Новое учение о мозге

Головной мозг продолжает оставаться неразрешенной тайной. В условиях современного научно-технического прогресса этого не должно было быть. Возможно, что в процессе изучения мозга допущена ошибка, что препятствует пониманию истинной природы мозга. Современная наука о мозге не может внятно объяснить даже принципы функционирования мозга. Значит, ошибка находится в фундаменте нейронауки, т.е. в учении о мозге. Если мы хотим раскрыть тайны мозга, то придется пересмотреть некоторые общепринятые концепции в современной нейронауке. В данной работе мы выделили, на наш взгляд, некоторые ошибки и представляем поправки к ним в виде гипотез. 

Общепринято, что во время электроэнцефалографии (ЭЭГ) регистрируются электрические потенциалы, которые генерируют корковые нейроны. [3].  Имеется также предположение, что эти потенциалы возникают в корковых синапсах. [2]. Т.е. принято, что ЭЭГ волны возникают в коре мозга. Правильно ли такое предположение? На первый взгляд вопрос истинной природы возникновения ЭЭГ волн может показаться несущественным. Это не так, потому что неправильный подход к этому вопросу привел не только обесцениванию ЭЭГ исследования, но и к искаженным представлениям функции мозга. Такой подход явился тормозом не только для науки о мозге, но и для развития клинической неврологии. Когда Бергер в 1929 году впервые описал ЭЭГ человека, считал, что полученные потенциалы исходят из коры мозга. Вследствие этого, в дальнейшем,  в ходе ЭЭГ регистраций наблюдались многие непонятные явления и возникали не получившие ответы  вопросы. 

В частности:

• при открывании глаз и активации коры амплитуда записи уменьшается. По этому низкую амплитуду считают признаком активной коры. С другой стороны во время самого глубокого сна, когда кора не функционирует, амплитуда опять низкая, следовательно,  не функционирующая кора тоже «активная». Не имея разумное объяснение этого феномена, ученые допустили непозволительную ошибку. Этот феномен был назван «парадоксальным сном»,  и вопрос в этом был закрыт. Фактически, вопрос ЭЭГ определение активной и пассивной коры неразрешен. 
• Известно, что во время обширных поражений коры мозга и полной клинической декортикации,  амплитуда ЭЭГ волн заметно увеличивается. Высокая амплитуда указывает на наличие больших потенциалов. Чем-то эти потенциалы должны быть генерированы. В данном случае понятно, что не корой. Следовательно эти потенциалы генерируются в глубине мозга, где то в другом месте. 
• Внутри нейронов количественное значение электрических потенциалов составляют 50-100 милливольт, тогда, как потенциалы на ЭЭГ записи составляют в порядке 100-300 микровольт, т.е. 500-1000 раз меньше. По современным представлениям ЭЭГ является суммарное значение электрических зарядов миллиардов нейронов коры и это суммарное значение тысячу раз меньше, чем потенциал одного нейрона. Где логика?

Постараемся логически объяснить вышеуказанные примеры.

Мембранный потенциал нейронов и потенциалы межклеточного пространства отличаются не только существенной разницей амплитуды, но и временными характеристиками. Если на поверхности нейронов постоянно поддерживается определенное напряжение, то в межклеточном пространстве электрические возмущения возникают только тогда, когда в нейронах происходит передвижение потенциалов. Экстраклеточные потенциалы возникают вследствие ионного возмущения в ответ на передачи импульсов в нейронах. В белом веществе мозга ассоциативные, комиссуральные и проекционные пути анатомически расположены пучками. Когда в них происходит перемещение электричества, то в межклеточном пространстве возникают направленные потенциалы, которые суммируются, потому что они параллельные и имеют одинаковые векторальные значения. Во время ЭЭГ регистрируются именно эти электрические возмущения. Т.е. ЭЭГ потенциалы всего лишь отражение процессов внутри нейронных отростков. Во время глубокого сна прекращается передвижение электрических потенциалов к коре. Проводники белого вещества «молчат», следовательно, амплитуда на ЭЭГ снижается. 

Возмущения в межклеточном пространстве коры мозга хаотичные. Здесь отростки расположены короткими пучками во всех направлениях, следовательно, экстраклеточные потенциалы здесь не могут иметь векторальные значения. При активации коры эти хаотичные потенциалы усиливаются и поглощают восходящие потенциалы и не пропускают их к электродам прибора. Другими словами при формировании ЭЭГ волн кора является поглотителем потенциалов, как будто становится изоляционным слоем. При активации коры усиливается поглощение восходящих импульсов и амплитуда снижается. Т.е. и во время активации и в случае торможения коры ЭЭГ амплитуда может быть низким, потому что ЭЭГ волны не являются суммарным потенциалом корковых нейронов.

