Американские ученые показали, что нейроны человеческого мозга содержат меньше ионных каналов по сравнению с нейронами других млекопитающих. Вероятно, это могло позволить мозгу человека развиваться более эффективно и экономить энергию, которая расходовалась на другие нейронные процессы. Статья опубликована в журнале Nature.
Сигнал передается между нейронами с помощью электрического импульса, который производится ионными каналами, контролирующими поток ионов через мембрану клетки. Ученые из Массачусетского технологического института показали, что нейроны человека имеют гораздо меньшее количество ионных каналов по сравнению с нейронами других млекопитающих, чем ожидалось. Вероятно, эта особенность могла помочь человеческому мозгу стать более эффективным, позволяя ему экономить энергию и расходовать ее на другие нейронные процессы.
«Предыдущие сравнительные исследования установили, что человеческий мозг устроен так же, как и мозг других млекопитающих, поэтому мы были удивлены, обнаружив убедительные доказательства того, что человеческие нейроны особенные», — рассказал Лу Болье-Ларош из Массачусетского технологического института, ведущий автор исследования.
Ученые проанализировали нейроны десяти разных млекопитающих: этрусских землероек, песчанок, мышей, крыс, морских свинок, хорьков, кроликов, мартышек, макак и человека. Человеческие образцы были взяты во время операций у пациентов с эпилепсией. Ученые определили общий для млекопитающих план строения. Они изучили два типа потенциал-зависимых калиевых каналов и канал HCN, который проводит калий и натрий в пирамидных нейронах в коре головного мозга. Исследователи обнаружили, что почти у всех млекопитающих плотность ионных каналов увеличивалась по мере увеличения размера нейронов. Единственным исключением стали нейроны человека, которые имели гораздо более низкую плотность ионных каналов.
Большее количество ионных каналов требует большего расхода энергии. Однако в крошечном мозге землеройки множество мелких нейронов, тогда как в том же объеме ткани из мозга кролика гораздо меньше крупных нейронов, которые имеют более высокую плотность ионных каналов. Поэтому у обоих этих видов, как и у остальных изученных, плотность каналов в объеме ткани примерно одинаковая. Человек стал исключением. Исследователи полагают, что эта особенность могла развиться для затраты меньшего количества энергии на перекачку ионов. Это позволило мозгу тратить энергию на другие процессы, например на создание более сложных синаптических связей между нейронами или активации потенциалов действия с более высокой скоростью.
Теперь авторы планируют изучить, куда именно расходуется эта запасенная энергия и существуют ли определенные генные мутации, которые способствуют этой эффективности. Исследователи также заинтересованы в изучении мозга человекообразных обезьян.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
