Айзек Азимов - Человеческий мозг
Ближе всего к ткани спинного и головного мозга расположена мягкая мозговая оболочка, которая по-латыни называется pia mater («нежная мать»). Это мягкая и нежная оболочка, которая тесно облегает ткань мозга, входя во все его неровности, щели и борозды, повторяя контур. Между мягкой и твердой мозговыми оболочками расположена паутинная оболочка, названная так за свою нежную сетчатую структуру. По-гречески мозговая оболочка - meninx, поэтому воспаление оболочек мозга, вызванное бактериями или вирусами, называется менингитом. До наступления современной эры антибиотиков бактериальный менингит был смертельно опасным заболеванием. Однако даже мозговые оболочки сами по себе не являются достаточно надежной защитой для головного и спинного мозга. Между паутинной и мягкой мозговыми оболочками находится подпаутинное пространство, заполненное спинномозговой жидкостью. Во-первых, спинномозговая жидкость защищает мозг от чрезмерного воздействия силы тяжести. Мозг - очень мягкая ткань, на 85% он состоит из воды. Это, если можно так выразиться, самая водянистая ткань нашего тела. Она содержит больше воды, чем даже цельная кровь. Следовательно, не надо ожидать, что мозг является твердым и жестким образованием, - это не так. Мозг настолько мягок, что если его просто положить на твердую поверхность, то одна сила тяжести изуродует его структуру. Спинно-мозговая жидкость делает головной мозг плавучим, нейтрализуя тем самым силу гравитации. Можно сказать, что головной мозг плавает в спинно-мозговой жидкости.
Жидкость эта также противодействует силам инерции. Костная оболочка черепа защищает головной мозг от прямых эффектов удара (даже легкий толчок может разрушить нежную ткань мозга). Однако такая защита вряд ли одна спасет мозг от разрушения, если непроизвольное движение головы после удара заставит мозг удариться о жесткую кость или о волосистую твердую мозговую оболочку. И для этого совершенно не обязательно, чтобы враг нанес дубиной удар по голове. Достаточно резко повернуть голову, чтобы не защищенный жидкостью мозг с силой вдавился в структуры черепа, что одно может привести к опасному для жизни сжатию нежной мозговой ткани. Это произойдет потому, что мозг сместится в направлении, противоположном направлению движения головы. Цереброспинальная (спинномозговая) жидкость служит амортизатором, который смягчает удары, демпфируя относительные смещения головного мозга и черепа. Достаточно сильный удар или резкое движение, даже если не происходит видимых повреждений, могут оказаться слишком грубыми для мозговой ткани. Даже если мозг не подвергается непосредственному физическому воздействию, внезапный поворот головы (как это, например, бывает в боксе при боковом ударе в челюсть) может привести к растяжению черепно-мозговых нервов и сосудов мозга, так как он отстает от движения головы в силу инерции. Такой удар может привести к потере сознания, а иногда даже к смерти или сильному сотрясению головного мозга.
Цереброспинальная жидкость находится также в полостях головного и спинного мозга, и это приводит нас к другому замечательному выводу. Несмотря на поразительную специализацию и развитие нашего мозга, центральная нервная система человека продолжает сохранять общий план строения полой нервной трубки, план, который был положен в основу анатомического строения первых, примитивных хордовых животных. В спинном мозге эта полость становится рудиментарной, превращаясь в узкий центральный канал, который вообще зарастает у большинства взрослых людей. Этот центральный канал, как и сам спинной мозг, расширяется, попадая в полость черепа. Как только спинной мозг переходит в головной, центральный канал превращается в последовательность специализированных полостей, которые называются желудочками головного мозга. Всего их четыре, нумеруются они начиная с верхней части головы. У основания головного мозга центральный канал открывается в самый нижний из них, в четвертый желудочек. Этот последний узким отверстием сообщается с третьим желудочком, который имеет длинную тонкую форму.
Над третьим желудочком расположено отверстие, которое сообщает его с двумя передними желудочками, расположенными в ткани мозга по обе стороны от щели, которая делит головной мозг на правое и левое полушария. Эти расположенные впереди боковые желудочки (так они называются согласно анатомической номенклатуре) имеют больший объем, чем третий и четвертый желудочки, обладая при этом очень сложной формой. Выпуклой кнаружи кривой линией они огибают головной мозг по всей длине спереди назад, располагаясь вблизи друг от друга в области лба и расходясь в стороны по мере приближения к затылочной части черепа. Боковые желудочки имеют выросты, которые распространяются вниз и кнаружи в нижние части головного мозга.
