Строение мозга
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Знакомство с таинственной лабораторией мышления — живым мозгом — мне пришлось начать с путешествия по карте. Эта карта похожа и непохожа на обычную. Как и географическая, она четко делится на полушария. Испещренная кружками, треугольничками, черточками — подобиями топографических знаков, она рассказывает о пестром многообразии «ландшафтов». Обширные плоские равнины перерезаны глубокими бороздами и складками. Здесь есть свои пустыни и плотно заселенные центры. «Жители» одних районов коренасты и низкорослы, их соседи — долговязы и худы. Сложный, во многом еще неведомый мир с 14 миллиардами клеточного населения…
Я листаю необычный атлас и передо мной, как живые, возникают картины почти двухвековых исследований этого таинственного мира, в глубинах которого рождаются поэтические рифмы и строгие ряды математических формул, напевные мелодии и четкие логические рассуждения, многообразные оттенки чувств и сложные переплетения мыслей.
Вот древнейшие из дошедших до нас карт — византийские, арабские, средневековые. Узорные линии делят мозг на три части. Считалось, что, подобно древнегреческому храму правосудия, состоявшему из трех залов, в первом из которых допрашивали, во втором выносили приговор, а в третьем приводили его в исполнение, мозг состоит из трех центральных помещений. В первом расположены фантазия и воображение. Это, так сказать, вместилище чувств. Второе — средоточие ума. Здесь возникают мысли, рассуждения. В заднем отделе находится память, оттуда же производится руководство движениями.
Примитивно? Ну, конечно. Немного еще знали в ту пору. Но ведь это первая попытка научно объяснить роль центральной нервной системы. Раньше-то все были уверены, что за наши чувства, духовную деятельность ответственно сердце!
Это был шаг вперед, по меньшей мере, такой же, как отказ от старинных представлений о Земле, будто бы покоящейся на трех китах. Как ни наивны соображения первых исследователей земного шара о материках и странах, они в конечном счете оказались в тысячи раз вернее самых дотошных описаний слонов и китов, на которых якобы опирается плоская, как блин, Земля.
Так же как мореплавателям и путешественникам еще предстояло объехать земной шар, пересечь материки, так и исследователи «неизвестных земель» мозга еще много десятилетий будут вести осторожную разведку и смелые поиски.
Каждый новый землепроходец, открыв реку или горный хребет, оставлял на карте Земли свое имя. Немало имен своих первооткрывателей сохранила нам и карта мозга. Ролландова борозда и клетки Беца, зона Лиссауэра и ядра Даршкевича…
Борозды, извилины, различные нервные образования со звучными и немного странными названиями: «морской конек», «турецкое седло», «борозда птичьей шпоры», «сильвиев водопровод», «варолиев мост». Многое удивляло первых исследователей мозга, знакомившихся с конфигурацией неведомых полушарий. Не будем упрекать их за некоторую вычурность вкуса — ведь благодаря этим пионерам у нас есть теперь подробные анатомические карты мозга, детальнейшие изображения мозговых извилин. Названия, присвоенные по чисто внешнему сходству, — таково начало начал. Первые путешественники по этому странному миру еще не знают, почему образовались складки и борозды и какова их роль. Может быть, от глубины или сильной изогнутости зависит ум и характер человека? Несерьезно? Но ведь это первый поиск, и то, что на материке, открытом Колумбом, живут индийцы тоже ведь оказалось несерьезным.
И вот уже немец Вагнер исследует мозг недавно умерших ученых. Они были умнее обычных смертных, считает он, и вероятно это будет сразу видно по их мозгу. Но ничего не видно. Нет никаких особых извилин, все как у всех.
Может быть, дело в весе мозга? Он составляет сравнительную таблицу. В начале ее — Кювье, здесь же неподалеку оказывается Байрон. Но как же быть с безвестным сумасшедшим, мозг которого не уступает по весу мозгу великого поэта?
…Сколько раз потом составляли подобные таблицы, пытаясь отыскать хоть какую-нибудь связь между способностями человека и размером его мозга. В одной из них на одном из первых мест — Тургенев, на последнем Анатоль Франс. Мозг французского писателя оказался вдвое легче, чем Тургенева. Разве это говорит о мере таланта того и другого? В чем же все-таки дело? В Париже организовали даже специальное научное общество. Задача — изучить особенности мозга разных людей. Вероятно, это было несколько фанатично: каждый член общества завещал после смерти свой мозг оставшимся в живых для исследования. Необычный договор строго соблюдался. Но результата не достигли. Ведь дело-то было вовсе не в извилинах.
