Мозг и тело – организмы симбионты

Сокращенный текст постов биохимика Л.В. Андреева:
https://systemity.wordpress.com/2021/05/25/298/,
https://systemity.wordpress.com/2021/05/28/300/,
https://systemity.wordpress.com/2021/06/26/321/,
https://systemity.wordpress.com/2021/06/29/324/,
https://systemity.wordpress.com/2021/07/01/325/,
https://systemity.wordpress.com/2021/07/04/327/

Под редакцией Федотова С.П.
Академия Пульса
https://pulse-academy.org
Дата редакции 16.01.2024

Синопсис статьи от Редактора:

«Обосновывается гипотеза о том, что мозг и тело человека – два РАЗНЫХ СУЩЕСТВА, объединенные в единый симбиотический комплекс. Эти два симбионта по отдельности обладают некоторыми, свойственными только им, типами метаболизмов, которые отделены друг от друга гематоэннцефалическим барьером.

С моей личной точки зрения – такое состояние дел коренным образом должно изменить подходы как к лечению нейродегенеративных заболеваний так и тех, которые связанны с метаболизмом тела. В силу разных типов метаболизма эффект терапевтического воздействия на мозг и тело может сильно отличаться от планируемого. Об этом будут последующие публикации.»

 

Часть 1.

Один пожилой армянин – отец моего товарища – рассказывал мне о людях, которых он знал лично. В постпереворотной России с одной стороны щедро по указанию Ленина отправляли за границу баснословной цены чемоданы бриллиантов из Эрмитажа и государственных хранилищ с целью победы пролетариата во всём мире, а с другой стороны по-плюшкински свирепо обирали страну, продавая за границу всё, что можно было наскрести у населения. Организация под названием “Торгсин” скупала у населения серебряные ложечки, доставшиеся от предков старинные часы, обручальные кольца, которые люди вынуждены были выменивать на еду.

В Крыму у моего знакомого пожилого армянина был друг, который занимался закупкой местного вина и продажей массандровского вина за границу. Он рассказывал моему знакомому, что начал спиваться. Зарплата у него была небольшая, к вину – неограниченный доступ, а на закуску денег не было. И вдруг он совершенно случайно познакомился с человеком, который руководил государственной организацией, скупавшей у населения сыр для продажи за границу. Эта встреча сделала двоих мужчин невероятно счастливыми. Они целыми днями пили вино и закусывали его сыром. Человек так красочно мне рассказывал об этих двух его знакомых, что я на всю жизнь запомнил этот его рассказ о счастливом союзе.

Этот описанный мною “Счастливый Союз Вина и Сыра” может являться символом постоянной потребности человека в различных видах помощи, желательно в виде идеальной её конгруэнтности. Абсолютно независимых людей на свете не бывает. Только в исключительных случаях, например, при очень сильном помешательстве. Даже квалифицированный врач, заболев чем-то нетривиальным, нуждается в помощи коллеги, специфически разбирающегося в деталях поразившего его заболевания.

На свете огромное число учёных-биологов. Их миллионы. Они как термиты грызут всё, что им попадается на глаза. Но я никогда не встречал никого из них, до кого бы дошла элементарно простая истина о том, что мозг и тело – это разные организмы-симбионты.

Эта истина лежит в основе жизни человека и животных, эта истина объясняет – почему мы стареем и умираем, почему дряхлеем с возрастом, почему у человека наступает деменция и теряется память. Я постараюсь объяснить, как этот “Счастливый Союз Вина и Сыра” возник в эволюции, как он работает в онтогенезе и почему люди умирают…

 

Часть 2.

Есть вещи, которые необходимо формулировать, запоминать на всю жизнь, даже виртуально писать себе на лбу, чтобы вспоминать о них при каждом очередном взгляде на себя в зеркало. Дело в том, что Жизнь представляет собой продукт органического взаимодействия Молодости и Старости. В биохимии это – аналог анаболизма (синтеза) и катаболизма (разложения). Молодость, фигурально говоря, растёт от рождения до окончания формирования пубертатного возраста, а затем медленно падает. В координатах, близких к логарифмическим, эти две кривые симметричны. Система координат, в которой две ветви симметричны, индивидуальна, она зависит от генетических факторов, расовой принадлежности, качества питания, воздействия окружающей среды… А вот Старость начинается с момента достижения пубертатного возраста и дальше медленно непрерывно возрастает. Динамика Старости и Молодости у каждого человека индивидуальна, но закономерности сходные.

Пубертатный период (лат. pubertas – возмужалость, половая зрелость) – временной отрезок с 12 до 16 лет у девочек и с 13 до 17-18 лет у мальчиков, во время которого происходит половое созревание. В последние годы наблюдается тенденция к более раннему половому созреванию. Половое созревание запускается с помощью сигналов из головного мозга к половым железам: семенникам у мальчиков и яичникам у девочек. В ответ на эти сигналы половые железы вырабатывают различные гормоны, стимулирующие рост и развитие мозга, костей, мышц, кожи и репродуктивных органов. Андрогенные гормоны (преимущественно тестостерон) у мужчин и женские половые гормоны – эстрогены. У человека выделяют три типа эстрогенов: эстрадиол, эстриол и эстрон. Они образуются в организме путём сложной ферментативной реакции из андрогенов: эстрадиол образуется из тестостерона, а эстрон из андростендиона под воздействием фермента ароматазы, трансформирующего андрогены в эстрогены. Ароматаза представлена во многих тканях, включая гонады, мозг, жировую ткань, кровеносные сосуды, кожу, волосяные фолликулы, кости, эндометрий и т.д.

