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

Престо, модерато, адажио Престо, модерато, адажио

Фантастическая повесть Игоря Вереснева

Наука и жизнь
Мышление «банановой республики»: шесть мифов о корпоративном управлении Мышление «банановой республики»: шесть мифов о корпоративном управлении

Когда компании пора создавать совет директоров

Forbes
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Чудо на газоне: невероятный матч, на котором сборная Англии проиграла сборной США Чудо на газоне: невероятный матч, на котором сборная Англии проиграла сборной США

Историей «самого шокирующего футбольного матча» в истории человечества

Maxim
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
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
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Правила жизни Аарона Пола Правила жизни Аарона Пола

Правила жизни актера Аарона Пола

Esquire
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
Не прячь улыбку! Не прячь улыбку!

Брекеты у подростков и людей среднего возраста уже давно никого не удивляют

Лиза
Так думают женщины о... Так думают женщины о...

Очередная попытка выяснить, чего хочет женщиина

Playboy
Косточка на ноге: почему не помогли биркенштоки? Косточка на ноге: почему не помогли биркенштоки?

Проблема вальгусной деформации стопы встречается с завидным постоянством

РБК
На птичьем языке На птичьем языке

В северных турецких горах спрятана небольшая деревенька под названием Кушкёй

Вокруг света
Аллергия на солнце: что это такое, как выглядит и как ее лечить Аллергия на солнце: что это такое, как выглядит и как ее лечить

Откуда берется аллергия на солнце и как она проявляется?

Cosmopolitan
Переменная величина Переменная величина

Насколько важен для нас секс

Psychologies
Почему женщины уходят от мужчин: 5 причин Почему женщины уходят от мужчин: 5 причин

Как понять, что партнерша не удовлетворена отношениями

Psychologies
Правила жизни Уитни Хьюстон Правила жизни Уитни Хьюстон

Правила жизни исполнительницы хита I Will Always Love You

Esquire
Древних антарктических листрозавров заподозрили в зимней спячке Древних антарктических листрозавров заподозрили в зимней спячке

Листозавры могли пережить вымирание на рубеже перми и триаса благодаря спячке

N+1
Химики заставили люминесцентные красители светиться в твердом виде Химики заставили люминесцентные красители светиться в твердом виде

Химики синтезировали пигменты на основе органических люминесцентных красителей

N+1
Правила жизни Трумена Капоте Правила жизни Трумена Капоте

Правила жизни автора «Завтрака у Тиффани» Трумена Капоте

Esquire
«Молочные зубы»: в прокат вышел фильм из конкурса Венецианского фестиваля — о первой любви неизлечимо больной девушки «Молочные зубы»: в прокат вышел фильм из конкурса Венецианского фестиваля — о первой любви неизлечимо больной девушки

Драма о первой любви неизлечимо больной девушки лишена всех клише

Forbes
Господская болезнь Господская болезнь

Как (и почему) мы до сих пор болеем подагрой

N+1
Земля пролетает сквозь останки сверхновой: железный дождь Земля пролетает сквозь останки сверхновой: железный дождь

На нашу планету обрушился поток фрагментов сверхновой

Популярная механика
Правила жизни Барака Обамы Правила жизни Барака Обамы

Почему я не могу просто спокойно съесть свою вафлю?

Esquire
Из чугуна и песка Из чугуна и песка

Акустическая нирвана Джонатана Вейса

Robb Report
Любовные треугольники звезд: самые скандальные истории – чем все закончилось Любовные треугольники звезд: самые скандальные истории – чем все закончилось

Звездные истории любви, в которых было больше двух действующих лиц

Cosmopolitan
Тейпы для омоложения лица — как наклеить в домашних условиях Тейпы для омоложения лица — как наклеить в домашних условиях

Тейпы для лица — работают или нет?

Cosmopolitan
Уроки пандемии. Как компании и их сотрудники будут привыкать к новым реалиям бизнеса Уроки пандемии. Как компании и их сотрудники будут привыкать к новым реалиям бизнеса

Предприниматели пытаются приспособиться к новым реалиям ведения бизнеса

Forbes
«Рассказы о двукрылых» «Рассказы о двукрылых»

Отрывок из книги диптеролога Никиты Вихрева о двукрылых

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

Ломай шаблоны! Нравься девушкам!

Playboy
Открыть в приложении