озера». Именно туда переходит кровь, если в грудной клетке или в брюшной полости повышается давление, а ее перераспределение помогает избежать увеличения давления в кровеносных сосудах.
От этого открытия оставался всего один шаг до раскрытия еще одной тайны – венозного оттока из мозга [26].
Наш внутренний суперкомпьютер – головной мозг – очень активно использует кислород и питательные вещества, поэтому постоянно нуждается в притоке свежей артериальной крови. Отработанную кровь, несущую углекислый газ и отходы жизнедеятельности нервных клеток, из мозга нужно убирать.
Для этого в организме предусмотрены специальные «канализационные трубы» – вены, которые образуют яремную венозную систему, которая, однако, справляется с этой задачей, только когда человек лежит. Стоит ему сесть или встать, как яремные вены схлопываются. Отсюда вопрос: куда девается кровь из черепа, когда мы работаем за компьютером или идем в магазин за хлебом? После того как Бэтсон вслед за Бреше повторно открыл, что позвоночная венозная система соединена с венами, снабжающими кровью головной мозг, оставалось только сформулировать гипотезу и проверить ее.
В 1966 году это сделал американский анестезиолог Джеймс Эккенхофф [27]. В 1970 году группа коллег Эккенхоффа доказала это в эксперименте с участием макаки-резус [28]. В расположенные между листками твердой мозговой оболочки вены спящей обезьянке ввели рентгеноконтрастное вещество. Когда ее подняли в вертикальное положение, венозная кровь из головы устремилась прямиком в позвоночные вены. Это помогло доказать, что, когда тело оказывается в вертикальном положении, позвоночные вены помогают компенсировать ограничения, присущие яремной венозной системе.
Сложим открытия в одну корзину
Сегодня мы знаем, что позвоночник снабжает кровью уникальная бесклапанная венозная система, соединяющая мозг, глаза, спинной мозг и таз. Это превращает ее в важнейший «бассейн», куда организм при необходимости может перелить лишнюю кровь. Это нужно, чтобы защитить сосуды от излишнего давления, а еще помогает нам оставаться прямоходящими млекопитающими, которые могут смотреть в небо, не боясь упасть в обморок.
Как открытие позвоночной венозной системы изменило медицину
Без детальных знаний о строении и расположении позвоночных вен невозможна высокоточная хирургия позвоночника. Многие пациенты, повредившие спину при падении или в автокатастрофе, должны сказать спасибо Жильберу Бреше, Оскару Бэтсону и его обезьянкам за эффективные восстанавливающие операции с низким риском серьезных кровотечений.
Но самое главное, что благодаря этому открытию мы можем отправлять в головной мозг крупные лекарственные молекулы вроде гибридных белков и моноклональных[4] антител. Добиться того же эффекта, просто дав человеку таблетки, невозможно, потому что от всех подозрительно крупных молекул головной мозг защищает гематоэнцефалический барьер. Так называется фильтр из плотно соединенных между собой клеток, из которых состоят стенки кровеносных сосудов, снабжающих кровью головной мозг.
Знания об устройстве сети позвоночных вен позволили найти способ обмануть гематоэнцефалический барьер. Хирурги сумели разработать метод периспинальной инъекции [29], позволяющий доставлять препараты в мозг не напрямую, а через спинномозговые вены. В результате человечество получило уникальную возможность лечить часть сложных неврологических расстройств – теперь для этого достаточно сделать несколько уколов в спину.
Глава 3
Могут ли нейроны создавать гормоны: 1928–1963
Гипоталамо-гипофизарный комплекс прячется в нижней части головного мозга. Оттуда он «правит» органами и тканями: создает и выделяет гормоны, контролирующие работу тела. Однако всего сто лет назад идея о том, что в мозге могут образовываться гормоны, казалась еретической даже самым дерзким исследователям.
Как головной мозг управляет телом
Головной мозг – командный центр нервной системы [30]. Он получает информацию от органов чувств, обрабатывает ее и превращает в сигналы, при помощи которых заставляет тело отвечать на вызовы окружающей среды. Для управления телом у мозга есть две системым [31]: нервная и эндокринная, то есть гормональная. Обойтись одной только нервной системой не получится, и вот почему.
Нервная система состоит из двух частей. Центральная нервная система – это головной мозг и отходящий от него пучок «проводов», которые собраны в крупный «кабель» – спинной мозг. От основного «кабеля» отделяются отдельные «провода» – нейроны периферической нервной системы, передающие приказы от мозга всем органам и тканям. Они образуют периферическую нервную систему.
О том, какие участки коры головного мозга отвечают за движение, а какие – за чувствительность, говорится в главе 6. А о том, как устроены и работают нейроны, – в главе 8.
Для передачи сигналов нервная система использует электрические сигналы. Они стремительно пробегают по «проводу»-нейрону, быстро достигают цели, но так же быстро и затухают. Чтобы достичь долговременного эффекта, пришлось бы передавать сигналы очень часто, а это сложно и энергетически невыгодно.
В этой ситуации на помощь приходят гормоны – химические вещества, которые распространяются вместе с током крови. В артериях кровь движется со скоростью 4,9–19 см/с [32], а в венах еще медленнее – со скоростью 1,5–1,7 см/с. По сравнению с электрическими импульсами, отдельные из которых достигают цели со скоростью 120 м/с, химический способ передачи информации работает откровенно медленно. Зато когда гормоны добираются до мишени, они могут поддерживать нужный эффект достаточно долго – зачастую до тех пор, пока из мозга не поступит сигнал «отбой».
Но чтобы «химическая почта» заработала, мозгу приходится не только генерировать нервные импульсы, но и самостоятельно создавать гормоны. Для этого у него есть своеобразная фабрика-кухня [33], объединяющая нервную и эндокринную системы – комплекс «гипоталамус – гипофиз». Именно здесь электрические сигналы из других участков мозга преобразуются в гормоны, которые управляют работой тканей-мишеней и регулируют синтез и выделение гормонов из других желез.
Но это сегодня мы знаем, что гипоталамо-гипофизарная система – фабрика гормонов [34]. Еще в начале прошлого века идея о том, что в мозге могут образовываться гормоны, большинству исследователей казалась дикой.
