Мозг (сборник)

Мы уже указывали, что гиппокамп является станцией назначения для многоступенчатых проекций, которые размещены на обширной поверхности новой коры. Таким образом, при прослеживании путей управления висцеральной моторикой, как и в случае соматической моторики, оказывается, что по ходу прослеживания, если оно производится против течения, т. е. против направления передачи импульсов, приходится подключать к делу все большую часть великой промежуточной сети. Конечно, тут есть и отличие. Из данной области новой коры, скажем из первичной зрительной зоны, путь в гиппокамп может проходить с переключениями через ряд промежуточных неокортикальных полей. Концом неокортикального пути является энторинальная область коры большого мозга, смежная с гиппокампом и промежуточная по структуре между ним и новой корой. Выходящий отсюда последний отрезок завершает путь волокон в гиппокамп. В противоположность этому, путь в стриатум из любого поля новой коры является непрерывающимся.

Рассмотрим далее миндалину. Хотя по цитоархитектонике она сильно отличается от гиппокампа, значительная часть ее выходных волокон тоже направляется в гипоталамус. Для гипоталамуса миндалина - это место, куда сходятся волокна из областей новой коры, синаптически удаленных от каких-либо первичных сенсорных полей. Однако она также является и адресатом волокон, которые начинаются в обонятельной коре; действительно, сюда проецируется энторинальная область. Кроме того, часть миндалины получает волокна от обонятельной луковицы. Таким образом, в случае обоняния передача сенсорных сигналов в лимбическую систему осуществляется поразительно прямым путем. Почему бы это могло быть? Почему обонятельная система находится в привилегированном положении по отношению к другим сенсорным системам?

Один из возможных ответов заключается в следующем: вполне вероятно, что обонятельный сенсориум представляет собой самое раннее образование в эволюции способности к сенсорному восприятию на расстоянии; быть может, это самая ранняя система, с помощью которой свободно странствующий организм мог находить следы источников пищи и узнавать членов своего собственного вида и представителей других. Возможно, что обонятельная система, появившись раньше других, установила ряд относительно прямых связей. Второй предположительный ответ, не отвергающий первый, заключается в том, что зрительное опознание объекта (если взять только один пример) требует сложной переработки: в своей наивысшей форме оно требует, чтобы поступающие сенсорные данные обеспечивали представление, не зависящее от угла зрения, расстояния и освещения. Иначе как можно узнать объект, т.е. связать его с прошлым опытом? Даже в самых простых случаях, скажем при узнавании полос (например, когда одна рыба рассматривает бок другой) или движущейся точки (например, когда лягушка глядит на муху), оно требует хорошего представления в нервных сигналах топологических соотношений между входными сигналами, действующими на сенсорную поверхность - сетчатку. В противоположность этому обонятельная система функционирует просто как распознаватель градиентов интенсивности. Короче, обоняние как средство обеспечения необходимого для поддержания жизни поведения избавлено от многих вычислительных трудностей, которые внутренне присущи зрению и другим сенсориумам.

Конечно, аргументы такого рода могут показаться не очень убедительными. Если лимбическая система требует от зрительного, слухового и соматического сенсориумов многократных переключений в новой коре и, следовательно, каскада повторных представлений данных, которые первоначально были сенсорными, то почему это в той же степени не справедливо для стриатума? И почему, далее, в стриатум входят пути и из первичных сенсорных полей, и из различных ассоциативных областей, в которых первичные кортикальные данные претерпели последовательные трансформации? Возможно, основная трудность ответа на эти вопросы связана с непостижимым хаосом, творящимся в любой мозговой структуре, в которую тем или иным путем поступают сигналы со всей (или почти всей) площади новой коры. Охарактеризовать сколько-нибудь систематически поток информации в такую структуру кажется невозможным, и потому наше сознание отказывается вообразить, что же такая структура может делать с этим потоком. Тем не менее в центральной нервной системе представлено несколько таких структур: лимбическая система, стриатум, мост (и через его посредство - мозжечок) и верхнее двухолмие.

Наш обзор центральной нервной системы млекопитающих на этом подходит к концу. У него много недостатков, которых трудно избежать. Во-первых, он дает слабое представление об истинной сложности нервной сети; если бы в нем были упомянуты все известные системы проведения, рисунки к статье могли бы стать безнадежно запутанными. Так, мы не рассматривали варолиев мост, хотя этот отдел получает массивные пучки волокон от всех частей новой коры и посылает массивные пучки в мозжечок. Линии, представляющие эти пучки, пересекались бы с несколькими восходящими и нисходящими системами волокон заднего мозга.

