Отже, минулого разу ми з вами говорили про збудливі тканини – про нерви та м’язи.
Ми говорили про їхні електричні характеристики, зокрема про те, що в них є мембранний потенціал. Само собою, у всіх клітин він є, але особливо у нервових і м’язових. Проте зараз нас цікавлять саме нерви, адже вони мають ще й потенціал дії.
Вірно.
По нервах може проходити хвиля деполяризації, яка використовується як сигнал.
Тому потенціал дії є одиницею інформації в нервовій системі.
Так.
І коли ці потенціали дії передаються до м’яза, то вони викликають його скорочення.
Вони запускають механізм скорочення.
Звісно, ми поки що не говорили про механізм скорочення.
Отже, це основна ідея.
Тепер далі я хотів би поговорити про загальну будову нервової системи.
Спершу пропоную почати з обговорення центральної нервової системи, скорочено ЦНС.
Отже, коли йдеться про центральну нервову систему, коли її уявляють, то, звісно, мають на увазі головний і спинний мозок.
Так.
Ось що означає центральна нервова система: це частина нервової системи, яка знаходиться в кістковій порожнині черепа або кістковій порожнині хребта.
Отже, головний і спинний мозок.
Якщо поглянути на центральну нервову систему, тобто на її тканину, то вона поділяється на два типи.
І, як ви вже здогадалися зі схеми лекції на дошці, йдеться про сіру та білу речовину.
Насправді це не зовсім сіра речовина – вона скоріше світло-коричнева.
Ось хороша ілюстрація.
Це рисунок 8.25 з підручника доктора Фокса.
На верхній частині рисунка зображений зріз головного мозку.
До речі, як називається такий зріз? Що це за зріз?
Це корональний або фронтальний зріз, тобто зріз робиться ось так, у цій площині.
Іншими словами, мозок розрізається на передню і задню частини.
Зрозуміло.
Якщо придивитися, то можна побачити більш темні ділянки тканини ось тут, по краях.
І хоча ми називаємо ці ділянки сірою речовиною, на рисунку вони світло-коричневі.
Через хвилину я поясню, чому.
А трохи далі від краю, прямо в центрі цієї півкулі, у центрі цієї частини мозку, ми також бачимо ці світло-коричневі або затемнені зони.
Це теж сіра речовина.
Все інше, всі світліші ділянки – це, звісно, біла речовина.
Тепер, якщо подивитися нижче, розглянувши спинний мозок,
ось поперечний зріз спинного мозку,
то ми побачимо ту ж саму картину:
Більш темна коричнювата тканина (сіра речовина) – у центрі,
а далі від центру – світліша тканина (біла речовина).
Таким чином, у спинному мозку також є сіра і біла речовина.
Зрозуміло.
Отже, давайте детальніше розглянемо сіру речовину.
Суть у тому, що тіла нейронів розподілені по центральній нервовій системі нерівномірно.
Щоб краще зрозуміти, давайте трохи повернемося назад.
Коли ми говоримо про центральну нервову систему, то, принаймні з функціональної точки зору, йдеться про “проводку” з нейронів.
Тобто про ланцюги нейронів, з’єднаних в одну мережу.
Якщо нейрон знаходиться тут, то, само собою, від нього буде відходити аксон
з аксональними терміналями на кінці.
А ось тут розташований ще один нейрон, який також простягає свій аксон.
Іншими словами, ці нейрони з’єднані між собою.
Так.
І головний момент полягає в тому, що тіла нейронів розподілені по центральній нервовій системі нерівномірно.
Тіла нейронів формують скупчення, так звані кластери, і вони утворюються в певних місцях.
Ось що я маю на увазі:
Клітинні тіла нейронів згруповані, тобто вони щільно розташовані одне біля одного.
І саме зони таких скупчень у центральній нервовій системі називаються сірою речовиною.
Знову ж таки, якщо ще раз уважно подивитися на рисунок мозку і звернути увагу на ділянки сірої речовини,
то, збільшивши їх приблизно в тисячу разів, ми побачимо безліч клітинних тіл, згрупованих разом.
Гаразд.
Для наочності я зроблю простий малюнок.
Уявімо один нейрон ось тут, а потім ще один нейрон поруч із ним, який прилягає до нього дуже щільно.
І якщо відійти трохи назад і подивитися на ці ділянки, де скупчилися всі клітинні тіла нейронів,
то вони виглядатимуть коричнюватими або сіруватими.
Чому так?
Це, можливо, не дуже важливо для вас, але життя стає набагато цікавішим, коли можна пояснити речі,
якщо ви розумієте, як щось улаштоване.
Тоді все стає трохи зрозумілішим.