В число половых гормонов входит лютеинезирующий гормон, который у женщин участвует в процессе овуляции и выработке женских половых гормонов в яичниках, а в мужском организме воздействует на клетки семенников, стимулируя выработку тестостерона. Фолликулостимулирующий гормон в женском организме принимает участие в созревании половых клеток в яичниках и усиливает выделение женских половых гормонов. У мужчин этот гормон оказывает влияние на развитие семенных канальцев, способствует увеличению концентрации тестостерона, участвует в образовании и созревании спермы в яичках. На ранних стадиях формирования личности мозг руководит телом с помощью системы половых гормонов, которые вырабатываются гипофизом – эндокринной железой, расположенной в основании головного мозга.

И женские, и мужские половые гормоны присутствуют в нейро-гуморальной системе как женских, так и мужских организмов, но в сильно различающихся количествах. С помощью сочетания этих гормонов у каждого человека вырабатывается и внешний вид, и тонкая внутренняя структура жизнедеятельности в соответствии с некой генетической данностью каждой человеческой особи, которую анализирует молодой, развивающийся мозг.

Период от рождения до завершения становления пубертатного возраста особо интересен тем, что в течение этого времени мозг полностью командует процессом формирования тела, на котором впоследствии будет паразитировать. В течение этого первого периода становления человеческого организма Старость ещё не родилась, а Молодость развивается в полную силу. Старость ещё не родилась, поскольку мозг ещё не закончил свою основную часть деятельности по введению тела в полную эксплуатацию. Старость – это пробелы, возникающие у мозга в процессе руководства телом. Это руководство не бескорыстное, но все менее эффективное, о чём я скажу позже.

Здесь важно отметить, что все половые гормоны, с помощью которых мозг руководит становлением тела, образуются из холестерина. Вот почему холестерин является важнейшим веществом, сложнейший стостадийный синтез которого с такой тщательностью поддерживается метаболизмом человека.

В моей статье “Холестериновый обмен и холестериновый обман” приведена схема, демонстрирующая тот факт, что одновременно с холестерином образуются долихолы и кофермент Q10. Эта связка не случайна. Долихолы участвуют в синтезе гликопротеинов, которые служат рецепторами гормонов и других молекул на клеточных мембранах, а без убихинона Q10 не может образовываться АТФ, в отсутствии которого абсолютно ничего в организме человека образовываться не может. Убихинон Q10 является компонентом цепи переноса электронов и принимает участие в синтезе АТФ путём окислительного фосфорилирования. В максимальных количествах Q10 содержится в органах с наибольшими энергетическими потребностями, например, в сердце и печени, без здорового состояния которых формирование здорового тела невозможно. Но обо всём этом борцы с холестерином видимо не подозревают в отличие от их кукловодов, которые делают большие деньги на этом незнании.

Рост тела ускоряется в первой половине пубертатного периода, а полностью заканчивается с завершением полового созревания. До начала полового созревания различия в строении тела девочки и мальчика сводятся практически только к половым органам. В течение периода полового созревания формируются значительные различия в размерах, форме, составе и функции многих структур и систем организма, наиболее очевидные из которых относят ко вторичным половым признакам. Известно, что каждый художник, обладающий индивидуальной способностью видения и преломления в мозге увиденного, одну и ту же натуру нарисует по-разному. Так и мозг, используя генетическую канву “вышивает” себе “своё” тело, с которым будет жить и которым будет руководить.

Два основных фактора, влияют на продолжительность жизни. Один из них – это биологический возраст, связанный со стрессами, средой выживания, образом жизни, случайными и врождёнными заболеваниями и т.д. Второй – это устойчивость по отношению к повреждающим жизнеспособность событиям, способность восстанавливаться после травм или болезней. Есть такая всем понятная истина, что расстояние от головы крокодила до его хвоста больше расстояния от его хвоста до головы. Так вот, реакция на повреждения и способность от них избавиться – крайне не симметричны и это связанно с особенностями взаимодействия мозга и тела.

То, что я написал в этой части, представляет собой небольшую прогулку перед вступлением в тему о симбиозе мозга и тела. А разговор необходимо начинать с губок (лат. Porifera), водных, преимущественно морских, многоклеточных животных, ведущих прикреплённый образ жизни.

У этих животных отсутствует центральная нервная система, отсутствует мозг или прототипы мозга – ганглии, представляющие собой скопление нервных клеток, состоящее из тел, дендритов и аксонов нервных клеток и глиальных клеток. Губки распространены по всему земному шару от прибрежной зоны и до почти максимальных глубин океана. Насчитывают около 8 тысяч видов.

