Мозг. Как он устроен и что с ним делать

Например: «потому что это более обтекаемая форма», «с нее лучше соскальзывают капли дождя», «такая форма позволяет вращать головой в разные стороны», «потому что природа любит шарообразные формы». Последний вариант ответа ближе всего к вероятной истине.

Вы наверняка догадались, к чему этот разговор. Действительно, согласно законам физики и геометрии нашего мира, сфера – это фигура с наименьшей площадью внешней поверхности, но при этом вмещающая в себя наибольший объем. Других таких фигур нет. Именно поэтому звезды, планеты, крупные спутники имеют округлую форму.

Природа часто идет схожими тропинками. Вот и наш мозг эволюция постаралась компактно разместить в округлой голове. Нужно же упаковать 86 миллиардов нейронов! А борозды и извилины – это попытка разместить вещество еще компактнее, сморщив часть сферы. При этом каждая «морщина» имеет свой смысл. Мы еще вернемся к этому вопросу чуть позже.

Мы уже узнали, что первая волна гибели нейронов регулирует размер и без того немаленького мозга. Но зачем же тогда нужна еще одна?

В 1952 году итальянка Рита Леви-Монтальчини перевозила исследуемые образцы опухолей мышей. Ей предстоял длительный 10-часовой полет на южноамериканский континент, в Бразилию. Добравшись до Рио-де-Жанейро, она обнаружила, что за время полета рядом с фрагментом мышиной опухоли разрослись нервные клетки. Леви-Монтальчини догадалась, что есть некая химическая сила, которая заставляет клетки нервной системы расти. Позже в ходе кропотливых исследований ей вместе с талантливым биохимиком Стэнли Коэном удалось выделить белок, который они назвали фактором роста нервов (Nerve Growth Factor, NGF).

Сегодня мы знаем, что есть ряд белков, которые подсказывают нейронам, куда именно им нужно отращивать отростки. К каждой мышце должны прийти свои отростки клеток нервной системы. Ведь наш мозг управляет мышцами, железами и другими органами. Благодаря белку, фактору роста, нейрон находит клетку-партнера, с которой он должен связаться (ее также называют мишенью). Мишенью может быть как удаленный нейрон, так и клетка мышцы или органа.

В развивающемся мозге ветвящиеся и переплетающиеся отростки нейронов устанавливают связи с очень высокой точностью. Из-за наличия ряда био-химических молекул (наподобие NGF) длинный отросток нейрона, аксон, сразу и без ошибок находит свои мишени. Но в этом процессе есть один нюанс.

Количество молекул фактора роста достаточно ограничено. Оно определяется генетически. А нейрон может удлинять свои отростки, только если получает нужное количество таких молекул.

Представьте себе, что вы отправились за ягодами или грибами в незнакомый лес. Вы шли и развешивали на деревьях метки, чтобы с их помощью найти дорогу домой. Вот вы собрали целую корзину грибов и полное лукошко ягод и теперь идете обратно по своим меткам. И вдруг на середине пути ваши метки обрываются: кто-то специально или случайно их снял. Вы в растерянности и не знаете, куда идти дальше. Для нейрона такими метками служат биохимические молекулы фактора роста, они буквально ведут его к мишени, указывая дорогу. Так же, как человек рискует заблудиться и погибнуть в лесу, нейрон рискует не найти свою клетку-мишень и самоуничтожиться.

В мозге начинается настоящая борьба за ресурсы! Каждый нейрон хочет получить больше биохимических молекул-проводников. Но случается, что некоторые клетки не получают нужное количество молекул фактора роста, они слишком медленно отращивают аксоны. На этом этапе мозгу наиболее важно устранить самых слабых (скажем так – «медлительных»). И клетки, не успевшие связаться с мишенью, гибнут. Выбывает тот, кто вовремя не включился в работу. Вам это ничего не напоминает?

В биологии считается, что самая жесткая конкуренция – внутривидовая. За ресурсы сражаются все: государства, сообщества, отдельные люди. Почему? Потому, что ресурсы не безграничны.

Под ресурсами не обязательно понимается нефть, газ, вода или пища. Это может быть территория, доступ к интернету и даже половой партнер (есть, например, регионы, где больше людей того или иного пола). В мозге ресурсами для нейронов являются проводниковые молекулы фактора роста (и другие молекулы). И в борьбе за них гибнут миллиарды нейронов.

Рис. 4. Схематическое изображение строения нейрона

Отложите книгу на несколько минут и подумайте над этим явлением.

Становится жутковато, когда начинаешь думать о том, что наши собственные клетки сражаются друг с другом за ресурсы! Но мы столкнемся с подобным явлением еще не раз – при рассмотрении других примеров работы мозга. Впереди нас ждут и более впечатляющие факты!

Итак, мы выяснили, что самые цепкие и быстрые нейроны получают достаточное количество факторов роста и успешно формируют связи. Так они и выживают.

Связи между нейронами

Важно сказать несколько слов о том, какие именно связи устанавливают нейроны. Это пригодится в дальнейшем для понимания процессов памяти и внимания.