Внутренняя рыба
Шрифт:
Размышления об этих нервах напоминают мне о первых днях, проведенных мною в Чикаго в 2001 году. Мне предоставили место под лабораторию в здании, построенном лет сто назад, и лабораторию нужно было оборудовать новой электрической проводкой, водопроводом, кондиционерами, вытяжными шкафами и прочим. Я помню день, когда рабочие впервые вскрыли стены, обнажив внутренности здания. Когда они увидели проведенные внутри стен системы электропроводки и водоснабжения, они отреагировали точно так же, как я, впервые вскрыв человеческую голову и увидев тройничный и лицевой нервы со всеми их ответвлениями. Провода, кабели и трубы внутри стен были переплетены, образуя непонятную мешанину. Ни один человек в здравом уме не спроектировал бы здание подобным образом, чтобы кабели и трубы так переплетались внутри стен, образуя причудливые петли
Вот в этом-то и вся соль. Здание моей лаборатории было построено в 1896 году, и состояние систем его водоснабжения и энергоснабжения отражало последствия неоднократных переделок, до неузнаваемости изменивших первоначальный проект. Разобраться в проводах и трубах этого здания можно было, лишь разобравшись в истории всех капитальных ремонтов, в ходе которых его переоборудовали для новых и новых поколений ученых. Строение нашей головы тоже имеет долгую историю, и только разобравшись в этой истории, можно понять, почему именно так устроены сложные черепно-мозговые нервы, такие как тройничный и лицевой.
Для каждого из нас эта история начинается с оплодотворенной яйцеклетки.
Суть в эмбрионах
В самом начале головы ни у кого из нас нет. Новый организм возникает, когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются, образуя новую клетку — оплодотворенную яйцеклетку (зиготу). В течение первых трех недель от момента зачатия мы проходим ряд стадий от одной клетки до сферы из клеток, затем до структуры, напоминающей по форме тарелку фрисби, а затем до некого подобия трубки, в составе которой уже есть несколько разных типов тканей. В промежутке между двадцать третьим и двадцать восьмым днем после зачатия передний конец этой трубки утолщается и образует складку, загибаясь на брюшную сторону тела, тем самым придавая эмбриону характерную скрюченную позу. На этом этапе развития голова эмбриона напоминает по форме крупную каплю. В основании этой капли находится ключ к разгадке многих фундаментальных особенностей строения нашей головы.
Вокруг той области, которая станет нашим горлом, развиваются четыре небольших утолщения. Где-то после первых трех недель развития возникают первые два, а следующие два появляются дня на четыре позже. Снаружи каждое такое утолщение выглядит скромно — как простое вздутие, отделенное от следующего такого же вздутия небольшой бороздкой. Но, проследив то, что происходит внутри этих вздутий и бороздок, можно увидеть порядок и красоту в строении нашей головы — в том числе и в строении тройничного и лицевого нервов.
Эти утолщения называют дугами. Некоторые из клеток, расположенных внутри этих дуг, дадут начало костной ткани, некоторые — мышцам и кровеносным сосудам. В каждой дуге находится сложная смесь клеток. Одни из этих клеток возникли в результате деления прямо на месте, другие мигрировали издалека, чтобы войти в состав дуги. Если проследить, какие структуры взрослого организма возникнут из тех или иных клеток дуги, в устройстве нашей головы все встанет на свои места.
В конечном итоге из тканей первой дуги сформируются верхняя и нижняя челюсти, две крошечных слуховых косточки (молоточек и наковальня) и все сосуды и мышцы, которые их обслуживают. Из второй дуги сформируется третья слуховая косточка — стремечко, небольшая кость горла и большинство мышц, управляющих выражением лица. Из третьей дуги разовьются кости, мышцы и нервы, расположенные глубже в горле, — мы используем их, когда глотаем. Наконец, из четвертой дуги возникнут самые глубокие структуры горла, в том числе части гортани, а также мышцы и сосуды, окружающие гортань и помогающие ее работе.
Если бы мы могли уменьшиться до размеров булавочной головки и забраться в рот развивающемуся эмбриону, мы бы увидели на внутренней поверхности пищеварительного тракта углубления, соответствующие каждому из наружных утолщений. Эти углубления тоже, подобно наружным дугам, формируют в процессе развития ряд важных структур. Первое углубление удлиняется и образует евстахиеву трубу, а также некоторые внутренние структуры уха. Второе образует полость, на стенках которой расположены миндалины. А из стенок третьего и четвертого развиваются важные железы, в том числе вилочковая, паращитовидная и щитовидная.
