Чем нейроны похожи на электрические провода

Наука и жизньНаука

Иммунные «электрики» мозга

Кирилл Стасевич

Микрофотография крысиных клеток микроглии (зелёные), выращенных в клеточной культуре вместе с нейронами (красные).

Наш мозг в чём-то похож на клубок электрических проводов. Эти «провода», «проводки» и «проводочки» сплетаются в пучки и разбегаются в разные стороны, соединяются друг с другом и разветвляются на отростки. «Провода» — отростки нейронов, главных клеток нервной системы. Наверное, все помнят, как выглядит нейрон: небольшое округлое тело клетки и отходящие от него отростки — длинный и слегка ветвящийся на конце аксон, более короткие и сильно ветвящиеся дендриты. Аксоны отправляют импульсы другим нейронам, дендриты, наоборот, принимают импульсы от других нейронов (хотя некоторые дендриты работают в обе стороны, то есть и принимают, и отправляют сигналы).

Конечно, сравнение нейронов с электрическими проводами очень сильно упрощает картину передачи нервных сигналов. Электрический импульс в нейронах — это не то же самое, что электрический ток в розетке. Нейроны сами генерируют в себе импульсы, перегруппировывая ионы на собственной клеточной мембране, на её наружной и внутренней сторонах. Поводом к импульсу может быть либо внешний сигнал, как в случае нейронов-рецепторов, воспринимающих свет или температуру, или запахи, либо сигнал от другого нейрона. И в любом случае нейрон ещё подумает, принять ли сигнал таким, какой он есть, или же ослабить его, или усилить, или вообще никак не прореагировать на импульс от соседа.

Схема строения нейрона.

Наконец, нейронные «провода» довольно самостоятельны — они легко переключаются со старых контактов на новые. Это как если бы электропроводка в наших домах стала ползать с места на место и выключатель света в комнате вдруг начал бы включать и выключать стиральную машинку. С нейронами всё так и происходит: у них исчезают старые отростки, появляются новые, а между отростками то появляются, то исчезают синапсы — особые межклеточные соединения, позволяющие передавать электрические сигналы друг другу, причём не просто передавать, но и регулировать их силу. Такое непостоянство электрической сети в нашей голове — на самом деле выдающееся достижение эволюции. Постоянно перенастраивая нейронные цепи, мозг способен подстраиваться к бесконечно разнообразным задачам: при желании мы можем понять и иностранный язык, и статью по физике, выучиться ездить на велосипеде и научиться сопереживать чужим радостям и печалям. Появление и исчезновение синапсов называют синаптической пластичностью, и от неё в очень большой степени зависят память и обучение. Если синаптическая пластичность по какой-то причине не очень велика — а в опытах с животными её можно специально ограничить, — то мозгу окажется намного труднее выполнять свои обязанности.

Долгое время считалось, что нейроны полностью сами справляются со своими синапсами. Но потом оказалось, что у них есть помощники: как обычную электрическую сеть должны обслуживать специалисты-техники, так и у нейронов есть вспомогательные «электрики». Эти «электрики» оказались клетками микроглии, которые обычно называют отделом иммунной системы в головном и спинном мозге. Вообще, словом «глия», или «нейроглия» (от др.-греч. νεῦρον — волокно, нерв + γλία — клей), объединяют целую группу клеток нервной системы, которые не нейроны, а что-то другое. То есть они как бы «склеивают» нейроны вместе. Но функции глии, как мы теперь знаем, намного шире, нежели просто механическая поддержка нейронных сетей.

Под глией, как было сказано, понимают целую группу клеток, и можно догадаться, что кроме микроглии есть и какая-то другая глия. О другой глии мы скажем пару слов ниже, но вообще она заслуживает отдельного большого разговора. Про микроглию же известно следующее: это клетки, выполняющие иммунные функции и очень похожие на макрофагов, которых можно найти во всех остальных органах. Микроглия и макрофаги ползают по тканям и в прямом смысле поедают всё мало-мальски подозрительное — от бактерий до обломков погибших клеток и ненужных молекулярных комплексов. При этом микроглия никогда не покидает пределы мозга, и извне в мозг никакие макрофаги не проникают. Конечно, клетки микроглии стареют и умирают, однако они умеют делиться, поддерживая свою численность. Ещё они с помощью молекулярных сигналов активно общаются с другими клетками, в том числе и иммунными: при болезнях мозга в него проникают Т-клетки из крови, и дальнейшее развитие событий зависит от того, как микроглия будет работать вместе с Т-клетками.

Долгое время считалось, что роль микроглии — только иммунно-уборочная. Но в последнее время стало появляться всё больше исследований, в которых говорится, что микроглия редактирует нейронные сети. Например, известно, что по мере развития мозга число синапсов сначала увеличивается (в человеческом мозге максимум синапсов приходится на возраст 2—4 года, когда их насчитывается порядка одного квадриллиона), а потом их становится всё меньше и меньше. Хотя мы и говорили, что без синапсов невозможно ничему выучиться, однако избыток межнейронных контактов ни к чему хорошему тоже не приводит: из-за них в мозге появляется слишком много нервных цепочек, которые просто мешают друг другу, создавая настоящий информационный шум. Предположительно, некоторые психоневрологические болезни, вроде аутизма, возникают в том числе и из-за того, что мозг не умеет избавляться от ненужных синапсов. И вот два года назад в журнале «Science» была опубликована статья, в которой говорилось, что за истребление лишних синапсов в развивающемся мозге (причём не только в головном, но и в спинном) отвечают именно клетки микроглии. Правда, эксперименты ставили на мышах, но развитие мозга у мышей и у нас похоже во многих отношениях.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Долгоживущие воробьиные птицы из тропических лесов отказались размножаться в засушливый год Долгоживущие воробьиные птицы из тропических лесов отказались размножаться в засушливый год

Пропуская сезон размножения, птицы повышают выживаемость взрослых особоей

N+1
От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
Утки, черепашки и луна в матроске Утки, черепашки и луна в матроске

Ради них дети и подростки девяностых могли проснуться рано утром в выходные?

