Другая закономерность выражается в том, что определенные отделы и органы созревают и начинают функционировать раньше остальных. Биологический смысл такого «опережения» становится понятным, если учесть, что некоторые жизненно важные функции должны осуществляться уже на ранних стадиях развития, не дожидаясь окончательного созревания той или иной системы (опять мы имеем дело с реализацией принципа минимального обеспечения функций).
Приведем такой пример: закладка органов желудочно-кишечного тракта происходит уже с конца 1-го месяца, однако пищеварительная система достигнет уровня готовности к полноценной работе лишь к моменту рождения ребенка. В то же время кровеносная система уже обязана работать, обеспечивая организм питанием. Поэтому у 6-недельного эмбриона формируется своя (пока что незрелая) кроветворная система: печень выполняет свою кроветворную функцию, продуцируя поступление все новых и новых клеток крови, необходимых для жизнеобеспечения растущего организма, несмотря на не созревшие еще другие кроветворные органы (селезенку и костный мозг).
Уникальный путь развития человека
Но человек не был бы человеком, если бы не имел собственного уникального пути развития. Мы уже говорили, что человеческий эмбрион проходит такие же стадии развития, как и зародыш других позвоночных животных. Однако в этот период жизни наблюдаются удивительные «отступления» от правил, отклонения от некой магистральной линии как свидетельство чисто человеческого пути развития. Они выделяются даже при сравнении закономерностей развития эмбрионов человека и человекообразных обезьян, которых принято считать нашими ближайшими биологическими «родственниками». Это, прежде всего, касается развития мозга, руки и языка, т. е. тех органов, с работой которых связывают специфику нашей человеческой деятельности.
Так, мышцы языка закладывается уже у 4-недельного эмбриона. К 10-ой неделе развитые мышцы языка получают «сигналы» из головного мозга. Все это происходит в тот период, когда другие структуры ротовой полости еще не развиты! Сходная ситуация наблюдается и в развитии руки: кисть ее «подключается к работе» на 6 – 7-й неделе жизни эмбриона (это то, что обеспечит раннее проявление хватательного рефлекса), тогда как плечо и предплечье – значительно позднее.
Наиболее ярко эта опережающая тенденция проявляется при анализе этапов развития нервной системы, где обнаруживается самое большое число отступлений от правил. То, чему в последующем предстоит стать человеческим мозгом, формируется уже на 18 – 19-й день развития. Столь раннее появление нервной системы связано с тем, что только под ее влиянием возможен «запуск» процессов закладки и развития других структур организма (например, глаза, уха, носовых капсул). Более того, можно сказать, что все развитие организма контролируется и управляется нервной системой, которая неусыпно «следит» за постройкой скелета и мышц, внутренних органов; за соответствием постройки проекту генетической программы; за соразмерностью частей тела, соответствием одних органов другим. Но одновременно с этим полным ходом идет развитие и созревание самой нервной системы.
На 4-й неделе отчетливо выявляются спинной и головной мозг; намечаются основные отделы последнего. Этот период знаменуетсягигантским скачком в темпах развития мозга и усложнением связей с периферией. Нервные клетки устанавливают связи друг с другом; образуются нервы, соединяющие периферию тела с мозгом. Это приводит к тому, что же с 6-й недели эмбрион способен осуществлять первые двигательные реакции!
Но в самом этом процессе «налаживания» мозговых связей видна все та же последовательность: наиболее рано формируются связи в головном отделе эмбриона. Так, в возрасте 7,5 недель можно вызвать его движение в ответ на тактильное раздражение области рта, в 8 недель – области лица и верхней части тела. В 11 недель плод уже отвечает на раздражения поверхности рук и стопы. В 13 недель вся кожная поверхность оказывается чувствительной к действию раздражителей, в результате чего происходит общее ответное движение тела в противоположную сторону (плод как бы отстраняется, «уходит» от раздражителя). В 14 – 15 недель формируются первые специфические реакции: раздражение ладони плода вызывает сжимание пальцев, т. е. проявляется врожденный «хватательный рефлекс», который хорошо можно видеть у новорожденных детей.
