Игорь Лалаянц
Клетка Пуркинье, с дендритами которой образуют синапсы восходящие волокна (С); М – мшистые волокна. Схема Neuron
Одна из самых хорошо изученных структур мозга – мозжечок, «маленький мозг», или cerebellum (сравните: cerebrum – большой мозг). Мозжечок действительно мал по сравнению с большим мозгом, затылочными долями нависающим над ним. Однако высокая плотность упаковки мозжечковых извилин дает поверхность, которая составляет 80% от таковой обоих полушарий мозга.
Работы чеха Яна Пуркинье по анатомии мозжечка принесли ему заслуженную известность и избрание в члены-корреспонденты Петербургской Академии наук. Крупные необычной формы нейроны мозжечковой коры и по сей день называют его именем – «нейроны Пуркинье». Некорковые нейроны группируются в глубокое мозжечковое ядро (DCN – Deep Cerebellar Nucleus) и другие более мелкие образования.
Неврология и начиналась с попыток разобраться, чем «занимаются» мозговые структуры. Поначалу для этого использовались экстирпации, или, дословно – «выдергивания с корнем». В самом начале ХIХ века француз М. Флоранс отрезал мозжечки у голубей, которые после этого вели себя в стиле «шалтай-болтай» – как сильно захмелевшие люди. Так в учебники вошло мнение о мозжечке как «хабе», который управляет движениями и положением тела в пространстве, тесно связанном с вестибулярной функцией мозга.
Эту идею закрепили после Первой мировой войны британские физиологи, среди которых был полевой армейский хирург Г. Холмс, насмотревшийся на фронте на солдат и офицеров с ранениями в области мозжечка. Однофамилец известного детектива опубликовал в журнале «Мозг» (Brain) за год до окончания бойни статью, в которой называл мозжечок органом моторного усиления (motor reinforcing organ).
Понадобился почти век и существенный прогресс нейробиологического инструментария, чтобы о мозжечке заговорили не только как о моторном усилителе. Первой ласточкой в деле изучения немоторной функции мозжечка стала статья 1986 года. В ней обращалось внимание на то, что эта структура мозга участвует и в осуществлении функций более высокого уровня при умственном, или когнитивном, синдроме у людей.
В какой-то мере искру сомнения заронили и успехи детской нейрохирургии, вмешательства которой приводят к временному «отключению» языка (мутизм). В этом врачи не видели особого противоречия, учитывая, что мозг и, следовательно, мозжечок контролируют сокращения около 40 мышц гортани, в том числе и голосовых связок-хорд.
Появление в арсенале ученых микроэлектродов позволило показать в 90-е годы прошлого века связь структур мозжечка с участками коры больших полушарий, контролирующими память. За нее «отвечают» клетки гиппокампа, или извилины морского конька, лежащей на основании височной доли. Были описаны умственные способности и поведение, эмоции, «рождающиеся» в миндалине, расположенной на внутренней поверхности полушария.
Чуть позже был открыт «ген языка», вернее речи (FOX2). Его мутация делает почти невозможным согласованную работу мышц гортани. В начале нулевых в Гарварде с помощью томографа определили функциональную топографию мозжечка.
Сегодня в распоряжении нейробиологов не только микроэлектроды, но и неизмеримо более эффективные инструменты цифрового века. Прежде всего функциональная МР-томография. МРТ «видит» изменения в ранее недоступных глубинах мозжечка при выполнении тех или иных задач. Не менее потрясают возможности оптогенетики, позволяющие по желанию исследователя вызвать активность нервных клеток с помощью лазера.
Одним из открытий стало выявление роли мозжечка в таком состоянии, как аутизм. Престижный журнал Nature писал десять лет назад, что аутичное поведение у подопытных мышей связано как раз с дисфункцией клеток Пуркинье.
Исследователи из Американского университета в Вашингтоне подтвердили выводы коллег. Но во второй части их работы говорилось об исправлении мышиного аутизма у той же линии грызунов. А в Оксфорде связали вознаграждение с сигналами, поднимающимися по восходящим волокнам, идущим все к тем же клеткам Пуркинье. Их большое тело как бы предназначено для процессинга больших массивов информации. Статья англичан была опубликована в журнале Nature Neuro Science.
Структуры мозжечка тесно связаны с расположенным рядом зрительным бугром (таламусом). Рядом с этим бугром находится так называемое полосатое тело «стриатум», нейроны которого с помощью дофамина контролируют сокращения мышц. Но дофамин также порождает чувство удовольствия, которое упоминалось выше. Сотрудники Квинслендского университета в Австралии создали для определения дофамина в отдельных нейронах нанопленку (NanoFilm), позволяющую видеть флюоресценцию этого нейротрансмиттера.
Нейробиологи Гарварда писали три года назад о том, что мозжечок контролирует чувство насыщения. В 2021 году это наблюдение подтвердили нейробиологи из Центра изучения старения в Сан-Диего (США).
Удовольствие мы получаем от многого чего, в том числе от питья и еды, вид которой порождает аппетит. Иван Павлов уловил связь у собак двух систем, отвечающих непосредственно за еду и более высокого уровня, которая связана со слуховыми сигналами. Но вряд ли у животных разыграется аппетит при демонстрации еды на картинке. А у нас именно зрительная кора затылочных долей, нависающих над мозжечком, генерирует высоко селективный ответ, сопровождающийся появлением аппетита. На этом, кстати, основан успех многочисленных программ в СМИ, связанных с едой и кулинарией. Этот факт с помощью функционального МРТ установили в Массачусетском технологическом институте.
