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

«Кровавая» работа природы и врачей «Кровавая» работа природы и врачей

Как можно избежать осложнений при переливании крови

Наука и жизнь
Издалека Издалека

Фантастическая повесть

Наука и жизнь
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Третий звонок передела Третий звонок передела

Константин Михайлов о том, отдадут ли реставрационную отрасль в Минстрой

Огонёк
100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Грибные темы Грибные темы

Используют ли грибы иначе, кроме как в пищу? Разберемся вместе с микологами

Вокруг света
Лесные девицы — черницы и голубицы Лесные девицы — черницы и голубицы

Чем так примечательны голубика и черника

Наука и жизнь
New look и сериал «Mad Men»: Louis Vuitton FW 10, Prada FW 10, Lanvin FW 09, Alexander McQueen FW 09 New look и сериал «Mad Men»: Louis Vuitton FW 10, Prada FW 10, Lanvin FW 09, Alexander McQueen FW 09

Как сериал «Mad Men» повлиял на модную индустрию

Weekend
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
Слишком близко к сердцу. Оскар Хартманн о том, как обойти зоны риска в бизнесе и не выгореть раньше времени Слишком близко к сердцу. Оскар Хартманн о том, как обойти зоны риска в бизнесе и не выгореть раньше времени

Подлинная предпринимательская страсть позволяет двигать бизнес вперед

Forbes
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Физики предложили кодировать кубиты котами Шредингера Физики предложили кодировать кубиты котами Шредингера

Физики создали устойчивые к потерям кубиты на основе котов Шредингера

N+1
Крылья для людей Крылья для людей

История парусных кораблей

Вокруг света
Ольга Хохлова: Ольга Хохлова:

Ольга Хохлова о своём трудном пути становлении известной актрисой

Караван историй
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Иконоборцы: страх перед искусством Иконоборцы: страх перед искусством

Cуть иконоборческого спора только кажется простой

Weekend
Самая гадкая должность при дворе английских королей Самая гадкая должность при дворе английских королей

В чем заключались обязанности королевского Камергера стула?

Maxim
«Представляете, какое впечатление можно произвести на девушку, если вместо того, чтобы приставать к ней, читаешь ей рассказ» «Представляете, какое впечатление можно произвести на девушку, если вместо того, чтобы приставать к ней, читаешь ей рассказ»

Рей Брэдбери о том, как книги сделали из него человека

Weekend
Сарказм: лучшие примеры смешных и язвительных ответов собеседнику Сарказм: лучшие примеры смешных и язвительных ответов собеседнику

Что такое сарказм, и когда он уместен?

Playboy
Толкование снов: загляни в своё подсознательное! Толкование снов: загляни в своё подсознательное!

Толкования самых популярных снов

Cosmopolitan
Правила жизни Энди Уорхола Правила жизни Энди Уорхола

Правила жизни знаменитого художника Энди Уорхола

Esquire
Прозрачный солнечный элемент показал эффективность более 10 процентов Прозрачный солнечный элемент показал эффективность более 10 процентов

Пополнение в одной из самых интересных областей современной фотовольтаики

N+1
Рождение, удивительные приключения и смерть кнопки Caps Lock Рождение, удивительные приключения и смерть кнопки Caps Lock

Самая эмоциональная кнопка может скоро отправиться на покой. НА ПОКОЙ!

Maxim
«Этот рынок ждет, когда его уничтожат новые технологии». Основатель Impossible Foods рассказал, как убедил инвесторов вложиться в компанию «Этот рынок ждет, когда его уничтожат новые технологии». Основатель Impossible Foods рассказал, как убедил инвесторов вложиться в компанию

Как найти идею для бизнеса и убедить инвесторов поверить в неё

Inc.
Исторический рейтинг Исторический рейтинг

Tripadvisor XIX века от Императорского Русского географического общества

Вокруг света
«Я с ней только из-за детей» и другая ложь моего женатого любовника «Я с ней только из-за детей» и другая ложь моего женатого любовника

Многие женщины попадают в ловушку отношений с несвободным мужчиной

Psychologies
Александр Иванов Александр Иванов

Александр Иванов создал бренд Shulz — идеальные городские велосипеды

Собака.ru
В поисках драмы: почему нам скучно с хорошим партнером В поисках драмы: почему нам скучно с хорошим партнером

Почему отношения со свободным и адекватным человеком кажутся нам пресными

Psychologies
Быть Наташей Давыдовой Быть Наташей Давыдовой

Наталья Давыдова: людей, равных мне по силе воли, я не встречала

OK!
«Слабоумие и отвага». Как построить совместный бизнес с подругой и пережить пандемию «Слабоумие и отвага». Как построить совместный бизнес с подругой и пережить пандемию

Как энергия партнерства спасает в кризис

Forbes
Открыть в приложении