Конечно, наивно думать, что гематоэнцефалический барьер, как и все гистогематические барьеры, является непреодолимой преградой, плотно закрытой бронированной дверью, отделяющей центральную нервную систему от общей внутренней среды. Непроницаемость его относительная и зависит в значительной степени от количества и концентрации находящихся в крови веществ, от состояния организма, от внешних воздействий и ряда других причин, обусловленных раздражениями, поступающими из внешней или внутренней среды. В каких-то незначительных количествах все введенные в кровь вещества проникают в центральную нервную систему и могут быть обнаружены с помощью чувствительных методов исследования.

Обширный экспериментальный материал, накопленный в лабораториях и клиниках разных стран, показывает, что гематоэнцефалический барьер имеет первостепенное значение для всей деятельности головного и спинного мозга. Даже незначительные изменения в составе окружающей мозг цереброспинальной жидкости или небольшие колебания в поступлении кислорода или питательных веществ к клеткам мозга оказывают подчас решающее влияние на их состояние.

Барьер как бы оберегает мозг человека и животных от всевозможных случайностей, создает для нервных клеток постоянные и неизменяющиеся условия, не пропускает в нервную систему различные яды, которые могут оказаться для нее губительными. Если бы в животном организме не было гематоэнцефалического барьера, центральная нервная система стала бы игрушкой неожиданных и случайных изменений в ее внутренней среде. Из сложного комплекса защитных сил организма выпало бы важнейшее звено. Ядовитые продукты, образовавшиеся в процессе обмена веществ и почему-либо необезвреженные организмом, беспрепятственно проникали бы в мозг и отравляли его клетки. Центральная нервная система была бы легко доступна для бактерий и их токсинов, а также для всех других чужеродных веществ, тем или иным путем попавших в организм.

Точная и бесперебойная работа нейронов, умственная деятельность, психика, настроение, здоровье и болезнь нередко зависят от функционального состояния гематоэнцефалического барьера.

Способность барьера избирательно пропускать в центральную нервную систему одни вещества и задерживать другие, совершенно поразительная его приспособляемость к требованиям нервных клеток, тончайшее регулирование состава и свойств внутренней среды мозга имеют огромное значение не только для мозга, но и для всего организма.

И здесь возникает вопрос, наиболее сложный и наиболее спорный во всей проблеме внутренней среды организма. Что считать непосредственной питательной средой центральной нервной системы?

До конца своей жизни Л. С. Штерн была убеждена, что питание мозга осуществляется через цереброспинальную жидкость. В эту жидкость, считала она, погружены нервные клетки головного и спинного мозга; из нее они черпают необходимые для их жизнедеятельности вещества, ей они отдают продукты своего обмена. Цереброспинальная жидкость, прозрачная, бесцветная, как дистиллированная вода, окружает всю центральную нервную систему, глубоко проникая в ее толщу, пронизывая ее насквозь. Каждая клетка мозга как бы купается в этой питательной среде и находит в ней все необходимое для жизни и развития. Исходя из этих представлений, Л. С. Штерн понимала под цереброспинальной жидкостью (ликвором) всю жидкую массу, заполняющую не только желудочки мозга и расположенные под паутинной оболочкой области, но и все внеклеточные пространства мозга. По представлениям сторонников так называемой нутритивной (питательной) теории, цереброспинальная жидкость идентична тканевой жидкости других органов. Сдвиги в составе цереброспинальной жидкости отражают колебания, возникающие в ткани мозга. Эта схема, созданная в первые десятилетия XX века, имеет в наши дни лишь историческое значение. Нельзя забывать, что тогда, когда она создавалась, не было электронного микроскопа, не существовало методов электроэнцефалографии, радиоизотопной индикации, отведения биопотенциалов от отдельных нервных клеток, спектро-флуорометрии и многих других методов тонкого физиологического и биохимического анализа.