Причина, чому ці ділянки мають темніший відтінок, полягає в тому,
що клітинні тіла нейронів містять багато мітохондрій.
Чому?
Чи не здається вам дивним, що в клітинних тілах нейронів знаходиться велика кількість мітохондрій?
Нейрони забезпечені величезною кількістю мембранних насосів,
які безперервно перекачують натрій і калій для створення градієнтів концентрації.
Коли створюється нервовий імпульс, велика кількість натрію спрямовується всередину,
а значна кількість калію виходить назовні.
І все це потрібно потім повернути назад на свої місця, вірно?
Тобто щоразу, коли передається нервовий імпульс, відбувається порушення нормального градієнта концентрації.
Тому постійно необхідно перекачувати всі ці йони.
Вірно.
Робота насоса, як ви зрозуміли, вимагає енергії.
Це активний процес, який потребує великої кількості енергії.
І, звісно ж, ця енергія виробляється в мітохондріях, адже саме там відбувається
спалювання палива і синтез молекул АТФ для забезпечення всіх клітинних процесів,
зокрема й роботи насосів.
Таким чином, клітинні тіла нейронів містять величезну кількість мітохондрій.
І як це пояснює темнуватий відтінок, запитаєте ви?
Це один із тих моментів, коли стає зрозуміло,
наскільки важливо хоча б у загальних рисах розбиратися в біохімії.
Якщо пройти короткий курс біохімії, буде легше уявити всі ці процеси.
Існує клас ферментів, які називаються окисними ферментами.
Ці ферменти розщеплюють молекули глюкози або жирної кислоти, розриваючи їх ковалентні зв’язки.
Суттєва частина цих ферментів містить залізо у своїй молекулярній структурі.
Ферменти – це білки, пептиди, вірно?
І багато білків можуть містити ті чи інші метали:
кобальт, магній, залізо – вони можуть бути частиною молекули ферменту, молекули білка.
Виявляється, що ферменти мітохондрій, ферменти окислення, містять у своїй структурі багато заліза.
І, звісно, залізо в певних ступенях окислення має характерний колір,
подібно до того, як іржа має червонувато-коричневий відтінок.
Можете уявити собі іржаве залізо?
Вірно.
Воно має такий рудувато-коричневий колір.
Розумієте?
Якщо у нас багато мітохондрій, то у них багато окисних ферментів.
А у цих ферментів – багато заліза.
І ступінь окислення заліза такий, що дає рудувато-коричневий відтінок.
Якщо велика кількість мітохондрій скупчена в одному місці,
що, власне, і відбувається в сірій речовині,
то ця ділянка тканини матиме коричнювато-іржавий відтінок,
який ми й бачимо.
Ось у чому суть.
Якщо поглянути на цей зріз на рисунку,
якщо подивитися на зріз центральної нервової системи,
то ми побачимо ділянки з великою кількістю клітинних тіл.
І ці ділянки ми називаємо сірою речовиною.
Неймовірно, але ваш наступний запитання, мабуть, буде:
чому вона називається сірою речовиною?
Я правий?
Якщо взяти тканину центральної нервової системи
і занурити її в розчин формальдегіду для фіксації,
то залізо в тканинах змінить свій ступінь окислення,
і колір стане більш сірим, ніж рудувато-коричневим.
Тобто свіжа тканина виглядає більш рудувато-коричневою,
а зафіксована у розчині – більш сірою.
Ідея в тому, що анатоми минулого працювали саме із зафіксованими тканинами,
тому вони назвали її сірою речовиною.
Це поняття збереглося з давніх часів.
Так.
Тож тканина в області мозку, яка ближче до поверхні, називається сірою речовиною.
Крім того, на цьому ж зрізі в центрі видно темнуваті ділянки. Ці ділянки також наповнені клітинними тілами, але в цьому випадку вони називаються ядрами. Тому ми говоримо про ядра головного мозку.
Це може дещо заплутати, адже коли йдеться про ядро, ви думаєте про ядро клітини. Але в нашому випадку ядро означає певну центральну зону – зону сірої речовини в центрі мозку.
Іноді зустрічається термін “базальні ядра” – це просто ще один термін, що позначає сіру речовину в центральній нервовій системі. Або ж це можуть називати ганглієм, наприклад, базальні ганглії
Будьте здорові!
Тепер є ще одна важлива ідея, навіть важливіша за колір сірої речовини.
Варто зазначити, що синапси… Пригадайте, що ми маємо на увазі під синапсом, виходячи з попередніх лекцій. Так, Синапс
Синапси розташовані на закінченнях дендритів клітинних тіл.
Що ж я цим хочу сказати?
Насамперед, у синапсах відбувається обробка інформації. Подумайте, що я маю на увазі.