Губки не имеют настоящих тканей и органов, они не имеют нервной системы, различные функции выполняют разнообразные отдельные клетки и клеточные пласты. Питание большинства видов осуществляется путём фильтрации воды, прогоняемой через расположенную внутри тела губки водоносную систему различной сложности.

Так вот, продолжительность жизни губок колеблется у разных видов от нескольких недель и месяцев до десятков и сотен лет. В умеренных широтах она составляет от одного года до нескольких лет, причём пресноводные виды губок обычно живут всего несколько месяцев, но в некоторых случаях могут создавать многолетние образования особого рода. Однако морские тропические губки, а также глубоководные виды живут очень долго – до 200 лет и более. Но важно другое обстоятельство. Это –– максимально возможная продолжительность жизни этих безмозглых животных. Рекордсменом долгожительства среди губок, как и среди всего живого, вероятно, является губка Monorhaphis chuni. Возраст экземпляра, добытого в 1986 году в Восточно-Китайском море на глубине 1110 м, оценивается в 11 (±3) тысяч лет.

 

Часть 3.

При отсутствии нервной системы, управляющей телом губок, они прекрасно приспособлены к самоорганизованному существованию и обладают очень непростым циклом развития, позволяющим им неподвижно существовать сотни и тысячи лет. Привожу ниже иллюстрацию жизненного цикла некоторых видов губок:

Эта схема прекрасно иллюстрирует тот факт, что биологический организм может осуществлять очень сложный цикл развития и при полном отсутствии мозга и нервной системы. Тогда возникает вопрос: Почему эволюция и усложнение животных организмов самым тесным образом связана с усложнением нервной системы? Хотя считается, что некий прототип нервной системы имеется и у высших растений (Нейробиология растений: комплексный взгляд на сигнализацию растений), однако, всё, что известно о биологии животных, однозначно демонстрирует тот неоспоримый факт, что усложнение биохимии, анатомии, физиологии, генетике животных неразрывно связано с усложнением их нервной системы. Кроме того, следует объяснить такой простой факт, что анатомия всех развитых животных выражено симметричная.

Писать научно-популярно на тему, обозначенную в заголовке, невероятно сложно. Невероятно большим препятствием является необходимость использования большого числа биологических терминов, объяснение смысла которых требует увеличение объёма текста в пропорции, как минимум, 1:10. И, тем не менее, учитывая важность и уникальность моего взгляда на упомянутый в заголовке феномен, отвлекаться на объяснение смысла некоторых терминов всё же придётся. Так, следует объяснить, что зиготой (от древне-греческого – “удвоенный”) называется диплоидная клетка, образующаяся в результате оплодотворения и представляющая собой тотипотентную клетку, то есть клетку, обладающую способностью породить любую другую. Зигота делится на две дочерние клетки, называемые бластомерами. Каждый бластомер делится на два новых дочерних бластомера. У большинства животных первые деления эмбриональных клеток не сопровождаются их ростом, поэтому каждое новое поколение клеток приблизительно в два раза меньше по размеру. В результате таких делений количество клеток в зародыше увеличивается, но общий размер зародыша остается прежним. Первое деление зиготы у человека происходит через 26-30 часов после оплодотворения.

Гаструла представляет собой стадию зародышевого развития многоклеточных животных, следующую за бластулой. Отличительной особенностью гаструлы является образование так называемых зародышевых листков – слоёв клеток. У кишечнополостных (например, гидры) на стадии гаструлы формируется два зародышевых листка: наружный – эктодерма и внутренний – энтодерма. У прочих групп многоклеточных животных на стадии гаструлы формируется три зародышевых листка: наружный – эктодерма, внутренний – энтодерма и средний – мезодерма. Процесс развития гаструлы называют гаструляцией. У кишечнополостных гаструла представляет собой зародыш эллипсоидной формы, у которой эктодерма представлена внешним одноклеточным слоем, а энтодерма – внутренним скоплением клеток. Так вот, впервые нервные клетки появляются у кишечнополостных. Они образуют в эктодерме примитивную диффузную нервную систему рассеянное нервное сплетение или нервную сеть. В энтодерме есть отдельные нервные клетки. Наличие нервной системы позволяет гидре осуществлять простые рефлексы. Гидра реагирует на механическое раздражение, температуру, наличие в воде определенных химических веществ и на ряд других факторов внешней среды.

У плоских червей нервная система образована двумя нервными стволами, соединёнными между собой тяжами. Скопления нервных клеток в головном отделе образуют парные головные нервные узлы. От нервных стволов отходят нервные ответвления к кожным покровам и системам органов. У круглых червей уже встречается окологлоточное нервное кольцо, образуемое за счет слияния головных нервных узлов. У кольчатых червей развивается нервная цепочка за счет образования парных нервных узлов (ганглиев) в сегментах тела. В головном отделе червя располагаются два больших ганглия соединённых друг с другом кольцевыми перемычками, образующими окологлоточное нервное кольцо. У беспозвоночных животных ганглиями принято называть части центральной нервной системы. Пучки нервных волокон, которые соединяют идентичный правый и левый ганглии, называются комиссурами. Ганглии у беспозвоночных могут сливаться. Так, из нескольких слившихся парных ганглиев возник в ходе эволюции головной мозг членистоногих и головоногих моллюсков. Система ганглиев выполняет связывающую функцию между различными структурами нервной системы, обеспечивает промежуточную обработку нервных импульсов и управление некоторыми функциями внутренних органов.