Во время декортикации потенциалы белого вещества беспрепятственно достигают к электродам и регистрируются высокие амплитуды. 

На основании вышеприведенных логических рассуждений,  мы выдвинули корково-изоляционную гипотезу истинной природы возникновения ЭЭГ волн. Согласно этой гипотезы во время ЭЭГ регистрируются электрические потенциалы белого вещества полушарий мозга через корковый изоляционный слой [7].

Эта гипотеза объясняет все существующие «парадоксальности» в нейронауке. С другой стороны такой подход выдвигает новые вопросы, которые тоже требуют объяснения.

Согласно учению рефлекса,  при раздражении анализаторов в мозг поступает электричество. Во время бодрствования анализаторы постоянно функционируют и передают импульсы к коре, значит в проекционных волокнах должны постоянно курсировать электрические потенциалы. Следовательно,  амплитуда ЭЭГ волн  должна быть заметно выше, чем во время сна, когда большинство анализаторов не функционируют. В действительности все наоборот. Во время медленной фазе сна наблюдается самая высокая амплитуда. То есть,  либо учение о рефлексах не верно, либо наша гипотеза. Это слишком серьезное предположение, потому что затрагивает фундамент современной неврологии. 

Первое подозрение о правдивости учении рефлекса высказал сам основоположник этого учения. В последние годы своей жизни И.П.Павлов высказал предположение о наличии биоаккумуляторов в подкорке. В возрасте 81 лет  он вдруг произнес, «ведь подкорка является аккумулятором для коры» [6].  Возраст, легочные заболевания и тогдашний научно-технический уровень не позволили ему развить  свое предположение.  Иначе, мы полагаем, что он исправил бы свое учение. 

Если кора для выполнения своих функций использует электроэнергию аккумуляторов подкорки, то учение о рефлексах ошибочное. Т.е. импульсы не начинаются с периферии а затем отражаются, и не формируется рефлекторная дуга. Если подкорка является аккумулятором, то все электрические процессы в нервной системе начинаются с подкорки. И в афферентных и в эфферентных нервных волокнах импульсы имеют центробежные направления. Следовательно, все анализаторы подобно эфферентам, расходуют, а не генерируют электрические потенциалы. Они не являются местами возникновения электричества. Это означает, что во время бодрствования активация анализаторов вызывает электрические потоки не к коре, а от подкорки к периферии и  не могут отображаться на ЭЭГ записи. 

Подкорка многослойная, многообразная сложная структура, где выполняются множество функций. Здесь имеются нервные пути и ганглии, функции которых подробно изучены и известны. Ни один из них не подходит на роль для биоаккумулятора, кроме ретикулярных ядер. Известно более 100 таких ядер  [11]. Их еще называют клетками ретикулярной активирующей системой. Если под абстрактным понятием «активация» подразумевать процесс обеспечения электричеством, то все становится понятным.

Таким образом мы предполагаем, что ретикулярные клетки являются биоаккумуляторами. Это предположение поддерживают и другие авторы [5, 8].

В ходе работы мозг использует большое количество электроэнергии накопленных в ретикулярных ядрах. Откуда берется эта энергия? Этот важный вопрос также остается  без ответа. Внутри мозга не имеются такие гистологические структуры, которые смогли бы продуцировать электричество. Ныне считают, что электрическая энергия в мозгу продуцируется нейронами путем мембранных калий натриевых насосов. Физиологам вполне удовлетворяет такое предположение. Однако биофизики, которые не игнорируют цифры, в недоумении. Калий-натриевый насос не может продуцировать столь колоссальное количество электроэнергии, который расходует мозг. Следовательно электроэнергию, которую используют нейроны, возможно, продуцируется где то в другом месте. Мы искали этот источник. Поиски генераторов привели к мышцам. Доказано, что миокард в фазе диастолы вырабатывает электричество [9]. Тогда почему скелетная мышца тоже не может быт генератором? 

Этот вопрос  обсуждается не первый раз. Два века назад на эту тему спорили выдающиеся итальянские ученные Гальвани и Вольта. Гальвани считал, что скелетная мышца вырабатывает электричество. Вольта отрицал этого. Спор разрешился в пользу Вольты, потому что он был приближен к пронаполеоновскому режиму тогдашнего правительства Италии [4]. Гальвании сняли с работы и на этом спор завершился. После этого по сей день стали считать, что мышца не генерирует электричество. Мы думаем,  Гальвани был прав. 