Розглянемо нервовий імпульс. Скажімо, я вколов вас голкою. Стимулюється чутливий нерв, з’являється потенціал дії, тобто нервовий імпульс. Цей імпульс прямує до центральної нервової системи, врешті-решт – до певної ділянки мозку. І коли цей потенціал дії досягає відповідної області мозку, ви вигукуєте “Ой!”, тобто відчуваєте укол голкою.
Тепер, проходячи через нейрони, ця інформація обробляється. Що я маю на увазі під “обробкою”? Це може означати, що сигнал просто передається, як є, або ж він може бути посилений.
Отже, у центральну нервову систему надходить потенціал дії, у синапсах відбувається викид нейромедіаторів, що дозволяє передати потенціал дії іншим нейронам у ланцюжку. У цій групі нейронів може статися так, що нейромедіатор виділиться одразу в декількох синапсах, або молекули нейромедіатора затримаються на рецептивній мембрані. В результаті замість запуску одного потенціалу дії у постсинаптичному нейроні може виникнути п’ять потенціалів дії.
Розумієте?
Підходить потенціал дії – і на наступному етапі передачі вже запускається кілька сигналів. Іншими словами, сигнал посилюється, тобто передана інформація підсилюється.
Але сигнал можна і придушити або послабити, чи навіть повністю заблокувати.
Наприклад, мені потрібно ігнорувати біль.
Уявімо, що у мене сильний зубний біль, але мені потрібно зосередитися на інших справах. Якщо моя увага буде постійно прикута до зубного або будь-якого іншого болю, я не зможу нічого зробити. Тому болю необхідно блокувати.
Це знайоме відчуття, правда?
Бували ситуації, коли у вас щось боліло, і якщо ви зосереджувалися на цьому болю, він ставав нестерпним. Але варто відволіктися – зайнятися іншими справами – і біль відходив на другий план. І раптом з’ясовується, що цей біль – сущий дріб’язок.
У цей момент відбувається пригнічення сигналів у синапсах.
Суть у тому, що в синапсах відбувається обробка інформації, і ця інформація може модулюватися різними способами.
Можна її підсилити, послабити, заблокувати, спрямувати в різні зони – обробляти, як завгодно.
Отже, з урахуванням усього цього, де саме в центральній нервовій системі, на вашу думку, відбувається обробка інформації?
Це відбувається там, де розташовані синапси.
А де знаходяться синапси?
На дендритах клітинних тіл.
А де знаходяться ці дендрити – маленькі відростки клітинних тіл нейронів?
У сірій речовині.
Розумієте?
Тобто, обробка інформації відбувається саме в ділянках сірої речовини.
Отже, інформація надходить і передається по нейронах, але обробка її відбувається або в корі мозку, або в центральній зоні з сірою речовиною, куди теж надходять певні сигнали.
Саме там здійснюється обробка і обчислення даних.
Гаразд.
Усі стежать за моїми думками.
Повторюся: ділянки сірої речовини – це області мозку, де ви ухвалюєте рішення на основі отриманої інформації, де ви надаєте сенс тому, що відбувається, де ви формуєте відчуття та подібні речі.
Зрозуміло?
Тепер наступний момент, про який ми поговоримо, полягає в тому, що окремі ділянки мозку виконують конкретну функцію, чи не так?
Тобто, якщо подивитися на різні ділянки мозку, різні ділянки сірої речовини, різні ядра або ганглії центральної частини мозку, всі ці зони відповідають за виконання окремих функцій.
Одного разу я вже натякала на це, коли говорила про роботу очних яблук.
У задній частині вашого ока, на задній стінці ока, знаходиться сітківка, і клітини в складі цієї сітківки є нейронами, модифікованими спеціальними нейронами.
Коли світло потрапляє на них, вони запускають потенціал дії.
Так?
Отже, можете уявити: світло падає на ці клітини сітківки, і вони генерують потенціал дії.
Далі вони передають цей потенціал дії по ланцюгу іншим нейронам.
Цей сигнал досягає синапсів і контактує з нейронами в потиличній корі мозку.
Таким чином, сіра речовина в задній частині мозку, в області потиличної кістки, утворює ділянку мозку, яку ми називаємо зоровою корою.
Тому коли виникає зорове сприйняття, це відбувається тому, що до нейронів зорової кори потиличної ділянки надходять потенціали дії.
Якщо я візьму електростимулятор, розкрию ваш череп і почну подавати невеликі розряди в різні області кори головного мозку, скорочуватимуться певні м’язи, чи не так?
Тобто я хочу сказати, що по боках головного мозку є смуга кори, яку ще називають руховою зоною або руховим центром кори мозку.
