Є дивна різниця між мозком людини та мозком інших ссавців

(Дерек Бервін/The Image Bank/Getty Images)

Коли справа доходить до світу ссавців, люди, як правило, виділяються.

Хоча багато тварин поділяють деякі аспекти нашого інтелекту, вони не підносять його до рівня нашого. Але визначити, чому ми когнітивно розвинені на неврологічному рівні, було складно; на сьогоднішній день дослідження не виявили істотних відмінностей між мозком ссавців. Тепер ми нарешті маємо перевагу.

Команда дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT) виявила, що в порівнянні з іншими ссавцями людський мозок має набагато меншу кількість нейронних каналів, які забезпечують потік іонів, таких як кальцій, калій і натрій.



Цей потік створює електричні імпульси, які дозволяють нейронам спілкуватися один з одним; їх менша кількість може означати, що людський мозок може працювати ефективніше, відволікаючи ресурси на більш складні когнітивні функції.

«Попередні порівняльні дослідження показали, що людський мозок побудований так само, як мозок інших ссавців, тому ми були здивовані, знайшовши переконливі докази того, що людські нейрони особливі», каже нейробіолог Лу Больє-Ларош MIT.

Насіння відкриття було закладено в 2018 році, коли Больє-Ларош і його колега Марк Харнет з MIT провели дослідження, порівнюючи мозок щура з мозком людини.

Одна з їхніх знахідок стосуються дендритів, розгалужених структур на кінчиках нервових клітин, через які електричні імпульси мозку надходять через іонні канали. Звідси дендрит генерує те, що ми називаємо потенціалом дії, який передає сигнал далі.

Порівнюючи мозок двох видів, дослідники виявили, що дендрити людини мають помітно нижчу щільність цих іонних каналів порівняно з дендритами щурів. Це варто було дослідити далі.

Нове дослідження було розширено, щоб охопити 10 видів: землерийка, миша, піщанка, щур, тхір, морська свинка, кролик, мармозетка, макака і, звичайно, людина, використовуючи зразки тканини, вирізаної у пацієнтів з епілепсією під час операції на мозку.

Аналіз фізичної структури цих мізків показав, що щільність іонних каналів збільшується з розміром нейрона, за одним помітним винятком: мозок людини.

Це, як прийшли дослідники, полягало в підтримці щільності іонних каналів у різних розмірах мозку; тому, хоча землерийка мала більшу кількість нейронів, ніж кролик чи макака в даному об’ємі мозку, щільність іонних каналів у цьому об’ємі була стабільною.

«Цей план будівництва узгоджується з дев’ятьма різними видами ссавців», – сказав Харнетт . «Схоже, що кора намагається зробити, це зберегти кількість іонних каналів на одиницю об’єму однаковою для всіх видів. Це означає, що для даного об’єму кори енергетичні витрати однакові, принаймні для іонних каналів».

Винятково низька щільність іонних каналів у людському мозку була кричущою, якщо порівнювати з усім іншим мозком.

Звичайно, всі тварини для порівняння були значно меншими за людей, тому, можливо, варто протестувати зразки навіть більших тварин. Однак макака часто використовується в дослідженнях як модель для людського мозку.

Дослідники підозрюють ан еволюційний компроміс можливо для людей – це коли біологічна система втрачає або зменшує ознаку для оптимізації в іншому місці.

Наприклад, для прокачування іонів через дендрити потрібна енергія. Мінімізувавши щільність іонних каналів, людський мозок, можливо, зміг використати збережену енергію деінде – можливо, у складніших синаптичних зв’язках або більш швидких потенціалах дії.

«Якщо мозок може заощаджувати енергію, зменшуючи щільність іонних каналів, він може витрачати цю енергію на інші нейронні або ланцюгові процеси», Харнетт пояснює .

«Ми вважаємо, що люди еволюціонували з цього плану будівництва, який раніше обмежував розмір кори головного мозку, і вони знайшли спосіб стати більш енергетично ефективними, щоб ви витрачали менше АТФ [молекул енергії] на об’єм порівняно з іншими видами».

За словами дослідників, ця знахідка відкриває інтригуючий шлях для подальшого дослідження. У майбутніх дослідженнях команда сподівається вивчити еволюційний тиск, який міг призвести до цієї різниці, і виділити, куди саме йде ця додаткова енергія мозку.

Дослідження опубліковано в природа .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.