Тогда-то и появилась идея о неком сосудистом барьере, который препятствует проникновению в мозг ряда веществ, которые циркулируют в крови.
Впоследствии в десятках лабораторий мира эти опыты были проверены и перепроверены. При этом вместо синего красителя животным вводили множество других растворенных веществ, в том числе лекарства, гормоны, яды, а в последние годы – радиоактивные изотопы.
Само же понятие «гематоэнцефалического барьера» ввела в науку еще в 20-х годах прошлого века выдающийся советский физиолог академик Л.С. Штерн. Кроме того, вместе со своими учениками она разработала и основы учения об этом уникальном мозговом феномене.
Шли годы. Все больше и больше сведений накапливалось об этом защитном механизме мозга.
Сегодня, например, физиологи знают, что гематоэнцефалический барьер защищает чрезвычайно чувствительные структуры головного и спинного мозга от различного рода чужеродных веществ, которые проникают в кровь извне или образуются в самом организме.
«Постоянство внутренней среды, в которой живет центральная нервная система человека и животных, является обязательным условием ее деятельности, – пишет известный физиолог профессор Г. Кассиль в статье “Мозговой барьер” (Наука и жизнь. 1986. № 11). – Природа не случайно спрятала мозг в прочную костную коробку и защитила его от общей внутренней среды организма – крови – сложным, дифференцированным механизмом – мозговым барьером. Даже незначительные изменения в составе окружающей мозг цереброспинальной жидкости (или спинномозговая жидкость, или ликвор), небольшие колебания в поступлении кислорода либо питательных веществ в клетки мозга оказывают подчас решающее влияние на их состояние. Отсюда и ведущее назначение гематоэнцефалического барьера – поддержание постоянства внутренней среды мозга, регуляция ее состава и биологических свойств. Он как бы оберегает мозг человека и животных от всевозможных случайностей, создает для нервных клеток постоянные условия. Поэтому точная и бесперебойная работа нейронов, а значит, умственная деятельность, психика, настроение, здоровье и болезнь во многом зависят от функционального состояния барьера».
И тем не менее накопленные сведения о мозговом барьере все еще не настолько полные, чтобы можно было говорить о нем как о завершенной физиологической концепции.
Например, до сих пор до конца так и не установлена сама структура гематоэнцефалического барьера, хотя его изучением занимаются многие исследовательские лаборатории мира.
Определенная сложность в познании тайн мозгового барьера связана с тем, что это не орган в обычном понимании, как, например, сердце, почки или желудок. А своеобразный конгломерат органов и систем, которые, наряду со своей основной ролью, выполняют еще и защитные функции.
Так, мозговые капилляры, помимо своей главной функции – обеспечения мозга кровью, а вместе с ней и необходимыми веществами, еще и контролируют проникновение в мозг различных соединений. То есть являются своеобразным ситом и одновременно первой линией обороны мозга.
Для осуществления этой функции они имеют и соответствующее строение. Так, если стенки у капилляров других органов имеют мельчайшие поры, сквозь которые необходимые вещества из крови проникают в межклеточную жидкость, то в мозговых капиллярах такие отверстия отсутствуют.
«Отдельные клетки накладываются друг на друга подобно черепицам (гребенчатое строение), и места стыковок прикрыты особыми замыкательными пластинками. Щели между клетками необычайно узкие, поэтому движение жидкости из капилляра в ткань идет в основном сквозь его стенку». (Г. Кассиль. «Мозговой барьер»).
Но лишь одними капиллярными стенками защитные структуры мозгового барьера не ограничиваются. В нем имеется и вторая линия обороны, которая находится между стенкой капилляра и нейронами.
«Природа поставила здесь сложное сплетение звездчатых клеток (астроцитов) и их отростков (дендритов), образующих слой так называемой нейроглии. Она покрывает около 85 процентов наружной поверхности мозговых капилляров, к которой тесно прилегают присосковые ножки клеток нейроглии, – пишет об этой структуре профессор Г. Кассиль. – Они могут растягивать просвет капилляра и суживать его. Основная их роль сводится к питанию нейронов. Присосковые ножки высасывают из крови необходимые нейронам питательные вещества и выводят обратно в кровь продукты их обмена веществ (не случайно астроциты получили название “питательных клеток”, или “клеток-кормилиц”). При этом нейроглия может менять окислительный потенциал входящих в ее состав элементов, что вызывает изменение электрического заряда клеток и, соответственно, активности мозгового барьера: он становится менее проницаемым, если окислительный потенциал астроцитов повышен».
