Мозговое вещество

В течение всей своей истории человечество испытывало серьезные затруднения в исследовании мозга. И древние египтяне, и первые мыслители, такие как Аристотель, недооценивали таинственное вещество, находящееся между ушами. Прославленный анатом Гален отводил мозгу роль руководителя двигательной активности и речи, но даже он игнорировал белое и серое вещество, считая, что основную работу в мозге делают заполненные жидкостью желудочки.

Мозг человека большой…

В среднем мозг взрослого человека весит 1,3-1,4 килограмма. Некоторые неврологи сравнивают структуру живого мозга с зубной пастой, но, как считает нейрохирург Катрина Фирлик, более удачную аналогию можно найти в местном магазине здорового питания.

«Мозг не растекается и не прилипает к пальцам, как зубная паста, - пишет Фирлик в своих мемуарах. – Более удачное сравнение – мягкий соевый творог».

Черепная коробка примерно на 80 процентов заполнена мозгом. Оставшихся 20 процентов в равной степени приходятся на кровь и спинномозговую жидкость, защищающую нервные ткани. Если смешать это все – мозг, кровь и жидкость – объем получившегося вещества составит около 1,7 литра.

… Но он становится меньше

Не стоит очень уж хвастаться своим мозгом объемом почти 2 литра. Около 5 тысяч лет назад мозг человека был еще больше.

«Из археологических данных, полученных по всему миру – в Европе, Китае, Южной Африке, Австралии – нам известно, что мозг уменьшился на примерно 150 см3, раньше его объем составлял 1350 см3. Это грубо 10 процентов», - рассказывает палеонтолог Джон Хокс из Университета Висконсин-Мэдисон.

Исследователи не знают, почем мозг уменьшается, но некоторые предполагают, что он эволюционирует и становится эффективнее. Также бытует мнение, что уменьшается череп, так как нынешний рацион человека состоит из более мягкой пищи, и большие и сильные челюсти более не нужны.

Каковой бы ни была причина, от размера мозга не зависит непосредственно уровень интеллекта, так как отсутствуют доказательства большей разумности древних людей в сравнении с современным человеком.

Мозг – это сосредоточение энергии

Мозг современного человека крайне энергоемкий. Его масса составляет около 2 процентов массы тела, но при этом он использует около 20 процентов кислорода в крови и 25 процентов глюкозы (сахара), циркулирующей с потоком крови.

Такие энергетические требования стали причиной дебатов среди антропологов. Ученые ставили перед собой задачу выяснить, что стало источником энергии для развития крупного мозга. Многие исследователи утверждали, что таким источником стало мясо, приводя в доказательство охотничьи умения наших ранних предков. По мнению других специалистов, мясо стало бы очень ненадежным источником питания. Исследование, проведенное в 2007 году, продемонстрировало, что современные шимпанзе умеют выкапывать в саванне богатые калориями клубнеплоды. Возможно, наши предки делали то же самое, пополняя энергию мозга вегетарианской пищей.

Относительно того, что же стало причиной шарообразной формы мозга, существует три основные гипотезы: изменения климата, требования экологии и социальная конкуренция.

Складки делают нас умнее

Каков же секрет интеллекта нашего вида? Ответом могут быть складки. Поверхность нашего мозга, называемая корой больших полушарий, покрыта извилинами и бороздами. В ней имеется около 100 миллиардов нейронов – нервных клеток.

Такая складчатая и извилистая поверхность позволяет большому по площади, а соответственно и требующему много энергии мозгу поместиться в небольшую черепную коробку. Количество извилин в мозге наших родственников-приматов различное, так же как и у других сообразительных животных, таких как слоны. Кроме того, исследованием было выявлено, что извилины мозга у дельфинов даже более выражены, чем у людей.

Большинство клеток мозга не нейроны

Бытующее мнение, что мы используем только 10 процентов возможностей мозга, неправильное, но зато мы точно можем сказать, что нейроны составляют только 10 процентов всех клеток мозга.

Оставшиеся 90 процентов, а это около половины веса мозга, называются нейроглия или глия, что означает «клей» на греческом языке. Неврологи раньше считали, что нейроглия – это просто липкая субстанция, удерживающая нейроны. Но недавние исследователи выявили, что ее роль гораздо важнее. Эти малозаметные клетки вычищают излишние нейромедиаторы, обеспечивают иммунную защиту, а также содействуют росту и функционированию синапсов (соединений между нейронами). Оказывается, пассивное большинство не такое уж и пассивное.

