Растворение человеческого мозга
В нашем сотрудничестве с патолого-анатомическим отделением Федерального университета в Рио, по ходу работы с определением клеточного строения человеческого мозга, возникли технические трудности. Те экземпляры мозга, которые мы могли получить, были чрезмерно зафиксированы в результате многолетнего хранения в растворе формальдегида. Эта длительная фиксация приводила к высокой концентрации альдегидов в ткани, вследствие чего ядра всех клеток флуоресцировали в зеленом и красном спектре еще до того, как мы могли окрасить их, чтобы определить, какие клетки были нейронами. Чтобы избавиться от альдегидной флуоресценции, я перепробовала множество методик, часть которых была как будто позаимствована из книги кулинарных рецептов: я кипятила ядра в лимонной кислоте, помещала их в микроволновую печь, снова и снова промывала их самыми разнообразными растворами. Я пыталась отбелить их, облучая светом разных длин волны. Ничто не помогало. Каждый раз, когда я помещала ядра под микроскоп, они издевательски улыбались мне во всем своем флуоресцентном великолепии, препятствуя всяким попыткам использовать окрашенные антитела для определения, какие из этих ядер принадлежали нейронам.
Решением стал отказ от такого метода: мы признали неосуществимость работы с зафиксированным мозгом и ухватились за возможность вступить в сотрудничество с группой под руководством Леи Гринберг и Вильсона Джекоба Фильо, работавшей на медицинском факультете университета Сан-Паулу. Эта группа попутно занималась контролем выдачи свидетельств о смерти и располагала банком образцов мозга, организованным как подразделение центра по изучению старения. К тому времени Фредерико Азеведо, проходивший магистратуру в лаборатории Роберто Лента, попросился в нашу группу, изучавшую клеточное строение головного мозга, и, таким образом, наряду с Роберто я стала его наставницей. Фред начал работать вместе с Леей, Ренатой Лейте, Ренатой Ферретти-Ребустини, Жозе Марселом Фарфелом и Вильсоном Джекобом Фильо – короче, с командой из Сан-Паулу. Фреду удалось убедить их фиксировать предназначенные для нас образцы мозга не слишком сильно, щадящим способом – перфузией мозга параформальдегидом через сонные артерии, вместо погружения извлеченного мозга в раствор формальдегида (это стандартная процедура фиксации в банках головного мозга). Фред обнаружил, что если после перфузии мозга он на несколько дней погружал его в фиксирующий раствор, то мог после этого превращать мозг в суп и выделять целехонькие ядра, способные реагировать с NeuN-антителами, но еще не светящиеся.
Мы могли работать дальше.
Через год, исследовав четыре мозга, мы получили первые результаты (а Фред магистерскую степень). Должна сразу заметить, что полученные нами данные касались средних величин для (1) бразильцев, (2) мужчин (3) в возрасте от 50 до 70 лет. Таким образом, в тот момент мы еще ничего не могли сказать об отличиях в строении мозга мужчин и женщин, об индивидуальных вариациях или этнических особенностях. Тем не менее для целей сравнения средних величин, характерных для мозга человека и мозга других приматов в отношении массы мозга, массы тела и числа мозговых нейронов, этого было вполне достаточно. Разница была в несколько порядков величин.
По нашим данным, в коре головного мозга содержалось 16 миллиардов нейронов, в мозжечке – 69 миллиардов, и немногим меньше 1 миллиарда в остальных отделах мозга. Таким образом, во всем человеческом мозге мы насчитали 86 миллиардов нейронов. Тем, кто склонен замечать, что «86 очень близко к 100», и кто утверждает, что принятый ранее порядок величин был достаточно точным (и это верно для оценки порядка величин), я хотела бы заметить, что недостающие 14 миллиардов – это число нейронов во всем головном мозге бабуина, если не считать «лишних» 3 миллиардов. Конечно, число нейронов в исследованных нами экземплярах варьировало, но ни в одном из них это число не приближалось к мифическим 100 миллиардам, хотя в самом старом образце мы насчитали 91 миллиард нервных клеток – до заветных ста не хватило «всего-то» 9 миллиардов.
Просто удивительно, сколько нового можно узнать даже просто из этих числовых данных, о чем речь пойдет в следующих главах. Пока, однако, достаточно сказать, что самое важное для этих 86 миллиардов клеток – это то место в царстве жизни, в какое это число помещает человека в сравнении с другими приматами. Согласно правилам нейронного шкалирования, характерным для приматов, мы должны были бы ожидать, что при 86 миллиардах нейронов мозг будет весить около 1240 г и располагаться в теле массой около 66 кг. Эти величины приблизительно соответствуют реальности, так как в среднем наш мозг весит 1500 г, а масса тела составляет около 70 кг. Для биолога в этих данных нет ничего экстраординарного: мы – типичные приматы, имеющие 86 миллиардов нейронов в нашем головном мозге. Наш мозг сделан по образу и подобию мозга всех других приматов. В сравнении с типичным грызуном с таким же числом нейронов в мозге (рис. 5.1) наши нейроны упакованы в очень и очень малом объеме. Но мы не грызуны, мы приматы и обладаем весьма заурядным для приматов мозгом. Во всяком случае, в том, что касается общего числа нейронов.
Рис. 5.1. Мозг человека характеризуется отношением между размером (массой) головного мозга и числом нейронов, какого можно ожидать от типичного примата. Степенная функция, характерная для неприматов (кружки), имеет показатель степени 1,5, в то время как показатель степени для аналогичной функции у приматов (треугольники) равен 1,1, за исключением человека. Штриховые линии отграничивают область доверительного интервала для каждой функции, и тот факт, что данные для человека находятся внутри этого интервала для приматов, указывает на то, что наш мозг подчиняется правилам нейронного шкалирования, характерным и для других видов приматов