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

Неон-киллер Неон-киллер

Евгения Крегжде поразила нас в самое сердце

Maxim
Отпусти меня Отпусти меня

Трудно сказать, у кого период адаптации к детскому саду и школе проходит сложнее

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

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Как побороть лень, апатию и усталость? Как побороть лень, апатию и усталость?

Как снова стать бодрым и энергичным?

Cosmopolitan
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Владимир Сорокин Владимир Сорокин

Правила жизни Владимира Сорокина

Esquire
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Как ошибаются камеры ГИБДД: разбор неоднозначных ситуаций Как ошибаются камеры ГИБДД: разбор неоднозначных ситуаций

Что делать, если вам пришел странный штраф

РБК
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
Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики? Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики?

Почему нам еще далеко до мира без языковых барьеров

Psychologies
На границе двух миров На границе двух миров

Порой они кажутся стражами, охраняющими прибрежную полоску песка

Наука и жизнь
«Жизнь слишком коротка, чтобы заниматься чем-то посредственным». Основатель Slack Стюарт Баттерфилд — о плюсах пандемии, родителях-хиппи и важности эмпатии «Жизнь слишком коротка, чтобы заниматься чем-то посредственным». Основатель Slack Стюарт Баттерфилд — о плюсах пандемии, родителях-хиппи и важности эмпатии

Стюарт Баттерфилд — о сходстве разработчиков с официантами

Inc.
Подарок молодым хозяйкам Подарок молодым хозяйкам

История книги Елены Молоховец, научившей общество питаться дешево и вкусно

Вокруг света
7 стратегий против любовной тоски 7 стратегий против любовной тоски

Советы для тех, кто болезненно расстался с партнером или пережил предательство

Psychologies
Особая прочность: как изобрели джинсы Особая прочность: как изобрели джинсы

Классическая история изобретения джинсов – миф чистейшей воды.

Популярная механика
«Лучше вообще не думать. Как слизень» «Лучше вообще не думать. Как слизень»

Чарльз Буковски дает советы

Weekend
Дядя Ваня Дядя Ваня

Иван Краско: «Я оптимист. Просыпаюсь утром и радуюсь жизни»

Караван историй
Как появились выражения «ежу понятно», «дойти до ручки» и еще три привычных оборота речи Как появились выражения «ежу понятно», «дойти до ручки» и еще три привычных оборота речи

Теперь-то тебе будет, чем удивить друзей на вечеринке

Maxim
10 самых маленьких государств в мире и неизвестные факты о них 10 самых маленьких государств в мире и неизвестные факты о них

Интересные факты о десятке микрогосударств нашей планеты в подборке

Популярная механика
Солнце русской эрозии Солнце русской эрозии

Виктор Пелевин написал роман, исполненный мрачного оптимизма

Огонёк
7 распространенных приемов манипуляторов. Как их распознать 7 распространенных приемов манипуляторов. Как их распознать

Что делают манипуляторы, чтобы добиться своего, и как им противостоять

РБК
Гороскоп тайных желаний: о чем мечтают знаки зодиака? Гороскоп тайных желаний: о чем мечтают знаки зодиака?

Мы тебе сейчас расскажем, о чем мечтаешь ты!

Cosmopolitan
«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
Какие народные песни поют протестующие в Белоруссии Какие народные песни поют протестующие в Белоруссии

Песни-протесты в Белоруссии: не хотим мы этой войны

СНОБ
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
Кит Харингтон и еще 9 знаменитостей с королевскими корнями Кит Харингтон и еще 9 знаменитостей с королевскими корнями

Голливудские звезды могут похвастаться аристократическим происхождением

РБК
Биологи уличили анаэробные бактерии в клеточном дыхании с помощью Rnf-насоса Биологи уличили анаэробные бактерии в клеточном дыхании с помощью Rnf-насоса

Термофильные бактерии Thermotoga maritima дышат через белок Rnf

N+1
Проклятие или случайность? Актеры, которые умерли после съемок в фильмах ужасов Проклятие или случайность? Актеры, которые умерли после съемок в фильмах ужасов

Герои нашего материала погибли вскоре после завершения съемок

Cosmopolitan
Открыть в приложении