Відмінний "нюхач" без нюхових цибулин

Ми звикли думати, що «нервові клітини не відновлюються». Звичайно, багато хто чув про компенсаторні можливості мозку, постінсультну реабілітацію, а може, навіть про те, що, насправді, нові нейрони з'являються у нас все життя. Але людський мозок - шкатулка з такими сюрпризами, які іноді неможливо собі уявити, а можна тільки побачити і шукати їм пояснення.

Пацієнтка з родзинкою - точніше, без!

Ізраїльські вчені з Інституту Вейцмана спочатку вивчали зовсім іншу область: вони хотіли дізнатися, як нюх бере участь в міжгендерних стосунках і яка його роль в пошуку партнера. Мозок кожного учасника експерименту сканували за допомогою МРТ.

Раптово на одному зі знімків дослідники не виявили нюхових цибулин. Але вражає не це: в світі кожна десятитисячна людина страждає аносмією. Однак люди з аносмією геть або практично повністю позбавлені нюху. А ось 29-річна учасниця експерименту, дані якої поставили вчених у безвихідь, виявилася відмінним «нюхачем». Вона пройшла всі тести, показала звичайну картину активності потрібних ділянок кори мозку і взагалі чудово жила, анітрохи не підозрюючи про те, що її нюхова система хоч у чомусь аномальна.

Автори на всякий випадок звернулися до колег-інженерів з Мельбурнського університету. Вони припустили, що причиною всього міг бути дефект або неточність МРТ. Однак і нові методи впевнено показали: цибулин немає.

У чому заковика?

Нюхові цибулини - обов'язкова (як до сих пір вважалося) частина нашої нюхової системи головного мозку. Це парний орган: дві такі цибулини, що складаються з нейронів, розташовані в районі внутрішньочерепних порожнин носа. Хеморецептори, що знаходяться в носі, уловлюють молекули летючих речовин, відправляють сигнал через нюховий нерв в цибулини, де він обробляється, а після передається в підкіркові центри і, нарешті, в скроневий відділ, де знаходиться кірковий центр нюху мозку.

Відсутність цибулин фактично перерубує цей багатоступінчастий шлях. Однак очевидним є факт: дівчина є, нюх є, цибулин - немає. Щоб перевірити чи унікальний цей випадок, вчені обстежили ще кілька жінок того ж віку, як додатковий фактор визначивши ліворукість ( «нульова пацієнтка» була шульгою). На дев'ятій спробі вони знайшли ще одну таку ж дівчину. Згодом, провівши обстеження ще 1113 чоловік, вчені виявили трьох жінок з аналогічною аномалією. Жоден з півтисячі обстежених чоловіків при цьому такої проблеми не мав.

Можливо, якимось чином така суперздатність пов'язана зі статтю, можливо, з огляду на її рідкість, на більшій вибірці виявиться хоча б один такий чоловік.

Як взагалі таке може бути? Цей випадок неймовірний, вчені в шоці розводять руками - чи ні?

Залізного пояснення механізму феномена, як і причин його появи, дослідники поки не знайшли, тільки зафіксували його існування. Але найбільш ймовірний варіант - нейропластичність, яка здатна буквально творити чудеса.

Мозок-Протей: що таке нейропластичність?

Протягом довгого часу припускалося, що мозок людини формується внутрішньоутробно, закінчує свій розвиток в дитинстві, а в дорослому віці залишається структурно незмінним. Сучасні дослідження показали, що це не так. Протягом усього життя мозок залишається мінливим і пластичним.

Нейропластичність, тобто можливість мозку людини змінюватися під впливом нового досвіду, включає не тільки здатність лагодити нейронні зв'язки, які постраждали під час пошкодження, утворювати нові або посилювати існуючі при навчанні.

Дослідження останніх років показують, що мозок здатний виростити значні обсяги нових нейронів в різних своїх відділах, а при неможливості повністю замістити втрачене може «перепризначити» одну групу нейронів виконувати функції іншого. Причому приклади можливостей таких «заступників» іноді вражають уяву.

Як це взагалі працює?

Те, що вміє робити нейропластичність, звучить як магія. Але це не більша магія, ніж будь-який інший процес, що відбувається в нашому тілі, якщо детально в нього вдивлятися з точки зору науки.

В цілому мозок - досить стійка система з певним запасом міцності. Без цього ми не змогли б вижити. Мозок картирує нас повністю: все, що ми робимо, кожне вміння або частина тіла мають своє «представництво» у вигляді нервових шляхів і пов'язаних один з одним нейронів.

Протягом життя нейрони, що входять в такі структури, частково оновлюються, при цьому сама схема зберігається. У дитинстві ми відрощуємо до тисячі нових нейронних зв'язків в секунду. Після цього періоду найвищої сприйнятливості настає час для нейронального (синаптичного) прунінгу. Мозок прагне робити схеми взаємодії нейронів в мережах-представництвах максимально простими.

Кількість синапсів і нейронів в цих зв'язках прагне до оптимального мінімуму, відсікаючи надлишки через елімінацію синапсів. Цей процес протистоїть новим зв'язкам, що постійно виникають в процесі навчання між нейронами і їх групами. Простіше кажучи, без прунінгу наш мозок перетворився б на величезний безладний клубок зв'язків, малоефективний як для обробки інформації, так і з точки зору енергетичного балансу. Завдяки постійному підтриманню рівноваги між створенням зв'язків і їх руйнуванням, мозок має здатність у разі потреби шукати нові шляхи для функціонування раптово зламаних частин.

Зв'язуючись з відповідними за своїми функціями нейронами, структура намагається заново прийняти звичну форму, наскільки це можливо. Чим більше вціліло оригінальних нейронів і чим більше навколо них «вчителів на заміну», тим простіше і повніше відновиться функція.

Повернемося до загадки жінок, які можуть відчувати запахи, хоча теоретично вони не мають чим. Спробуємо підсумувати: чи точно справа в нейропластичності?

Що могло дати такий ефект?

Один з варіантів - генетичні аномалії, можливо, зчеплені зі статтю, при яких нюхові цибулини скорочені так, що нюхова інформація йде обхідним шляхом.

Інший - стара, добра нейропластичність. Можливо, інші системи в пов'язаних з нюхом відділах і структурах мозку змогли створити ансамблі, які замінили всі функції цибулин без втрати якості життя.

По-третє, є шанс, що ми не до кінця або принципово неправильно уявляємо собі весь апарат нюхової системи людини. Якщо знайдуться підтвердження цього, автори початкової статті, звичайно, отримають лаври вчених, що змінили цілу галузь науки.

Ну і не варто скидати з рахунків те, що все ж залишається ймовірність (хоч і дуже невелика) простої помилки. Цибулини можуть бути просто або дуже маленькі, або вкрай нетипово розташовані. Транспозиція органів - не окремий випадок, а часом буває так, що у пацієнта, скажімо, зуб росте в носі.