миллионы. Типичный нейрон головного мозга контактирует с несколькими тысячами других клеток. Именно эта невероятная мозаика соединений лежит в основе сложного поведения высших животных, включая вас и меня.
Одни синапсы являются возбуждающими, в них нейромедиатор вызывает возбуждение следующей клетки, стимулирует передачу импульса, другие – тормозящими, в которых нейромедиатор выключает следующую клетку в цепочке, подавляет ее активность. Большинство нервных клеток получают одновременно множество возбуждающих и тормозящих сигналов, и их реакция определяется балансом сил противоположных сигналов. В таких системах распределение сигналов во времени имеет критическую важность. Тормозящий сигнал будет неэффективным, если он поступит после возбуждающего сигнала, а возбуждающий сигнал может оказаться блокированным при поступлении одновременно с тормозящим сигналом. Дело осложняется тем, что синапсы в пресинаптических нервных окончаниях могут предотвращать выброс нейромедиатора. Таким образом, предсказать реакцию даже одной клетки в электрической цепи крайне сложно.
Если в нервно-мышечных синапсах основным нейромедиатором является ацетилхолин, то в мозге масса других нейромедиаторов и их рецепторов. Основной возбуждающий нейромедиатор в мозге – глутамат натрия, который лучше известен как искусственный усилитель вкуса, добавляемый во многие блюда китайской кухни. Избыток глутамата вызывает чрезмерное возбуждение целевых клеток и может приводить к их гибели. Глутамат, таким образом, представляет собой двуликое вещество, которое принципиально важно для нормальной активности мозга, но способно полностью разрушать нервные клетки. Как следствие, в процессе эволюции клетки выработали способы быстрого уменьшения концентрации глутамата в мозге до низкого уровня, и во всех местах, где выделяется глутамат, присутствуют специальные вещества-транспортеры, которые захватывают внеклеточный глутамат и закачивают его обратно в клетки. Основным тормозящим нейромедиатором в головном мозге является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), а в спинном мозге – глицин. Нарушение естественного функционирования любого из нейромедиаторов этой троицы или его рецептора в результате приема лекарств или воздействия токсина приводит к возникновению множества проблем.
Какое из двух зол меньше
В 1974-м и в 1997 г. по Эфиопии прокатились волны голода. Западный мир с содроганием смотрел на происходившее там – прямые телетрансляции с истощенными детьми и взрослыми на первом плане были ужасными. Программы продовольственной помощи стали появляться как грибы после дождя.
На экранах телевизоров, однако, не было видно другой трагедии. Многие из голодающих не могли встать не от истощения, а в результате отравления ядом, содержавшемся в единственно доступной для них пище. Местный врач Хайлейсус Гетахун, побывавший в отдаленных высокогорных районах на севере Эфиопии, рассказывал, как в одной семье из шести человек «его попытались приветствовать традиционным поклоном, но никто так и не смог встать. На ногах держалась лишь одна девочка». Ее мать обвязывала себя веревкой, свисающей со стены хижины, чтобы не упасть, когда она дробила зерно, а семья полностью зависела от помощи родственников и соседей. Это были жертвы эпидемии латиризма – постепенного паралича мышц, вызванного употреблением в пищу горошка, чины посевной, Lathyrus sativus.
Чину выращивают в Южной Азии и в Эфиопии уже более 2500 лет. Эта культура очень распространена по той простой причине, что ее дешево и легко выращивать, она устойчива к засухам, наводнениям, нашествиям насекомых и дает хорошие урожаи высокопитательного зерна. Зачастую только она переживает сильную засуху. Ну чем не идеальная культура для районов, где нередок голод, если бы не одно но. В этом растении высокий уровень сильнодействующего нейротоксина с труднопроизносимым названием бета-N-оксалиламино-L-аланин (обычно его обозначают аббревиатурой BOAA). BOAA специфически поражает двигательные нервы, которые управляют движением мышц. Его действие аналогично действию глутамата, т. е. он является «возбуждающим» – ядом, который возбуждает нервные клетки настолько, что они погибают.
BOAA присоединяется к глутаматным рецепторам на клетках двигательных нервов мозга. Эти рецепторы представляют собой ионные каналы, и присоединение к ним глутамата открывает пору, позволяя ионам кальция поступать в клетку. Поскольку избыток кальция губителен для нервных клеток, постоянное возбуждающее действие BOAA на глутаматные рецепторы приводит в конечном итоге к гибели клеток. Как следствие, у тех, кто ест чину в течение длительного времени, развивается периферический паралич ног. Больные могут лишь ползать, и улучшения практически не происходит даже после прекращения употребления чины в пищу.
Латиризм – старейшее неврологическое заболевание, известное людям. Еще в 400 г. до н. э. прославленный индийский врачеватель Чарак признавал, что оно связано с чрезмерным употреблением в пищу чины, а примерно столетием позже Гиппократ писал, что в Эносе «все мужчины и женщины, которые постоянно едят горошек, теряют силу ног». Первый отчет, прямо указывавший на связь между латиризмом и употреблением чины в пищу, был опубликован в 1844 г. генерал-майором Уильямом Слиманом в его книге «Мысли и воспоминания служаки из Индии» (Rambles and Recollections of an Indian Official). Там он описывал вспышку латиризма, поражавшего и скот, и людей, в районе Саугор в центральной части Индии.
Несмотря на все наши знания, трагедии не прекращаются. Во время Второй мировой войны ежедневный рацион заключенных немецкого концентрационного лагеря в Вапнярке
[31] недалеко от границы Украины состоял из чины и хлеба. За три месяца у 60 % заключенных развился латиризм. Причину заболевания в конечном итоге установил один из них, который сам стал жертвой этой болезни, и проблему решили, удалив чину из рациона. Этот случай заставил признать, что чина, если она составляет основную часть диеты более трех-четырех месяцев, неизбежно приводит к параличу.