Понятно, что возникновение нервной системы позволило организмам увеличивать их безопасность от различных факторов внешней среды, включая защиту от врагов, а также анализ внутренних факторов, определяющих качество их жизнедеятельности. Профессор Джозеф Горрис из Вермонтского университета (США), например, полагает, что земляные черви могут принимать шум дождя за приближение их заклятого врага – крота.

Падающие капли дождя вызывают вибрации, похожие на звуковые колебания, создаваемые хищником, который ими питается, и они стремятся вылезти на поверхность, недоступную кротам. Важно понимать, что нервная система у всех животных имеет эктодермальное происхождение, то есть, грубо говоря, растёт не изнутри, а развивается над собственно телом, осуществляя связь организма с окружающей средой (восприятие, передача раздражения и ответная реакция на раздражение), связь всех органов и систем органов в единое целое, участвует в формировании высшей нервной деятельности.

Существует несколько типов организации нервной системы, представленные у различных систематических групп животных: диффузная нервная система, диффузно-узловая нервная система – некоторые нервные клетки собираются в ганглии (нервные узлы), такой тип нервной системы представлен у плоских червей, узловая нервная система, трубчатая нервная система (нервная трубка)…

Несложно видеть, что сложность строения и функциональные возможности тела животных жестко коррелируют со сложностью строения и функциональными возможностями нервной системы. Если между ганглиями червей и моллюсков существует небольшое количество комиссур (нервных волокон), то между двумя полушариями мозга человека таких комиссур четверть миллиарда.

Одной из загадок является облигатность  симметрии тела животных и симметрия их мозга и зачатков мозга. Объяснений этому феномену нет. Можно предполагать, что каждая половина мозга или прототипа мозга выполняет функции, которые локально несовместимы. Можно также полагать, что каждая половина мозга выполняет функции, которые, неаддитивно взаимодействуя, порождают третью функцию. Так, в мозге человека обычно в левое полушарие функционирует в режиме индукции (логики), в то время как правое – в режиме индукции (ассоциаций). Основоположником прагматизма и семиотики, великим Ч. С. Пирсом было предложено понятие “абдукция” в качестве вида автоматизированного правдоподобного рассуждения, выводящего истину на основе неаддитивного взаимодействия индукции и дедукции.

Согласно Пирсу, схема функционирования абдукции заключается в следующем. Имеется набор фактов, представленных мозгу в виде реакции органов восприятия. С помощью абдукции генерируется набор гипотез, из которых к действию привлекается та, которая в наибольшей степени соответствует фактам. Очень похоже, что уже на уровне самых простейших организмов, не говоря уже о человеческом мозге, абдукция функционирует с помощью комиссур (аксонов), соединяющих парные ганглии  (полушария мозга). Ровно полсотни лет назад я с помощью разработанной мною тонкоплёночной хроматографии исследовал отдельные ганглии виноградной улитки Helix pomatia и установил, что симметричные ганглии улитки резко отличаются по содержанию каротиноидов (Андреев Л.В., Татарюнас Т.В., Карнаухов В.Н., (1971) Исследование каротиноидов в отдельных ганглиях моллюска методом микротонкослойной хроматографии, (Исследование накопления каротиноидов в тканях животных)).

Повторяю, нервная система у всех животных имеет эктодермальное происхождение. Она выполняет следующие функции: связь организма с окружающей средой (восприятие, передача раздражения и ответная реакция на раздражение), связь всех органов и систем органов в единое целое. Но это – только видимая часть симбиоза мозга с телом. На самом деле, как мне представляется, всё намного сложнее и интереснее. Это – во многом разные, самостоятельные организмы, которые не могут жить друг без друга, хотя друг на друга абсолютно непохожи…

 

Часть 4.

Я взялся за непосильную работу доказать свою многолетнюю уверенность в том, что мозг и тело – это совершенно различные организмы, находящиеся в неразрывном, передаваемом по наследству симбиозе и неспособные существовать друг без друга. Это – действительно непосильная работа, поскольку я ставлю себе условием писать о важных материях очень простым языком, понятным (я надеюсь) любой кухарке.

Поэтому я хотел бы уведомить читателя, что сам факт обсуждения мною феномена, напоминающего формулу – “мухи – отдельно, котлеты – отдельно”, предполагает свободный полёт мыслей над пространством классического научного фундамента, который отстраивается биологической наукой уже второе столетие. Иными словами, при оценке моей писанины, прошу иметь в виду мою рекомендацию: “Верьте мне, люди!”. Вопрос, по которому я хотел бы высказаться, с точки зрения высокой науки выглядит попыткой неграмотного доказать, что учение – вред в том смысле, что, если что-то оказывается невероятным, то это вовсе не отменяет вероятность.

