Существует ещё одна важная причина столь быстрого созревания нервных сетей спинного мозга и периферических центров иннервации мускулатуры и внутренних органов. Эмбриональное развитие спинного мозга представляет собой печальную историю, в которой торжествуют феноменальная глупость и беспечность, а не гениальный трансцендентный промысел. Дело в том, что большинство нейронов, оказавшихся в нервной трубке спинномозгового отдела, просто погибают. По приблизительным оценкам, у человека остаётся менее 20% от общего числа первичных нейробластов. Массовая гибель этих клеток обставлена как бои гладиаторов, сдобренные дружеским каннибализмом. При начале дифференцировки нейроны агрессивно конкурируют за органы-мишени и зоны иннервации.
Гибель мотонейронов в нормальном развитии спинного мозга хорошо изучена почти во всех группах позвоночных, в том числе и у человека. У амфибий гибель мотонейронов достигает 85%, а иннервация левой и правой конечности может осуществляться различными сегментарными нервами (Bennett, Lavidis, 1981).
Специальные исследования не только подтверждают массовую гибель нейронов спинного мозга человека на ранних стадиях развития, но и доказывают продолжение этого процесса в плодный период. Так, у 11-не-дельного плода общее число мотонейронов спинного мозга составляет немногим более 180 тыс., но через неделю снижается на 10 тыс. К 16-й неделе развития их число уменьшается до 140 тыс., а к 25-й неделе — до 117 тыс. (Forger, Breedlove, 1987). В это время массовая гибель мотонейронов спинного мозга заканчивается, хотя отдельные клетки погибают и после рождения.
Во время этой вакханалии наиболее проворные клетки создают необходимые контакты и приобретают шанс сохраниться на всю человеческую жизнь, а в качестве бонуса получают возможность закусить менее расторопными соседями. В результате склонные к каннибализму нейроны-победители оказываются гигантских размеров, а спинной мозг взрослого человека не может компенсировать никакую травму. Запасных клеток нет, их просто съели более удачливые родственники (Bennett, 1983). Даже если бы они были, то для регенерации пришлось бы где-то изыскивать тысячи глиальных клеток и обеспечивать многолетний направленный рост отростков. К сожалению, рост нервов в эмбриональный период происходит совершенно иначе, нежели при регенерации во взрослом организме.
Более или менее целостное представление о значении клеточной гибели в развитии нервной системы сложилось только к концу XX столетия (Oppenheim, 1991). Причина такой интеллектуальной задержки осознания очевидных событий индивидуального развития связана с тем, что избирательность гибели нейронов ставила под сомнение строгие фантазии о генетическом контроле онтогенеза. Примитивная парадигма генетической детерминации всего развития мозга так глубоко захватила исследователей и научные фонды, что смена взглядов произошла лишь после вымирания целого поколения учёных.
В процессе онтогенеза отростки нейронов спинного мозга очень рано образуют связи с органами-мишенями и мускулатурой. Затем эмбрион растёт, а нервные отростки растягиваются, наращивая свои размеры. Тела нейронов оказываются закреплены в спинном мозге или ганглиях около него, а их отростки — на иннервируе-мых органах. Размеры отростков увеличиваются вместе с ростом эмбриона и плода. Надо отметить, что у взрослого человека длина таких аксонов моторных нейронов может превышать 1 метр. Продолжительность роста нейронов и их размер препятствуют регенерации спинного мозга у взрослого человека после травмы. Заставить отростки нейронов целенаправленно ползти на огромное расстояние практически невозможно. Эта особенность развития и строения мотонейронов снижает возможности для посттравматической и физиологической компенсации.