Вновь и вновь рассматриваю я карты — на них поиски и свершения десятков поколений ученых. Но тайна во многом продолжает оставаться тайной.
В Москве, недалеко от Курского вокзала, есть научный институт. Занимаются там исследованием мозга животных и человека. Он так и называется — Институт мозга. Не один день провела я здесь, знакомясь с многочисленными лабораториями. Каждая из них — своего рода цех громадного предприятия. Вначале мозг исследуют анатомически. Расчленяют его на составные части, словно разбирают игрушечный конструктор. Верхний тонкий слой — кора. Затем — более массивная, но меньшая по площади и не собранная в складки подкорка. Дальше идет так называемый средний мозг, постепенно переходящий в спинной.
Медленно снимают деталь за деталью, пока не обнажается внутренность «живой машины» — белые, блестящие нити «проводов», уходящие вглубь. Они соединяют мозг со всеми частями нашего тела. Сложное переплетение их напоминает ту запутанную неразбериху, которая открывается, если снять крышку радиоприемника. Все «детали» подробно описывают, зарисовывают — так рождаются анатомические карты мозга. Это, так сказать, взгляд снаружи.
В следующем «цехе» мозг специальными ножами разрезают на 20—25 тысяч тончайших слоев — почти прозрачных, как папиросная бумажка. Они так тонки, что, прежде чем исследовать, их наклеивают на стеклышки. Кроме того, их красят специальными красками: нервные клетки и соединительная ткань по-разному впитывают красящее вещество и прокрашиваются одни меньше, другие больше. Теперь в микроскоп хорошо будет видна внутренняя структура мозга.
Удивительную картотеку показали мне в этой лаборатории. Многочисленные срезы только одного мозга едва умещаются в большом шкафу. Сколько же труда нужно, чтобы каждое такое стеклышко тщательнейшим образом исследовать! Рассмотреть нервные клетки, уловить их сходство и различие, понять закономерности расположения. Наконец, просто сосчитать, чтобы в итоге появились новые карты, на которых видна клеточная архитектоника мозга.
Непосвященному трудно уловить, чем отличаются эти карты друг от друга. Ярко-оранжевый фон, бесчисленные черные мазки, точки, кляксы, закорючки. А специалисту достаточно беглого взгляда, чтобы понять: вот это срез задней части мозга, а вон тот — передней.
— Смотрите, в теменной области клетки мелкие, расположены густо, словно прорастающие зерна. — Мой собеседник перебирает несколько листов, вынимает еще один. — А здесь совсем иная картина: клетки посажены редко, они гораздо крупнее, чем на первом срезе. Это — двигательная область. Впрочем, чтобы лучше разобраться, давайте пройдем в следующую лабораторию — там как раз исследуют отдельные нервные клетки.
Да, это чувствуется сразу: рисунками нервных клеток комната буквально завалена. Они сложены разъезжающимися стопками на столах, развешаны на стенах, неуместившиеся просто сдвинуты на стулья, подоконники. От этого лаборатория становится похожа на фотоателье с бесконечно повторяющимися увеличенными портретами.
Видимая в микроскоп как небольшая звездочка, каждая клетка здесь, увеличенная во много раз, превращается в гигантскую звезду с раскинутыми во все стороны лучами-щупальцами. Ветвистое, все обросшее мохнатыми короткими отростками, тело клетки напоминает какие-то фантастические кусты или диковинные листья.
Удивительный «гербарий» собран в Институте мозга. Вот эти, треугольные тела которых сразу обращают на себя внимание необычностью формы и размером, обнаружили одними из первых, чуть ли не столетие назад. Это знаменитые пирамидные клетки. Их особенно много в тех областях мозга, которые управляют движениями нашего тела. А рядом — кружевные, целиком из ажурных ответвлений клетки-снежинки. Они словно вкраплены в промежутки между большими пирамидными клетками, едва касаются их своими тонкими лучиками.
Я беру «семейный альбом» с увеличенными фотографиями клеток. Здесь они изображены не порознь, а так, как расположила их природа в нашем мозгу. Получить такой групповой портрет нервных клеток далеко не просто. По одной срисовывают их через микроскоп с помощью специальной увеличительной приставки. На зарисовку каждой клетки уходит нередко целый день. А потом готовят из них своего рода фотомонтаж.
Так создаются новые карты. Скрытый от обычного взгляда мир нервных клеток здесь увеличен, приближен вплотную, почти ощутим, словно далекая поверхность Луны в окуляре телескопа. Но это лишь внутренний вид сложнейшей природной лаборатории. А как обстоит дело с механизмом мышления? Но об этом уже читайте в нашей следующей статье.
Автор: Е. Сапарина.