С одной стороны, исследования, выполненные с помощью электронного микроскопа, показали как будто, что в мозгу практически отсутствуют внеклеточные пространства, хотя и существуют внесосудистые, но, с другой — физиологические данные, полученные методом радиоизотопной индикации (определением Na²⁴, Cl³⁸, S³⁵), позволили выявить в ткани мозга натриевые, хлоридные, серные, инулиновые и иные заполненные внеклеточной жидкостью области. Большинство исследователей приходят к выводу, что истинное межклеточное пространство занимает в центральной нервной системе 9—12% ее объема, а по последним данным, даже 15—20%. Имеются указания, что обработка препаратов мозга для электронной микроскопии приводит к сморщиванию тканей и исчезновению межклеточных щелей.

Казалось бы, отпал наиболее весомый аргумент против нутритивной теории. Но возникло еще одно серьезное возражение. Буквально во всех монографиях, посвященных цереброспинальной жидкости, написано, что она не проникает в толщу мозга. Ликвор не просачивается «сквозь» его ткань, не связан с внеклеточными пространствами, если они и существуют, и введенные в желудочки мозга или ликворные резервуары вещества не доходят до нервных клеток, расположенных глубже чем на 2—3 мм от поверхности мозга. Принято считать, что существует еще один барьер — между цереброспинальной жидкостью и мозгом (так называемый ликвороцеребральный барьер). Но вот совсем недавно советский ученый В. А. Отеллин, изучая ультратонкую организацию участков соприкосновения цереброспинальной жидкости с тканью головного мозга, пришел к выводу, что на дне микроборозд мозга имеются воронкообразные расширения, открывающиеся в межклеточные промежутки. Таким образом, если нутритивная теория в ее «чистом», первозданном виде и требует пересмотра, ликвор нельзя, как это полагают некоторые ликворологи, считать «водяной подушкой» центральной нервной системы. Вероятнее всего, через ликвор осуществляется дополнительное питание нейронов, через ликвор нервные клетки как бы «переговариваются» друг с другом.

И экспериментаторам и врачам-невропатологам хорошо известно, что при изменении состава цереброспинальной жидкости изменяются реактивность и возбудимость соприкасающихся с ней нервных клеток. Цереброспинальная жидкость влияет на их физиологическое состояние, активность и деятельность.

Несомненный интерес представляют в этом отношении сдвиги в содержании ионов калия и кальция. Обычно калия в цереброспинальной жидкости больше, чем кальция, и соотношение этих веществ равно 1,8 или 2,0 к одному. Но при различных воздействиях на организм коэффициент калий/кальций изменяется. Иногда он повышается до 2,5—3,0, иногда падает до 1,0 и ниже. В большинстве случаев при увеличении этого соотношения, т. е. при накоплении калия и снижении кальция, возбудимость нервных центров повышается; при уменьшении — снижается. Так, например, у подопытного животного, которое находится под наркозом (эфирным, морфинным, хлорофорным), в цереброспинальной жидкости нарастает содержание кальция и падает уровень калия. Соотношение калий/кальций снижается нередко до единицы и ниже.

Однажды нами был поставлен такой опыт. В течение нескольких дней собака голодала. Она получала только воду. В первые дни ярости животного не было предела. Оно требовало пищи, пыталось перегрызть цепь, бросалось на экспериментатора. Возбудимость его нервной системы резко увеличилась. При этом соотношение калий/кальций в цереброспинальной жидкости превышало 2,0. Но постепенно собака успокоилась, она ослабела, потребность в пище, по-видимому, снизилась. Возбудимость клеток ее головного мозга упала и вскоре содержание калия в ней снизилось. Соотношение калий/кальций, стало равным единице.

Тогда перед собакой положили кусок мяса. Но каждый раз, когда она пыталась его схватить, ее оттягивали назад, не позволяли коснуться пищи. Животное снова пришло в ярость. И тотчас же в цереброспинальной жидкости повысилось содержание калия, а коэффициент калий/кальций поднялся до 2,0.