Якщо там запустяться потенціали дії, вони підуть прямо до ваших м’язів.
В результаті ті почнуть скорочуватися.
Або є ще одна ділянка мозку, яка називається лімбічною системою, що також є зоною сірої речовини в центрі півкуль головного мозку.
Якщо я почну стимулювати цю область, якщо викличу потенціали дії в цій ділянці, ви почнете відчувати певні емоції.
Я візьму електростимулятор, подам розряд у ці зони в центрі мозку, в області лімбічної системи, і у вас виникнуть емоції страху.
Ви відчуєте страх, любов, ревнощі, радість чи щось інше.
Все це демонструє головну ідею: у вашому мозку є окремі області, кожна з яких виконує специфічні функції.
І це добре помітно при порушеннях, наприклад, якщо у людини стався інсульт.
Ви знаєте, що таке інсульт?
Інсульт трапляється, коли припиняється кровообіг до певної ділянки мозку, і як наслідок, ця частина мозку відмирає, ці нейрони гинуть.
Адже не забувайте, нейрони – це ті самі клітини, і якщо припинити до них надходження крові, ці ділянки мозку загинуть.
Само собою, вони перестануть функціонувати.
Відповідно, якщо людина втратить ці функції, можливо, вона більше не зможе контролювати м’язи своєї руки, або у неї заніміє кисть, або вона може втратити зір на одне око, або, можливо, втратить здатність відчувати певні емоції.
Або більше не зможе вимовляти певні слова, а то й узагалі втратить мову.
І знову ж, це підводить нас до головної ідеї: окремі області мозку відповідають за окремі завдання.
Це дуже цікава концепція, чи не так?
Отже, ось що таке сіра речовина.
Є питання?
Повторюся: всі ці функції мозку виникають у місцях скупчення синапсів, де відбувається передача потенціалів дії від одного нейрона до іншого, що, у свою чергу, створює здатність виконувати різні функції.
Гаразд.
Це сіра речовина (substantia grisea)
Далі – другий тип, біла речовина (substantia alba)
Перш за все, необхідно зазначити, що біла речовина – це висока концентрація або висока щільність аксонів.
І знову ж таки, мені набагато легше все це зрозуміти, якщо я уявляю це масштабно, ніби зменшився до розмірів молекул і можу побачити, як усе виглядає.
Якби я перебував усередині клітини й міг вільно переміщатися її просторами та розглядати все детально.
Подивіться, якщо уявити, що ми прогулюємося тканинами мозку, я розповім про це детальніше, щоб ви могли краще візуалізувати. Якщо прогулятися цими тканинами, у кутах будуть видні тіла нервових клітин.
Уявіть їх: ось одне, ось ще одне.
Тобто тут буде висока концентрація тіл нейронів і розгалужених дендритів навколо.
Подумайте, як би це виглядало.
Потім від цих тіл клітин відходитимуть аксони. Ось аксон, що виходить з одного нейрона, ось інший – з іншого нейрона. Цілі множини аксонів простягаються у різні боки, від ділянок скупчення тіл клітин і спрямовуються в різні місця.
І тепер ці аксони будуть складені у пучки, вірно?
Тобто, якщо взяти ділянку з високою концентрацією аксонів, поглянути на область, насичену аксонами, то, якщо відступити назад, відходити далі, зменшувати роздільну здатність, у підсумку це скупчення виглядатиме як біла речовина.
Вірно?
Іншими словами, це тканина нервової системи зі світлим відтінком.
Зрозуміло?
Тепер у мене виникає питання:
Чому ця тканина має саме такий колір?
Він не зовсім білий, а більше кремовий, світло-кремовий, ідеально – жовтувато-кремовий відтінок.
Причина в тому, що аксони оточені шаром або шарами клітинної мембрани.
Ці шари клітинної мембрани формують щось на зразок ізоляції навколо аксонів.
Тож варто сказати ще одну річ, поки не забув.
Причина існування цієї ізоляції та її функція полягає в тому, що вона підвищує швидкість передачі потенціалів дії, або нервових імпульсів.
Знову ж таки, ви можете в загальних рисах уявити, про що йдеться.
Ось у нас є аксон, який, по суті, є відростком нейрона.
І шар за шаром, шар за шаром, він обгорнутий клітинною мембраною.
І через хвилину я розповім, звідки вона береться.
Ця багатошарова оболонка з клітинної мембрани формує певний ізоляційний шар, що надає аксону здатність до високої провідності нервових імпульсів.
Тобто ви можете запам’ятати це за принципом: чим більше шарів ізоляції, чим товща ізоляція – тим швидшою буде швидкість передачі нервових імпульсів.
