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

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
«Давай не будем об этом»: почему не всегда нужно говорить о проблеме «Давай не будем об этом»: почему не всегда нужно говорить о проблеме

Когда мы по-настоящему чем-то расстроены, мы не хотим говорить о случившемся

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

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

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.
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
История Еврейского яра в станице Григорополисская Ставропольского края История Еврейского яра в станице Григорополисская Ставропольского края

РЕК приступил к работе над новым этапом программы «Вернуть достоинство»

СНОБ
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Неидеальная картинка. Как мы все оказались в ловушке ЗОЖ Неидеальная картинка. Как мы все оказались в ловушке ЗОЖ

Отрывок из книги «Вызов принят» о бодишейминге

Forbes
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Косточка на ноге: почему не помогли биркенштоки? Косточка на ноге: почему не помогли биркенштоки?

Проблема вальгусной деформации стопы встречается с завидным постоянством

РБК
Кто является автором термина «Великая Отечественная война»? Кто является автором термина «Великая Отечественная война»?

Кем впервые было произнесено название войны, которую предстояло пройти СССР

Дилетант
Биопринтер-эндоскоп напечатал живыми клетками на стенке модели желудка Биопринтер-эндоскоп напечатал живыми клетками на стенке модели желудка

Ученые создали прототип биопринтера, который может лечить дефекты стенки желудка

N+1
Какая-то трава вместо чая Какая-то трава вместо чая

Каркаде и ройбуш — конкуренты традиционного чая

Наука и жизнь
11 раз – «Отказать!». Почему убийцу Джона Леннона опять не выпустили из тюрьмы 11 раз – «Отказать!». Почему убийцу Джона Леннона опять не выпустили из тюрьмы

Вспоминаем детали преступления Чепмена

Cosmopolitan
План спасения План спасения

Если вам кажется, что мир обречен и ничего уже не исправить, вы не одиноки

Вокруг света
Ученые нанесли на карту еще миллион квадратных километров торфяников Ученые нанесли на карту еще миллион квадратных километров торфяников

Новые данные позволили улучшить прогнозы эмиссии парниковых газов

N+1
«Я не предсказываю в своих книгах, я принимаю некие волны». Владимиру Сорокину — 65 лет «Я не предсказываю в своих книгах, я принимаю некие волны». Владимиру Сорокину — 65 лет

Фрагмент повести Владимира Сорокина «День опричника» 2006 года

Forbes
Как пользоваться праймером для лица, чтобы продлить стойкость макияжа Как пользоваться праймером для лица, чтобы продлить стойкость макияжа

Праймер для лица — твоя настоящая палочка-выручалочка

Cosmopolitan
Индустрия в авангарде Индустрия в авангарде

Как «белая металлургия» на Урале побеждала черную

N+1
Модные челки этого сезона: подбираем по форме лица! 6 звездных примеров Модные челки этого сезона: подбираем по форме лица! 6 звездных примеров

Выбираем трендовый вариант челки под форму лица

Cosmopolitan
Какими бывают виды конкурентных преимуществ Какими бывают виды конкурентных преимуществ

Как сформировать положительный клиентский опыт для компании?

СНОБ
Религия для атеистов Религия для атеистов

Руководство для неверующих по использованию религии

kiozk originals
Веретенообразная извилина мозга незрячих с рождения опознала лица на ощупь Веретенообразная извилина мозга незрячих с рождения опознала лица на ощупь

Способность распознавать лица — ключевая функция зрительной системы человека

N+1
6 идей, чтобы сохранить лето на память 6 идей, чтобы сохранить лето на память

Собираем коллекцию впечатлений, чтобы почувствовать лето

Seasons of life
Пора взрослеть: как мы меняем свою жизнь Пора взрослеть: как мы меняем свою жизнь

Этапы взросления описывает концепция четырех миров

Psychologies
Как Минску в 2020-м не повторить ошибок Москвы 1991 года Как Минску в 2020-м не повторить ошибок Москвы 1991 года

Как на фоне протестов в Беларуси пересматриваются события августа 1991 года

СНОБ
17 лет без прибыли, но оценка $26 млрд: что выяснилось о «секретном» проекте Palantir из проспекта для IPO 17 лет без прибыли, но оценка $26 млрд: что выяснилось о «секретном» проекте Palantir из проспекта для IPO

Palantir — успешная «секретная служба», зависящая от госконтрактов

VC.RU
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
Впечатлить за 2 секунды: как радость, ярость, страх и зависть влияют на нашу работу Впечатлить за 2 секунды: как радость, ярость, страх и зависть влияют на нашу работу

Как осознавать эмоции, использовать себе во благо и влиять на энергию команды

Forbes
Минуточку Минуточку

Время — самая неуловимая и загадочная материя

Добрые советы
Открыть в приложении