Страница 8 из 69
Дифференцировка первых нейронов спинного мозга сочетается с появлением наиболее общей соматической чувствительности — кожной. Иннервация покровов человека начинается очень рано, ещё в эмбриональный период. Первые нервные волокна в тканях-мишенях удаётся обнаружить уже на 4-й неделе развития (Bossy, 1982). Свободные нервные окончания проникают во все зоны дермы к концу 8-й недели онтогенеза, за исключением последней фаланги пальцев конечностей. Этот процесс развития кожной иннервации происходит у человека неравномерно. Существует хорошо заметная гетерохрония развития подкожных нервов. Иннервация рук появляется примерно на неделю раньше, чем ног, а вентральная поверхность конечностей опережает а этом отношении дорсальную.
Появление рецепторного аппарата соматической чувствительности крайне важно для становления центральной нервной системы. По сути дела, кожа эмбриона в данный период развития является единственным сенсорным входом в нервную систему. На этом этапе лишь движение околоплодной жидкости и механические воздействия на плод могут быть источниками меняющейся информации. Она необходима для создания связей и формирования нейронных сетей со специализированными функциями.
Эти сведения говорят о том, что в раннем онтогенезе человека можно выделить период афферентно-зависимого развития головного мозга. Следовательно, без связи с органами-мишенями и притока простейшей сенсорной информации дифференцировка нейронов должна задерживаться. В экспериментах на эмбрионах амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих это явление было многократно исследовано и подтверждено. Способы проверок были не очень гуманными, но показательными. У куриных эмбрионов просто удаляли зачаток крыла, а затем наблюдали уменьшение числа клеток в моторном столбе спинного мозга на 50—90%. Если сделать обратную операцию — подсадить зачаток ещё одного крыла, — то число клеток в спинном мозге увеличится. В эксперименте это обеспечивает снижение клеточного каннибализма при расширении контактов незрелых нейронов с новыми органами-мишенями.
Вполне понятно, что проводить эксперименты по отрезанию конечностей млекопитающим во внутриутробный период крайне затруднительно. По этой причине смелые опыты, доказывающие избыточность закладок и конкуренцию нейронов, проводят на наиболее примитивных млекопитающих — сумчатых. Дело в том, что их эмбриональное развитие крайне архаично, а переход зародыша в сумку матери происходит до формирования массовых связей нейронов с периферическими органами. Экспериментальная ампутация зачатка задней конечности у австралийского сумчатого тамнара приводила к повышению гибели развивающихся мотонейронов. Более того, при полном удалении зачатков мускулатуры соответствующие моторные ядра просто не возникали (Comans et al., 1988). Справедливо и обратное утверждение о том, что большое тело говорит об увеличении числа нейронов.
Примером может служить исследование спинномозговых ганглиев, иннервирующих заднюю конечность лягушки-быка (St. Wecker, Farel, 1994). В этой изящной работе сравнивали лягушек разного размера и возраста. Оказалось, что у крупных лягушек нейронов в ганглиях в два раза больше, чем у мелких того же возраста.
Использование радиоизотопной метки не показало никакой пролиферации в ганглиях. Это позволило авторам сделать вывод о дополнительной дифференциации нейронов из уже существовавших в ганглиях клеток-предшественников. Таким образом, быстро растущая и крупная особь имеет больше шансов сохранить максимальное число нейронов как в центральной, так и в периферической нервной системе. Размер плода важен не сам по себе, а как результат опережающего увеличения массы мускулатуры, которая нуждается в дополнительной иннервации. В конечном счёте гибнет меньше нейронов, а ганглии становятся больше за счёт нефагоцитированных клеток.
Следует отметить, что независимо от индивидуальных размеров нервной системы гибель клеток и дружеский каннибализм всегда являются тривиальным событием. Так, в нормальном эмбриональном развитии головного и спинного мозга на 1000 пролиферативных циклов (делений клеток) приходится от 4 до 7 смертей нейробластов, останки которых поедаются соседними клетками. Даже в переднем мозге уже взрослых мышей, обычно некурящих и не злоупотребляющих алкоголем, нейроны гибнут с завидной регулярностью (Gui-do, 1973). Аналогичная гибель клеток обнаружена при развитии глаза млекопитающих, где она играет важную морфогенетическую роль при прогнозировании изменений формы сетчатки (Silver, Hughes, 1973).
Неизгладимое впечатление оставляют количественные данные естественного разрушения зрительной системы человека в плодном периоде развития. Учитывая возрастное снижение функций зрения, как-то обидно узнавать о «нормальной» дегенерации аксонов зрительного нерва человека. Ужас состоит в масштабах гибели клеток сетчатки, которая не бывает меньше 30%. Пик разрушения приходится на период между 12-й и 15-й неделей развития. До этого времени число аксонов в зрительном нерве стабильно увеличивается. Так, на 8-й неделе их 2,67 млн, на 14-й — 5,86 млн и на 18-й — только 3,58 млн. Это говорит о том, что около половины аксонов зрительного нерва человека дегенерируют в борьбе за контакты со вставочными нейронами-мишенями в латеральном коленчатом теле (Sturrock, 1987).
Вполне понятно, что гибель волокон зрительного нерва — показатель более печальных событий. Волокна являются лишь отростками ганглиозных клеток сетчатки глаза, которые формируют связи с нейронами головного мозга. Следовательно, при нормальных условиях развития мы теряем гигантское число ганглиозных клеток сетчатки вместе с их волокнами. Этот ресурс мог бы пригодиться плоду через 50—60 лет, но мы не знаем, как его сохранить.
Ситуация ещё драматичнее, чем кажется. Дело в том, что часть волокон, идущих от сетчатки, оканчиваются в ядрах, расположенных рядом с хиазмой или перекрестом зрительных нервов. Супрахиазматические ядра плотно связаны с половой функцией, суточными ритмами поведения и входят в состав лимбической системы. Именно она отвечает за инстинктивно-гормональные способы регуляции поведения. Разрушение сенсорных входов этой системы очень значимо сказывается на базовых основах врождённых форм поведения и формировании сознания. Иначе говоря, мы теряем значительную часть сенсорных нейронов, предназначенных как для осмысленного восприятия окружающего мира, так и для компонентов инстинктивно-гормональной регуляции поведения.