Все зрозуміло?
Якщо перевірити різні частини тіла, то можна виявити, що деякі аксони вкриті товстим шаром ізоляції й можуть проводити потенціали дії дуже швидко.
В інших аксонах шар ізоляції буде тоншим, і, відповідно, провідність потенціалів дії буде нижчою.
Причина, чому я все це вам розповідаю, у тому, що існує ряд патологій, при яких цей ізоляційний шар порушується, що, само собою, призводить до порушення передачі нервових імпульсів.
Тобто оболонка навколо аксона частково або повністю руйнується.
Так.
Також варто зазначити, що швидкість – вірніше, діапазон швидкостей передачі потенціалів дії…
Я знаю, що ми говорили про це на лабораторних заняттях, і клас вже це знає…
Швидкість передачі потенціалів дії становить від 0,5 до 100 метрів за секунду.
Отже, давайте розглянемо це детальніше.
Коли йдеться про швидкість, з якою нервові імпульси рухаються аксонами, то вона складає від 0,5 до 100 м/с.
0,5 метра – це ось стільки, половина метрової лінійки.
Давайте уявимо, що ми спостерігаємо передачу нервового імпульсу.
Ось нерв у моїй руці – можете уявити?
Полуметровий аксон, що йде вздовж моєї руки, і по ньому рухаються потенціали дії.
Якби ми могли їх бачити, то помітили б швидко рухому світну крихітну ділянку аксона.
Можете уявити?
Він пройде доволі швидко, вірно?
І зараз, через секунду, він уже досягне мети.
Ось наскільки швидко рухається найповільніший потенціал дії.
З іншого боку, найшвидший імпульс рухається зі швидкістю 100 м/с.
Це довжина футбольного поля за одну секунду.
Тепер уявіть добре:
Якби ви сиділи на самих верхніх задніх рядах стадіону і дивилися прямо перед собою,
то все футбольне поле було б у вашому полі зору, так?
Сидячи там і дивлячись вниз, я б бачив ворота на одному кінці і ворота на іншому кінці, правильно?
Якщо вистрілити гарматним ядром, воно пролетить усе футбольне поле за секунду.
Так.
Тобто знадобиться секунда, щоб перетнути поле.
Тож, у принципі, це не така вже й величезна швидкість, вірно?
Якби ядро було розпеченим і його випустили з гармати в темряві,
я б зміг візуально відстежити його рух від одного кінця футбольного поля до іншого за одну секунду.
З такою ж швидкістю рухається найшвидший нервовий імпульс у вашому тілі.
Отже, просто подумайте про це.
Як ви гадаєте, навіщо нам такий широкий діапазон швидкостей нервових імпульсів?
Ну дивіться, при високій швидкості передачі я зможу завантажити пошту або інші дані набагато швидше, так?
Якщо ми говоримо, наприклад, про мобільні телефони…
До речі, чи відрізняється швидкість передачі даних у мобільних телефонах?
Що б ви, скоріше за все, обрали: дуже швидку чи дуже повільну передачу даних?
Що ще зміниться, окрім швидкості передачі інформації?
Тобто при швидкій передачі ви можете завантажувати інформацію набагато швидше, дивитися фільми, грати у ігри…
Але в чому недолік швидкої передачі даних?
Ви самі платите за послуги мобільного оператора.
Ви взагалі звертаєте увагу на рахунки за мобільні послуги?
Чи є різниця в залежності від швидкості з’єднання?
З моїм мобільним пакетом ще й як є.
Чим вища швидкість з’єднання, тим дорожче це коштуватиме.
І хіба ви не зрозуміли, що той самий принцип працює і для центральної нервової системи?
Висока швидкість передачі вимагає товстішого шару ізоляції, можливо, також вищої швидкості перекачування іонів і більших енергетичних витрат.
Іншими словами, це більш «дороге задоволення» для організму.
Отже, дозвольте спитати:
Де, на вашу думку, ми можемо обійтися повільною передачею потенціалу дії?
Яку інформацію в нашому тілі можна передавати із низькою швидкістю?
Скажімо, візьмемо рецептори розтягнення в моєму шлунку.
Ось я сиджу, їм, ковтаю їжу, мій шлунок поступово розтягується, і в міру цього рецептори надсилають інформацію в центральну нервову систему про те, що я ситий.
Вони надсилають сигнал, що я з’їв достатньо – проковтнув цілу піцу, випив пінту пива і закусив двома бургерими.
Сигнал однозначно повідомляє, що мені досить, що пора припинити їсти.
Чи потрібно, щоб ця інформація потрапила до мозку миттєво?
Чи нічого страшного, якщо швидкість буде порівняно низькою?