Я пытаюсь привлечь внимание как научной, так и ненаучной общественности к рассмотрению выглядящей на сегодня научной фантастикой версии о том, как нейроны животных “инфицируют” тело животного и как они передаются потомству от клеток матери через ретровирусы. Например, исследования показали, что уровень IQ в большей степени определяется материнскими генами. Интеллект не передается от отца к сыну! Известно, что ученые из Университета Глазго в Великобритании начиная с 1994 г. тестировали умственные данные 13 тысяч людей в возрасте от 14 до 22 лет. Анализ показал, что даже с учетом многих факторов, от уровня образования до социально-экономического статуса участников исследования, точнее всего предсказать их умственные способности можно было по уровню IQ их матерей. Одним из доказательств этого феномена является отсутствие потомственного нобелевского лауреатства. По состоянию на 2020 год известно около 923 нобелевских лауреата, из числа которых – только три пары “отец-сын”. На женщинах такая статистика не работает, поскольку природа одарила женщин совсем иным видом деятельности. Из 58 женщин-лауреатов всего 25, награждённых не премией мира и не за литературную деятельность, поскольку эти области человеческой активности довольно иные, чем деятельность на поприще науки.

Симбиоз – это общая категория межвидовых взаимодействий, в которых организмы разделяют пространство в течение длительных периодов времени. Симбиозы могут принести пользу одному организму и нанести вред другому (паразитизм), принести пользу обоим (взаимность) или принести пользу одному существу и оставить незатронутым другое (комменсализм). В живой природе подобных симбиозов немало. Симбиоз между телом и нервной системой, если такой существует, это – особая область симбиотических отношений, поскольку речь идёт об эволюционно прогрессирующем симбиозе, когда оба симбионта филогенетическим усложняются взаимно и практическим синхронно. Ниже я описываю один из известных, очень необычных видов симбиотических отношений, но полагаю (и ниже я попытаюсь мотивировать свои предположения), что в этой интереснейшей области биологии не всё известно.

Как показали Райан Керни из Университета Далхаузи (Канада) и его коллеги, водоросли устраиваются в эмбрионе пятнистой саламандры Ambystoma maculatum фактически до рождения, когда еще неоплодотворенные яйца проходят по половым путям матери. Пятнистые саламандры (живородящие амфибии) бОльшую часть своей жизни проводят под землей, охотясь на сверчков, многоножек. Полностью на открытую поверхность они выбираются теплыми и влажными весенними ночами в поиске партнеров для спаривания. Самки откладывают до сотни яиц, которые залипают на поверхности подводной растительности. Снаружи яйца покрыты толстой желеподобной оболочкой, которая затрудняет транспорт кислорода, без которого потомство выжить не сможет.

Амфибии научились устранять это препятствие к развитию потомства, подселяя в эмбрион фотосинтезирующие, то есть продуцирующие кислород, водоросли. Водоросли не только располагаются между клетками зародыша саламандры, но даже проникают в них, фактически предоставляя ему свои фотосинтезирующие органеллы во временное распоряжение. В обмен водоросли получают избыточное количество легкоусвояемых азотных отходов, которые использует для строительства собственных белков.

Холоднокровный зародыш саламандры становится для водорослей инкубатором, способствуя их размножению. Столь тесное сотрудничество с фотосинтетическими организмами ранее фиксировалось только у беспозвоночных (к примеру, у кораллов). Считалось, что в случае с позвоночными это невозможно из-за действия адаптивной иммунной системы, уничтожающей чужеродный биологический материал. Однако в данном случае либо клетки саламандры каким-то образом отключают иммунную систему, либо водоросль как-то её обходит.

По всей видимости, водоросли попадают в эмбрионы в момент формирования у них нервной системы. Это может объяснить то, что открытие сделано совсем недавно: большинство исследователей изучают эмбрионы, которые ещё не достигли данной фазы. Однако это вовсе не означает, что эмбрионы на ранней стадии не содержат водорослей. Одно из самых любопытных наблюдений Керни заключается в том, что водоросли присутствуют уже в яйцеводах самок, где формируется защитная оболочка. Очень может быть, что водоросли проникают уже в половые клетки.

Очень важно обратить внимание читателя на одну вопиющую важность. Учёных в мире всегда было немало, но в последние пол века число их зашкаливает. Правда, в течение времени доля таких преданных не себе, а человечеству учёных, как, например, Пауль Эрлих, прогрессивно падает. Так вот, учёные изучили и изучают всё, что попадётся им на глаза. Одни из любопытства, другие – из-за любви к стереотипу научной деятельности, третьи – из желания прославиться, из-за карьеры, просто из-за грантов…

В наше время коронавирусной психопатиии даже в детских книжках уже появляются рисунки коронавирусов, а вот как в мире животных появилась нервная система, как возникли ганглии и мозг высших животных ничего толком до сих пор не известно. Известно описание онтогенеза сложнейшего процесса формирования нервной системы, со всей ясностью можно проследить филогенез в нейробиологии, даже как-то ответить, почему возникла нервная система. Не понятен только вопрос: откуда она появляется?

