DCMedical Ľudský mozog, na rozdiel od iných druhov
Podivné zmeny v mozgu amerických diplomatov
Ľudské dendrity majú veľmi odlišné elektrické vlastnosti od iných druhov. Tieto rozdiely môžu podľa niektorých štúdií pomôcť zvýšiť výpočtovú kapacitu ľudského mozgu.
Neuróny v ľudskom mozgu prijímajú elektrické signály z tisícov ďalších buniek a dlhé neurálne rozšírenia nazývané dendrity hrajú rozhodujúcu úlohu pri začlenení všetkých týchto informácií, aby bunky mohli správne reagovať.
Na základe ťažko dostupných vzoriek z ľudského mozgového tkaniva neurológovia teraz zistili, že ľudské dendrity majú odlišné elektrické vlastnosti ako iné druhy. Ich štúdie ukazujú, že elektrické signály viac prúdia pozdĺž ľudských dendritov, čo vedie k väčšiemu stupňu elektrického rozčlenenia, čo znamená, že malé časti dendritov sa môžu správať nezávisle od zvyšku neurónu.
Vedci tvrdia, že tieto rozdiely môžu pomôcť zvýšiť výpočtový výkon ľudského mozgu.
"Ľudia sú nielen inteligentní, pretože máme viac neurónov a väčšiu mozgovú kôru. Zospodu nahor sa neuróny správajú inak," hovorí profesor vývoja mozgu a kognitívnych vied Mark Harnett.
Neurálny výpočet
Dendrity možno považovať za analogické s tranzistormi počítača, ktoré vykonávajú jednoduché operácie pomocou elektrických signálov. Dendrity prijímajú informácie z mnohých ďalších neurónov a prenášajú tieto signály do tela bunky. Ak je dostatočne stimulovaný, neurón spustí elektrický impulz, ktorý potom stimuluje ďalšie neuróny. Veľké siete týchto neurónov navzájom komunikujú a vytvárajú myšlienky a správanie.
Štruktúra jedného neurónu často pripomína strom. Predchádzajúce štúdie zistili, že sila elektrických signálov, ktoré sa dostanú do tela bunky, čiastočne závisí od toho, ako ďaleko sa dostane pozdĺž dendritu, aby sa tam dostala. Ako sa signály šíria, slabnú, takže signál, ktorý siaha ďaleko od tela bunky, má menší dopad ako ten, ktorý zasahuje blízko tela bunky.
Dendrity v mozgovej kôre ľudského mozgu sú oveľa dlhšie ako u potkanov, pretože ľudská kôra sa vyvinula oveľa viac ako u iných druhov. U ľudí predstavuje kôra asi 75% celkového objemu mozgu, v porovnaní s asi 30% mozgu potkana.
Aj keď je ľudská kôra dvakrát až trikrát silnejšia ako krysa, zachováva si rovnakú všeobecnú organizáciu pozostávajúcu zo šiestich odlišných vrstiev neurónov. Neuróny vrstvy 5 majú dendrity dostatočne dlho na to, aby dosiahli úroveň 1, čo znamená, že ľudské dendrity sa museli predlžovať, ako sa vyvíjal ľudský mozog.
V novej štúdii chcel tím MIT preskúmať, ako môžu tieto rozdiely v dĺžke ovplyvniť elektrické vlastnosti dendritov. Boli schopní porovnať elektrickú aktivitu u dendritov u ľudí a potkanov pomocou malých kúskov mozgového tkaniva odobratých pacientom s epilepsiou, ktorí podstúpili chirurgické odstránenie časti spánkového laloku. Aby sa dostali do chorej časti mozgu, musia chirurgovia odstrániť malý kúsok predného spánkového laloku.
Dôkazy naznačujú, že predný temporálny lalok nie je ovplyvnený epilepsiou a tkanivo sa javí ako normálne, keď sa vyšetruje neuropatologickými technikami, hovorí Harnett. Zdá sa, že táto časť mozgu je zapojená do rôznych funkcií, vrátane spracovania jazyka a obrazu.
Po odstránení tkaniva ho vedci umiestnili do roztoku veľmi podobného mozgovomiechovému moku. To im umožnilo udržať tkanivo nažive až 48 hodín. Použili techniku na meranie toho, ako sa elektrické signály pohybujú pozdĺž dendritov pyramídových neurónov, ktoré sú najbežnejším typom excitačných neurónov v kôre.
Unikátne vlastnosti
Vedci zistili, že pretože ľudské dendrity pokrývajú dlhšie vzdialenosti, signál prúdiaci pozdĺž ľudského dendritu z vrstvy 1 do bunkovej vrstvy 5 je pri príchode oveľa slabší ako signál, ktorý ňou preteká. pozdĺž krysieho dendritu z vrstvy 1 do vrstvy 5.
Ukázali tiež, že ľudské a potkanie dendrity majú rovnaký počet iónových kanálov, ktoré regulujú tok prúdu, ale tieto kanály sa vyskytujú v ľudských dendritoch s nižšou hustotou v dôsledku dendritického predĺženia. Vyvinuli tiež podrobný biofyzikálny model, ktorý ukazuje, že táto zmena hustoty môže vysvetliť niektoré rozdiely v elektrickej aktivite pozorované medzi ľudskými a potkaními dendritmi, hovorí Harnett.
Otázkou zostáva: ako tieto rozdiely ovplyvňujú ľudskú inteligenciu? Harnettova hypotéza je taká, že kvôli týmto rozdielom, ktoré umožňujú niekoľkým oblastiam dendritov ovplyvňovať silu vstupného signálu, môžu jednotlivé neuróny vykonávať zložitejšie výpočty.