Теперь, когда в нашем распоряжении были достоверные данные о числе клеток в разных отделах мозга различных видов животных, мы получили возможность посмотреть, что на самом деле происходит с отношением числа глиальных клеток к числу нейронов по мере увеличения массы мозга у разных групп животных. Но сначала маленькая оговорка. Несмотря на то что у нас есть надежный и достоверный маркер для нейронов (ядерный нейронный белок, NeuN, который экспрессируется только в ядрах нейронов), у нас нет маркеров для остальных групп мозговых клеток – глиальных и эндотелиальных, и поэтому их пришлось считать совместно, просто как клетки, не являющиеся нейронами. То, что я называю в этой книге «глиальными клетками» или «глией», на самом деле включает в себя небольшое количество эндотелиальных клеток, которые выстилают внутреннюю поверхность просвета мозговых капилляров, и составляет не больше 4 % общей массы головного мозга. Таким образом, число глиальных клеток на наших графиках представляет собой максимальную верхнюю границу общего числа глиальных клеток в ткани головного мозга. Сделав эту оговорку, мы можем теперь рассмотреть, что происходит с обсуждаемым отношением по мере роста массы головного мозга.

Как оказалось… не происходило ничего, что можно было бы уложить в какой-то универсальный, систематизированный тренд, и это отчетливо продемонстрировано на рис. 9.2. Не было ни ожидаемого увеличения пресловутого отношения на фоне увеличения массы мозга, ни численного превосходства глиальных клеток над нейронами. Для начала следует сказать, что у большинства из 41 исследованного нами вида нейронов в их мозгах оказалось больше, чем глиальных клеток: у всех насекомоядных, у большинства грызунов и приматов, и даже у слона – обладателя самого большого мозга в наших исследованиях. Парнокопытные, мозг которых весит столько же, сколько мозг приматов средних размеров, но намного меньше, чем мозг слона, были единственными животными, у которых глиальных клеток оказалось больше, чем нейронов. Даже у капибары, чей мозг весит всего 75 г, отношение числа глиальных клеток к числу нейронов оказалось больше, чем у слона. Не существует никакой тенденции к неуклонному увеличению доли глиальных клеток по мере увеличения массы головного мозга. В человеческом мозге это соотношение отнюдь не равно десяти; на 86 миллиардов нейронов приходится 85 миллиардов глиальных клеток, то есть соотношение почти в точности равно единице, столько же, сколько и у остальных приматов.

Не оказалось и тенденции к увеличению отношения числа глиальных клеток к числу нейронов в какой-либо области мозга, несмотря на тенденцию к увеличению ее массы (рис. 9.3). Отношение это оказалось очень низким в мозжечке, где на каждую глиальную клетку приходится от двух до десяти нейронов. Напротив, глиальные клетки преобладают в коре и в остальных отделах мозга, и не просто потому, что данные, представленные на рис. 9.3, включают и белое вещество, учитывая, что глиальные клетки доминировали даже в анализах, ограниченных одним только серым веществом.

Причина, по которой отсутствует универсальная зависимость между массой какой-либо мозговой структуры и характерным для нее отношением числа глиальных клеток к числу нейронов, заключается в том, что, как мы уже видели в главе 5, не существует единого универсального соотношения между массой какой-то мозговой структуры и числом содержащихся в ней нейронов у всех видов исследованных нами млекопитающих. Я могу это утверждать, потому что, к моему собственному удивлению, существует универсальное соотношение между массой мозговой структуры – надо подчеркнуть, любой мозговой структуры – и количеством в ней «глиальных» клеток, то есть всех клеток, не являющихся нейронами.

Это чрезвычайно интересное открытие было сделано мною совершенно случайно, когда я строила графики для одной из наших ранних статей, в которой приводилось сравнение структур мозга грызунов и приматов. Я решила наложить все графики зависимостей, связывающих массу структур с числом клеток в них у разных животных, на одну систему координат. К моему удивлению, все эти графики в большой степени перекрылись. Это было настолько близкое совпадение, что я бросилась проверять и перепроверять все данные, чтобы не пропустить какую-нибудь глупейшую ошибку. Но все соответствовало действительности: несмотря на то что масса мозговых структур может варьировать по самым разнообразным законам зависимости от числа нейронов, по-разному в разных группах животных и в разных структурах, тем не менее, как следует из рис. 9.4, масса любой структуры изменяется как вполне предсказуемая функция числа клеток, не являющихся нейронами. Это касается любой структуры, любого вида и любого отряда млекопитающих животных, включая человеческий мозг и его структуры. В этом он ничем не отличается от всех других млекопитающих. Дайте мне размер структуры мозга любого млекопитающего – любую структуру любого вида – и я с высокой точностью скажу, сколько глиальных клеток содержит эта структура. Чем больше мозг, тем больше глиальных клеток он содержит; два мозга одинакового размера будут содержать равное число глиальных клеток. Как оказалось, мозг всех млекопитающих в этом отношении – в отношении числа содержащихся в нем глиальных клеток – устроен одинаково.

Универсальность правила, согласно которому масса структур мозга млекопитающих нарастает с увеличением числа глиальных клеток, добавляемых к ткани мозга, указывает на то, что существует единый биологический закон, количественно определяющий добавление глиальных клеток к структурам мозга, независимо от того, какая именно это структура и о каком виде млекопитающего идет речь. Правило это подчиняется закону степенной функции с экспонентой, равной +1,05, то есть зависимость почти линейная, а это значит, что практически отсутствует систематическое изменение (оно пренебрежимо мало) в среднем размере глиальных клеток при добавлении в разные мозговые структуры, на что указывает отсутствие тенденции к изменению плотности упаковки глиальных клеток на рис. 9.5: в большинстве мозговых структур плотность упаковки глиальных клеток практически одинакова; отличия между структурами по этому показателю не превышают трех раз, при том что разница в массе структур может достигать 12 500 раз – между мышью и слоном.

Тот факт, что соотношение между массой мозговой структуры и числом в ней глиальных клеток описывается единой функцией у всех млекопитающих – от кротов, слонов, приматов до парнокопытных, – означает, что существует единое биологическое правило, согласно которому происходит увеличение числа глиальных клеток в мозговых структурах млекопитающих. Если же есть такое правило, общее для таких разных отрядов млекопитающих, имеющих разную эволюцию, как афротерии, грызуны, приматы, насекомоядные и парнокопытные, то можно уверенно предположить, что это же правило действовало и в отношении общего предка всех этих животных – предка, который, по многим оценкам, жил около 105 миллионов лет назад, как показано на рис. 9.6. На самом деле, дополнительные глиальные клетки добавляются в мозговые структуры птиц, подчиняясь тому же самому правилу, а общий предок птиц и млекопитающих жил более 300 миллионов лет назад. Должно быть, глиальные клетки выполняют в мозге настолько важные функции, что механизм их добавления в мозг остается в эволюции тем же самым вот уже в течение более 300 миллионов лет.