Внутри мышц имеются специальные образования – мышечные веретена, которые, по современным представлениям, являются проприоцепторами и дают информацию о расположении мышц. Эти «проприоцепторы» особо активируются ночью и передают электрические импульсы в центр. Неужели для организма так важно узнать пространственное расположение конечностей во время сна? Конечно нет. Логика подсказывает, что мышечные веретена являются не рецепторами, а генераторами электричества и именно они вырабатывают энергию, которая использует нервная система. Это предположение можно легко проверить. Мы провели неофициальные электронейромиографические наблюдения на себя. Когда мышцы расслаблены, на нервных стволах появляются большие электрические возмущения.

Миокард, возможно и скелетная мышца вырабатывает электричество после сокращения в стадии расслабления. Автономная система сердца перезаряжается электричеством в ходе даистолы. Для генерации электричества скелетные мышцы тоже должны требовать определенные условия. Эти условия создаются во время сна. Мы считаем, что сон,  это процесс перезарядки подкорковых ретикулярных ядер-аккумуляторов. Кажется и на этот вопрос  нашли  разумный ответ. 

Новый, логический подход к объяснению мозговых функций в конечном итоге закономерно привели к открытию, которую мы считаем ключом для разгадки многих тайн мозга. 

Общеизвестно, что кора и подкорка активируются по-разному. Во время сна и в положении лежа активируется подкорка, а в ходе бодрствования активируется кора. Что-то должен был быть регулятором поочередной активации то коры, то подкорки. И этим что-то является  арахноидальная оболочка мозга со своей уникальной микроанатомией. Спинномозговая жидкость вырабатывается в сосудистых сплетениях желудочков и эпендимы. После циркуляции ликвор в конечном итоге достигает к конвекситальной арахноидеи. После этого 25% ликвор удаляется пахионовыми гранюляциями. Остальная 75% - через специальные поры на поверхности арахниодальной оболочки просачивается в субдуральное пространство и рассасывается твердой мозговой оболочкой [1]. При усиленной продукции ликвор не успевает просачиваться и постепенно напрягает арахноидею, повышая внутричерепное давление. Из-за напряжения паутинной оболочки натягиваются и выпрямляются корковые артерии и здесь кровоток усиливается. Кора гиперемируется. Большая часть крови из Вилизев круга направляется к коре. По принципу Робина Гуда кровоток в пенетрирующих артериях уменьшается и подкорка гипоксируется. При снижении ликворпродукции снижается внутричерепное давление и происходит обратная реакция – кора гипоксируется а подкорка гиперемируется.  Во время сна и в положении лежа продукция ликвора уменьшается и внутричерепное давление снижается. В активном состоянии организма продукция усиливается, ВЧД повышается и кора гиперемируется [10]. Фактически фактором активации того, или иного участка мозга является объем кровоснабжения данного участка. Когда усиливается кровоснабжение коры, то она активируется. В случае гипоксии коры эго функции отключаются. То же самое относится и к подкорке. Уровень оксигенации крови, при которой мозговая ткань активируется, или замедляет функции, а также вопрос чем это обусловлен, предстоит уточнить. Здесь могут задействовать биохимически-гуморальные, нейрогенные и даже механические факторы.

Заключение:

Общие принципы функционирования мозга остаются не до конца изученными. Другими словами существующие учения о мозге не способны объяснить функции мозга. Вопрос пересмотра существующих учений о мозге поднимался не один раз. В данной работе на основании имеющихся данных и логических рассуждений  критикуются некоторые ошибочные общепринятые концепции в современной нейронауке и предлагаются поправки к ним. Предложенные нами гипотезы основаны на анализе многолетней научно-практической работы и логических рассуждений. Эти гипотезы изучаются нами и возможно, что постепенно формируется новое учение о функциях мозга. 

На наш взгляд во время ЭЭГ регистрируются потенциалы межклеточного пространства подкорки. Кора в данном случае является изоляционным слоем. Подкорковые ретикулярные клетки являются биологическими аккумуляторами. Скелетные мышцы являются генераторами электричества. Во время сна мышечные веретена вырабатывают электричество, которое использует нервная система в ходе бодрствования. Активация того или другого участка мозга осуществляется посредством изменения объема кровоснабжения. Регулятором кровоснабжения коры и подкорки является внутричерепное давление. Именно уровень внутричерепного давления определяет состояние бодрствования и сна.

Процесс познания проходит три основных этапа: этап логических, умозрительных предположений и гипотез; этап наблюдений и экспериментов и этап статистических изучений после чего окончательно подтверждается, или опровергается изучаемая тема.

Данная работа находится на первом этапе изучения, этапе логических и умозрительных заключений. На этом этапе работа не остановится. Предстоит длительное изучение и научные оценки. 

Вопросы, ответы, комментарии