Дифференцировка первых нейронов спинного мозга сочетается с появлением наиболее общей соматической чувствительности — кожной. Иннервация покровов человека начинается очень рано, ещё в эмбриональный период. Первые нервные волокна в тканях-мишенях удаётся обнаружить уже на 4-й неделе развития (Bossy, 1982). Свободные нервные окончания проникают во все зоны дермы к концу 8-й недели онтогенеза, за исключением последней фаланги пальцев конечностей. Этот процесс развития кожной иннервации происходит у человека неравномерно. Существует хорошо заметная гетерохрония развития подкожных нервов. Иннервация рук появляется примерно на неделю раньше, чем ног, а вентральная поверхность конечностей опережает а этом отношении дорсальную.
Появление рецепторного аппарата соматической чувствительности крайне важно для становления центральной нервной системы. По сути дела, кожа эмбриона в данный период развития является единственным сенсорным входом в нервную систему. На этом этапе лишь движение околоплодной жидкости и механические воздействия на плод могут быть источниками меняющейся информации. Она необходима для создания связей и формирования нейронных сетей со специализированными функциями.
Эти сведения говорят о том, что в раннем онтогенезе человека можно выделить период афферентно-зависимого развития головного мозга. Следовательно, без связи с органами-мишенями и притока простейшей сенсорной информации дифференцировка нейронов должна задерживаться. В экспериментах на эмбрионах амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих это явление было многократно исследовано и подтверждено. Способы проверок были не очень гуманными, но показательными. У куриных эмбрионов просто удаляли зачаток крыла, а затем наблюдали уменьшение числа клеток в моторном столбе спинного мозга на 50—90%. Если сделать обратную операцию — подсадить зачаток ещё одного крыла, — то число клеток в спинном мозге увеличится. В эксперименте это обеспечивает снижение клеточного каннибализма при расширении контактов незрелых нейронов с новыми органами-мишенями.
Вполне понятно, что проводить эксперименты по отрезанию конечностей млекопитающим во внутриутробный период крайне затруднительно. По этой причине смелые опыты, доказывающие избыточность закладок и конкуренцию нейронов, проводят на наиболее примитивных млекопитающих — сумчатых. Дело в том, что их эмбриональное развитие крайне архаично, а переход зародыша в сумку матери происходит до формирования массовых связей нейронов с периферическими органами. Экспериментальная ампутация зачатка задней конечности у австралийского сумчатого тамнара приводила к повышению гибели развивающихся мотонейронов. Более того, при полном удалении зачатков мускулатуры соответствующие моторные ядра просто не возникали (Comans et al., 1988). Справедливо и обратное утверждение о том, что большое тело говорит об увеличении числа нейронов.
Примером может служить исследование спинномозговых ганглиев, иннервирующих заднюю конечность лягушки-быка (St. Wecker, Farel, 1994). В этой изящной работе сравнивали лягушек разного размера и возраста. Оказалось, что у крупных лягушек нейронов в ганглиях в два раза больше, чем у мелких того же возраста.
Использование радиоизотопной метки не показало никакой пролиферации в ганглиях. Это позволило авторам сделать вывод о дополнительной дифференциации нейронов из уже существовавших в ганглиях клеток-предшественников. Таким образом, быстро растущая и крупная особь имеет больше шансов сохранить максимальное число нейронов как в центральной, так и в периферической нервной системе. Размер плода важен не сам по себе, а как результат опережающего увеличения массы мускулатуры, которая нуждается в дополнительной иннервации. В конечном счёте гибнет меньше нейронов, а ганглии становятся больше за счёт нефагоцитированных клеток.
Следует отметить, что независимо от индивидуальных размеров нервной системы гибель клеток и дружеский каннибализм всегда являются тривиальным событием. Так, в нормальном эмбриональном развитии головного и спинного мозга на 1000 пролиферативных циклов (делений клеток) приходится от 4 до 7 смертей нейробластов, останки которых поедаются соседними клетками. Даже в переднем мозге уже взрослых мышей, обычно некурящих и не злоупотребляющих алкоголем, нейроны гибнут с завидной регулярностью (Gui-do, 1973). Аналогичная гибель клеток обнаружена при развитии глаза млекопитающих, где она играет важную морфогенетическую роль при прогнозировании изменений формы сетчатки (Silver, Hughes, 1973).