Напевно, нас цілком влаштує повільна передача інформації, згодні?
А тепер як щодо передачі імпульсів, які йдуть до скелетних м’язів?
Тих, що допомагають мені втекти від хижака, наприклад.
Якщо я вирішу скоротити певний м’яз,
чи краще, щоб імпульс передався в мозок швидко?
Чи нас влаштує швидкість пів метра на секунду?
Уявіть собі щось подібне:
«Думаю, мені варто скоротити м’яз правої ноги…»
Фактично, я би рухався, як у сповільненій зйомці.
Розумієте, про що я?
Або, наприклад, якщо я отримав травму.
Як я завжди кажу: ось я ріжу цибулю, ніж зісковзує – і відрізає шматок пальця.
Чи важливо мені отримати відповідну реакцію негайно?
Чи можна трохи зачекати?
Очевидно, що якщо я зроблю щось, що завдасть мені каліцтва,
я повинен дізнатися про це одразу. Згодні?
Я хочу, щоб больові імпульси, принаймні певний їх тип, передавалися дуже швидко.
Тож, як бачите, в одних випадках наш організм може без проблем обійтися повільним проведенням імпульсів,
а в інших дуже важливо, щоб імпульси передавалися якомога швидше.
І знову ж, коли йдеться про швидкість, усе зводиться до економії біологічних ресурсів.
Гаразд.
Пропоную трохи повернутися назад і поговорити про ізоляцію.
Є два типи ізоляції.
Ми говорили про ізоляцію аксонів.
Отже, у центральній нервовій системі ізоляція формується клітинами, які називаються олігодендроцити.
Іноді їх ще називають «олігоглія».
Оліго – ось ще одне комбіноване слово, яке постійно зустрічається в анатомії, фізіології та патології.
Оліго означає «убогий», «розріджений», так?
Дендро (дендро-) стосується відростків, так?
Таким чином, олігодендроцити – це клітини з невеликою кількістю відростків.
Клітини, що не утворюють багато розгалужень.
Отже, олігодендроцити досить цікаві.
Вони утворюють відростки, які обгортають аксони.
Так, поки думаю, як це краще пояснити,
розповім коротко, як це працює.
Уявіть собі знову групу нейронних клітинних тіл.
Вони знаходяться ось тут, у цьому кутку, і протягують свої довгі аксони.
Уявіть пучок товстих, важких кабелів, що проходять через цю аудиторію.
Вони не можуть просто так висіти самі по собі,
це ж не магія, правда?
Клітинні відростки – це матеріальні структури, і вони мають якось утримуватися,
повинні якось скріплюватися.
Тобто їм потрібна підтримка.
Олігодендроцити, власне, і є такою підтримкою.
Уявіть, що олігодендроцит – це моє клітинне тіло,
і я витягую свої відростки, свої руки,
тягну їх туди і хапаюся за аксон.
Ось моя рука тягнеться в інший бік і хапає другий аксон.
Уявімо, що у мене ще кілька рук, як у восьминога,
і я можу схопити ще більше аксонів.
Я, по суті, виступаю як розпірка між аксонами, утримуючи їх разом.
Розумієте?
І прямо поруч зі мною знаходиться ще один олігодендроцит,
який також тягне свої відростки – можливо, вже в іншій кількості.
І ось усі ці проміжки між аксонами щільно заповнені олігодендроцитами,
що витягують свої щупальця і обгортають навколишні аксони.
Уявляєте цю картину?
Тепер ці відростки не просто чіпляються за аксони,
вони не просто один раз обгортають їх,
а, як ізоляційна стрічка, щільно накручуються шар за шаром багато разів.
Уявіть собі літровий пластиковий пакет із герметичним зіп-застібкою.
Знаєте такі пакети?
Уявіть, як він виглядає.
Тепер я наливаю в нього склянку води.
Оскільки це літровий пакет, він не заповниться повністю, правда?
Я наливаю воду, видавлюю повітря і герметично запечатую пакет.
Можете це уявити?
Тож виходить такий заповнений водою пакет без повітря…
Тепер я беру цей пакет і починаю щільно обгортати ним ручку швабри. Ось палиця швабри — мій уявний аксон. Я беру плоский пакет і тією стороною, де немає повітря, щільно прикладаю його до швабри.
Потім, утримуючи цей кінець, я починаю обертати пластиковий пакет раз за разом, раз за разом, щільно притискаючи його. Так само, як ми обмотуємо бинт навколо руки, так?
Тепер куди подінеться вода у пакеті? Чи буде вона рівномірно розподілена всередині пакета в міру того, як я обертаю його навколо палиці? Де ж залишиться вода? Очевидно, що вся вода буде витіснена на зовнішній край пакета, так? Розумієте? І в підсумку у нас вийде шар за шаром порожнього пластику, а вже в самому кінці, у верхньому шарі, залишиться вся вода.
