Будова мозку
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Знайомство з таємничою лабораторією мислення – живим мозком – мені довелося почати з подорожі по карті. Ця карта схожа і не схожа на звичайну. Як і географічна, вона чітко ділиться на півкулі. Поцяткована кружечками, трикутничками, рисками – подобами топографічних знаків, вона розповідає про строкате різноманіття «ландшафтів». Обширні плоскі рівнини перерізані глибокими борознами і складками. Тут є свої пустелі і щільно заселені центри. «Жителі» одних районів коренасті і низькорослі, їх сусіди – довготелесі і худі. Складний, багато в чому ще невідомий світ з 14 мільярдами клітинного населення…
Я гортаю незвичайний атлас і переді мною, як живі, виникають картини майже двовікових досліджень цього таємничого світу, в глибинах якого народжуються поетичні рими і строгі ряди математичних формул, співучі мелодії і чіткі логічні міркування, різноманітні відтінки почуттів і складні переплетення думок.
Ось найдавніші із збережених до нас карт – візантійські, арабські, середньовічні. Візерункові лінії ділять мозок на три частини. Вважалося, що, подібно давньогрецькому храму правосуддя, який складався з трьох залів, у першому з яких допитували, у другому виносили вирок, а в третьому приводили його у виконання, мозок складається з трьох центральних приміщень. У першому розташовані фантазія і уява. Це, так би мовити, вмістилище почуттів. Друге – осередок розуму. Тут виникають думки, міркування. У задньому відділі знаходиться пам’ять, звідти ж виробляється керівництво рухами.
Примітивно? Ну, звичайно. Трохи ще знали в ту пору. Але ж це перша спроба науково пояснити роль центральної нервової системи. Раніше-то всі були впевнені, що за наші почуття, духовну діяльність відповідальне серце!
Це був крок вперед, щонайменше, такий же, як відмова від старовинних уявлень про Землю, що нібито спочиває на трьох китах. Як не наївні міркування перших дослідників земної кулі про материки та країни, вони в кінцевому рахунку виявилися в тисячі разів вірніше самих допитливих описів слонів і китів, на яких нібито спирається плоска, як млинець, Земля.
Так само як мореплавцям і мандрівникам ще належало об’їхати земну кулю, перетнути материки, так і дослідники «невідомих земель» мозку ще багато десятиліть будуть вести обережну розвідку і сміливі пошуки.
Кожен новий землепроходець, відкривши річку або гірський хребет, залишав на карті Землі своє ім’я. Чимало імен своїх першовідкривачів зберегла нам і карта мозку. Ролландова борозна і клітини Беца, зона Ліссауера і ядра Даршкевича…
Борозни, звивини, різні нервові утворення зі звучними і трохи дивними назвами: «морський коник», «турецьке сідло», «борозна пташиної шпори», «Сільвії водопровід», «Варолієв міст». Багато чого дивувало перших дослідників мозку, які знайомилися з конфігурацією невідомих півкуль. Не будемо дорікати їм за деяку химерність смаку – адже завдяки цим піонерам у нас є тепер докладні анатомічні карти мозку, детальне зображення мозкових звивин. Назви, присвоєні за чисто зовнішньою подібністю, – таке начало начал. Перші мандрівники по цьому дивному світі ще не знають, чому утворилися складки і борозни і яка їхня роль. Можливо, від глибини або сильної зігнутості залежить розум і характер людини? Несерйозно? Але ж це перший пошук, і те, що на материку, відкритому Колумбом, живуть індійці теж адже виявилося несерйозним.
І ось вже німець Вагнер досліджує мозок недавно померлих вчених. Вони були розумнішими звичайних смертних, вважає він, і ймовірно це буде відразу видно по їхньому мозку. Але нічого не видно. Немає ніяких особливих звивин, все як у всіх.
Можливо, справа у вазі мозку? Він робить порівняльну таблицю. На початку її – Кюв’є, тут же неподалік виявляється Байрон. Але як же бути з невідомим божевільним, мозок якого не поступається за вагою мозку великого поета?
…Скільки разів потім складали подібні таблиці, намагаючись відшукати хоч який-небудь зв’язок між здібностями людини і розміром її мозку. В одній з них на одному з перших місць – Тургенєв, на останньому Анатоль Франс. Мозок французького письменника виявився вдвічі легше, ніж Тургенєва. Хіба це говорить про міру таланту того й іншого? У чому ж все-таки справа? У Парижі організували навіть спеціальне наукове товариство. Завдання – вивчити особливості мозку різних людей. Ймовірно, це було дещо фанатично: кожен член товариства заповів після смерті свій мозок для дослідження. Незвичайний договір строго дотримувався. Але результату не досягли. Адже справа-то була зовсім не в звивинах.
