280 дней до вашего рождения. Репортаж о том, что вы забыли, находясь в эпицентре событий - Катарина Вестре

С тех пор как ваш мозг был лишь набором из трех небольших везикул, произошло много всего. Эти везикулы выросли, закрутились и разделились, образовав различные структуры мозга. Из одной крайней везикулы формируется мозжечок, играющий важную роль в управлении нашими движениями. Эта же везикула совместно с центральной везикулой образует мозговой ствол, регулирующий дыхание, сердцебиение, сон и остальные базовые функции организма. Передняя везикула при этом разделяется на две половинки, которые быстро растут, постепенно окружают все участки мозга и прячут их из виду. Поверхность этой везикулы образует кору головного мозга, отвечающую за его самые продвинутые функции. У людей кора головного мозга очень большая, и именно поэтому мы можем производить расчеты, философствовать, читать и писать книги. Она вырастает настолько большой, что ей приходится сворачиваться, чтобы уместиться в черепной коробке, но это происходит уже ближе к концу процесса развития плода. А на четвертом месяце кора головного мозга у нас все еще такая же гладкая и ровная, как, например, у мышей.

В это же время ежеминутно появляются порядка 200 000 новеньких нервных клеток. В глубинах мозга расположены стволовые клетки, которые постоянно делятся и множатся. После каждого деления одна из клеток остается на месте, а остальные отправляются в долгий путь к своему новому дому. Путешествие это помогает им найти себя. «Нервной клеткой какого типа мне стать? Заняться ли мне зрением? Моторикой? А может, обонянием?» Нервные клетки улавливают сигналы от других клеток, которые встречаются им на пути, и благодаря этому одни их гены включаются, а другие выключаются.

Чем позже сформировалась нервная клетка, тем более долгий путь ей предстоит. Все дело в том, что мозг строит себя изнутри, слой за слоем, и его глубокие, самые примитивные участки создаются первыми. В результате по мере роста мозга нервным клеткам становится все сложнее преодолевать этот путь в одиночку. Тогда им на помощь приходят клетки другого типа – глиальные.

В отличие от нервных глиальные клетки не передают никаких электрических сигналов. Долгое время ученые полагали, что они представляют собой всего лишь соединительную ткань, удерживающую на месте все структуры мозга. Их и назвали-то так именно поэтому: греческое «глиа» означает «клей». Позже, однако, выяснилось, что глиальные клетки – это далеко не просто клей и выполняют они совершенно незаменимую для нервной системы функцию. Некоторые из них служат своего рода иммунной системой и проползают, протискиваясь между нейронами, в поврежденные или подверженные атаке вируса участки. При необходимости они могут пожирать уже уничтоженные клетки. Другие глиальные клетки имеют форму звезды и протягивают свои длинные отростки вдоль кровеносных сосудов. Эти клетки следят за чистотой в мозге: они откачивают избыток жидкости по узким водяным канальцам и смывают любые продукты жизнедеятельности, накапливающиеся в процессе работы нервных клеток. Эта чистка на полную мощность запускается в то время, когда мы засыпаем. Таким образом, благодаря глиальным клеткам каждый свой новый день мы начинаем буквально со свежевымытыми мозгами.

Этапы развития мозга

Поначалу в мозге формируется еще один, особый тип глиальных клеток, который помогает новорожденным нервным клеткам преодолевать свой долгий путь к окраинам расширяющегося головного мозга. Такие глиальные клетки пропускают свои длинные отростки сквозь слои головного мозга и берут на себя роль своего рода строительного подъемника. Нервные клетки из поколения в поколение прицепляются к этим отросткам и устремляются по ним к своей цели, словно ползущие по травинке улитки. В конечном счете каждая нервная клетка находит себе пристанище, однако на этом трудности не заканчиваются, а только начинаются.

Прибыв на место, нейрон должен сделать то, что и все новички: обзавестись связями. Потому что без чего точно не могут прожить нейроны, так это без болтовни. В нашем мозгу полным-полно их, и все они возбужденно болтают, причем некоторые умудряются беседовать с тысячами своих собратьев одновременно. Другие нейроны, расположенные на коже или глубоко внутри головного мозга, передают сообщения обо всех наших ощущениях. Более того, нервных клеток много в спинном мозге, они тесно сотрудничают с нейронами головного мозга и частенько переговариваются с мышцами. А теперь пошевелите пальцами ног, например, и скажите спасибо своему спинному мозгу за то, что расположенные на ногах мышцы поняли, что вам от них было нужно.

Переговариваются нейроны совершенно особым способом – посредством электрических сигналов. Если гормональные послания неторопливо разносятся кровью и любой желающий может их подобрать, то нервные сигналы молниеносны и направлены конкретному адресату. От нейронов во все стороны отходят длинные тонкие волокна, играющие роль своего рода проводов. Главный коммуникационный кабель нейрона называется аксоном. Он отвечает за передачу информации. Для исправной работы нервной системы чрезвычайно важно, чтобы аксоны подсоединялись в нужное место. Так, нервные клетки, специализирующиеся на зрении, должны подключаться к глазу, контролирующие движение – к мышцам. Получается, эти нервные окончания у взрослого человека должны достигать чуть ли не метр в длину. Но как же все-таки этим аксонам удается дотягиваться туда, куда надо?

К счастью, аксоны – это не просто провода. В отличие от компьютерных кабелей они живые, а также очень любопытные. Аксон ползет по телу, ориентируясь на молекулы на поверхности окружающих его клеток. Тоненькое нервное волокно вытягивается вперед, проверяя: «Есть ли мне к чему здесь прицепиться?» Затем оно продвигается еще дальше и находит новые молекулы, к которым можно подключиться. Кончик аксона довольно забавной формы: он состоит из нескольких тонких отростков, которыми нащупывает себе дорогу к цели. Одни аксоны тянутся от глаз к мозгу. Другие растут вдоль ваших пока еще крошечных ножек и вовсю уже посылают сигналы, благодаря которым вы впервые начинаете пихать маму в живот.

Когда основной кабель наконец подключается к приемнику сигнала, то в обратном направлении по нему отправляется белковое послание. Оно доходит до самого сердца нейрона, прямо туда, где хранятся молекулы ДНК. Это послание включает гены, которые будут заботиться о его дальнейшей судьбе. Если оно не будет получено вовремя, то нейрон решит, что так и не подсоединился к цели, и совершит суицид, превратившись в обмякший мешочек – точно так, как это было с клетками между вашими пальцами. Помните? На самом деле столь печальная участь ожидает многие нервные клетки, потому что у вас их формируется слишком много. Так что нейроны соревнуются между собой, и выживают только те, кому удастся установить наилучшее соединение.