Лиза
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Любимые рецепты Лали Чочия: Сухумские «сигаретки» и мамин яблочный пирог Любимые рецепты Лали Чочия: Сухумские «сигаретки» и мамин яблочный пирог

Что может быть прекраснее запаха свежей выпечки дома?

Seasons of life
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Дети августа. Почему победа над ГКЧП не научила нас ничему полезному Дети августа. Почему победа над ГКЧП не научила нас ничему полезному

Дни августа 91-го определили, что новая революция в России едва ли возможна

СНОБ
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Кубик Осипова Кубик Осипова

Самая ожидаемая и самая крутая головоломка десятилетия

Популярная механика
«Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица «Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица

Летом 1982 года проходил в столице Первый Всесоюзный биофизический съезд

Наука и жизнь
Психотерапия: «перепрошивка» мозга Психотерапия: «перепрошивка» мозга

Как можно «перепрошить» свой мозг в терапевтических отношениях?

Psychologies
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

100 самых сексуальных женщин страны

Maxim
Век на месте Век на месте

Зальцбургскому фестивалю исполняется 100 лет

Weekend
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Охлаждение фотокатода из монокристалла меди сделало его излучение вчетверо ярче Охлаждение фотокатода из монокристалла меди сделало его излучение вчетверо ярче

Физики из США создали фотокатод из монокристалла меди

N+1
Магнитотактические бактерии объявили одними из древнейших на Земле Магнитотактические бактерии объявили одними из древнейших на Земле

Одни из первых микроорганизмов на Земле могли быть магнитотактическими

N+1
6 хобби парней, которые больше всего нравятся девушкам 6 хобби парней, которые больше всего нравятся девушкам

Ломай шаблоны! Нравься девушкам!

Playboy
Дмитрий Крутов: «Никакие инструменты не заставят вас захотеть расти и развиваться» Дмитрий Крутов: «Никакие инструменты не заставят вас захотеть расти и развиваться»

Директор Skillbox — о том, как стимулировать себя на постоянную учебу

РБК
Кто ответит за эту архитектуру? Дискуссия о Москве, трендах в строительстве и неравнодушных жителях Кто ответит за эту архитектуру? Дискуссия о Москве, трендах в строительстве и неравнодушных жителях

Дискуссия о городской архитектуре. Самые интересные моменты обсуждения

СНОБ
Microsoft Flight Simulator – сенсационная игра, ничего похожего на которую нет Microsoft Flight Simulator – сенсационная игра, ничего похожего на которую нет

Поиграть в нее, правда, получится не у всех

GQ
С кем поведешься: как на тебя влияет твое окружение (спойлер: очень сильно) С кем поведешься: как на тебя влияет твое окружение (спойлер: очень сильно)

Близкие люди влияют а тебя сильнее, чем ты думаешь

Cosmopolitan
Усы, бандана, «халкамания»: как Халк Хоган стал самым популярным рестлером и (своеобразной) иконой стиля Усы, бандана, «халкамания»: как Халк Хоган стал самым популярным рестлером и (своеобразной) иконой стиля

Некоторые виды спорта подразумевают особую зрелищность, и рестлинг — один из них

Esquire
«Две самые неприятные фразы: „это невозможно“ и „я ухожу“». Предприниматели — о том, что не любят слышать от сотрудников «Две самые неприятные фразы: „это невозможно“ и „я ухожу“». Предприниматели — о том, что не любят слышать от сотрудников

Что предпринимателей больше всего бесит или расстраивает в словах сотрудников

Inc.
Фильм «Билл и Тед снова в деле» – фан-сервис и аттракцион ностальгии по ушедшей юности Фильм «Билл и Тед снова в деле» – фан-сервис и аттракцион ностальгии по ушедшей юности

Новая часть истории про музыкантов-раздолбаев с Киану Ривзом

GQ
Миллениал в Магеллановом облаке: найдена самая молодая в истории нейтронная звезда Миллениал в Магеллановом облаке: найдена самая молодая в истории нейтронная звезда

После долгих усилий и поисков астрономы наконец обнаружили нейтронную звезду

Forbes
10 фактов о Русском музее 10 фактов о Русском музее

Русский музей — крупнейший музей русского искусства

Культура.РФ
На приеме у врача На приеме у врача

Каких врачей необходимо посещать беременной женщине?

9 месяцев
9 вещей, которые категорически нельзя делать в общественном транспорте 9 вещей, которые категорически нельзя делать в общественном транспорте

В общественных местах важно помнить не только о своем комфорте

Playboy
Они могли умереть! Звезды, поборовшие наркозависимость – Джоли, Эминем и другие Они могли умереть! Звезды, поборовшие наркозависимость – Джоли, Эминем и другие

Звезды, успешно преодолевшие страсть к наркотикам

Cosmopolitan
Открыть в приложении