Интересные факты
Нервные клетки не восстанавливаются, но…
Особенностью живого организма является использование недолговечных материалов для создания долговечных систем. Решение этой сложной проблемы природа нашла в постоянном обновлении организма. Применительно к долгоживущим нервным клеткам это действует так - каждый нейрон, находится в состоянии непрекращающегося ремонта, когда старые молекулы заменяются новыми. В результате структура в целом живёт много лет, в то время как молекулы постоянно заменяются новыми. Эти процессы особенно интенсивны в мозге, который обновляется на 80% всего за две недели.
Анатомия
Анатомически мозг представлен двумя субстанциями: серым веществом и белым. Серое вещество имеет высокое содержание нейронов, большая его часть находится на поверхности мозга, в извилистой оболочке, называемой корой. Большая часть серого вещества расположена вблизи поверхности; две трети коры остаётся невидимой снаружи, скрытой в складках под поверхностью.
Кора представляет собой слой серого вещества толщиной 2-3 мм, который содержит в среднем около 14х109 (от 10 до 18 миллиардов) нервных клеток, нервных волокон и нейроглии. Благодаря многочисленным изгибам и бороздам поверхность коры достигает 0,2 м2. Если вы развернёте и разгладите кору, она будет размером с подушку, но толщиной всего в пару миллиметров.
Среди нейронов встречаются самые крупные клеточные элементы организма. Размер их поперечного сечения колеблется от 6-7 мкм (мелкие зернистые клетки мозжечка) до 70 мкм (мотонейроны головного и спинного мозга). Нейроны сильно разнятся по форме и размеру, который колеблется от 1 до 1000 мкм (т. е. они могут различаться по величине в 1000 раз).
Плотность их расположения в некоторых отделах центральной нервной системы очень велика. Например, в коре больших полушарий человека насчитывается почти 40 000 нейронов на 1 мм3. Тела и дендриты нейронов коры головного мозга в общей сложности занимают около половины их объёма.
Кровоснабжение нервных клеток
Высокая потребность нейронов в кислороде и глюкозе обеспечивается интенсивным кровотоком.
Кровь течёт через мозг в 5-7 раз быстрее, чем через бездействующие мышцы. Мозговая ткань обильно снабжается кровеносными сосудами. Их самая плотная сеть находится в коре больших полушарий и занимает около 10% объёма коры. В отдельных слоях средняя длина капиллярной сети у человека достигает одного метра на 1 мм3 ткани. Каждый большой нейрон имеет несколько собственных капилляров у основания клеточного тела, а группы небольших клеток окружены общей капиллярной сетью. Когда нервная клетка находится в активном состоянии, ей требуется повышенный запас кислорода и питательных веществ, поступающих через кровь. В то же время жёсткий скелет черепа и низкая сжимаемость нервной ткани препятствуют резкому увеличению кровоснабжения мозга во время работы. Это компенсируется процессами перераспределения крови, выраженными в головном мозге, в результате чего активная часть нервной ткани получает значительно больше крови, чем покоящаяся. Возможность перераспределения крови в головном мозге обеспечивается наличием больших пучков гладких мышечных волокон - сфинктерных валиков в основаниях артериальных ветвей. Эти валики могут уменьшать или увеличивать диаметр кровеносных сосудов, тем самым обеспечивая раздельную регуляцию кровоснабжения различных частей мозга.
Работа мышц вызывает снижение тонуса стенок мозговых артерий. По мере развития физической или умственной усталости повышается тонус артериальных сосудов, что приводит к уменьшению кровотока через нервную ткань.
Мозг имеет сложную систему анастомозов между различными артериями, между венозными сосудами и между артериями и венами. Эта система уменьшает пульсацию внутричерепного кровотока, вызванную ритмичными сокращениями сердца и дыхательными движениями грудной клетки. Уменьшение пульсовых колебаний способствует улучшению тканевого кровотока. Из-за наличия артериовенозных анастомозов пульсовые колебания кровотока передаются от артерий головного мозга к венам в обход капилляров. Кроме того, это обеспечивает постоянство кровотока головного мозга при любом положении головы по отношению к туловищу и положению тела в пространстве.