Если проследить ход преобразования дуг в процессе развития от эмбриона до взрослого человека, мы увидим, как из тканей этих дуг возникают структуры челюстей, органов слуха, гортани, горла. Кости, мышцы, нервы и сосуды всех этих структур развиваются из клеток, первоначально входивших в состав дуг эмбриона.
Все эти сведения, которые я сейчас сообщил, дают незаменимый ключ к пониманию устройства сложнейших черепно-мозговых нервов и значительной части структур головы. Когда мы думаем о тройничном нерве, нужно держать в голове то, что мы знаем о первой дуге, а когда думаем о лицевом нерве — то, что мы знаем о второй. Причина, по которой тройничный нерв идет и к челюстям, и к внутренним структурам уха, состоит в том, что все структуры, за которые этот нерв отвечает, развились из тканей, первоначально входивших в состав первой дуги. То же самое относится к лицевому нерву и ко второй дуге. Что общего между мимическими мышцами и мышцами в глубине уха, управляемыми лицевым нервом? То, что все они развились из второй дуги. Что же касается нервов третьей и четвертой дуг, то и их сложные пути, в свою очередь, тоже связаны с тем, что они иннервируют различные структуры, развившиеся из тканей соответствующих дуг. Нервы третьей и четвертой дуг, к которым относятся языкоглоточный и блуждающий, подчиняются тому же правилу, что нервы первых двух дуг: каждый из них ведет к структурам, развившимся из той дуги, с которой данный нерв связан.
Разобравшись в принципиальном плане строения нашей головы, мы можем понять, в чем суть одного апокрифа, который рассказывают анатомы. Согласно легенде, в 1820 году Иоганн Вольфганг Гете шел по еврейскому кладбищу в Вене и увидел разлагающийся остов барана. Позвонки были обнажены, и на них лежал раздробленный череп. И тут Гете посетило озарение: он увидел, что обломки, на которые был разбит череп, напоминают груду деформированных позвонков. Это прозрение открыло для Гете истинную природу костей черепа: он состоит из позвонков, слившихся и разросшихся так, что образовались полости, в которых заключены наши органы чувств и головной мозг.
Это была поистине революционная идея, открывшая, что в основе строения черепа и позвоночника лежат варианты одного и того же глобального плана. Идея эта в начале XIX века, должно быть, витала в воздухе, потому что примерно в то же время она посетила нескольких других людей, в том числе одного выдающегося немецкого естествоиспытателя — Лоренца Окена.
Гете и Окен приблизились к пониманию одной фундаментальной истины, хотя в то время они и не смогли еще в полной мере ее осмыслить. Наше тело разделено на сегменты. Система этих сегментов особенно отчетливо видна на примере позвонков. Каждый позвонок представляет собой отдельный строительный блок. Нервы, отходящие от спинного мозга, в свою очередь, соответствуют системе позвонков. Они выходят из позвоночника и иннервируют различные органы тела. Его разделение на сегменты становится очевидным, если мы рассмотрим, от каких участков спинного мозга отходят нервы, идущие к тем или иным органам. К примеру, мышцы наших ног управляются нервами, выходящими из спинного мозга намного ниже, чем нервы, управляющие мышцами рук. На первый взгляд кажется, что голова устроена иначе, но на деле она тоже по сути сегментирована. Рассмотренные нами дуги соответствуют определенным сегментам, в состав которых входят кости, мышцы, сосуды и нервы. Если рассматривать взрослого человека, эти сегменты будут незаметны. Но мы явственно видим их у эмбриона.
По ходу развития эмбриона во взрослый организм череп постепенно утрачивает черты, свидетельствующие о его происхождении из сегментированных структур. Похожие на плиты кости нашего черепа развиваются над дугами эмбриона, и по мере формирования головы постепенно изменяется положение мышц, сосудов, костей и ведущих к ним нервов.
Представления о том, как идет развитие головы, позволяют нам предсказывать, где искать недостающие или недоразвитые структуры у детей, появившихся на свет с тем или иным врожденным дефектом. Например, дети, у которых на стадии эмбриона оказалась поражена первая дуга, имеют уменьшенные челюсти и дефекты слуха, связанные с тем, что у них отсутствуют или недоразвиты две слуховые косточки — молоточек и наковальня. В норме эти структуры формируются из тканей первой дуги.