Фильм снят в 1980 году на киностудии “Леннаучфильм”.
О фильме: частная жизнь нейрона
Мозг человека был, и всегда будет самой большой загадкой. Куда бы ни стремилась неуёмная мысль, к далеким звездам и неведомым галактикам, в глубины океана и живой клетки, мы постоянно будем возвращаться к вопросу: «Что есть – я?». Постижение мысли мыслью – это действительно нескончаемый труд. Обреченность на мышление, вверено нам природой. И в этом наше счастье, и наша трагедия.
В нашей статье, мы хотим коснуться, некоторых сторон жизни нейронов – крохотных нервных клеток, из которых соткан наш мозг. Известно, что мозг человека состоит из сотен миллиардов нейронов. Сотни миллиардов! Примерно столько же, сколько звезд в нашей галактике. И в каждом скрывается удивительный мир. Мир, который без преувеличения, можно считать одним из самых сложный явлений во всей вселенной.
Что же представляет из себя нервная клетка?
На этой фотографии хорошо видно тело клетки, множество воспринимающих отростков – дендритов, и длинный передающий информацию из клетки – аксон.
Но наш мозг, состоит не только из нейронов. На каждый нейрон приходится, в среднем, десяток других вспомогательных клеток. Глиальные клетки, которые намного меньше нейронов, заполняют все свободное пространство мозга, не занятое нейронами и их отростками. В основном, они обеспечивают обмен веществ, в сложной сети нейронов. Но до конца, функции этих помощников нейронов, еще пока не ясны.
Перед нами взрослый нейрон, он ведет себя точно так же, как любой одноклеточный организм. Эти уникальные кадры нервных клеток, сняты в Институте Биофизики Академии Наук им. Пущина. Специальная киносъемка, позволила нам увидеть некоторые стороны жизни нейрона. Изолированным нейронам, не нравится их свобода, они стремятся к объединению. Какие же силы притяжения работают здесь? Что заставляет клетки сближаться? Сколь велика степень индивидуальности каждого из нейронов? Как они узнают, с кем лучше соединиться? Чем руководствуются: химическим чутьем, электрическим полем, или неведомыми для нас тропинками?
Иногда микроцейтраферная съемка, преподносит ученым сюрпризы. Вот, посмотрите, справа приближается нервная клетка и соединяется с группой других нейронов. Дальше происходит удивительное. Нижняя клетка, вдруг покидает эту группу.
Что это: взаимная антипатия, а может быть каждая из клеток совершенно точно знает свое место?
Случайно ли то, что в самых различных уголках наблюдаемой нами вселенной, материя не распределена равномерно, а концентрируется в звездах. А звезды, концентрируются в галактики. Случайно ли это? Пытливо вглядываясь в космос, мы и там наблюдаем грандиозный процесс эволюции во вселенной. От простого к сложному, от простого к сложному…
А это нервные клетки, снятые под люминисцентным микроскопом. Здесь, в одной из лабораторий Института Физиологии им. Богомольцева Академии Наук Украины, проводятся уникальные опыты, по изучению функций отдельных нейронов, с помощью ЭВМ. В изолированную нервную клетку погружают два электрода, и присоединяют нейрон к ЭВМ. В нейрон посылается первая серия импульсов. Ответы нейрона регистрируются, и поступают в ЭВМ. Затем, в нейрон посылается следующая серия. И вот здесь, ученые столкнулись с любопытной ситуацией. Оказалось, что нейрону, как и всякой живой системе, присущи такие явления, как адаптация, истощение и запоминание. И нейрон просто не желал реагировать, на быстро чередующиеся сигналы. Тогда, ученые решили перехитрить строптивый нейрон.
На основании входных сигналов, и ответа клетки, электронная вычислительная машина, построила математическую модель нейрона. Вот так она выглядит, на экране дисплея. Затем, на этой математической модели, своеобразном дублере клетки, изучали работу нейрона. Обнаруженные свойства, проверяли на живом нейроне. Если были различия, модель уточнялась. Так, этот поразительный симбиоз ЭВМ с нейроном, используется для изучения живой клетки. И это только начало. Ведь электрический сигнал на экране фиксирующего прибора, лишь ничтожная доля целого явления. Лишь только знак, что в нейроне, что-то происходит.
