Между мозгом человека и других млекопитающих есть странная разница

Хотя многие животные разделяют некоторые аспекты нашего интеллекта, они не достигают того же уровня, что и мы. Но выяснить, почему мы более интеллектуально развиты на неврологическом уровне, было непросто; на сегодняшний день исследования не обнаружили существенных различий между мозгом млекопитающих. Теперь у нас наконец-то есть зацепка.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружила, что, по сравнению с другими млекопитающими, человеческий мозг имеет гораздо меньшее количество нейронных каналов, через которые проходят потоки ионов, таких как кальций, калий и натрий.

Этот поток производит электрические импульсы, которые позволяют нейронам общаться друг с другом; их меньшее количество может означать, что человеческий мозг может работать более эффективно, отвлекая ресурсы на более сложные когнитивные функции.

“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“, - говорит нейробиолог Лу Больё-Ларош из Массачусетского технологического института.

Семена открытия были посеяны в 2018 году, когда Больё-Ларош и его коллега Марк Харнет из Массачусетского технологического института провели исследование, сравнивающее мозг крысы с мозгом человека.

Одно из их открытий касалось дендритов, ветвящихся структур на концах нервных клеток, через которые электрические импульсы мозга передаются по ионным каналам. Отсюда дендрит генерирует то, что мы называем потенциалом действия, который передает сигнал дальше.

Сравнивая мозг двух видов, исследователи обнаружили, что дендриты человека имеют значительно более низкую плотность этих ионных каналов по сравнению с дендритами крысы. Это стоило дальнейшего изучения.

Новое исследование было расширено и включает 10 видов: землеройку, мышь, песчанку, крысу, хорька, морскую свинку, кролика, мартышку, макаку и, конечно же, человека, с использованием образцов тканей, вырезанных у пациентов с эпилепсией во время операций на головном мозге.

Анализ физической структуры этого мозга показал, что плотность ионных каналов увеличивается с размером нейрона, за одним заметным исключением.

Исследователи пришли к выводу, что это должно было поддерживать плотность ионных каналов во всем диапазоне размеров мозга; Таким образом, хотя землеройка имела большее количество нейронов, чем кролик или макака в данном объеме мозга, плотность ионных каналов в этом объеме была постоянной.

“Этот план строительства соответствует девяти различным видам млекопитающих“, - сказал Харнетт. “Похоже, что кора головного мозга пытается сохранить одинаковое количество ионных каналов на единицу объема для всех видов. Это означает, что для данного объема коры энергетические затраты одинаковы, по крайней мере, для ионных каналов“.

Исключительно низкая плотность ионных каналов в человеческом мозге бросалась в глаза по сравнению со всеми другими мозгами.

Конечно, все сравниваемые животные были значительно меньше людей, поэтому, возможно, стоит проверить образцы еще более крупных животных. Однако макака часто используется в исследованиях как модель человеческого мозга.

Исследователи подозревают, что для людей возможен эволюционный компромисс - это когда биологическая система теряет или уменьшает черту для оптимизации в другом месте.

Например, для прокачки ионов через дендриты требуется энергия. Минимизируя плотность ионных каналов, человеческий мозг мог бы использовать экономию энергии в другом месте - возможно, в более сложных синаптических связях или более быстрых потенциалах действия.

“Если мозг может экономить энергию за счет уменьшения плотности ионных каналов, он может тратить эту энергию на другие нейронные или цепные процессы“, - объясняет Харнетт.

“Мы думаем, что люди эволюционировали из этого строительного плана, который ранее ограничивал размер коры головного мозга, и они нашли способ стать более энергетически эффективным, чтобы вы тратите меньше АТФ [молекул энергии] на единицу объема по сравнению с другими видами“.

По словам исследователей, это открытие открывает интригующий путь для дальнейшего исследования. В будущих исследованиях команда надеется изучить эволюционное давление, которое могло привести к этой разнице, и определить, куда именно уходит эта дополнительная мозговая энергия.

Напомним, ранее сообщалось, что Google и ученые Гарварда создали самую подробную карту связей мозга.

Источник