Мозг – это место для избранных

Клетки кровяной системы мозга, которые называются гематоэнцефалический барьер, работают, как вышибалы ночного клуба, позволяя только некоторым молекулам попадать в святая святых нервной системы – мозг. Капилляры, снабжающие мозг, выложены прочно связанными клетками, которые удерживают крупные молекулы. Специальные белки в гематоэнцефалическом барьере передают необходимые питательные вещества в мозг. Только избранные попадают внутрь.

Гематоэнцефалический барьер защищает мозг, но он может и не давать проникать спасающим жизнь медикаментам. Врачи, ищущие способы лечения мозговых опухолей, могут при помощи лекарств открыть связи между клетками, но это временно сделает мозг уязвимым к инфекциям. Хорошим способом провести лекарства через барьер могут стать нанотехнологии. Специально разработанные наночастицы могут проходить сквозь барьер и закрепляться на ткани опухоли. В будущем сочетание наночастиц и химиотерапии сможет стать способом уничтожения опухолей.

Мозг зарождается в виде трубки

Зарождение мозга происходит рано. Через три недели после оплодотворения слой эмбриональных клеток под названием «нервная пластинка» сворачивается в мозговую трубку. Эта ткань станет центральной нервной системой.

Мозговая трубка растет и видоизменяется в течение первого триместра. (Когда клетки видоизменяются, они превращаются в различные специальные ткани, необходимые для создания частей тела.) Нейроглия и нейроны начинают формироваться во втором триместре. Извилины появляются позже. На 24 неделе магнитно-резонансное исследование демонстрирует только несколько зарождающихся извилин, в остальном поверхность зародышевого мозга гладкая. В начале третьего триместра, на 26 неделе извилины становятся глубже, и мозг начинает выглядеть, как у новорожденного.

Мозг подростка не полностью сформирован

Родители упрямых подростков могут порадоваться, ну или минимум вздохнуть с облегчением: недостатки подросткового поведения частично связаны с превратностями развития мозга.

Пик серого вещества мозга наступает прямо перед половым созреванием, излишки убираются в течение пубертатного периода, и самые значительные изменения происходят в лобных долях – месте рассудительности и принятия решений.

Части мозга, отвечающие за многозадачность, полностью формируются только к 16-17 годам. Ученые также доказали, что у подростков также есть обоснование эгоистичности на нервном уровне. Обдумывая действия, которые повлияют на других, подростки реже, чем взрослые, использовали префронтальную кору головного мозга, а эта область связана с чувствами сопереживания и вины. По словам ученых, подростки учатся сочувствию через социализацию. Это вполне может оправдывать их эгоизм до 20-летнего возраста.

Мозг постоянно меняется

Когда-то ученые заявили, что как только человек становится взрослым, его мозг теряет способность формировать новые нервные связи. Считается, что эта способность, которую называют «пластичность», связана с детством и отрочеством.

Это неправда. Исследование пациентки, перенесшей удар, выявило, что ее мозг адаптировался к изменениям нервной системы и начал переносить визуальную информацию, получая схожие данные от других нервов. После этого был проведен ряд изучений, в результате которых было выявлено, что у взрослых мышей формируются новые нейроны. Позднее были обнаружены дополнительные доказательства создания новых связей между нейронами у взрослых людей. В то же время исследование медитации выявило, что активная умственная деятельность может изменить и структуру, и функционирование мозга.

Женщины не с Луны свалились

Бытует мнение, что у мужчин и женщин разное устройство мозга. Правда, что мужские и женские гормоны по-разному влияют на развитие мозга, а визуализирующие исследования продемонстрировали различия в мозге, из-за которых мужчины и женщины по-разному чувствуют боль, принимают решения и справляются со стрессами. Насколько эти различия зависят от генетики или от жизненного опыта – давний спор на тему «Природа или воспитание» - неизвестно.

Но по большей части мужские и женские мозги (и способности) одинаковые. В 78 процентах гендерных различий, о которых сообщается в различных исследованиях, влияние пола на поведение практически сводится к нулю. Недавно был также развенчан миф о расхождениях в способностях разнополых людей. В ходе исследования около полумиллиона девочек и мальчиков из 69 стран мира продемонстрировали практически одинаковые математические способности. Наши различия могут стать основанием только для броских названий книг, но в неврологии все гораздо проще.