На 7-й неделе закладывается одна из основных структур мозга – кора больших полушарий, которой предстоит сложнейшая задача обеспечения высших психических функций человека. С момента ее образования для окончательного развития потребуется еще долгое время (у человека процесс созревания коры мозга заканчивается лишь после 20 лет!).
Говоря о периоде внутриутробного развития ребенка, отдельно хочется выделить проблему гетерохронности созревания различных отделов нервной системы. Известно, что обработка поступающей извне информации осуществляется последовательно на нескольких этажах нервной системы: на уровне спинного мозга, в стволе головного мозга, в подкорке и на уровне коры больших полушарий. Примерно в этом же порядке – снизу вверх – и созревают центры нервной системы, т. е. относительно нервной системы имеет место своеобразное «вертикальное развитие». Но кроме вертикальной гетерохронии (т. е. неодновременности) наблюдается различие в сроках созревания и некоторых центров головного мозга, относящихся как бы к одному «этажу».
В первую очередь развиваются те центры, которые должны обеспечить регуляцию первоочередных, жизненно важных функций. Остается не вполне ясным, какие механизмы определяют последовательность включения в работу тех или иных мозговых центров, а также контроль правильности выполнения этой программы, но несомненно, что здесь играют решающую роль не нервные импульсы, но, главным образом, биохимические, молекулярные факторы.
Образование мозговых связей – важный момент, определяющий целостный характер работы нервной системы. Но чем же «запускается» этот важный для организма процесс? Что является первоначальным толчком для начала его реализации?
Оказывается, природа заложила некие «внутренние активаторы» – клетки, способные к автономной деятельности.
Всего несколько десятилетий назад впервые был обнаружен так называемый фактор роста нервов – первый молекулярный агент, способный запускать (индуцировать) развитие, рост нервной ткани. Его удалось выделить в чистом виде, и он оказался белком. В последующем было найдено несколько молекулярных индукторов развития, также оказавшихся белками. Очевидно, эти белки продуцируются определенными нервными клетками и служат для других нервных клеток своеобразным молекулярным сигналом к развитию, завершению ветвления отростков, к образованию устойчивых связей с множеством других соседних и отдаленных нейронов. Конечно, этот сигнал может быть принят только при наличии соответствующих специальных мембранных рецепторов – по сути именно улавливание рецепторами клетки молекул факторов роста и является для нейрона сигналом.
Сегодня активно изучается новая группа биохимических веществ, интенсивно влияющих на созревание мозга, а после рождения участвующих в регуляции многих функций нервной системы. Эти вещества – регуляторные пептиды, которые синтезируются нервными клетками, а затем выделяются ими и отправляются в виде своеобразного «молекулярного письма». Они разносятся кровью по всему организму и фиксируются клетками, располагающими специфическими рецепторами к ним. Некоторые из них относятся к гормонам.
Регуляторные пептиды являются молекулярными переносчиками многообразной информации в нервной системе, они участвуют в передаче болевой чувствительности, в регуляции памяти, сна, других функций мозга и внутренних органов.
Таким образом, в период внутриутробного развития мозга регуляторные пептиды, так же как гормоны и белковые факторы роста, осуществляют регуляцию последовательности созревания нервной системы. Установлено, что отдельные регуляторные пептиды появляются на разных стадиях развития плода.
Вот все эти «внутренние активаторы» и запускают процесс внутримозговой активности, в ходе которого постоянно «подключаются», вовлекаются в работу все новые и новые мозговые структуры и устанавливаются необходимые связи между ними. В этой «круговой поруке» и состоит залог полноценного развития нервной системы и организма в целом. Более того, каждая нервная клетка не приобретет зрелый вид, пока не пройдет свой «профессиональный путь», т. е. пока не установит нужных связей с другими нервными клетками и / или мышцами.