Niezwykła cecha ludzkiego mózgu. Mamy zadziwiająco niską gęstość kanałów jonowych

Naukowcy z MIT ze zdumieniem odkryli, że w porównaniu z innymi ssakami ludzkie neurony mają mniejszą gęstość kanałów jonowych, niż można by się spodziewać. Kanały jonowe generują impulsy elektryczne, przez które Neurony porozumieć się. To kolejna niesamowita obserwacja dotycząca struktury Mózg.

Naukowcy stawiają hipotezę, że z powodu mniejszej gęstości kanałów jonowych mózg ludzki ewoluował, aby pracować wydajniej i oszczędzać energię na inne procesy wymagane do wykonywania złożonych zadań poznawczych. Jeśli mózg może oszczędzać energię poprzez zmniejszenie gęstości kanałów jonowych, może wykorzystać zaoszczędzoną energię do innych procesów, powiedział profesor Mark Harnett z McGovern Institute for Brain Research w MIT.

Źródło obrazu: Shutterstock;

On i dr. Lou Beaulieu-Laroche porównał neurony różnych gatunków ssaków i szukał w nich wzorców, które leżą u podstaw ekspresji kanałów jonowych. Zbadali dwa typy kanałów potasowych bramkowanych napięciem i kanał HCN neuronów piramidowych w warstwie V kory mózgowej. Naukowcy przebadali 10 ssaków: ryjówki etruskie, żółwie mongolskie, myszy, szczury, króliki, marmozety, makaki, świnki morskie, fretki i tkankę ludzką pobraną od pacjentów z padaczką. Wykonali najbardziej obszerne elektrofizjologiczny Studie tego rodzaju przez.

Naukowcy odkryli, że wraz ze wzrostem wielkości neuronów rosła gęstość kanały jonowe wzrasta. Taki związek istnieje w 9 z 10 badanych gatunków. Gatunki z większymi neuronami, a co za tym idzie niższym stosunkiem powierzchni do objętości, mają wyższy Przewodność jonowa błon komórkowych. Wyjątkiem od tej reguły są ludzie.

To było zaskakujące odkrycie, ponieważ poprzednie badania porównawcze wykazały, że ludzki mózg jest skonstruowany jak mózgi innych ssaków. Byliśmy zatem zaskoczeni, że ludzkie neurony są inne” – mówi Beaulieu-Laroche.

Naukowcy przyznają, że rosnące zagęszczenie kanałów jonowych było dla nich sporym zaskoczeniem, ale kiedy zaczęli o tym myśleć, okazało się to logiczne. W mózgu małej ryjówki etruskiej, która składa się z bardzo małych neuronów, gęstość neuronów w danej objętości jest większa niż w mózgu królika, który ma znacznie większe neurony. Ponieważ jednak neurony królika mają wyższą gęstość kanałów jonowych, gęstość kanałów jonowych na daną objętość mózgu jest taka sama dla obu gatunków. Ta architektura mózgu jest taka sama dla dziewięciu różnych gatunków ssaków. Wygląda na to, że Kora mózgowa stara się zachować tę samą liczbę kanałów jonowych na jednostkę objętości. Oznacza to, że koszty energii dla funkcjonowania kanałów jonowych na jednostkę objętości kory mózgowej są takie same u wszystkich gatunków zwierząt. To jest wyjątek tutaj ludzki mózg.

Naukowcy uważają, że mniejsza gęstość kanałów jonowych w Mózg przez H. sapiens w celu obniżenia kosztów energii do transmisji jonów, aby mózg mógł wykorzystać tę energię do innych zadań, takich jak: B. do tworzenia bardziej złożonych połączeń między neuronami.