Аксон нейрона и миелиновая оболочка
Посмотрим на строение нейрона повнимательнее. У нейрона есть «тело», основная масса клетки, и есть разные отростки. Малые ветвистые отростки, их бывает очень много, называются дендриты. Они принимают сигнал. Далее этот сигнал передается на тело, а от него на аксон – провод, который передает сигнал дальше. На аксоне можно заметить странные специфические наросты. Эти наросты, называемые «миелиновая оболочка», образуют клетки Шванна. Это изоляция, чтобы, во-первых, сигнал не убегал на другие нейроны. Прямая аналогия с проводами. Представьте, что у вас есть коробка с новогодней гирляндой, и весь провод этой гирлянды лишили изоляции. Вы вставляете вилку в розетку и наслаждаетесь… зрелищем. Будет очень красиво, но недолго. А вторая функция этой оболочки, о которой стоит упомянуть, – это ускорение передачи сигнала.
Если вы крупное существо, то вам нужно как-то решать проблему быстрого реагирования на внешние импульсы. Это можно сделать двумя глобальными путями. Первым путем пошел гигантский кальмар, прекрасное существо длиной около 8 м. Если вы аквалангист и вам нечем заняться, можете поплавать с гигантским кальмаром и при желании пнуть его в одно из щупалец. Он это быстро почувствует и отреагирует, потому что у него есть огромной толщины нервные волокна. Некоторые из них почти в 100 раз толще, чем у человека, и это, кстати, самая массивная нервная система в природе. Поэтому с 1930 года, когда нервные волокна кальмара впервые были обнаружены, их постоянно изучают, и многим современным знаниям о действии нервов человека, их физиологии, биохимии и биофизики мы обязаны кальмарам. Мы себе позволить настолько толстые нервы не можем по одной простой причине – наш размер не 8 м в длину. Поэтому эволюция нашла другой выход – покрыть все клетки изолирующим материалом, позволяющим сигналу двигаться скачками.
Нормальный нерв – миелиновая оболочка не повреждена
Клетки Шванна отвечают за изоляцию и оборачивают собой аксон нейрона, словно изолента. Количество таких слоев может доходить до сотни, и эта оболочка на 75 % состоит из жира как изолирующего материала. Поскольку миелиновая оболочка по объему больше, чем сам нейрон, то, как ни странно, по химической структуре наш мозг по большей части жир. Белое вещество мозга названо так потому, что проводящие миелинизированные отростки нейронов из-за этого сочетания жира и белка имеют белый цвет. Сами тела нейронов выглядят серыми, поэтому называются серым веществом мозга. Кстати, в некоторых кухнях мира ценятся блюда из мозгов, и если вы пробовали подобное, то наверняка не забудете ощущение структуры этого деликатеса. Это, по сути, кусочки рыхлого жира. Так что нашими телами управляет не только страшный макаронный монстр, но еще и жирный. Миелиновая оболочка обязательно нужна, так как без нее начинается череда серьезных проблем, например рассеянный склероз.
Поврежденный нерв – миелиновая оболочка повреждена или разрушена
Напомню, что рассеянным склероз называется так не потому, что человек становится рассеянным, а потому, что поражается множество участков миелиновой оболочки. Поражение «рассеяно» по мозгу, оно «множественное». А «склероз» означает «рубец», то есть замену нормальной ткани тела соединительной тканью, не выполняющей основной функции. Заболевание аутоиммунное, то есть изоляцию ваших собственных мозгов начинает пожирать иммунная система. Описывать всю палитру проявлений этого заболевания нет смысла, это займет ближайшие несколько страниц, но все эти симптомы будут проявлением снижения скорости передачи сигналов между нервными клетками. Если вы успешно читаете эту книгу, ходите, общаетесь с друзьями, у вас нет двигательных проблем, а даже если и есть, но вы все равно понимаете эти строки и можете потом их вспомнить, то ощутите немного радости от текущего момента. Многим людям на свете такое уже неподвластно.
Вернемся к нейрону. По нейрону сигнал бежит в виде электрического импульса. Именно «по» нейрону, а не «в» нейроне, потому что главный передатчик импульса – это именно мембрана клетки. Передает сигнал электрический ток, но не в виде электронов, как в розетке. Электрический ток – это движение заряженных частиц, в том числе ионов. Если бросить кристаллик поваренной соли в стакан с водой – он растворится. Подобное удивить уже не может, хотя в этот момент проявится одно из ключевых свойств воды, а именно свойство диполя. Вода по химической формуле H2O, то есть два атома водорода прикреплены к атому кислорода.
Структура молекулы воды и ее взаимодействие с поваренной солью
Молекула сама по себе электронейтральна, то есть не имеет заряда (H2O0). Однако тут идет речь о суммарном заряде: атом кислорода с зарядом «2–» (O2–) компенсирует два атома водорода с зарядом «+» (2H+). Проблема в том, что атом кислорода жадный, он хочет подвинуть электроны поближе к себе, что и делает, приобретая локальный отрицательный заряд прямо внутри молекулы. Водород в свою очередь приобретает положительный, и внутри самой себя молекула воды превращается в диполь, то есть имеет два разных заряда на концах. Как мини-магнит она может растаскивать ионы из других материалов, что делает ее универсальным растворителем.
Если кристаллик поваренной соли попадет в воду, то молекулы воды растащат NaCl (соль) на составляющие: Na+ и Cl—. Этот процесс происходит и в нашем теле, нам жизненно необходимы подобные ионы для работы. Если же ионы начнут перемещаться куда-либо под каким-либо воздействием, например вы опустили в стакан два электрода либо повысили концентрацию конкретного иона в одном месте и понизили в другом, то движение ионов (заряженных частиц) будет называться электрическим током (направленное движение заряженных частиц). Именно подобный электрический ток работает в вашей голове, когда вы читаете эти строки.
Электричество мозга
Примерно половина энергии нервных клеток уходит на превращение информации в сигналы. Сигнал по мембране нейрона передается в виде коротких электрических импульсов – потенциалов действия (ПД). Как будто вы включаете и выключаете фонарик, ПД – вспышка света. Все ваши мысли, чувства, ощущения и эмоции сводятся к одному – зажиганию и тушению ПД нейронов. Самая прекрасная в мире симфония, картина, самая страшная идея или поступок – это все результат действия нейронов, которые имеют лишь два состояния: 0 или 1. Словно двоичный код в компьютере. И для того, чтобы компьютер или фонарик работал, вам нужна батарейка или другой источник питания. В случае нейрона таким источником служит постоянный внутриклеточный заряд – потенциал покоя (ПП).