Во-вторых, мы смогли лишь слабо отразить различия между путями, состоящими из миллионов волокон, и путями, в которых число волокон составляет лишь часть этого числа. Так, у приматов спино-таламический пучок, входящий в вентральное ядро таламуса, может насчитывать не более нескольких сотен волокон, тогда как медиальный лемниск содержит миллион волокон, если не больше. Кроме того, мы не имели возможности указать, какие из путей пересекают срединную плоскость и проходят на противоположную сторону центральной нервной системы, а какие имеют места назначения на той же стороне, из которой исходят. Центральная нервная система, как и остальная часть тела, билатерально симметрична. Различение прямых и перекрестных путей играет важную роль в клинической диагностике.

Более важно то, что, обратившись только к связям внутри мозга, а именно - только к происхождению и назначению различных систем волокон, мы можем создать лишь грубый набросок нейроанатомии и не более того, т.е. показать мозг как трехмерный тканевый комплекс, заключенный в черепе и спускающийся вниз по позвоночному каналу. Тем самым мы совсем не касаемся того, над чем человек мучительно размышляет в течение тысячелетий - самой таинственной сущности мозга.

У. КОУЭН

Развитие мозга

В период внутриутробного развития нейроны мозга человека образуются со скоростью сотен тысяч в минуту. Одна из проблем нейробиологии состоит в том, каким образом нейроны находят свое место и формируют надлежащие связи

Общие изменения мозга в процессе развития эмбриона и плода были описаны уже в прошлом столетии, однако до сих пор еще относительно мало известно о лежащих в их основе клеточных процессах, тех процессах, которые обеспечивают формирование отдельных частей мозга и их связей друг с другом. Ясно одно это, что нервная система берет начало от пласта клеток на дорсальной поверхности развивающегося эмбриона (от нервной пластинки), что эта ткань складывается затем в удлиненную полую структуру (нервную трубку) и что на головном конце трубки выделяются три выпуклости, соответствующие трем главным частям мозга - переднему, среднему и заднему мозгу.

На электронной микрофотографии, полученной П. Ракичем из Медицинской школы Йельского университета, запечатлен момент миграции молодого нейрона у плода обезьяны от места появления в глубине мозжечка к месту назначения вблизи наружной поверхности развивающегося мозга. Мигрирующий нейрон - это более широкая из двух диагональных полос, проходящих через всю микрофотографию от левого верхнего угла до правого нижнего; вытянутое темное образование в верхней части полосы-ядро нервной клетки. Более светлая, узкая полоса, тянущаяся вдоль нижней границы нейрона,-это удлиненный отросток глиальной клетки, которая служит опорной структурой и ориентиром для мигрирующего нейрона. Нейрон движется через плотный нейропиль, или "войлок" из нервных волокон, расходящихся в разных направлениях. (Большинство округлых структур на фотографии являются поперечными срезами аксонов, расположенных более или менее перпендикулярно к плоскости снимка.) Хотя мигрирующий нейрон таким образом контактирует с тысячами других клеточных отростков, он остается тесно связанным именно с глиальной клеткой на протяжении всей ее длины.

Четырьмя парами рисунков, которые показывают внешний вид развивающегося зародыша (вверху) и соответствующие поперечные срезы на уровне середины будущего спинного мозга (внизу), иллюстрируется происхождение нервной системы из эктодермы, или наружного слоя клеток, зародыша человека на 3-й и 4-й неделе после зачатия. Центральная нервная система берет начало от нервной пластинки - плоского слоя эктодермальных клеток на дорсальной поверхности зародыша. Пластинка впоследствии замыкается в полую структуру, называемую нервной трубкой. Головной конец центрального канала расширяется, образуя желудочки, или полости, головного мозга. Периферическая нервная система формируется в основном из клеток нервного гребня и из волокон двигательных нервов, выходящих из нижних участков каждого сегмента будущего спинного мозга.

Однако не на этих изменениях внешней формы развивающегося мозга сконцентрировано внимание нейробиологов развития в последние годы. Ставятся более интересные вопросы. Как, к примеру, возникают различные составные элементы крупных частей нервной системы, как они занимают определенное положение внутри мозга, каким образом происходит дифференцировка нейронов и окружающих их глиальных клеток, как устанавливают связи друг с другом нейроны различных участков мозга? Несмотря на многочисленные попытки исследований в этих направлениях, еще невозможно дать полное описание развития какой-либо части мозга, и тем более мозга в целом. Определяя, однако, какие события являются главными в развитии нервной системы, можно рассчитывать на успешное решение этих кардинальных вопросов.