Не вдаваясь в чрезмерные подробности (я не хочу пугать вас раньше времени), давайте поговорим о том, из чего на самом деле состоит головной мозг. Вы, вероятно, знаете, что в нем есть клетки под названием нейроны. Эти клетки посылают сигналы (потенциалы действия) по всему мозгу и связываются с другими его клетками, образуя необычайно сложную и постоянно меняющуюся сеть. Подсчитано, что в этом органе содержится около 88 миллиардов нейронов, каждый из которых имеет тысячи или десятки тысяч окончаний, образующих при соединении с другими нейронами синапсы.
Дендриты нейрона образуют связи с другими нейронами. В результате этих связей формируется синапс, где происходит выработка нейромедиаторов. Аксоны должны быть покрыты миелином, чтобы электрические сигналы[1] передавались эффективнее.
Уже впечатлились? А если я скажу вам, что некоторые из этих нейронов способны посылать потенциалы действия со скоростью почти 480 км/ч? Даже болид «Формулы-1» едет медленнее! На предыдущей странице изображен типичный нейрон, который состоит из клеточного тела с ядром (оно хранит ДНК и посылает команды), аксона (он похож на железнодорожные пути, по которым движется сигнальный поезд), дендритов (маленькие железнодорожные пути, ведущие к конкретным станциям) и синапса (средневековый откидной мост, где все дороги обрываются и сообщения перелетают через пропасть). Вот и все! Теперь, когда вы знаете о строении одной из важнейших клеток организма, вы официально считаетесь нейробиологом.
В синапсах высвобождаются нейромедиаторы, химические вещества, которые передают сигнал от нейрона к нейрону. Они помогают обеспечить бесперебойность этой передачи. Ведь синапс, по сути, представляет собой просто пустоту между клетками мозга. Когда потенциал действия идет по нейрону, он в итоге доходит до его конца, где сигнал стимулирует высвобождение нейромедиатора. Потом второй нейрон связывается со специализированными рецепторами, которые захватывают это вещество, и получает его. А затем понимает, что должен послать сигнал дальше. Нейрон можно сравнить с бегуном, передающим эстафетную палочку. Эти сигналы, которые представляют собой не что иное, как закодированные электрические сообщения, дают мозгу инструкции. В результате мы можем хранить воспоминания, смеяться над шутками, засыпать – другими словами, делать все что угодно.
Возможно, вы уже слышали названия некоторых нейромедиаторов: серотонин, дофамин, норадреналин (норэпинефрин), глутамат… Они, по сути, представляют собой языки мозга. Так, одни нейроны говорят на языке дофамина, а другие – на языке серотонина. Это помогает нашему мозгу общаться в конкретный момент с какими-то конкретными областями. Например, только с теми, которые говорят на языке дофамина. И мозгу не нужно рассылать сообщение повсюду – это только запутало бы его.
Говоря, что мозг состоит из нейронов, ученые кое-что утаивают: в его структуре есть и другие типы клеток, например глиальные. Их число почти в 10 раз превышает число нейронов. Глиальные клетки – это обобщающий термин. Например, микроглиальные клетки являются иммунной системой мозга, потому что наши обычные иммунные клетки и антитела оказались бы слишком разрушительными, если бы действовали в мозге. Глиальные клетки также развиваются в специализированный тип клеток, называемый астроцитами. Из них состоит около 25–50 % мозга, и это значит, что их число до пяти раз превышает число нейронов. Астроциты плавают рядом с нейронами и всячески им помогают. Они также многое делают для себя, например создают структуру среди клеток, поглощают и высвобождают нейромедиаторы (подобно синапсам), и способствуют формированию гематоэнцефалического барьера. Глиальными называют и эпендимальные клетки, которые образуют спинномозговую жидкость, защищающую мозг и устраняющую продукты жизнедеятельности, и олигодендроциты, которые покрывают миелином аксон нейрона, чтобы он эффективнее передавал сигналы. Мы вернемся к этим странным названиям позднее. Но вы уже получили хорошее представление о том, что мозг состоит не только из нейронов.
Если вы интересуетесь мозгом, вы могли часто слышать о гематоэнцефалическом барьере (ГЭБ). Кровь в человеческом организме – это транспортная система для всего. Кровеносные сосуды действуют как дорожная сеть. По ним перемещаются все виды транспорта, например легковые автомобили (эритроциты), автомобили экстренных служб (иммунные клетки) и грузовики с продуктами (частицы пищи, белки, жиры, сахара и т. д.). На дорогах даже можно встретить беглых преступников (бактерии, вирусы). Мозг слишком важен, и нельзя, чтобы все это в него попадало. Поэтому между кровотоком и тканью мозга существует барьер. Кислород, глюкоза и эритроциты легко проходят через него, но бактерии, иммунные клетки и все остальное – нет. Хотя бывают случаи, когда они все же проникают через барьер, и это всегда плохо для нашего здоровья. Хотя ГЭБ хорошо защищает мозг, он создает проблемы с доставкой лекарственных веществ. При создании препаратов, воздействующих на мозг, ученые должны придумать, как его преодолеть.
1
По аксону нервной клетки сигнал передается в виде электрического импульса, а через синапс сигнал передается посредством медиатора, чтобы далее по дендриту вновь проводился электрический импульс.