Как правило, большинство тел нейронов сосредоточено в пределах головного и спинного мозга, которые в совокупности носят название центральной нервной системы. Однако тела нервных клеток могут лежать и за пределами центральной нервной системы, вблизи внутренних органов или в их стенках, и здесь они образуют нервные узлы, или нервные ганглии.
Нейрон выполняет целый ряд важнейших функций. Он способен принимать, обрабатывать и передавать информацию от других нейронов в форме электрических импульсов или специфических химических сигналов, хранить эту информацию неограниченно долгое время и воспроизводить ее при соответствующих условиях.
Одним словом, каждый нейрон является своеобразной вычислительной машиной, очень маленькой, но имеющей колоссальный объем памяти (по приблизительным подсчетам, более 10 миллиардов бит), и таких нейронов-компьютеров в нашем мозге более 50 миллиардов.
Прием и передача информации осуществляется за счет наличия у нейрона особых отростков. Большинство нейронов имеют отростки двух видов. Короткие, толстые, сильно ветвящиеся вблизи тела нейрона – это дендриты (от греч. dendron – дерево), они названы так за древовидную форму («дендритное дерево»). Именно дендриты воспринимают приходящие к нейрону сигналы и проводят их к телу нейрона.
Длинный и тонкий отросток, отходящий от тела нейрона – это аксон, его длина порой достигает 1,5 м, по нему сигналы, генерируемые данной клеткой, передаются другим клеткам, в другие части мозга или другим структурам тела. Аксоны одних нейронов остаются внутри центральной нервной системы (обеспечивая передачу информации внутри мозговых структур), а аксоны других собираются в пучки (их-то мы и называем нервами) и выходят за пределы центральной нервной системы, пронизывая большинство органов и тем самым осуществляя регуляцию функций нашего организма – эти нервные образования принято называть периферической нервной системой.
А как же происходит эта передача информации? Межнейрональные связи обеспечиваются наличием синапсов – специализированных межклеточных контактов нервной ткани, обеспечивающих передачу влияния с одного нейрона на другой. Число синаптических контактов, заканчивающихся на одном нейроне, может колебаться от сотен до десятков тысяч (например, на мотонейроне), в то же время одна клетка за счет специализированных ветвлений аксона (коллатералей) может передавать влияния одновременно на десятки нейронов.
Сейчас ни у кого не вызывает сомнения, что мозг – это сложнейшая физико-химическая машина.
Передача по аксону сигналов, генерируемых одной клеткой, на другие нервные клетки осуществляется благодаря процессу так называемой синаптической передачи. Что это такое? На окончании каждого аксона имеется бляшкообразное утолщение – синаптический пузырек, в котором находится запас молекул биологически активного вещества – медиатора. Один нейрон в своем окончании может иметь несколько типов синаптических пузырьков, содержащих разные по химической природе медиаторы. Главным возбуждающим медиатором мозга человека и животных является глутамат, который оказывает возбуждающее действие и тем самым открывает дорогу для проведения возбуждения дальше по нервным сетям. Главный тормозный медиатор нашего мозга – гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), чье действие способно затормозить процесс проведения импульсов. Таким образом, с помощью медиаторов обеспечивается координированная, согласованная деятельность нервных клеток.
Воздействие этих медиаторов на другой нейрон происходит благодаря тому, что на различных частях воспринимающего нейрона (на теле нейрона и его отростках) имеются особые рецепторные точки, чувствительные к восприятию различных биологически активных веществ. Поверхности передающей и воспринимающей клетки плотно не соприкасаются, между ними существует определенный зазор – синаптическая щель.
Когда нейрон возбужден, в его теле возникает электрическая волна – нервный импульс, которая бежит по аксону и, достигнув его окончания, запускает процесс выделения из синаптического пузырька в синаптическую щель соответствующего медиатора, молекулы которого воспринимаются рецепторными участками другого нейрона и тем самым меняют его возбудимость. Затем медиатор устраняется из синаптической щели либо посредством обратного всасывания, либо он подвергается ферментному расщеплению.
А какое это имеет отношение к мозгу только что родившегося ребенка? Дело в том, что рождение и связанные с ним массированные и качественно новые сенсорные, гравитационные воздействия, изменения в деятельности внутренних органов определяют своеобразный поворотный момент в развитии мозга. Они служат сигналом к функциональному «обнулению» – отказу от многих внутриутробных функций – и почти одновременно – к запуску в мозге процесса дендритного ветвления, направленного на формирование новых функциональных систем.