Нервная система у всех животных имеет эктодермальное происхождение. Она выполняет следующие функции: связь организма с окружающей средой (восприятие, передача раздражения и ответная реакция на раздражение), связь всех органов и систем органов в единое целое, лежит в основе формирования высшей нервной деятельности. Впервые нервная система появилась у кишечнополостных и имела диффузный или сетчатый тип нервной системы, т.е. нервная система представляет собой сеть нервных клеток, распределенных по всему телу и связанных между собой тонкими отростками. Типичное строение она имеет у гидры, но уже у медуз и полипов появляются скопления нервных клеток в определенных местах, например, около рта, эти скопления нервных клеток являются предшественниками органов чувств. Дальше эволюция нервной системы идет по пути концентрации нервных клеток в определенных местах тела, т.е. по пути образования нервных узлов (ганглиев). Эти узлы в первую очередь возникают там, где находятся клетки воспринимающие раздражение из окружающей среды.

Головной мозг у млекопитающих достигает максимального развития. Полушария настолько велики, что покрывают средний мозг и мозжечок. Особо развита кора больших полушарий, площадь ее увеличена за счет извилин и борозд. Кора имеет очень сложное строение и называется новой корой – неокортекс. Появляется вторичный мозговой свод – неопаллиум. Спереди от полушарий расположены крупные обонятельные доли. Промежуточный мозг, как и у других классов, включает эпифиз, гипофиз и гипоталамус. Средний мозг относительно мал, он состоит из четырех бугров – четыреххолмия. Передняя кора связана со зрительным анализатором, задняя – со слуховым. Наряду с передним мозгом сильно прогрессирует мозжечок. Из мозга выходит 12 пар черепно-мозговых нервов…

 

Часть 5.

В литературе можно найти подробное описание процесса формирования нервной системы позвоночных (например, Эмбриональное развитие нервной системы позвоночных), но, как образуются нервные клетки – нейроны Вы не найдёте нигде. Хорошо известно, что впервые нервные клетки появились у кишечнополостных. Они образуют в эктодерме примитивную диффузную нервную систему, рассеянное нервное сплетение или нервную сеть. Нервная система человека развивается из наружного зародышевого лепестка – эктодермы. Из этой же части зародыша в процессе развития образуются органы чувств, кожные покровы и отделы пищеварительной системы. Уже на 17-18-й день внутриутробного развития в структуре эмбриона выделяется слой нервных клеток – нервная пластинка, из которой впоследствии, к 27-му дню, образуется нервная трубка – анатомический предшественник центральной нервной системы. Но, как произошли клетки нервной системы, до сих пор толком ничего не известно. И это при том, что биологическая наука считает (думает), что почти всё ей известно из фундаментальных особенностей строения животных, а, пожалуй, фундаментальнее нервной системы в организме животных нет ничего…

Нет никаких сомнений в том, что причиной возникновения нервной системы стала низкая скорость получения информации о внешнем и внутреннем мире организма с донервной организацией. Нервная система давала огромнейшее преимущество –  увеличение скорости реакции организма на изменяющиеся внутренние и внешние условия. Нервная система позволила животным быстро адаптироваться к изменяющимся условиям, активно разыскивать пищу и половых партнёров, что легло в основу динамичной эволюции животного мира, поскольку  более быстрые и эффективные хищники должны были обладать более совершенной нервной системой, чем травоядные (к которым, кстати, относились предки человека).

Это касалось как позвоночных, так и беспозвоночных животных. Кто обладал эффективной нервной системой, тот быстрее поднимался на вершину пищевой цепочки, питаясь не грубой растительной пищей, а калорийными дальними, а иногда и близкими родственниками.

Современная наука о нервной системе объединяет многие научные дисциплины: наряду с классическими – нейроанатомией, неврологией, и нейрофизиологией, важный вклад в изучение нервной системы вносят молекулярная биология, генетика, химия, кибернетика и ряд других наук. Такой междисциплинарный подход к изучению нервной системы нашёл отражение в термине neuroscience (Нейросаенс). Нервная система пронизывает организм высших животных. Это – центральная нервная система, периферическая нервная система, вегетативная нервная система, симпатическая нервная система, парасимпатическая нервная система, метасимпатическая нервная система, соматическая нервная система, нервная ткань, брюшная нервная цепь…

И весь этот космос, состоящий из нервных клеток-нейронов, практически контролирует головной мозг через главный передаточный канал – спинной мозг.

Чтобы понять, что головной мозг никак не менее сложен, чем само тело, с которым он находится в неразрывном симбиозе, достаточно перечислить только основные его отделы: продолговатый мозг, задний мозг, мозжечок, варолиев мост, перешеек ромбовидного мозга, средний мозг, промежуточный мозг, таламус, гипоталамус, шишковидное тело, гипофиз, конечный мозг, кора больших полушарий (левого и правого), древняя кора, старая кора, новая кора, базальные ганглии, обонятельный мозг, гиппокамп… Эта сложность строения мозга напрямую связана с его облигатной зависимостью от тела, работой органов которого он руководит.