Энергопотребление нервной системы
Основной особенностью обмена веществ в нейроне является высокая скорость обмена и преобладание аэробных процессов. Потребность мозга в кислороде очень велика (в состоянии покоя поглощается около 46 мл/мин кислорода). Хотя вес мозга по отношению к весу тела составляет всего 2%, потребление кислорода мозгом достигает в состоянии покоя у взрослых людей 25% от общего его потребления организмом, а у маленьких детей – 50%.
Мозг устроен намного эффективнее компьютера: для полного моделирования работы мозга необходим суперкомпьютер, потребляющий приблизительно 12 ГВт, в то время как потребляемая мощность самого мозга составляет всего около 20 Вт.
Даже кратковременное нарушение доставки кислорода кровью может вызвать необратимые изменения в деятельности нервных клеток: в спинном мозгу – через 20 – 30 мин., в стволе головного мозга – через 15 – 20 мин., а в коре больших полушарий – уже через 5 – 6 мин.
Энергозатраты мозга составляют 1/6 – 1/8 суточных затрат организма человека. Основным источником энергии для мозговой ткани является глюкоза. Мозг человека требует для обмена около 115 грамм глюкозы в сутки. Содержание её в клетках мозга очень мало, и она постоянно черпается из крови.
Деятельное состояние нейронов сопровождается трофическими процессами – усилением в них синтеза белков. При различных воздействиях, вызывающих возбуждение нервных клеток, в том числе при мышечной тренировке, в их ткани значительно возрастает количество белка и РНК, при тормозных же состояниях и утомлении нейронов содержание этих веществ уменьшается. В процессе восстановления оно возвращается к исходному уровню или превышает его. Часть синтезированного в нейроне белка компенсирует его расходы в теле клетки во время деятельности, а другая часть перемещается вдоль по аксону (со скоростью около 1– 3 мм в сутки) и, вероятно, участвует в биохимических процессах в синапсах.
В отличие, например, от клеток печени, мозг работает только «на кислороде», и аэробный гликолиз – это единственный возможный вариант существования всех без исключения нейронов. В том случае, если в течение 10–12 секунд питание нейронов прекращается, то человек теряет сознание, а после остановки кровообращения, находясь в состоянии клинической смерти, шансы на полное восстановление функции мозга существуют только на протяжении 5–6 минут.
Это время увеличивается при сильном охлаждении организма, но при нормальной температуре тела окончательная гибель мозга происходит через 8–10 минут, поэтому только интенсивная деятельность ГЭБ позволяет нам быть «в форме».
Выделение тепла
Процесс нервного возбуждения сопровождается выделением небольшого количества тепла, доказано: один импульс повышает температуру нервного волокна на четыре миллионных градуса. Сколько нервных импульсов проноситься по нашей нервной системе ежесекундно? У думающего человека голова должна быть горячее чем у не думающего. Ура! Мы изобрели «Дуромер». На самом деле не всё так просто. Дело в том, что все тепло выделенное нейроном при прохождении нервного импульса по прошествии импульса тут же потребляется.
Генетическая память
Имеется много данных о генетически запрограммированных формах поведения. Например, давно известно, что все животные демонстрируют такие локомоторные и поведенческие реакции, которым они не могли обучиться на собственном опыте. Такое поведение, называемое инстинктивным, позволяет предположить, что анатомическая и физиологическая организация, лежащая в основе сложных многих нервных функций, может быть запрограммирована генетически. Такое поведение может видоизменяться под влиянием опыта лишь в незначительной мере.
Вес мозга составляет около 2% массы тела человека, но на нервную систему приходится 50% информации закодированной в ДНК.
О необходимости холестерина
22% сухого веса миелина составляет белок, 78% – липиды, из которых 42% фосфолипидов, 28% цереброзидов, 25% холестерина, остальное сульфатиды.
Так что, за исключением мозга другого о́ргана или ткани с подобным содержанием этой вредной пищевой субстанции просто не существует.