Мозг материален. О пользе томографа, транскраниального стимулятора и клеток улитки для понимания человеческого поведения

Если вы самый внимательный читатель на свете, то вы даже помните описание нейронной сети, обеспечивающей распознавание светлого пятна ганглиозной клеткой с on-центром. Я тогда вскользь упомянула, что некоторые биполярные клетки, промежуточное звено передачи сигнала, возбуждаются тогда, когда подконтрольная им клетка-колбочка вообще не активна. Теперь могу объяснить, в чем дело. В таких клетках – особенные рецепторы к глутамату (называются mGluR6). Их активация запускает биохимический каскад, который приводит как раз к закрытию натриевых каналов. То есть, когда такая клетка получает глутамат, она запирает каналы и ничего никуда не передает. А как только перестает его получать – каналы открываются. Так что вот видите, я вам говорила, что глутамат – возбуждающий нейромедиатор, а оказывается, тоже не всегда. Зависит от того, какими рецепторами его воспринимать. Это к вопросу о безграничных возможностях настройки.

Зачем нужны глиальные клетки

В мозге есть не только нейроны, но и глия – клетки, которые сами не передают сигналов, но обеспечивают нейронам нормальные условия для работы. У них куча функций: они поддерживают правильный химический состав межклеточной жидкости, служат каркасом, на котором растут юные нейрончики, помогают захватывать из синаптической щели лишние нейромедиаторы, убирают мусор, участвуют в создании гематоэнцефалического барьера (таможни между кровеносными сосудами и мозгом) и даже выполняют некоторые иммунные функции, потому что нормальным иммунным клеткам в мозг прохода нет.

Примерно половина всех клеток в мозге – это клетки астроглии, или астроциты, названные так за свою красивую звездчатую форму. Они контактируют с каждым синапсом и откачивают оттуда лишние ионы калия, тем самым способствуя тому, чтобы нейрон после вспышки активности быстрее восстановил правильную концентрацию ионов по обе стороны своей мембраны и был готов к дальнейшей работе. Они также чистят синаптическую щель от остатков нейромедиатора, чтобы они не продолжали возбуждать следующий нейрон, когда уже не надо. Например, захватывают оттуда глутамат, переделывают его в глутамин и возвращают обратно в пресинаптическое окончание, чтобы там опять синтезировать глутамат. Астроциты, кроме того, выделяют вещества, способствующие росту новых синапсов, а еще тесно контактируют с кровеносными капиллярами, таким образом выбрасывая в кровь все лишнее и забирая оттуда все нужное. Астроглия может, например, забирать из крови глюкозу и транспортировать ее к своим подопечным нейронам, даже на довольно большие расстояния.

Другая важная разновидность глии – это олигодендроциты. Они вырабатывают[353] миелин, белково-жировую изоляционную оболочку для аксонов (отростков нервных клеток, которые передают информацию от нейрона к другим нейронам или к мышцам). Нервным клеткам иногда приходится отправлять свои аксоны на довольно протяженные расстояния (например, от спинного мозга на палец ноги). При этом вы помните, что сигнал распространяется по мембране нейрона постепенно: вовлекается один потенциал-чувствительный канал, потом соседний, потом следующий. Скорость распространения сигнала – метры в секунду. Это, конечно, неплохо, и большинство беспозвоночных этим вполне обходится, но мы, позвоночные, хотим соображать быстрее. Поэтому многие аксоны у нас миелинизированы. Клетка-олигодендроцит плотно-плотно оплетает отросток нейрона изолирующим материалом, и в этом месте его мембрана вообще не может пропускать никакие ионы. Пропускает ионы она только там, где изоляции нет (эти участки называются перехватами Ранвье и расположены примерно на расстоянии в один миллиметр друг от друга). Получается, что сигнал движется скачками, и это может увеличивать скорость его распространения аж до 150 метров в секунду. При заболеваниях, из‐за которых миелин разрушается, животные и люди страдают от огромного количества неврологических нарушений, от размытого зрения до плохой координации движений, потому что сигналы часто вообще теряются, рассеиваются, ослабевают по ходу передачи и не доходят до нужного места в принципе.