Саме так усе і відбувається з відростками олігодендроцитів. Вони шар за шаром обгортають аксон, прямо як якби я взяв свою руку і перетворив її на довгий плаский ласт. Можете уявити, що замість пальців у мене плоска поверхня? І потім я починаю намотувати її на палицю дуже щільно і щільно, шар за шаром.
У результаті утворюється сплющена клітинна мембрана, і в зовнішньому шарі буде зосереджена майже вся витіснена цитоплазма цієї клітини, цього відростка. Ось так виглядає олігодендроцит.
Тепер хочу показати вам дуже хороший малюнок. Доктор Фокс дає ілюстрацію на малюнку 7.5 у моєму виданні книги. Це підручник тринадцятого видання, якщо що. У різних виданнях малюнки та їхня нумерація можуть відрізнятися. Отже, малюнок 7.5.
Світло-коричневим кольором позначені нейронні клітинні тіла, і подивіться, ось від них відходить довгий аксон. Тут, між аксонами темно-сірого кольору, видно клітини, схожі на очне яблуко. Це олігодендроцити. Ось та сама клітина, про яку ми говоримо. Як бачите, у неї є відростки, і вона простягає їх до навколишніх нейронів. Потім видно, як ці відростки обертаються навколо аксона шар за шаром і дуже щільно прилягають. Ви бачите, що цей олігодендроцит виконує роль фіксуючої розпірки, що утримує аксони на місці, так?
Отже, вони утримують аксони на місці. Я тримаю два аксони поруч і в той же час багато разів своїми відростками обгортаю їх, формуючи ізоляційний шар. І знову ж таки, що більше шарів ізоляції, то швидшою буде провідність нервових імпульсів.
Тепер давайте розглянемо інший малюнок — це малюнок номер 7.8. Кожного разу, коли я бачу цю картинку, я уявляю очне яблуко. Цей олігодендроцит із своїм ядром, яке насправді виглядає майже так само, так? Потім він випускає свої відростки, які тягнуться до цього жовтого аксона і закутують його у багато шарів.
У верхньому правому кутку малюнка можна побачити шари в розрізі. Цей відросток обертається навколо раз за разом, і в результаті утворює багатошарову клітинну мембрану. Гаразд, можете це уявити? Тобто аксон покривається багатьма шарами клітинної мембрани. Якби я зробив малюнок, я б намалював щось подібне. Отже, ось аксон, а ось клітинна мембрана, що його обволікає. Чорт, після кількох витків я вже плутаюся у шарах, уже неможливо зрозуміти, що саме я намагаюся намалювати. Але загалом ідея зрозуміла.
Отже, уявіть це подовження олігодендроцита, і воно обволікає аксон шар за шаром, прямо якби я міг витягнути свої пальці і обгорнути ними аксон, так? І це допомагає сформувати ізоляційний шар.
Тепер, по суті, ми намагаємося зрозуміти, що ж це за ізоляційний шар, так? По-перше, це багато шарів клітинної мембрани, вірно? І ця обгортка називається мієлін.
Суть у тому, що в минулому вчені не мали можливості детально розгледіти цю обгортку. Вони дивилися через світловий мікроскоп і не могли розрізнити клітинну мембрану, тому бачили обгортку як суцільну масу навколо аксона. У результаті вони назвали її мієліном. Але, як ви бачите, насправді це не що інше, як шар за шаром обгорнута клітинна мембрана.
Тепер що таке клітинна мембрана? Це масляна плівка, вірно? Це ліпідний шар, ліпідна плівка. Тобто, по суті, навколо аксона ми маємо багато шарів жиру.
І не якогось жиру, а саме тваринного жиру. Жиру тваринного походження.
Тепер зрозуміло, чому аксон має такий кремовий відтінок? Зрозуміло?
З чого роблять кондитерський крем? Що таке вершки? Це молоко з високим вмістом жиру, правильно? А жир у молоці — це, по суті, вершкове масло.
Тобто, по суті, що ми маємо навколо аксона — це багатошарова обгортка з вершкового масла.
Ви скажете: «Але ж масло жовте!» Ви коли-небудь бачили справжнє свіже масло, яке виробляють на фермі з коров’ячого молока? Його відокремлюють від молока за допомогою сепаратора і потім збивають у маслобійці. Воно має такий ледь жовтий кремовий відтінок. А насичений жовтий колір, який ви бачите в магазинному маслі, — це штучні барвники, які додають, бо людям подобається купувати більш жовте масло. Не знаю чому, але факт залишається фактом.
