Искра жизни. Электричество в теле человека

Главный герой многих повестей Агаты Кристи, детектив Эркюль Пуаро, очень гордился своими «маленькими серыми клеточками». Он называл их так потому, что, хотя живой мозг имеет розовато-коричневую окраску, заспиртованные нервные клетки становятся серыми, и их называют серым веществом. В то же время нервные волокна выглядят белыми в заспиртованном виде (из-за миелиновых оболочек), поэтому их называют белым веществом. Мозг, однако, состоит не только из нервных клеток. В нем почти столько же поддерживающих клеток, называемых глией, которые помогают ориентировать развивающиеся нервные клетки в нужном направлении, снабжают их питательными веществами, покрывают миелиновой оболочкой и защищают от инфекций. Деликатные ткани мозга окружены мембранами (оболочками головного мозга) и защищены черепом. В черепной коробке мозг плавает в море цереброспинальной жидкости, которая выполняет роль амортизатора и защищает мозг от повреждения при ударах головы точно так же, как околоплодная жидкость защищает ребенка в утробе матери.

Мозг обильно снабжается кровью, и многие умирают, а еще больше людей становятся инвалидами в результате закупорки или разрыва кровеносных сосудов мозга, например при инсульте. Прекращение кровоснабжения в этом случае приводит к гибели прилегающих нервных клеток из-за недостатка кислорода и питательных веществ, а также накопления токсичных продуктов жизнедеятельности. Нервные клетки, однако, не имеют непосредственного контакта с кровью, их защищает гематоэнцефалический барьер. Он представляет собой слой клеток, выстилающих мельчайшие кровеносные сосуды и так плотно прижатых друг к другу, что они не допускают смешения крови и цереброспинальной жидкости. Гематоэнцефалический барьер — это надежная защита от токсичных веществ и возбудителей инфекции, таких как бактерии и вирусы, переносимые током крови.

Ствол головного мозга соединяется непосредственно со спинным мозгом. Когда вы хотите пошевелить пальцами рук и ног, сигналы головного мозга идут к их мышцам через спинной мозг и периферийные нервы. Нервы, которые выходят из спинного мозга в поясничной области и ниже, обслуживают мышцы ног; а те, что выходят из него в области шеи, передают сигналы рукам. Повреждение нервов спинного мозга ведет к прерыванию передачи электрических сигналов и к параличу или потере чувствительности, поскольку все, что находится ниже повреждения, перестает функционировать должным образом. Люди с повреждениями спинного мозга в средней части спины теряют способность ходить, но по-прежнему могут дышать и двигать руками. А при переломе шеи человек может потерять подвижность и чувствительность рук. Некоторые повреждения приводят даже к потере способности самостоятельно дышать.

Поврежденные нервные волокна головного и спинного мозга так и не восстанавливаются, и люди с такими повреждениями навсегда остаются инвалидами. Это было известно еще древним египтянам, которые указывали, что человек со «смещением шейных позвонков» не чувствует рук и ног и не поддается излечению. За прошедшие 3700 лет ничего не изменилось. Однако это не относится к периферическим нервам. Мой отец поранил пальцы и повредил их нервы, когда регулировал лезвие в старой газонокосилке. Его пальцы потеряли чувствительность, и это было страшным ударом для гончара. Но потом, примерно в течение года, чувствительность восстановилась — нервы отрастают очень медленно, менее чем на два миллиметра в день.

Как увидеть отдельную клетку

Отдельные клетки головного мозга настолько крохотны, что их невозможно было увидеть до изобретения микроскопа. Но даже и после этого огромная масса переплетенных клеток мозга и нервных стволов не позволяла ясно разглядеть отдельные клетки без специального контрастного красителя. Именно такой краситель и создал Камилло Гольджи в 1871 г.

Гольджи работал врачом в психиатрической больнице в северной Италии, но его истинным увлечением было изучение анатомии головного мозга, которым он занимался на своей старой кухне, переоборудованной в лабораторию. После многочисленных проб и ошибок он обнаружил, что сочетание бихромата калия и нитрата серебра окрашивает произвольно отдельные нервные клетки, но зато целиком. Как ни парадоксально, самым главным в методе Гольджи является то, что он срабатывает исключительно редко, но благодаря этому окрашиваются лишь несколько клеток и появляется возможность разглядеть паутинообразную структуру отдельной клетки во всей ее красе со множеством тончайших дендритов и нитевидным аксоном.

Рисунок нейрона Пуркинье (А) и шарового нейрона (В) из мозга голубя, выполненный Сантьяго Рамоном-и-Кахалем в 1899 г. Клетки окрашены с помощью метода Камилло Гольджи. Небольшие «узелки» на дендритах — это дендритные шипики.