Если у человека, как и у любого млекопитающего, потребление кислорода мозгом становится меньше 12,6 л/(кг-час), наступает смерть. При таком уровне кислорода мозг может сохранять активность только 10–15 с. Через 30-120 с угасает рефлекторная активность, а спустя 5–6 мин начинается гибель нейронов. Иначе говоря, собственных ресурсов у нервной ткани практически нет. Мозг получает кислород, воду с растворами электролитов, глюкозу для переработки в АТФ и некоторые питательные вещества по законам, не имеющим никакого отношения к интенсивности метаболизма других органов. Величины потребления всех этих компонентов не могут быть ниже определённого уровня, который обеспечивает функциональную активность мозга.

На этой схеме приведено очень краткое изображение связей головного мозга (через спинной мозг) с функционированием тела:

Симпатическая система преобладает, если человеку нужно действовать быстро, активно: бежать, прятаться, бояться. Парасимпатическая, наоборот – когда человек отдыхает, расслаблен, спит.  При том, что у головного мозга такая огромная нагрузка по обеспечению своего существования, он умудряется ещё жить и своей собственной “личной” жизнь, не имеющей прямого отношения к управления функционированием тела. Это эгоистическое “самочувствие мозга” проявляется в большом количестве феноменальных факторов, которые как-то не принято связывать с жизнью мозга, не имеющую отношение к управлению телом. Это – и платоническая любовь, и психоиммунитет и блуждающий ум и многое другое, до сих пор неоткрытое по той простой причине, что до сих пор как-то не принято было рассматривать мозг, как отдельный организм, “присосавшийся к телу”.

Блуждающий ум – это ситуация, когда человек начинает обращать внимание на содержание своего ума, на информацию, которую создает сам, в противоположность информации, приходящей от органов чувств. Например, когда человек ведёт машину или едет в метро, он часто поглощен собственными мыслями и пропускает важную информацию извне, несмотря на то что смотрит и слушает. Так, например, он пропускаете свою остановку. Сдвиг внимания может быть спровоцирован чем-то во внешней среде, но может возникать и спонтанно, без какого-либо сенсорного триггера. Блуждание ума иногда длится от 5-10 секунд, а иногда – несколько минут.

Первым на этот феномен поведения мозга обратил внимание в 1890-х годах психолог Уильям Джеймс, заинтересовавшийся блуждающим умом и потоком сознания. Он говорил: “В то время как часть того, что мы воспринимаем, приходит к нам через органы чувств от внешних объектов, другая часть (и, возможно, бОльшая) всегда приходит из нашей собственной головы”.

Лишь недавно мысли Джеймса были подтверждены большими количественными данными в эпохальной научной статье Мэтта Киллингсворта и Дэниэла Джилберта (Блуждающий ум – это несчастный ум «A wandering mind is an unhappy mind»), опубликованной в 2011 году.

Эта статья изменила правила игры и вызвала появление новых исследований в области блуждающего ума. Киллингсворт привлек 5000 участников, которые скачали себе приложение на смартфоны, чтобы он мог изучать изменение и содержание их блуждающего ума в естественных условиях. Этот подход отличался от предыдущих попыток, в которых участники должны были заполнять анкеты в течение суток. Когда приложение включалось в разные моменты дня, участник должен был ответить на три вопроса: «Как вы себя чувствуете прямо сейчас?», «Что вы сейчас делаете?» и «Думаете ли вы о чем-то другом, что не связано с тем, чем вы занимались?». В четверти миллиона ответов была поразительная частота блуждания ума – 47%. Это было своего рода доказательством слов Джеймса.

Сеть пассивного режима работы мозга была открыта Маркусом Рэйчлом и его коллегами два десятилетия тому назад во время проведения метаанализа с помощью позитронно-эмиссионной томографии, которая позволяет измерять метаболическую активность. Исследователи обнаружили уменьшение активности в определенных регионах мозга всякий раз, когда людей просили выполнить какую-то задачу, требующую активности. Это открытие всех удивило, ведь раньше считалось, что когнитивные задачи должны всякий раз увеличивать активность мозга. Оказалось, что есть основные регионы, находящиеся в переднецентральной и заднецентральной частях мозга с высокой базовой активностью во время отдыха и понижением этой активности во время выполнения элементарных функций, например, решения арифметической задачи. Во время исполнения даже элементарных задач блуждающий ум отвлекается от психической активности, не относящейся к управлению телом…

Но описание собственной, “личной” жизни мозга, не связанной напрямую с управлением телом с целью строго регулярной поставки веществ, без которых мозг – не жилец на белом свете, стоило бы начать с описания гемато-энцефалического барьера, обеспечивающего интимную, независимую от тела и отличную от тела жизнь мозга…

 

Часть 6.

В организме человека существуют многочисленные барьерные функции защиты, обеспечивающие здоровье организма. Они делятся на внешние и внутренние. К внешним барьерам относят кожу, дыхательную и пищеварительную системы, печень и почки. Кожа предохраняет животный организм от физических и химических изменений окружающей сред, принимает участие в регуляции тепла в организме, предотвращает проникновения внутрь организма бактерий, токсинов и ядов, способствует высасыванию из организма вредные вещества. В дыхательной системе происходит очищение вдыхаемого воздуха от пыли, пыльцы растений и различных вредных веществ, находящихся в атмосфере. Поступающие в пищеварительную систему пищевые вещества преобразуются в желудке и кишечнике, а непригодные вещества и газы выбрасываются из организма в результате перистальтики кишечника.

