Тайны мозга вашего ребенка - Вонг Сэм - Страница 7

Затем клетки эмбриона начинают дифференцироваться для выполнения конкретных задач. Дифференциация происходит в несколько этапов: по мере того как задачи становятся все более специфическими, они и направляются все более четкими химическими сигналами.

На базовом уровне нейроны имеют много общего. Они получают химические сигналы посредством веществ, называемых нейротрансмиттерами, которые высвобождаются другими (специальными) нейронами. Когда молекулы нейротрансмиттера связываются с принимающими рецепторами на дендритах нейрона, возникают электрические и химические сигналы, которые могут распространяться по всему телу клетки. При достаточном количестве одновременных электрических сигналов тело клетки может генерировать электрический импульс, который используется для «общения» с другими нейронами.

Этот выходной сигнал нейрона, который называется биоэлектрическим потенциалом, передается по аксону – очень длинному и тонкому отростку нейрона, который тянется от тела нейрона, например расположенного в головном мозге, к своей цели (какому-то участку мозга или тела, например к пальцу на ноге). Каждый нейрон имеет один аксон, который часто ветвится для достижения многочисленных участков. Молекулы нейротрансмиттера находятся в специализированных локусах на концах аксонных ответвлений и высвобождаются при получении биоэлектрического импульса. Когда нейротрансмиттер связывается с рецепторами дендрита другого нейрона, тот возбуждается или подавляется – в зависимости от типа передаваемого нейротрансмиттера. Место соединения аксона передающего нейрона с дендритом принимающего нейрона называется синапсом.

Конечный этап дифференциации нервных клеток эмбриона часто зависит от взаимодействия нейронов в синапсах.

Глия (совокупность глиальных клеток) тоже принимает разные формы. Иногда глиальные клетки обволакивают проводящие аксоны, как своего рода изолирующая пластиковая оболочка электрического провода, и образуют слой под названием миелин, он способствует ускорению связи между нейронами. В других случаях глия обрамляет кровеносные сосуды и контролирует химические сигналы, поступающие в мозг и обратно. Глия также образует защитную систему мозга, обволакивая и удаляя инородные вещества и остатки отмирающих клеток. У эмбриона она тоже дифференцируется в соответствии с химическими сигналами, обычно немного позже, чем нейроны в тех же областях.

Первый этап процесса налаживания связей происходит до рождения, когда миллиарды нейронов протягивают аксоны (т.е. передающие волокна) по направлению к своим целям (другим участкам мозга или тела). К счастью, расстояния в теле эмбриона гораздо меньше, чем в организме взрослого человека. Также помогает то обстоятельство, что ткань мозга пока менее дифференцирована, чем впоследствии (аналогично, гораздо проще сделать электрическую проводку и проложить трубы в доме до возведения внутренних стен). Лишь самые ранние аксоны должны находить путь самостоятельно, двигаясь по химическим сигналам или отыскивая конкретные направляющие клетки. Более поздние аксоны движутся по тропам, проложенным этими «первопроходцами» (как если бы вы тянули новый провод через пучок ранее установленных проводов), за исключением того, что новый аксон фактически строится по мере своего движения. Пучок проводящих аксонов образует нервное волокно, или нерв.

В процессе формирования нервных путей участок на конце нарастающего аксона, называемый конусом роста, тестирует обстановку в разных направлениях, вытягивая и втягивая маленькие выступы, словно вынюхивая правильный путь. И принюхивается он не зря: специальные химические соединения могут притягивать или отталкивать конус роста. Некоторые даже могут резко изменять его реакцию на другие «молекулярные подсказки», образуя разновидность сложной навигационной логики.

Когда аксон, наконец, находит приблизительное место своего назначения в мозге или теле, он должен определить свои клетки-мишени среди миллионов других кандидатов.

Этот процесс начинается с молекулярных «указаний», которые дают аксону команду замедлить движение и приступить к исследованию области, границы которой могут быть отмечены репеллентными сигналами для предотвращения выхода аксона за ее пределы. Некоторые области мозга помогают движению аксона, предоставляя карту местности, в которой концентрация одного или нескольких химических сигналов последовательно уменьшается в пределах одного региона. В других областях используется большое количество связанных протеинов (т.е. белков), отмечающих местное положение, чтобы аксоны могли находить путь к нужным нейронам. Белки – это универсальные строительные кирпичики, состоящие из клеток, предназначенных для разнообразных функций. В данном случае функция заключается в том, чтобы сообщить аксону «ты находишься здесь».