Обзаводимся связями

Почему люди такие разные по своим способностям, наклонностям, уму? Может быть, нервные клетки у одних людей лучше справляются со своими обязанностями, чем у других? Может быть, это связано с различиями в конструкции самого мозга? Действительно, результаты деятельности любой нервной клетки должны зависеть от того, какие связи она сумела установить с другими нервными клетками. Давайте познакомимся с тем, как обзаводятся связями нервные клетки мозга, как растет мозг, как увеличивается количество нервных клеток и как растут их отростки.

Когда–то ученые думали, что в яйцеклетке любых организмов находится крохотная копия или модель будущего взрослого существа, и рост эмбриона, а потом и детеныша, состоит в том, что все детали этой копии равномерно увеличиваются в размерах, пока не достигнут необходимой величины. На самом деле никакой модели организма в яйцеклетке нет. Она сначала делится на две клетки, потом на четыре, и так далее, пока клеток не станет достаточно много. Только тогда они начинают группироваться и образовывать зачатки органов тела – каждый в строго определенный срок. Когда у эмбриона возникнет зачаток мозга, нервные клетки, из которых он состоит, еще не имеет отростков. Они вырастают позже и добираются до тех нервных клеток, которым должны передавать информацию, или покидают мозг и находят необходимый орган, которому будут передавать команды мозга.

Казалось бы, перед учеными стояла неразрешимая задача: как проследить за ростом одного определенного отростка нервной клетки в живом функционирующем мозгу? Решить ее позволили химеры. Не близкие родичи акул, что живут в глубинах океана, и не мифические чудовища, рожденные богатой фантазией древних греков. Этим словом называют животных, которым пересажены какие–либо органы от других существ. Легче всего химерами становятся рыбы и земноводные. Тритону или саламандре можно приживить второй хвост, третий глаз, четыре дополнительных сердца или пятую лапку.

Если у тритона–химеры пятая лапка способна двигаться, значит у нее есть нервы. Гораздо сложнее было выяснить, откуда они взялись. Тщательные подсчеты показали, что число нервных волокон, выходящих из спинного мозга, не меняется. Следовательно, в дополнительную конечность мозг дополнительных нервных волокон не посылает. Оказалось, что каждое нервное волокно, идущее в собственную лапку, дает отросток, который направляется в приживленную конечность. У нормальной североамериканской саламандры – мексиканской амбистомы – в каждую переднюю конечность направляется 900 нервных волокон. Дополнительная передняя лапка получает столько же.

Нервы, врастающие в собственную лапку у еще крохотного эмбриона и в приживленную конечность взрослой саламандры, умеют безошибочно выбирать соответствующие мышечные волокна, которыми они рождены управлять. Выбор взаимный. Если в правую дополнительную лапку вшить левый двигательный нерв, за неимением лучшего мышца его примет, но если теперь подшить сюда правый нерв, то он, действуя сообща с мышцей, изгонит чужой нерв и займет его место.

Аналогичным образом ведут себя чувствительные нервы, по которым информация о состоянии организма передается в мозг. Если у лягушки кусочек кожи со спины пересадить на живот, то, как только ранка заживет, чувствительность в пересаженном участке восг станавливается, и он начинает снабжать информацией мозг. Если теперь на пересаженный участок кожи положить крохотный кусочек промокательной бумаги, смоченный слабым раствором соляной кислоты, лягушка ловким движением задней лапки сбросит его. Однако если опыт повторить через месяц, все изменится. Теперь, вместо того чтобы пошарить у себя на брюшке, где находится промокашка и кислота пощипывает кожу, лягушка с остервенением будет скрести лапкой спину.

Секрет этого поведения прост. В пересаженный на брюшко кусочек кожи спины очень быстро врастают оказавшиеся по соседству веточки кожного брюшного чувствительного нерва. При раздражении кислотой пересаженного кусочка кожи они и передают в мозг соответствующую информацию. Позже волокна кожного чувствительного нерва спины разыщут кусочек пересаженной кожи, врастут в него и вытеснят веточки брюшного нерва. Теперь при раздражении пересаженного кусочка кожи информация о том, что кожа спины подверглась неприятному воздействию, побежит в мозг по спинным кожным нервам. Ведь это действительно кожа спины! А о том, что раздражаемый участок кожи спины перекочевал на живот, мозгу никто сообщить не может. Вот лягушка и шарит лапкой у себя на спине в полной уверенности, что именно отсюда в мозг поступил сигнал бедствия.