Внутренние барьеры получили различные названия: тканевых, сосудисто-тканевых и т.д. Наибольшее распространение получил термин “гисто(ткане)гема(кровяной)тический барьер” –  барьер, который  находятся между тканью и кровью и между кровью и жидкостью. Основная барьерная функция осуществляется кровеносными капиллярами. Морфологическим субстратом гистогематического барьера является стенка капилляров, состоящая из: фибриновой пленки (pseudomembrane, пленчатый налет, содержащий слой экссудата на поверхности кожи или слизистой оболочки), эндотелия на базальной мембране (однослойный пласт плоских клеток мезенхимного происхождения, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов, сердечных полостей), слоя перицитов (или клеток Руже, отростчатых клеток соединительной ткани, входящих в состав стенок мелких кровеносных сосудов), адвентиций (наружных оболочек полого органа в виде тонкого слоя рыхлой соединительной ткани, состоящей из клеточных и волокнистых структур, а также межклеточного вещества соединительной ткани в виде окружающей капилляры соединительной ткани, образующей т. н. перикапиллярную зону).

Барьеры между кровью и различными органами включают в себя: барьер между матерью и плодом, между кровью и ЖКТ, лимфой, эндолимфой, водянистой влагой глаза, синовиальной жидкостью, сперматогенным эпителием яичка, жидкостью полости плевры, периферическими нервами, стенками кровеносных капилляров сетчатки, воздухом (в альвеолах), но основным и наиболее важным является гематоэнцефалический барьер – гистогематический барьер между кровью, ликвором и нервной тканью. Ликвором называется спинномозговая жидкость, постоянно циркулирующая в желудочках головного мозга и в спиннолм мозге. Предохраняет головной и спинной мозг от механических воздействий, обеспечивает поддержание постоянного внутричерепного давления и водно-электролитного гомеостаза. Поддерживает трофические и обменные процессы между кровью и мозгом, обеспечивает выделение продуктов его метаболизма.

Вообще-то, должен сказать, что популярно писать на подобные темы – чистый мазохизм. Половина слов, применение которых совершенно необходимо, – это термины, которые нужно объяснять иногда даже тем, которые имеют биологическое образование. Я попытаюсь писать, избегая терминологической абракадабры, но не в ущерб истине и смыслу. Это – очень трудно!

Капиллярные сосуды тела и мозга выстланы эндотелиальными клетками. Эндотелий сосудов большинства тканей содержит открытые промежутки (фенестрации) диаметром около 50 нм и межклеточные щели от 100 до 1000 нм. Через эти промежутки вода и растворённые в ней вещества циркулируют между кровью и межклеточным пространством. Отличительной особенностью сосудов центральной нервной системы является отсутствие как фенестраций, так и межклеточных щелей между эндотелиальными клетками. Таким образом, эндотелиальная выстилка капилляров мозга является сплошной (Functional Ultrastructure). Другим отличием эндотелия капилляров мозга от периферических является низкое содержание в них пиноцитозный пузырьков. Количество митохондрий в эндотелиальных клетках сосудов мозга в 5-10 раз выше, чем в эндотелии периферических сосудов. Столь высокое содержание митохондрий связано со значительными энергетическими потребностями эндотелиальных клеток гематоэнцефалического барьера, осуществляющих активный транспорт и обмен веществ.

Фенестрация – это недостаточно плотный контакт эндотелиоцитов; пиноцитоз – это поглощение клеткой из окружающей среды жидкости с содержащимися в ней веществами; астроцит – тип нейроглиальной клетки звёздчатой формы с многочисленными отростками, путём прямых контактов обеспечивающий поступление веществ от стенки капилляра до плазматической мембраны нейронов мозга. Нейроглия, или просто глия (от др.-греч. – “клей”), – совокупность вспомогательных клеток нервной ткани, составляет около 40 % объёма центральной нервной системы. По последним исследованиям, количество глиальных клеток (глиоцитов) в мозге примерно такое же, как и нейронов, хотя раньше считалось, что глиальных клеток в 8-10 раз больше. Глиальные клетки имеют общие функции и происхождение (исключение – микроглия). Они составляют специфическое микроокружение для нейронов, обеспечивая условия для генерации и передачи нервных импульсов, а также осуществляя часть обменных процессов самого нейрона. Нейроглия выполняет опорную, трофическую, секреторную, разграничительную, защитную функции, функцию обучения нейронов, играет важную роль в процессах запоминания.

Все вышеперечисленные барьеры отделяют тело от внешней среды, органы от других органов с помощью сходных механизмов. А вот гематоэнцефалический барьер служит для отделения мозга, защищённого от влияния внешней среды черепом, от всех органов тела. И эта ситуация иллюстрируется не только особым строением церебральных кровеносных сосудов, но и многими другими особенностями строения и функционирования мозга.