В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) обнаружили, что нейроны человека имеют гораздо меньшее количество ионных каналов, по сравнению с нейронами других млекопитающих.
Актуальность исследования
Нейроны общаются друг с другом с помощью электрических импульсов, производимые ионными каналами, которые контролируют поток ионов, таких как калий и натрий. Исследователи предполагают, что в процессе эволюции уменьшение плотности ионных каналов в нейронах способствовало развитию человеческого мозга. Это привело к более эффективной работе головного мозга, позволяя отвлекать ресурсы на другие энергоемкие процессы, необходимые для выполнения сложных когнитивных задач. Если мозг может экономить энергию за счет уменьшения плотности ионных каналов, он может тратить эту энергию на другие нейронные процессы.
Материалы и методы исследования
Ученые проанализировали нейроны 10 различных млекопитающих, что стало самым обширным электрофизиологическим исследованием в своем роде.
Результаты научной работы
Авторы исследования обнаружили, что по мере увеличения размера нейронов плотность ионных каналов также увеличивается. Однако нейроны человека оказались ярким исключением из этого правила. Нейроны в головном мозге млекопитающих могут получать электрические сигналы от тысяч других клеток, и этот вход определяет, будут ли они запускать электрический импульс, называемый потенциалом действия. В 2018 ученые обнаружили, что нейроны человека и крысы различаются по некоторым электрическим свойствам, в первую очередь в дендритах.
Один из выводов этого исследования заключался в том, что нейроны человека имели более низкую плотность ионных каналов, чем нейроны в мозге крысы. Исследователи были удивлены этим наблюдением, поскольку обычно считалось, что плотность ионных каналов постоянна для разных видов. В новом исследовании ученые решили сравнить нейроны разных видов млекопитающих, чтобы определить паттерны, которые управляют экспрессией ионных каналов. Ученые изучили 2 типа потенциалзависимых калиевых каналов и канал HCN. Ученые изучили диапазон толщины коры и размеров нейронов во всем царстве млекопитающих.
Исследователи обнаружили, что почти у всех видов млекопитающих плотность ионных каналов увеличивалась по мере увеличения размера нейронов. Единственным исключением из этого паттерна были нейроны человека, которые имели гораздо более низкую плотность ионных каналов, чем ожидалось. По словам авторов исследования, увеличение плотности каналов у разных видов было неожиданным, потому что чем больше каналов, тем больше энергии требуется для перекачки ионов в клетку и из нее.
Авторы другого исследования утверждают, что синхронность между нейронами поможет в лечении психических расстройств.
