По мере того как усложнялось строение животных и разные типы клеток образовывали системы, перед ними вставали все новые и новые задачи, в том числе необходимость сохранения целостности организма как самообеспечивающейся единицы, отдельные части которой отказываются от обособленности в пользу физиологической жизнеспособности целого. Решением оказалась нервная система, а ключевым моментом нашего рассказа будет ее появление у живых существ.

Нервная система состоит из специальных клеток – нейронов, которые способны мгновенно передавать импульсы на большие расстояния. У губок, предков стрекающих, не было ни нейронов, ни тем более нервной системы, а у стрекающих есть и то и другое. В следующей главе речь пойдет о том, как они появились, но для начала будет полезно проанализировать основные факты и разобраться с тем, что такое нейроны и как рождается волшебство, благодаря которому они решают проблему коммуникации между разделенными в пространстве клетками, сведя к минимуму влияние такого фактора, как время.

Как и у любой другой клетки, у нейрона есть тело, а также отростки, состоящие из нервных волокон (рисунок 26.1). Один из таких отростков называется «аксон»; он отходит от тела клетки и используется для передачи сообщений на большие расстояния другим нейронам. Обычно у нейрона только один аксон и несколько отростков другого типа – дендритов, которые торчат из тела клетки, как антенны. Дендриты сравнительно короче аксонов и служат для приема сообщений от аксонов других нейронов. Аксоны способны соединяться с другими частями нейронов, но мы остановимся на дендрической связи.

Рисунок 26.1. Структура нейронов в сравнении со структурой других клеток

Информация, которую с помощью дендритов нейрон получает от аксонов других клеток, помогает генерировать в теле клетки нейрона-получателя электрическую реакцию. Потенциал этого действия быстро достигает конца аксона – терминали, вызывая высвобождение хранящегося там запаса химических соединений, называемых нейромедиаторами, в пространство за пределами конца нейрона, туда, где располагаются другие нейроны.

Передатчик рассеивается в пространстве между передающим и принимающим нейроном и связывается с рецепторами принимающих нейронов. У рецепторов существует химическая связь со специфическими передатчиками, которые работают как ключики, отпирающие замок. Таким образом, в обычной схеме взаимодействия клеток любого другого типа на короткие расстояния с помощью химических веществ появляется дополнительный электрический этап, и это основное преимущество, позволяющее мгновенно передавать информацию на короткие расстояния.

Пространство между передающим и принимающим нейронами иногда называют синапсом, но точнее будет называть этим термином связь между нейронами. Синапс состоит из трех компонентов: предсинаптического места (терминали аксона нейрона-отправителя, содержащего нейромедиатор), постсинаптического места (где у получателя расположены рецепторы) и крошечного пространства между предсинаптическим и постсинаптическим элементами, которое называется синаптической щелью.

Все нейроны организма вместе образуют нервную систему. В самом примитивном смысле нервная система – это устройство сенсорно-двигательной интеграции, задача которого – помогать организму в его взаимодействии с окружающей средой, сохраняя его жизнь, благополучие и способность к воспроизводству себе подобных посредством определения веществ, необходимых для выживания или угрожающих выживанию, и формируя соответствующие реакции организма. Информация о стимулах основных классов (свете, звуках, прикосновениях, запахах, вкусах) поступает в форме сообщений, получаемых сенсорными рецепторами, а ответные реакции предполагают участие двигательных структур (мышц).

Таким образом, основная задача нервной системы – связывать сенсорные рецепторы с двигательными структурами. В самой простой конструкции такого типа рецепторы и детекторы связаны напрямую. Как мы вскоре узнаем, именно так устроена примитивная диффузная нервная сеть стрекающих. У многоклеточных животных, напротив, нервная система состоит из миллиардов нейронов, между которыми существуют триллионы связей, но даже в этом случае первая и самая важная задача нервной системы – помогать ее обладателю в выживании, поддерживать его благополучие в окружающей среде посредством восприятия сенсорной информации и формирования двигательных ответных реакций (а иногда и бездействия).