DCMedical Човешкият мозък, за разлика от други видове
Странни промени в мозъка на американските дипломати
Човешкият дендрит има много различни електрически свойства от тези на други видове. Според някои изследвания тези разлики могат да помогнат за увеличаване на изчислителния капацитет на човешкия мозък.
Невроните в човешкия мозък получават електрически сигнали от хиляди други клетки и дългите невронни удължения, наречени дендрити, играят критична роля при включването на цялата тази информация, така че клетките да могат да реагират правилно.
Използвайки труднодостъпни проби от човешка мозъчна тъкан, невролозите сега откриха, че човешките дендрити имат различни електрически свойства от тези на други видове. Проучванията им показват, че електрическите сигнали отслабват повече, докато текат по човешки дендрити, което води до по-голяма степен на електрическа компартментализация, което означава, че малки части от дендритите могат да се държат независимо от останалата част на неврона.
Тези разлики могат да помогнат за увеличаване на изчислителната мощ на човешкия мозък, казват изследователите.
"Хората не само са умни, защото имаме повече неврони и по-голяма кора. Отдолу нагоре невроните се държат по различен начин", казва Марк Харнет, професор по кариерно развитие в мозъка и когнитивните науки.
Невронно изчисление
Дендритите могат да се считат за аналогични на транзисторите на компютър, като извършват прости операции с помощта на електрически сигнали. Дендритите получават информация от много други неврони и пренасят тези сигнали към клетъчното тяло. Ако се стимулира достатъчно, невронът задейства електрически импулс, който след това стимулира други неврони. Големите мрежи на тези неврони комуникират помежду си, за да генерират мисли и поведения.
Структурата на един неврон често прилича на дърво. Предишни проучвания са установили, че силата на електрическите сигнали, които достигат до тялото на клетката, зависи отчасти от това колко далеч се движи по дендрита, за да стигне там. С разпространението на сигналите те стават по-слаби, така че сигнал, който достига далеч от клетъчното тяло, има по-малко въздействие от този, който достига близо до клетъчното тяло.
Дендритите в кората на човешкия мозък са много по-дълги от тези на плъховете, тъй като човешката кора е еволюирала много повече от тази на други видове. При хората кортексът представлява около 75% от общия мозъчен обем, в сравнение с около 30% от мозъка на плъховете.
Въпреки че човешката кора е два до три пъти по-дебела от тази на плъховете, тя поддържа същата обща организация, състояща се от шест различни слоя неврони. Невроните от слой 5 имат дендрити, достатъчно дълги, за да достигнат ниво 1, което означава, че човешките дендрити трябва да се удължават, докато човешкият мозък еволюира.
В новото проучване екипът на MIT искаше да проучи как тези разлики в дължината могат да повлияят на електрическите свойства на дендритите. Те успяха да сравнят електрическата активност при дендрити при хора и плъхове, като използваха малки парченца мозъчна тъкан, отстранени от пациенти с епилепсия, претърпели хирургично отстраняване на част от темпоралния лоб. За да достигнат до болната част на мозъка, хирурзите трябва да премахнат малко парче от предния темпорален лоб.
Данните сочат, че предният темпорален лоб не е засегнат от епилепсия и тъканта изглежда нормална, когато се изследва чрез невропатологични техники, казва Харнет. Изглежда, че тази част от мозъка участва в различни функции, включително обработка на език и изображения.
След като тъканта беше отстранена, изследователите я поставиха в разтвор, много подобен на цереброспиналната течност. Това им позволи да поддържат тъканта жива до 48 часа. Те използваха техника за измерване на движението на електрическите сигнали по дендритите на пирамидалните неврони, които са най-често срещаният тип възбуждащи неврони в кората.
Уникални черти
Изследователите установили, че тъй като човешкият дендрит покрива по-големи разстояния, сигналът, протичащ по човешки дендрит от слой 1 към клетъчния слой 5, е много по-слаб, когато пристига, отколкото сигнал, преминаващ през него. по дендрит на плъх от слой 1 до слой 5.
Те също така показаха, че човешкият дендрит и дендритите на плъхове имат еднакъв брой йонни канали, които регулират потока на тока, но тези канали се срещат при по-ниска плътност в човешките дендрити в резултат на дендритно удължаване. Те също така разработиха подробен биофизичен модел, който показва, че тази промяна в плътността може да обясни някои от разликите в електрическата активност, наблюдавани между дендритите на човека и плъховете, казва Харнет.
Остава въпросът: как тези различия влияят върху човешката интелигентност? Хипотезата на Харнет е, че поради тези разлики, които позволяват на няколко области на дендрит да влияят върху силата на входния сигнал, отделните неврони могат да извършват по-сложни изчисления.