Глионы мозга
Головной мозгруководит жизнедеятельностью нашего организма, принимая, обрабатывая и передавая информацию органам и тканям. Этим занимаются миллиарды нервных клеток-нейронов. Каждый из них имеет несколько коротких ветвящихся отростков-дендритов и один длинный аксон. Дендриты принимают, а аксон передает информацию в виде нервных импульсов. Возникая в теле клетки, они бегут к множественным окончаниям аксона, которые называются синаптическими. В синапсах выделяются пузырьки, содержащие особое химическое вещество-медиатор. В зависимости от его природы и структуры участков нейронов, воспринимающих медиатор, нейроны оказывают друг на друга возбуждающее или тормозящее действие. Фантастическая по своей слаженности деятельность мозга основана на чередовании возбуждения и торможения в сложнейших цепях и сетях, образованных нервными клетками мозга.
Нервный импульс-это результат биофизического процесса, который сопровождается возбуждением клетки и возникновением электрического тока. В это время внутрь аксона и тела нейрона из межклеточной жидкости поступают ионы натрия, а выделяются ионы калия. Межклеточные щели, заполненные этой жидкостью, можно увидеть только в электронный микроскоп: ширина каждой щели составляет одну десятимиллионную долю миллиметра. Казалось бы, поскольку нейронная и синаптическая активность сопровождается интенсивным перемещением химических соединений из клеток и в клетки, возникает опасность нарушения постоянства состава межклеточной жидкости, а такое постоянство необходимо для бесперебойной работы мозга в целом и каждого нейрона в и отдельности. С другой стороны, чем активнее деятельность нейронов и синапсов‚ тем больше они расходуют белков и углеводов и тем больше нуждаются в постоянном пополнении израсходованных веществ.
Очистка межклеточной жидкости и питание нейронов – обязанность глиальной ткани, или глии (что в переводе с греческого означает клей). Ученые выяснили, что межклеточные щели ограничены не только нейронами, но и глиальными клетками. Если о строении и функционировании нейронов исследователи накопили множество сведений, то о глиальных клетках, хотя открыты они примерно сто лет назад, до самого последнего времени почти ничего известно не было. И лишь сравнительно недавно благодаря применению новейших методов исследования, в частности электронно-микроскопических и иммунологических, удалось получить новые данные о структуре, биохимии и физиологии этих клеток, понять, как и какие функции, они выполняют.
Глиальные клетки-глионы в отличие от нейронов не имеют ни аксона, ни синаптических окончаний и не возбуждаются, то есть не производят нервных импульсов. Происходят глионы так же, как и нейроны, из матричных клеток нервной трубки зародыша‚ но первых в итоге оказывается значительно больше, чем вторых. В частности, у человека глиальных клеток в 10 раз больше, чем нейронов. Однородные в нервной трубке зародыша, глионы затем дифференцируются на клетки двух типов: астроциты и олигодендроциты. Первые имеют много отростков, расходящихся лучами от тела клетки, и располагаются по ходу кровеносных сосудов мозга. Вторые - бедные отростками - контактируют с аксонами нервных клеток.
В определенных местах глионы как бы слипаются своими мембранами, где сопротивление электрическому току в тысячи раз меньше, чем на остальной поверхности мембраны глиона. И здесь же благодаря непосредственному контакту клеток происходит активный обмен различными веществами, в том числе белками. Таким образом, глионы образуют в мозгу, параллельно системе межклеточных щелей, свою систему транспорта тех или иных веществ и электрического тока.
Биохимические глионы также во многом отличаются от нейронов. А самое главное: они способны поглощать из межклеточной жидкости ионы калия и ряд медиаторов, обладают свойствами разлагать некоторые из них и таким образом нейтрализовать их активность. Вот почему даже при интенсивной нервной деятельности концентрация ионов калия в межклеточной жидкости повышается не более чем в два раза и быстро возвращается к нормальным цифрам. Если же глионы функционируют недостаточно активно, то концентрация ионов калия в клеточной жидкости повышается в десятки раз, и это вводит кору мозга в состояние глубокой депрессии.
Иными словами, загадочные глионы вносят свой важный вклад в обеспечение нашего психического здоровья, предохраняя нервные клетки от истощения, напрасного возбуждения и слишком глубокого торможения.
Изучена и другая функция глии, связанная с образованием миелиновых оболочек нервных клеток: олигодендроциты спирально закручиваются вокруг нейрона, образуя оболочку, которая служит электрическим изолятором и способствует ускоренному распространению возбуждения по проводящим путям центральной нервной системы. Тем самым увеличивается надежность распространения возбуждения по аксонам, в частности к синаптическим окончаниям. Процесс образования миелиновых оболочек происходит наиболее активно сразу после рождения, а затем замедляется, хотя продолжается всю жизнь. Миелинизацию угнетают и даже полностью подавляют, порой необратимо, такие факторы, как снижение функции щитовидной железы, дефицит витамина В12 или ионов меди в пище, различные отравления, и прежде всего алкоголем, никотином.
Формирование миелиновых оболочек - процесс весьма ломкий, поскольку связан с олигодендроцитами, самыми ранимыми элементами мозга.
Образование электроизолирующей оболочки аксонов требует от них чрезвычайного напряжения обменных процессов: ведь если размотать образованную вокруг аксона оболочку, то площадь такой ленты окажется в десятки тысяч раз больше самой глиальной клетки. Между тем именно электроизоляция аксонов играет важнейшую роль в психической и физической деятельности человека.
Дело в том, что безмиелиновые волокна не могут проводить серий частых импульсов, необходимых для эффективного возбуждения нейронов и передачи возбуждения по нервным цепочкам. Например, если нервная клетка производит 600 импульсов в секунду и аксон этой клетки покрыт миелиновой оболочкой, то все импульсы достигнут разветвлений аксона и возбудят соседние нейроны. Аксон может провести всего несколько импульсов - остальные погаснут в пути. В связи с этим в синаптических окончаниях выделится недостаточное количество медиатора, и соседние нейроны либо возбудятся недостаточно, либо вообще не возбудятся. Что за этим следует, думается, ясно: когда это происходит в области коры, ведающей движением, произвольные двигательные акты нарушаются или становятся невозможными. Несмотря на значительные достижения современной электрофизиологии, в наших знаниях о глии остается немало белых пятен. Предстоит детально выяснить ее роль в нашей психическом деятельности, в том числе в эффективности памяти, а также в процессах, связанных с образованием, закреплением и угасанием условных рефлексов.
Простейший пример: если, скажем, предварить болевое раздражение лапы животного звуковым сигналом, то спустя какое-то время оно начинает отдергивать лапу уже только в ответ на звук. Согласно наиболее распространенной точке зрения, условные рефлексы образуются на основе превращения потенциальных нервных связей в действующие. В результате импульсы от корковых нейронов, воспринимающих звуковой сигнал, постоянно и в достаточном количестве поступают в двигательные нейроны и возбуждают их. Можно думать, что превращение потенциальных нервных связей в действующие происходит, когда аксоны нервных клеток коды мозга покрываются миелиновой оболочкой. В самом деле: по мере упрочения электроизоляции аксоны оказываются способными проводить серии частых импульсов, в их синаптических окончаниях выделяется больше медиатора, возбуждение, не ослабевая, надежно распространяется по сомкнутым благодаря глии цепям нервных клеток.
Нет никаких сомнении в том, что прогресс в понимании деятельности мозга, раскрытии причин различных заболеваний, разработке более эффективных способов лечения нервных болезней во многом зависит от дальнейших успехов в расшифровке функций глионов.