Бытует представление, что среди других органов у новорожденного наименее развитым является мозг. Однако это не так. Заметим, что масса мозга к концу внутриутробного периода составляет 350 – 400 г, что только в 3 – 3,5 раза меньше массы мозга взрослого человека. Если общий вес тела в течение жизни увеличивается в 20 раз, то вес мозга всего в 2,5 – 3 раза.
Учитывая, что к моменту рождения мозг располагает всей суммой отпущенных ему нейронов (в течение жизни он будет лишь терять их), увеличение массы мозга происходит прежде всего за счет увеличения массы каждого нейрона вследствие дендритного ветвления, направленного на интенсивное образование новых нервных связей (т. е. имеет место определенный переход количества в качество), а также благодаря продолжающимся процессам размножения, миграции и дифференциации клеток глии – ткани, заполняющей пространства между нервными клетками, их отростками и сосудами в центральной нервной системе. Глиальные клетки выполняют важную функцию – они осуществляют трофическое и иммунное обеспечение нейронных сетей.
Дендритное ветвление лежит в основе высокой пластичности мозга, обеспечения компенсации ослабленных или нарушенных функций нейронов и мозга в целом, способности к функциональным переменам, смене одних функций на другие, более соответствующие изменившимся условиям (например, при интенсивном росте ребенка, прохождении им через критические периоды развития).
Таким образом, применительно к ранним периодам онтогенеза подчеркнем главное: дендритное ветвление имеет решающее значение для многогранной деятельности нервной системы в изменяющихся условиях внешней среды. Оно обеспечивает полноценное развитие функций мозга, их согласованное взаимодействие в процессе развития в соответствии с генетической программой и требованиями, предъявляемыми средой, но при одновременном сохранении относительной автономии, стабильности и независимости работы мозга от внешних влияний.
Наиболее интенсивно процессы дендритного ветвления и образования синаптических контактов протекают в первые годы жизни ребенка.
Что касается дендритного ветвления, которое обусловливает увеличение массы каждого нейрона в 3 – 5 раз, то наибольшая интенсивность этого процесса отмечается в первые два-три месяца жизни (а именно со 2-й по 8 – 12-ю недели) – т. е. на первом этапе отражения факторов внешней среды и адаптации к ним.
Таким образом, наиболее интенсивно перестройка мозга протекает в течение первых 8 – 12 недель после рождения.
К трехмесячному возрасту «сборка» основных функциональных систем в мозге завершается, хотя до их полноценной работы еще далеко – нужно «нагрузить» эти функциональные системы информацией, дать им «пищу» для работы. Уже после первой недели жизни, когда мозг в новых постнатальных условиях лишь настраивается на будущий прием поступающей внешней информации, ребенок, благодаря активному дендритному ветвлению и созданию нейронных сетей, впервые приобретает возможность пассивно воспринимать, «фиксировать» поступающую зрительную, слуховую, тактильную и другую информацию.
Поэтому первые недели жизни – наиболее ответственный период. Будущее мозга, его возможности во многом зависят от того, с какими воздействиями встретился новорожденный, что его окружает.
Наряду с интенсивно протекающим процессом дендритного ветвления отмечается и значительное увеличение количества синаптических контактов между клетками, в результате чего расширяется структурная основа для усиления и обогащения ощущений.
Процесс синаптогенеза, продолжающийся с рождения до 2 лет, имеет свои «пики». Так, в интервале от 2 до 4 месяцев, после «пика» дендритного ветвления, отмечается стремительное, лавинообразное нарастание количества синапсов. Во втором полугодии жизни, с 6 – 8 месяцев, синаптогенез дает новый скачок – по всей видимости, это связано со спецификой восприятия ребенком именно социальной информации. Однако (приблизительно к 7 годам) число синаптических контактов уменьшается и доходит до уровня, типичного для взрослого. Таким образом, период усиленного синаптогенеза отличается особо высокой чувствительностью и выраженной пластичностью. Задействованные под влиянием специфических сенсорных раздражений синапсы повышают свою эффективность и стабилизируются, незадействованные – отмирают.