Отже, у реальності на аксон намотано багато шарів тваринного жиру, ліпідного шару клітинної мембрани. І на малюнку видно, як щільно вони намотані.
Все зрозуміло. Тому, якщо подивитися на ділянки білої речовини мозку, вони мають кремовий відтінок. Цей кремовий колір утворюється через безліч клітинних мембран, обгорнутих навколо аксона по всій його довжині, які є частиною білої речовини.
Ви, напевно, думаєте: “Скільки різних деталей клітинної структури центральної нервової системи! Невже все це так важливо?” Я знову відповім, що ці знання допоможуть вам визначити пов’язані з цим порушення.
Справа в тому, що існують так звані демієлінізуючі захворювання, і таких хвороб чимало. Основна їхня причина — руйнування мієліну, що, своєю чергою, призводить до порушення роботи центральної нервової системи.
Можливо, ви знаєте якісь демієлінізуючі захворювання? Перше, що спадає мені на думку, — розсіяний склероз (sclerosis multiplex)
Але якщо ви не знаєте, що таке мієлін, то, звичайно, не зможете зрозуміти механізм цих патологій. Саме тому важливо розуміти, як усе влаштовано. І, само собою, це стає ще важливішим, коли усвідомлюєш, що ця частина — лише фрагмент великої картини розуміння механізмів роботи всієї центральної нервової системи та її структурної цілісності.
Ця цілісність підтримується завдяки фіксуючим клітинам — олігодендроцитам або олігодендроглії, що формують каркас між аксонами і утримують їх разом у пучках, створюючи єдину масу, яку ми називаємо центральною нервовою системою.
Уявімо, що я просвердлив отвір у вашому черепі. Звучить досить цікаво, чи не так? Щоб зробити отвір у черепі або просто вирізати кістку у формі дверцят і підняти її, оголюючи мозок, можна обійтися місцевою анестезією, подібною до тієї, що використовує стоматолог. Якщо вас знепритомнити, зробити невелике віконце в черепі, відкрити мозок, який спокійно працює і пульсує всередині, а потім привести вас до тями, ви нічого не відчуєте.
Я можу спокійно взяти ложку і зачерпнути шматок тканини з вашого мозку. Чому? Тому що за консистенцією мозок нагадує холодець або гель. Я не знаю, з чим ще його порівняти. Він, як желе, і саме тому має знаходитися під захистом кісткового черепа. Адже без черепа ваша голова була б м’якою, як желе.
Якщо ви ще не працювали з мозком у лабораторії, то, дивлячись на нього, побачите, що він складається з двох півкуль, розділених прошарком сполучної тканини. Ця тканина виростає з черепа вниз і вдається між двома половинами мозку, між правою та лівою півкулею. Ця перегородка виконує схожу функцію до перегородок у цистернах вантажівок.
Якщо взяти велику автоцистерну, наприклад, молоковоз чи бензовоз, всупереч очікуванням, її внутрішній простір не є суцільним. Вона поділена на секції плоскими металевими пластинами — так званими перегородками або хвилерізами. Якщо б їх не було, то при різкому гальмуванні вся маса рідини всередині за інерцією спрямувалася б уперед. Коли хвиля досягне передньої стінки цистерни, її швидкість майже дорівнюватиме швидкості вантажівки (наприклад, 100 км/год), тоді як сам транспортний засіб уже зупинився. Це може призвести до відриву цистерни від кріплення і серйозних наслідків.
Саме тому встановлюють перегородки, щоб запобігти надмірному переміщенню рідини, набору швидкості та підвищенню інерції. Аналогічним чином перегородки в мозку виконують функцію стабілізації, запобігаючи його переміщенню всередині черепної коробки. Вони допомагають фіксувати мозок під час різких поворотів голови.
Уявіть, що без цих перегородок при різкому повороті голови вся ця желеподібна маса, м’яка тканина мозку, за інерцією продовжувала б рух і билася об стінки черепа зсередини. У результаті могли б розриватися зв’язки та пошкоджуватися тканини мозку.
Отже, центральна перегородка запобігає наростанню інерції. Не забувайте, що мозок — це дуже м’яка тканина. В ньому немає сполучної тканини, яка зазвичай робить м’язи та інші тканини жорсткішими і стійкішими до розривів. Через це мозок має таку желеподібну м’яку структуру.
І, звісно, ця желеподібна структура складається з безлічі щільно упакованих аксонів, що тягнуться в різні боки. Аксони скріплюються між собою олігодендроцитами.
Гаразд. Отже, у нас буде тест у п’ятницю. Теми для повторення записані на дошці. Зверніть на них увагу, підготуйтеся і побачимося наступного разу.