За последние 5 млн лет размер головного мозга людей увеличился в 3 раза. В тоже время в процессе перехода древних людей к прямохождению большое тазовое отверстие развернулось вниз, что ограничило его размеры в достаточной мере для прохождения большой головы новорожденного.
Эта эволюционная коллизия разрешилась путем замедления внутриутробного этапа развития наиболее объемной части мозга - белого вещества коры больших полушарий, в результате чего человеческие детеныши благополучно проходят через узкий родовой канал, но рождаются абсолютно беспомощными.
Сегодня расскажу о том, как данный компромисс аукнулся современным людям появлением уникального для живой природы заболевания - рассеянный склероз.
Место действия - белое вещество
Кора головного мозга напоминает ядро грецкого ореха и не только формой, но и цветом. Самый верхний слой коры имеет серый цвет, но это у мертвого обескровленного мозга, каким его могли видеть первые анатомы. Если же рассечь еще живой мозг, то данный слой в действительности имеет розовый оттенок благодаря обилию заполненных кровью капилляров. Эта кровь нужна для питания расположенных здесь тел нейронов, основная задача которых заключается в генерации нервных импульсов.
Импульсы распространяется от тел нейронов по их отросткам, которые в процессе развития словно корни прорастают глубже в мозг, формируя белое вещество. Здесь отростки контактируют с таковыми отростками других нейронов, тела которых расположены в соседних зонах серого вещества, в других отделах мозга, а так же по всему организму. Простой пример работы такой связи: увидел комара -> решил прихлопнуть -> прихлопнул - за доли секунды сработала связь из множества отростков длинной от нескольких микрон (в мозге) до метра (в руке).
И если скорость распространения сигнала по мембране тела нейрона составляет всего около метра в секунду, то их отростки покрыты специальной оболочкой, благодаря чему сигнал практически мгновенно перескакивает между зазорами оболочки, и его скорость возрастает примерно в 100 раз. Данная оболочка волокон состоит из белка миелина, который занимает 40% объема белого вещества и придает ему белый цвет.
Эволюция рассеянного склероза
Наличие развитой нейросети с миелиновыми оболочками к моменту рождения критически важно, например, для парнокопытных, детеныши которых практически сразу после родов должны уметь самостоятельно перемещаться вслед за родителем. Новорожденным приматам внутриутробная миелинизация мозга позволяет надежно ухватываться за шерсть матери и довольно рано осваивать самостоятельное перемещение. В свою очередь у древних людей переход к прямохождению позволил высвободить верхние конечности, в том числе для удерживания беспомощных и незрелых новорожденных. Таким образом внутриутробная миелинизация мозга у людей оказалась необязательна. В этих условиях естественный отбор благоприятствовал рождению особей-мутантов, чей мозг благодаря слабо развитому белому веществу на внутриутробном этапе развития сохранял компактные размеры для успешного прохождения через узкий родовой канал. В итоге такого отбора современный ребенок рождается с большим количеством нейронов, но без развитых миелинизированных связей между ними. Беспомощность человеческих младенцев - небольшая плата за возможность родиться, ведь на руках у заботливых родителей миелинизированные связи между нейронами можно развить и после рождения.
Однако вроде бы идеальное решение вышеописанной проблемы обернулось для людей последствиями для здоровья. Дело в том, что иммунная система "знакомится" с собственными тканями организма именно на внутриутробном этапе, когда плод еще находится в стерильных условиях. В результате такого обучения иммунная система буквально не видит собственные ткани, а все что распознает после рождения - воспринимает как чужеродное и атакует (о толерантности иммунитета к собственному организму подробно рассказывал здесь). А так как активная миелинизация у людей происходит уже после рождения - миелиновые оболочки оказываются потенциальной мишенью для иммунитета. Таким образом объясняется эволюционная причина развития распространенного только у человека аутоиммунного заболевания головного мозга - рассеянного склероза.
Механизм развития симптомов рассеянного склероза
Предположительно, первичное распознавание миелина иммунитетом происходит еще в детском возрасте, когда данный белок активно накапливается в быстро растущем мозге. В тоже время высокая активность миелинизации обеспечивает быстрый ремонт поврежденных волокон и развития симптомов заболевания в детстве практически не наблюдается. Однако с возрастом активность миелинизации и ре-миелинизации снижается, поэтому заболевание часто манифестирует уже после 20 лет. Постепенное разрушение миелиновых оболочек нервных волокон сопровождается снижением скорости передачи сигнала.
Так, например, мелкая моторика требует стабильной обратной связи, непрерывно передающей информацию о положении тела в пространстве. Обратная связь обеспечивает коррекцию всех нюансов движений прямо в процессе их выполнения. Чем хуже обратная связь, тем реже происходит коррекция движений - пальцы дрожат и совершают ошибки, а речь коверкается - это одни из первых симптомов рассеянного склероза. Также страдают когнитивные функции, снижается слух, зрение, чувствительность кожи, и в конечном итоге человек становится инвалидом.
Температура мозга - триггер симптомов или болезни
До сих пор неизвестно как иммунной системе удается преодолеть гемато-энцефалический барьер, который в норме физически ограничивает контакт иммунных клеток с нейронами. Кроме того барьерная функция реализуется и через механизмы избирательного охлаждения данного органа, так как активность иммунитета зависит от температуры (подробнее о влиянии температуры на иммунитет писал здесь). Например, охлаждение головы и шеи у пациентов с рассеянным склерозом уменьшает симптомы. Хорошо изученным механизмом избирательного охлаждения головного мозга является зевота, частота которой выше у пациентов с рассеянным склерозом и после которой наступает облегчение симптомов.
В этом контексте не менее любопытен феномен эмоционального слезотечения (плач слезами), которое наблюдается только у людей и в онтогенезе впервые проявляется в конце первого месяца жизни - как раз когда начинается активное накопление миелина, а высокая эмоциональность младенцев сопровождается повышением температуры мозга. Быть может слезы служат дополнительным способом охлаждения мозга? Поговорим об этом в следующий раз. Чтобы не пропустить - подписывайтесь на самый интересный блог о медицине!
_____________________
Друзья, я подаю заявку на грант для авторов ВКонтакте. На деньги от гранта планирую купить оборудование для создания познавательных видеороликов, которыми буду делиться, в том числе здесь в ЖЖ. Кроме того, в случае победы, обычных текстовых постов также станет больше!
Однако, согласно условиям гранта, мое сообщество ВКонтакте должно иметь минимум 1000 подписчиков. Пожалуйста, поддержите меня, подписавшись по ссылке: https://vk.com/club229295822
Свежие комментарии