Человеческий мозг называют «самым сложным объектом во Вселенной». Он включает десятки миллиардов нейронов, каждый из которых может образовывать связи с тысячами других нейронов. Кажется, разобраться в этих хитросплетениях невозможно… на самом деле, все оказалось гораздо проще — и элегантнее.

Исследование, проведенное международной группой ученых под общим руководством американского нейрофизиолога Вэна Ведина (Van Wedeen), показало, что поразительная сложность взаимосвязей между нейронами человеческого мозга базируется на удивительно простых принципах. Рассмотрение структуры мозга с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) позволило выявить трехмерную организацию слоев переплетенных нитей — примерно как в тканях, из которых сшита наша одежда.

Как правило, в подобных исследованиях используется немного иная техника, диффузионная МРТ, которая заключается в слежении за диффузией молекул воды через оболочки нейронов. Тем самым ученые получают информацию о структурном устройстве нейронных цепочек и связях между ними. На этот же раз авторы обратились к модификации этого метода, диффузионной спектральной МРТ, которая позволяет более точно выявить места, в которых аксоны переплетаются и пересекаются друг с другом.

Работа проведена как на людях, так и на других приматах. В результате авторы обнаружили в мозге своего рода плоские слои, состоящие из нитей аксонов, идущих параллельными рядами, пересекающимися под прямым углом. Совсем как в обычной одежной ткани! Эта слоистая структура выявляется у всех исследованных организмов, хотя более выражена она у низших приматов — таких, как галаго, а при движении «вверх» по эволюционному древу отряда эта картина усложняется, хотя общая картина остается неизменной.

По мнению ученых, ориентация нейронных «нитей» связана с основными осями тела — верх-низ, право-лево, передняя и задняя стороны, которые закладываются уже на самых ранних этапах эмбрионального развития. Это позволяет всей сложной структуре расти и развиваться правильно, следуя достаточно простым биохимическим сигналам.

Кроме того, авторы уверены, что такая организация может объяснить и эволюционное усложнение структуры мозга. В самом деле, если б она напоминала что-то вроде спутанного клубка спагетти, трудно было бы объяснить, как отдельные мутации шаг за шагом приводили ко все более сложной и производительной организации. Такая же «слоистая» структура может увеличиваться и усложняться вполне понятным путем. Она же дает нужные возможности для образования новых связей между нейронами в процессе восстановления функций мозга, утерянных из-за повреждений. По сути, слои переплетенных, почти перпендикулярных «нитей» — это основа, на которой могут развиваться более сложные взаимосвязи.

Такая идея привлекла большое внимание специалистов, хотя некоторые из них высказывают определенные сомнения. «По моему мнению, — говорит профессор Дэвид Ван Эссен (David Van Essen), — эта схема слишком упрощает и обобщает реальную картину, сомневаюсь, что она применима ко всему устройству мозга, в целом». Критики обращают внимание на тот факт, что использованный авторами метод МРТ неспособен непосредственно выявлять нервные волокна, «как под микроскопом». Он дает лишь изображения, реконструированные на базе наблюдения за диффузией молекул воды в магнитном поле. Так что влияние на итог может дать великое множество внешних факторов, и результаты Вэна Ведина и его команды вполне могли стать результатом каких-то неучтенных воздействий, или просто не охватить волокна, пересекающиеся под углами менее 70 градусов. По крайней мере, имеется несколько свидетельств тому, что такие пересечения могут обнаруживаться в мозге.

Словом, окончательная картина еще далека от ясности. Мозг по‑прежнему остается самым сложным объектом во Вселенной. По крайней мере, в той ее части, что доступна нашей науке.

По пресс-релизу NSF