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

6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Стартап Glide создаёт мобильные приложения из Google-таблиц — без кода и навыков программирования Стартап Glide создаёт мобильные приложения из Google-таблиц — без кода и навыков программирования

Инструмент, который позволяет быстро создать универсальное мобильное приложение

VC.RU
Лики Вики Лики Вики

До съемки в нашем презренном журнале снизошла богиня «Инстаграма» Вики Одинцова

Maxim
Новый алгоритм помог найти многокомпонентные сверхтвердые вещества Новый алгоритм помог найти многокомпонентные сверхтвердые вещества

Ученые обнаружили ряд новых соединений

N+1
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Время – деньги Время – деньги

Как в попытках сэкономить не доходить до абсурда?

Лиза
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Конюшни нефтяника, палаты Грозного: малоизвестные места Москвы, которые стоит увидеть Конюшни нефтяника, палаты Грозного: малоизвестные места Москвы, которые стоит увидеть

Малоизвестные места и здания, которые незаслуженно обходят вниманием туристы

Forbes
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
Жизнь в клетках с игрушками и тоннелями надолго повысила индивидуальность мышей Жизнь в клетках с игрушками и тоннелями надолго повысила индивидуальность мышей

В обогащенной среде поведение мышей становится более индивидуальным

N+1
Фермопильская битва Фермопильская битва

Проигравших история запомнила лучше, чем победителей

Дилетант
Магнитное поле отделило живые клетки от мертвых Магнитное поле отделило живые клетки от мертвых

Ученые предложили сортировать мертвые и живые клетки с помощью магнитного поля

N+1
Бальзам на сердце Бальзам на сердце

Когда еда становится лекарством, а лекарство — едой

Вокруг света
Почему путь к успеху лежит через толерантность к скуке и готовность к унижению Почему путь к успеху лежит через толерантность к скуке и готовность к унижению

Отрывок из книги Марка Гоулстона, рассказывающей, как изменить жизнь к лучшему

Inc.
Микроскопические свидетельства глобальных катастроф Микроскопические свидетельства глобальных катастроф

Кандидат физико-математических наук о том, как метеориты влияют на нашу судьбу

Наука и жизнь
Екатерина Гришина: Как мотивировать близкого человека и не навредить Екатерина Гришина: Как мотивировать близкого человека и не навредить

Для достижения успеха в жизни очень важна правильная поддержка близких

СНОБ
Скорость таяния Гренландского ледяного щита обогнала скорость прироста массы Скорость таяния Гренландского ледяного щита обогнала скорость прироста массы

Гренландский ледяной щит стал в среднем терять массу быстрее, чем наращивать ее

N+1
Сочтите за труд! 5 ловушек для фрилансера Сочтите за труд! 5 ловушек для фрилансера

Ты сделала работу, но тебе за нее не заплатили. Это еще почему?

Cosmopolitan
Знаешь ли ты, что на самом деле стрекоза в басне Крылова — вовсе не стрекоза? Знаешь ли ты, что на самом деле стрекоза в басне Крылова — вовсе не стрекоза?

На уроках литературы от тебя скрывали правду о басне «Стрекоза и Муравей»!

Maxim
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
Голодный бунт: зачем голодает Кремневая долина и почему это опасно Голодный бунт: зачем голодает Кремневая долина и почему это опасно

Как на самом деле работает голод?

РБК
8 романтичных и откровенных секс-поз, которые вернут нежность в ваши отношения 8 романтичных и откровенных секс-поз, которые вернут нежность в ваши отношения

Нежные и откровенные секс-позы, которые вряд ли есть в твоем основном наборе

Cosmopolitan
Крем с SPF для лица, или поговорим о санскрине Крем с SPF для лица, или поговорим о санскрине

Солнце дарит коже лица не только россыпь задорных веснушек на щеках

Seasons of life
LADA Vesta SW Cross с АКП. Жаль, папа не дожил LADA Vesta SW Cross с АКП. Жаль, папа не дожил

LADA Vesta SW Cross с АКП: это вам не советские «жигули»

4x4 Club
Как похудеть на 18 кг: пять эффективных методов голливудской звезды Ребел Уилсон Как похудеть на 18 кг: пять эффективных методов голливудской звезды Ребел Уилсон

40-летняя австралийская актриса поразила своим феноменальным преображением

Cosmopolitan
«Как бы то ни было, теперь мы женаты»: прочитайте эти истории знакомств, которые точно не могли закончиться свадьбой. Но все же это произошло «Как бы то ни было, теперь мы женаты»: прочитайте эти истории знакомств, которые точно не могли закончиться свадьбой. Но все же это произошло

Смешные, грустные и очень экстремальные истории знакомств

Esquire
Физики научились измерять магнитные поля во всей солнечной короне Физики научились измерять магнитные поля во всей солнечной короне

Новый способ создания карт распределения магнитного поля в солнечной короне

N+1
«Что выросло — то выросло»: почему наши милые дети превращаются в неопрятных подростков «Что выросло — то выросло»: почему наши милые дети превращаются в неопрятных подростков

Как объяснить подростку, что нужно ухаживать за собой самостоятельно?

Psychologies
Какими бывают виды конкурентных преимуществ Какими бывают виды конкурентных преимуществ

Как сформировать положительный клиентский опыт для компании?

СНОБ
Богемные выходные: Променад по подмосковным усадьбам Богемные выходные: Променад по подмосковным усадьбам

Чтобы насладиться спокойствием и историей, необязательно уезжать далеко

Seasons of life
Открыть в приложении