1 мая родился человек, после открытия которого научный разговор о мозге и его строении стал совершенно другим. Сантьяго Рамон-и-Кахаль появился на свет в 1852 году в испанской Петилье-де-Арагон, а в 1906-м получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине вместе с Камилло Гольджи – “за работы по строению нервной системы”. Премию они получили, а вот из взгляды сразу же разошлись.
Гольджи держался за идею, что нервная система похожа на сплошную сеть, а Кахаль доказывал, что она собрана из отдельных клеток. Чуть позже история показала, что прав был Кахаль.
Ведь что такое нервная система? Правильно – главная служба связи организма. Она принимает сигналы, сортирует их, решает и отправляет команды дальше. Формально она делится на центральную и периферическую.
Центральная – это головной и спинной мозг.
Периферическая – все нервы вне мозга и спинного мозга.
Внутри периферической есть, например, соматическая система, которая помогает двигать мышцами и получать сигналы от кожи, глаз и ушей, и вегетативная, которая ведает тем, что обычно происходит без нашего приказа: дыханием, давлением, сердцебиением, пищеварением. У вегетативной системы, в свою очередь, есть симпатический, парасимпатический и энтеральный отделы. Уже понятно, да? Давайте тогда про нейроны.
На языке клеток эта история выглядит еще интереснее. Главный герой здесь – нейрон. У него есть тело клетки, дендриты, которые принимают сигналы, и аксон, который отправляет их дальше. Но нервная система состоит не только из нейронов. Рядом работают глиальные клетки: они поддерживают нейроны, помогают им выживать, участвуют в образовании миелина – изоляции, которая ускоряет прохождение сигнала. Так что мозг – это не только “электрика”, но и большая обслуживающая команда, без которой сеть просто встанет.
Главная заслуга Кахаля в том, что он “разогнал руками” туман. В конце XIX века многие ученые смотрели на нервную ткань и видели что-то вроде непрерывного кружева. Кахаль взял метод окрашивания, предложенный Гольджи, довел его до ума и начал показывать: нет, перед нами не сплошная масса, а множество отдельных нейронов, которые соединены в цепи. Сегодня это называют нейронной доктриной. Отсюда растет вся современная неврология: инсульт, эпилепсия, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, травма спинного мозга – все это врачи понимают уже не как “поломку мозга вообще”, а как сбои в конкретных клетках, путях и связях. И лечат отдельные элементы.
Поделимся с вами и роскошным фактом для “блеснуть интеллектом” в разговоре за столом:
Кахаль в юности хотел быть художником. Отец уговорил его заняться медициной, но навык рисовать никуда не делся – и наука от этого только выиграла. Его рисунки нейронов, коры мозга и сетчатки до сих пор выглядят как что-то между атласом и искусством. По сути, часть нейронауки вошла в историю не только как открытие, но и как серия гениальных научных иллюстраций.
Еще один подарок от Кахаля современной науке – идея, что нервная система не является чем-то неизменным. В 1890-х он писал о пластичности мозга и даже использовал выражение “церебральная гимнастика”: полагал, что связи между нейронами могут усиливаться и перестраиваться. Позже именно на этом вырастут разговоры о памяти, обучении, восстановлении после травм и о том, почему мозг меняется вместе с возрастом и опытом. Кахаль описал конус роста аксона – участок на конце молодого нервного отростка, который помогает ему находить дорогу к нужной клетке. Для науки о развитии мозга это был огромный шаг.
А вот еще несколько фактов удивить друзей:
-
В человеческом мозге в среднем около 86 млрд нейронов, и они образуют триллионы синаптических контактов.
-
Нейроны при этом живут не только в голове и спинном мозге.
-
В кишечнике есть собственная нервная сеть – энтеральная нервная система. В ней больше 100 млн нейронов, а некоторые обзоры дают диапазон от 200 до 600 млн. Поэтому выражение “нутром почуял” звучит вполне реально, если помнить, сколько там той нервной жизни.
Наука со времен Кахаля ушла далеко вперед, но идет по дороге, которую Кахаль помог проложить. Сегодня исследователи строят коннектомы – карты нейронных связей. В 2024 году ученые полностью описали связи в мозге взрослой плодовой мушки: это 139 тысяч нейронов и больше 50 млн синапсов. Звучит скромно рядом с человеческим мозгом, но для нейронауки это как получить карту целого города вместо набора случайных улиц. Чем четче видны такие карты, тем понятнее, как из отдельных клеток рождаются память, движение, выбор и поведение.
И даже искусственные нейросети исторически обязаны этой истории. Они, конечно, не копия мозга и не электронный близнец его коры. Но сама идея сети из отдельных узлов, которые передают сигнал и меняют связи, выросла из нейронной теории и более поздних представлений о нейронных цепях. Современные обзоры прямо связывают наследие Кахаля с тем, как развивались нейронаука, сетевые модели и глубокое обучение. Так что от его микроскопа тянется дорожка и к нейрохирургии, и к психиатрии, и к таблеткам от эпилепсии, и к алгоритмам ИИ, которые сегодня пишут тексты и распознают картинки.
В этом, наверное, и есть лучший повод вспомнить Кахаля 1 мая. Он не просто добавил в науку свое имя. Он убедил мир, что нервная система устроена как сложная компания отдельных клеток, а не как бесформенная масса. После этого мозг стал чуть менее загадочным и гораздо более понятным.
А для вас в нашем рассказе есть интересный бонус: теперь на любой вечеринке можно сказать, что ваш кишечник – тоже нервный центр, а путь к искусственным нейросетям в каком-то смысле начался с испанца, который сначала мечтал стать художником.