Знову і знову розглядаю я карти – на них пошуки і звершення десятків поколінь вчених. Але таємниця багато в чому продовжує залишатися таємницею.
У Москві, недалеко від Курського вокзалу, є науковий інститут. Займаються там дослідженням мозку тварин і людини. Він так і називається – Інститут мозку. Не один день провела я тут, знайомлячись з численними лабораторіями. Кожна з них – свого роду цех величезного підприємства. Спочатку мозок досліджують анатомічно. Розчленовують його на складові частини, немов розбирають іграшковий конструктор. Верхній тонкий шар – кора. Потім – більш масивна, але менша за площею і не зібрана в складки підкірка. Далі йде так званий середній мозок, він поступово переходить у спинний.
Повільно знімають деталь за деталлю, поки не оголюється внутрішність «живої машини» – білі, блискучі нитки «проводів», що йдуть углиб. Вони з’єднують мозок з усіма частинами нашого тіла. Складне переплетення їх нагадує ту заплутану плутанину, яка відкривається, якщо зняти кришку радіоприймача. Всі «деталі» докладно описують, замальовують – так народжуються анатомічні карти мозку. Це, так би мовити, погляд зовні.
У наступному «цеху» мозок спеціальними ножами розрізають на 20-25 тисяч найтонших шарів – майже прозорих, як цигарковий папірець. Вони такі тонкі, що, перш ніж досліджувати, їх наклеюють на скельця. Крім того, їх фарбують спеціальними фарбами: нервові клітини і сполучна тканина по-різному вбирають барвник і замальовуються одні менше, інші більше. Тепер в мікроскоп добре буде видно внутрішню структуру мозку.
Дивовижну картотеку показали мені в цій лабораторії. Численні зрізи тільки одного мозку ледь вміщаються у великій шафі. Скільки ж праці потрібно, щоб кожне таке скельце ретельно досліджувати! Розглянути нервові клітини, вловити їх схожість і відмінність, зрозуміти закономірності розташування. Нарешті, просто порахувати, щоб у підсумку з’явилися нові карти, на яких видно клітинну архітектоніку мозку.
Непосвяченому важко вловити, чим відрізняються ці карти одна від одної. Яскраво-оранжевий фон, незліченні чорні мазки, крапки, плями, закарлючки. А фахівцеві достатньо побіжного погляду, щоб зрозуміти: ось це зріз задньої частини мозку, а он той – передньої.
– Дивіться, в тім’яній області клітини дрібні, розташовані густо, немов проростаючі зерна. – Мій співрозмовник перебирає кілька аркушів, виймає ще один. – А тут зовсім інша картина: клітини посаджені рідко, вони набагато більші, ніж на першому зрізі. Це – рухова область. Втім, щоб краще розібратися, давайте пройдемо в наступну лабораторію – там якраз досліджують окремі нервові клітини.
Так, це відчувається відразу: малюнками нервових клітин кімната буквально завалена. Вони складені роз’їжджаються стопками на столах, розвішані на стінах, деякі просто покладені на стільці, підвіконня. Від цього лабораторія стає схожа на фотоательє з нескінченно повторюваними збільшеними портретами.
Видима в мікроскоп як невелика зірочка, кожна клітина тут, збільшена в багато разів, перетворюється на гігантську зірку з розкинутими в усі сторони променями-щупальцями. Гіллясте, все заросле волохатими короткими відростками, тіло клітини нагадує якісь фантастичні кущі або дивовижні листя.
Дивовижний «гербарій» зібраний в Інституті мозку. Ось ці, трикутні тіла які відразу звертають на себе увагу незвичайністю форми і розміром, виявили одними з перших, мало не століття тому. Це знамениті пірамідні клітини. Їх особливо багато в тих областях мозку, які керують рухами нашого тіла. А поруч – мереживні, цілком з ажурних відгалужень клітини-сніжинки. Вони немов вкраплені в проміжки між великими пірамідними клітинами, ледь торкаються їх своїми тонкими промінчиками.
Я беру «сімейний альбом» зі збільшеними фотографіями клітин. Тут вони зображені не порізно, а так, як розташувала їх природа в нашому мозку. Отримати такий груповий портрет нервових клітин далеко не просто. По одній змальовують їх через мікроскоп за допомогою спеціальної збільшувальної приставки. На замальовку кожної клітини йде нерідко цілий день. А потім готують з них свого роду фотомонтаж.
Так створюються нові карти. Прихований від звичайного погляду світ нервових клітин тут збільшений, наближений впритул, майже відчутний, немов далека поверхня Місяця в окулярі телескопа. Але це лише внутрішній вигляд складної природної лабораторії. А як справи з механізмом мислення? Але про це вже читайте в нашій наступній статті.
Автор: Е. Сапаріна.