Иммунные «электрики» мозга
Наш мозг в чём-то похож на клубок электрических проводов. Эти «провода», «проводки» и «проводочки» сплетаются в пучки и разбегаются в разные стороны, соединяются друг с другом и разветвляются на отростки. «Провода» — отростки нейронов, главных клеток нервной системы. Наверное, все помнят, как выглядит нейрон: небольшое округлое тело клетки и отходящие от него отростки — длинный и слегка ветвящийся на конце аксон, более короткие и сильно ветвящиеся дендриты. Аксоны отправляют импульсы другим нейронам, дендриты, наоборот, принимают импульсы от других нейронов (хотя некоторые дендриты работают в обе стороны, то есть и принимают, и отправляют сигналы).
Конечно, сравнение нейронов с электрическими проводами очень сильно упрощает картину передачи нервных сигналов. Электрический импульс в нейронах — это не то же самое, что электрический ток в розетке. Нейроны сами генерируют в себе импульсы, перегруппировывая ионы на собственной клеточной мембране, на её наружной и внутренней сторонах. Поводом к импульсу может быть либо внешний сигнал, как в случае нейронов-рецепторов, воспринимающих свет или температуру, или запахи, либо сигнал от другого нейрона. И в любом случае нейрон ещё подумает, принять ли сигнал таким, какой он есть, или же ослабить его, или усилить, или вообще никак не прореагировать на импульс от соседа.
Наконец, нейронные «провода» довольно самостоятельны — они легко переключаются со старых контактов на новые. Это как если бы электропроводка в наших домах стала ползать с места на место и выключатель света в комнате вдруг начал бы включать и выключать стиральную машинку. С нейронами всё так и происходит: у них исчезают старые отростки, появляются новые, а между отростками то появляются, то исчезают синапсы — особые межклеточные соединения, позволяющие передавать электрические сигналы друг другу, причём не просто передавать, но и регулировать их силу. Такое непостоянство электрической сети в нашей голове — на самом деле выдающееся достижение эволюции. Постоянно перенастраивая нейронные цепи, мозг способен подстраиваться к бесконечно разнообразным задачам: при желании мы можем понять и иностранный язык, и статью по физике, выучиться ездить на велосипеде и научиться сопереживать чужим радостям и печалям. Появление и исчезновение синапсов называют синаптической пластичностью, и от неё в очень большой степени зависят память и обучение. Если синаптическая пластичность по какой-то причине не очень велика — а в опытах с животными её можно специально ограничить, — то мозгу окажется намного труднее выполнять свои обязанности.
Долгое время считалось, что нейроны полностью сами справляются со своими синапсами. Но потом оказалось, что у них есть помощники: как обычную электрическую сеть должны обслуживать специалисты-техники, так и у нейронов есть вспомогательные «электрики». Эти «электрики» оказались клетками микроглии, которые обычно называют отделом иммунной системы в головном и спинном мозге. Вообще, словом «глия», или «нейроглия» (от др.-греч. νεῦρον — волокно, нерв + γλία — клей), объединяют целую группу клеток нервной системы, которые не нейроны, а что-то другое. То есть они как бы «склеивают» нейроны вместе. Но функции глии, как мы теперь знаем, намного шире, нежели просто механическая поддержка нейронных сетей.
Под глией, как было сказано, понимают целую группу клеток, и можно догадаться, что кроме микроглии есть и какая-то другая глия. О другой глии мы скажем пару слов ниже, но вообще она заслуживает отдельного большого разговора. Про микроглию же известно следующее: это клетки, выполняющие иммунные функции и очень похожие на макрофагов, которых можно найти во всех остальных органах. Микроглия и макрофаги ползают по тканям и в прямом смысле поедают всё мало-мальски подозрительное — от бактерий до обломков погибших клеток и ненужных молекулярных комплексов. При этом микроглия никогда не покидает пределы мозга, и извне в мозг никакие макрофаги не проникают. Конечно, клетки микроглии стареют и умирают, однако они умеют делиться, поддерживая свою численность. Ещё они с помощью молекулярных сигналов активно общаются с другими клетками, в том числе и иммунными: при болезнях мозга в него проникают Т-клетки из крови, и дальнейшее развитие событий зависит от того, как микроглия будет работать вместе с Т-клетками.
Долгое время считалось, что роль микроглии — только иммунно-уборочная. Но в последнее время стало появляться всё больше исследований, в которых говорится, что микроглия редактирует нейронные сети. Например, известно, что по мере развития мозга число синапсов сначала увеличивается (в человеческом мозге максимум синапсов приходится на возраст 2—4 года, когда их насчитывается порядка одного квадриллиона), а потом их становится всё меньше и меньше. Хотя мы и говорили, что без синапсов невозможно ничему выучиться, однако избыток межнейронных контактов ни к чему хорошему тоже не приводит: из-за них в мозге появляется слишком много нервных цепочек, которые просто мешают друг другу, создавая настоящий информационный шум. Предположительно, некоторые психоневрологические болезни, вроде аутизма, возникают в том числе и из-за того, что мозг не умеет избавляться от ненужных синапсов. И вот два года назад в журнале «Science» была опубликована статья, в которой говорилось, что за истребление лишних синапсов в развивающемся мозге (причём не только в головном, но и в спинном) отвечают именно клетки микроглии. Правда, эксперименты ставили на мышах, но развитие мозга у мышей и у нас похоже во многих отношениях.