Запасы глюкозы в ткани мозга незначительны: в 100 граммах мозгового вещества содержится около 0,04 грамма глюкозы. При обычной жизнедеятельности клеток такого количества глюкозы хватило бы только на 10 минут. Вот почему для поддержания нормального состояния мозга необходимо постоянное снабжение его клеток не только кислородом, но и глюкозой.
Когда человек продолжительное время не ест или выполняет тяжелую мышечную работу, содержание глюкозы в крови значительно снижается. В результате мозг получает недостаточное количество сахара, работоспособность его ухудшается. Если в этот период человек съест несколько кусков сахара, то он почувствует себя значительно бодрее.
Сильно снижает уровень сахара в крови гормон поджелудочной железы — инсулин. В прошлом были случаи, когда больные, страдающие сахарным диабетом, пренебрегая советами врача, вводили себе слишком большие дозы этого препарата. В результате содержание сахара в крови резко падало, сахар переставал поступать в мозг. Если при этом человеку не оказывалась вовремя медицинская помощь, если ему не был введен в кровь раствор глюкозы, наступали судороги (так называемый инсулиновый шок). Вот почему лечение инсулином необходимо проводить под контролем врача, выполнять его рекомендации.
Изучая сложнейшие-процессы обмена веществ в живом организме, ученые давно мечтали о возможности каким-то образом «пометить» молекулы различных химических веществ и проследить за их судьбой в организме. Открытие радиоактивных изотопов дало исследователям всех отраслей знаний поистине незаменимое мощное средство. В области биохимии мозга проводятся тончайшие эксперименты с помощью меченых атомов. Меченные радиоактивными изотопами молекулы по своим химическим свойствам не отличаются от молекул, входящих в состав тканей. Поэтому их превращения в организме идут теми же путями, что и естественных, немеченых молекул.
С помощью радиоактивного изотопа фосфора в ряде лабораторий изучается, например, обмен фосфорных соединений в нервных тканях. По своим химическим свойствам радиоактивный фосфор ничем не отличается от природного фосфора, но его можно обнаружить и количественно определить, используя специальные приборы — счетчики.
Вот как проводится исследование. Животному вводят незначительное количество натриевой соли фосфорной кислоты, содержащей радиоактивный фосфор. Спустя некоторое время можно точно установить его содержание в различных химических веществах мозга. Сравнительные данные позволяют судить о скорости образования этих веществ в нервных тканях.
В нормальных условиях жизни скорость образования составных частей мозга является такой же, как и скорость их распада, и количество химических веществ мозга остается постоянным. Это постоянство обусловливается тем, что все время идет процесс обновления молекул — вместо распавшихся молекул воссоздаются новые и в том же количестве.
Ученым удалось выяснить, что скорость обновления разных химических веществ мозга весьма различна. Одни из них обновляются за несколько минут, другие — в течение часов, третьи — дней и, наконец, некоторые — в течение месяцев.
Метод радиоактивных изотопов пригоден для изучения обмена не только фосфорных соединений. Если животному ввести аминокислоты, меченные радиоактивным углеродом или радиоактивной серой, то можно установить, сколько времени необходимо для того, чтобы все старые молекулы белка были заменены вновь синтезированными. Исследования показали, что белки обновляются в течение примерно 12 суток. Таким образом, долгая жизнь нервных клеток, равная жизни организма, сочетается с очень большим числом обновлений белкового состава этих клеток.
Содержание азота в тканях мозга определяют специальным аппаратом
Перестройка всех химических веществ нервных тканей — белков, жиров, углеводов и т. д. — лежит в основе тех изменений мозга, которые происходят в процессе роста и развития организма, равно как в результате приспособления его к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.
Процессы возбуждения и торможения нервных клеток связаны не только с физическими явлениями — возникновением электрических импульсов, но в первую очередь с изменениями обмена веществ в нервных клетках и нервах. Так, в лаборатории удалось обнаружить, что любое раздражение, вызывающее возбуждение животного, влечет за собой повышение содержания аммиака в ткани мозга. Это наблюдалось и тогда, когда раздражали лапу собаки электрическим током и когда давали ей пищу. Если перед тем, как давать собаке еду, включать звонок, то через некоторое время только один его звук способен повысить содержание аммиака в мозгу. Следовательно, условный раздражитель — звонок — по нашей воле может изменить процессы обмена в нервной ткани. Наоборот, когда у животного вызывали состояние торможения, уровень аммиака в мозгу резко снижался.
Читать дальше
