Ученые обнаружили поразительную разницу между мозгом человека и мозгом других млекопитающих

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружила, что, по сравнению с другими млекопитающими, мозг человека имеет гораздо меньшее количество нейронных каналов, через которые проходят потоки ионов.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

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

«Предыдущие сравнительные исследования показали, что человеческий мозг устроен так же, как и мозг других млекопитающих. Мы удивились, когда выяснили, что человеческие нейроны особенные», - говорит нейробиолог Лу Больё-Ларош из Массачусетского технологического института.

Еще в 2018 году Больё-Ларош и его коллега Марк Харнет из Массачусетского технологического института провели исследование, в ходе которого сравнили мозг крысы с мозгом человека.

Одно из их открытий касалось дендритов, ветвящихся структур на концах нервных клеток, через которые через ионные каналы передаются электрические импульсы в мозг. Отсюда дендрит генерирует то, что ученые называют потенциалом действия, который передает сигнал дальше.

Сравнивая мозг двух видов, выяснилось, что дендриты человека имеют значительно более низкую плотность этих ионных каналов по сравнению с дендритами крысы. Они решили продолжить свое исследование.

Новое исследование было расширено и включило 10 видов: землеройку, мышь, песчанку, крысу, хорька, морскую свинку, кролика, мартышку, макак 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: человеческий мозг.

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. 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», - сказал Харнетт.

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. 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», - объясняет Харнетт .

По словам исследователей, это открытие открывает интригующий путь для дальнейшего исследования. В будущих исследованиях команда надеется определить, куда именно уходит эта дополнительная мозговая энергия.

Ранее Курсор писал, что ученые выяснили, почему у современного человека уменьшается мозг. По словам ученых, все дело в том, что люди начали принимать решение коллективно.

Кроме этого, ученые нашли «второй мозг» в теле человека. Исследователи из Университета штата Мичиган сделали удивительное открытие о кишечной нервной системе кишечника человека.

Курсор также сообщал, что ученые развенчали самый распространенный миф о человеческом мозге. Нейробиологи сообщают, что миф о том, что человеческий мозг задействован лишь на 10% оказался настолько живучим, что в него до сих пор верит подавляющее большинство людей.

Наш портал уже писал, что в Израиле пытаются выяснить, могут ли искусственные нейроны имитировать человеческий мозг.