Эти полости - центральный канал и желудочки мозга - заполнены цереброспинальной жидкостью. Цереброспинальная жидкость по составу очень похожа на плазму крови (жидкую часть крови за вычетом циркулирующих в ней клеток) и в действительности представляет собой нечто большее, чем просто отфильтрованную кровь. В мозговых оболочках, окружающих желудочки, существует густая сеть тонких сосудов. Совокупность этих сетей называется оболочечными сплетениями. Кровеносные сосуды этих сплетений обладают повышенной проницаемостью, являясь, таким образом, источниками цереброспинальной жидкости. Естественно, сквозь стенки сосудов не проникают такие клеточные и субклеточные элементы крови, как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Проницаемость сосудистых сплетений не настолько высока и не приносит вреда организму. Кроме того, сквозь сосудистые стенки не проникают крупные белковые молекулы. Все остальные составные части крови проходят сквозь стенки сосудистого сплетения и проникают в желудочки головного мозга.
Цереброспинальная жидкость циркулирует по системе желудочков, а из четвертого желудочка через крошечные отверстия уходит в подпаутинное (субарахноидальное) пространство, окружающее мягкую мозговую оболочку. Там, где субарахноидальное пространство расширяется больше, чем обычно, жидкость собирается в так называемые цистерны. Самая большая цистерна расположена на границе с шеей и называется большой цистерной. У новорожденного общий объем цереброспинальной жидкости равен всего лишь нескольким каплям, а у взрослого достигает 100 - 150 миллилитров.
Так как цереброспинальная жидкость постоянно поступает в желудочки, она должна каким-то образом оттекать из мозга. В паутинной оболочке существуют маленькие участки, которые называются паутинными ворсинками. Эти ворсинки обильно снабжены кровеносными сосудами, в которые и всасывается цереброспинальная жидкость. Следовательно, существует система активной циркуляции жидкости между сосудистыми сплетениями желудочков головного мозга, где она образуется из крови, и кровью, куда цереброспинальная жидкость всасывается ворсинчатыми сосудами, пройдя через желудочки.
Всегда существует возможность возникновения препятствий на пути циркуляции цереброспинальной жидкости. Например, путь оттока может быть блокирован опухолью мозга, которая сдавливает выход из какого-либо желудочка. В сосудистых сплетениях будет образовываться жидкость, которая, поступив в блокированный желудочек, не найдет выхода. Давление в желудочке будет повышаться, и это повышение может привести к повреждению ткани мозга. Воспаление мозговых оболочек (менингит) также может привести к блокаде оттока жидкости, что закапчивается столь же плачевно. В таких случаях возникает состояние, называемое гидроцефалией (от греческих слов hydr - «вода» и cephalon - «голова»), или, проще говоря, водянкой головного мозга. Это состояние особенно опасно, если возникает в раннем младенческом возрасте вскоре после рождения, до того, как череп успевает полностью окостенеть. Повышение внутричерепного давления в таких случаях приводит к уродливому увеличению черепной коробки.
Проще всего удалить излишек цереброспинальной жидкости посредством люмбальной пункции, то есть путем введения иглы в промежуток между четвертым и пятым поясничными позвонками. В этом месте уже нет спинного мозга, ткань которого заканчивается несколько выше, и иглу можно вводить, не опасаясь повредить спинной мозг. Пучок нервов, который проходит в этом месте спинно-мозгового канала, свободно пропускает тонкую иглу. Цереброспинальную жидкость, правда с гораздо большими техническими трудностями, можно получить и при помощи пункции большой цистерны головного мозга, и также непосредственно из желудочков, если состояние больного настолько тяжело, что по сравнению с ним отходит на задний план риск трепанации черепа. По уровню деления цереброспинальной жидкости и по ее анализу можно получить полезные данные о том, есть ли у данного больного опухоль мозга, абсцесс, менингит или иное инфекционное поражение головного мозга и его оболочек.