Но что происходит, и как?
На уровне одной клетки, нам никогда не понять как работает весь мозг в целом. Посмотрите, на эти нейроны. Нервные клетки также как и люди, не могут существовать сами по себе. Вы видите, с какой настойчивостью они стараются установить между собой связи. Сначала временные, а потом постоянные. Когда растущий отросток нейрона, достигает своей цели – другой клетки, он образует специализированную структуру – синапс. Через который, передается информация, от нейрона к другой клетке.
Так, выглядит синаптический контакт под электронным микроскопом. И всё-таки каким образом клетки узнают, что им нужно соединиться именно с этими нейронами, а не с другими? Целой сетью своих отростков, этот нейрон мучительно ищет другую клетку. Ищет, и не находит. И тогда его отросток замыкается на себя. Или замыкается в себе…
Может быть, так формируется мозг? Ибо мозг, это не только миллиарды клеток, но и миллиарды связей. Вопрос только в том, с чего же начинается мозг? С двух клеток, двадцати, двухсот? С двух миллионов? Когда же в этих замысловатых связях, рождается то, что мы называем мыслью?
Посмотрите, на эти взаимодействующие галактики. Они обнаружены совсем недавно. Оказалось, что в нашей вселенной, галактики тоже устанавливают между собой связи. А вдруг, законы по которым живут нейроны и звезды – одни и те же. А стремление к общению – один из законов нашего бытия, закон мироздания. А почему бы и нет?
А сейчас, мы совершим небольшое путешествие вглубь мозга. Все знают, что клетки нашего организма размножаются делением. Но только нейроны. Мы живем и умираем, с теми же самыми клетками, с которыми появились на свет. Нейроны – высокоспециализированны, они не могут жить в организме без глиальных клеток. Они способны возбуждаться сотню раз в секунду. Через оксон, нейрон может поддерживать связь, с сотней тысяч других клеток. В одном кубическом милиметре мозга, умещается более пяти километров отростков.
Эти сложные системы связи, которые вы наблюдаете, совсем не случайны. Они – продукт высочайшей организации. Хотя диаметр каждого нейрона, тысячная доля миллиметра. Мы знаем, что вес мозга составляет всего 2% от веса тела. А потребляет он, 20% всей энергии от организма. Мозг живет, в десятки раз интенсивнее других органов нашего тела. Но для нас, до сих пор непостижимо, каким образом лежащая в основе мозга субстанция, начинает ощущать, желать, думать…
Каждый день в научных лабораториях мира, появляются все новые данные о структуре и функциях, нервных клеток. Современная техника, позволяет докапываться, до самых элементарных, но отнюдь не простых механизмах живой материи. Однако, получается, весьма парадоксальная ситуация. Чем глубже, уходит наука о мозге в тончайшие механизмы деятельности нервной ткани, тем дальше мы стоим от понимания общих признаков организации мозга.
Дело в том, что на элементарном молекулярном уровне, открываются механизмы, присущие любой нервной ткани. И до сих пор не найдено какого-либо элемента, который был бы свойственен, только мозгу человека, и отсутствовал бы у всех остальных животных. Значит, дело не в элементарных кирпичиках, из которых строится мозг улитки, слона, кролика или человека, а в том, как и с какой целью складываются эти кирпичики. В каком наборе, в каких пропорциях и соотношениях? Ведь из одних и тех же кирпичей, можно построить баню, гараж, жилой дом или спортивный комплекс. И различия этих построек, будут не в кирпичиках, а в их архитектуре. Вопрос заключается в том, какую цель преследует архитектор, планируя то, или иное здание.
Человек живет, двигается, чувствует, мыслит. И всем этим, управляет невидимый нами мозг. Мы узнаем о его работе, по действию, мимике, по выражению глаз, по результатам вложенного труда. В начале нашей статьи, мы говорили о том, что постижение мысли мыслью – это нескончаемый труд. И сегодня, мы были свидетелями и соучастниками этого труда. Чем больше, мы узнавали о жизни нейрона, тем больше вопросов возникало у нас. Да, мы только в самом начале долгого и мучительного пути. Пути, ведущего к познанию мозга.