Но кроме капилляров и нейроглии есть еще и третий оборонительный плацдарм – мягкие оболочки, окутывающие мозг, и сосудистые сплетения боковых желудочков, активно участвующих в образовании цереброспинальной жидкости.
Таким образом, говоря словами Г. Кассиля, гематоэнцефалический барьер – это мозаика приспособительных механизмов головного и спинного мозга, или, образно выражаясь, федерация автономных, но взаимосвязанных составных частей не только анатомического, но и физиологического механизма.
Гематоэнцефалический барьер – структура, которая мгновенно реагирует на любые изменения параметров среды и самого мозга.
«Проницаемость его увеличивается при голодании и гипоксии, под влиянием определенных фармакологических препаратов, при удалении некоторых эндокринных желез (щитовидной, гипофиза, поджелудочной), при повышении температуры тела до 41–42° или при снижении ее до 34–35°, при бессоннице, наркозе и утомлении, – перечисляет основные функции мозгового барьера Г. Кассиль. – Многие инфекционные заболевания, беременность, черепно-мозговая травма, облучение, особенно рентгеновскими лучами, могут уменьшать проницаемость барьера и облегчать поступление в мозг как чужеродных, так и свойственных организму веществ».
Однако почему это происходит именно так, а не иначе, ученые пока объяснить не могут. Так же как и не могут сказать, – почему одни вещества в головной и спинной мозг проникают легко, в то время как другие, даже близкие к ним по строению и свойствам, этого сделать не могут.
Ответы на эти вопросы еще находятся в научно-исследовательских институтах, лабораториях и в современных медицинских центрах.
«АД» И «РАЙ» В ГОЛОВЕ
«В большой клетке был установлен маленький рычаг, нажимая на который крыса замыкала электрическую цепь и получала импульс тока через электрод, вживленный в определенную зону. И она буквально заплясала на рычаге. Еда и питье ее уже не интересовали.
С помощью вживленных электродов возможно влиять на поведение животных
Она валилась от изнеможения, немного спала и снова бросалась к рычагу. Частота барабанных ударов лапой по рычагу доходила до нескольких тысяч в час. Если ученый в это время прерывал цепь, крыса, несколько раз яростно ударив педаль, разочарованно от нее отходила. Спала, ела, чистилась, не забывая при этом время от времени подходить к педали».
В этом отрывке, взятом из книги «Чудеса и трагедии черного ящика», ее автор И.М. Губерман описывает поведение крысы, у которой с помощью введенного в мозг электрода слабыми электрическими импульсами стимулировали так называемый «центр удовольствия», или «рая». Да-да, есть в нашей голове, оказывается, и такой, как, впрочем, и центр беспокойства и боли, или «центр ада».
Открыли их в 195 3 году канадские ученые супруги Олдз, изучавшие в то время на крысах ретикулярную формацию – совокупность нервных структур, обеспечивающих тонус и определенную степень готовности к деятельности различных отделов центральной нервной системы. Ученые вводили в определенный участок мозга электрод и по нему подавали электрические импульсы, когда животное, помещенное в специальный ящик, случайно забегало в один из его углов.
Но один из опытов оказался неудачным, по крайней мере так в тот момент посчитали исследователи: после вскрытия они выяснили, что вместо ретикулярной формации электрод попал в гипоталамус, где и застрял.
Об этом ученый не знали, поэтому во время эксперимента сразу обратили внимание на неадекватное поведение крысы: электрическая «щекотка» мозга ей явно нравилась, по крайней мере она периодически стала посещать в угол, в котором по ее мозгам «били» током.
Но это был всего лишь побочный эффект эксперимента, постановка которого преследовала совсем иные цели. Поэтому опыт видоизменили. Теперь, если крыса действительно испытывала удовольствие от поступающих в мозг импульсов, она должна была сама нажимать рычаг.
Результаты опыта потрясли супругов Олдз. Когда крыса установила связь между нажатием рычага и удовольствием – а на это ей потребовалось не более двух минут, – она словно обезумела. В течение часа она нажала на рычаг почти восемь тысяч раз.
