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

Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Каддафи, Ким, Лукашенко: как сложились судьбы детей диктаторов Каддафи, Ким, Лукашенко: как сложились судьбы детей диктаторов

Вспоминаем, как сложились судьбы других детей сторонников авторитарного режима

GQ
Дети пустыни Дети пустыни

Кровные узы пустынников-берберов

Вокруг света
Смерть в Неаполе Смерть в Неаполе

Василий Степанов о новом — и очень хорошем — «Мартине Идене»

Weekend
Эпоха тюрок. Печенеги Эпоха тюрок. Печенеги

С IX века хозяевами Великой степи становятся тюркоязычные народы

Дилетант
Счастливы врозь. Правила хорошего и красивого развода Счастливы врозь. Правила хорошего и красивого развода

Как развестись хорошо и красиво

Maxim
Зубы в мозге, вечная эррекция и еще 6 необычных медицинских случаев Зубы в мозге, вечная эррекция и еще 6 необычных медицинских случаев

Несколько странных случаев, из-за которых ваш визит к врачу покажется скучным

Популярная механика
Амурские волны Амурские волны

Путешествия и открытия морского офицера Геннадия Невельского

Вокруг света
Два слоника Два слоника

Мотоциклы для дальнобойного туризма по дорогам с твёрдым покрытием

Мото
Фильм «Неистовый»: не хамите никому в пробке, а то нарветесь на злобного Рассела Кроу Фильм «Неистовый»: не хамите никому в пробке, а то нарветесь на злобного Рассела Кроу

«Неистовый» обнажает свой месседж очень быстро и даже в какой-то степени наивно

GQ
Дело техники: как лечится одна из самых опасных болезней современности Дело техники: как лечится одна из самых опасных болезней современности

Как всего за два десятилетия изменилось лечение фибрилляции предсердий

Популярная механика
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
Как делали фотографии невидимой стороны Луны: большая история Как делали фотографии невидимой стороны Луны: большая история

Тысячи лет человек глядит на Луну, но из-за гравитации видит одну ее сторону

Популярная механика
Иван Дорн строит в Киеве музыкальную империю. Мы поговорили с ним и его окружением и узнали, зачем ему это Иван Дорн строит в Киеве музыкальную империю. Мы поговорили с ним и его окружением и узнали, зачем ему это

Предприниматель Иван Дорн не стесняется эпатировать музыкальный рынок

Inc.
Место силы: как Алтай стал новой туристической Меккой России Место силы: как Алтай стал новой туристической Меккой России

Республика Алтай переживает туристический бум

Forbes
Пример для подражания: Фэб Файв Фредди Пример для подражания: Фэб Файв Фредди

Дикий стиль: пример Фэба Брэтуэйти

GQ
Почему политикам выгодно занимать крайние позиции Почему политикам выгодно занимать крайние позиции

Сергей Карелов: раскол растет, но пока, по большому счету, ничего не происходит

Эксперт
Вилла в Испании Вилла в Испании

Интерьер в современном стиле от команды лаборатории архитектуры и дизайна LAD

SALON-Interior
Большой башкирский риф Большой башкирский риф

Как стерлитамакские шиханы оказались «вратами» на дно Палеоуральского океана

N+1
Как два россиянина и украинец переехали в Долину и устраивают соотечественников на работу в Apple и Google Как два россиянина и украинец переехали в Долину и устраивают соотечественников на работу в Apple и Google

Как Максим Гусаков помогает эмигрантам и зарабатывает на этом $1,5 млн

Forbes
Эпоха «Второго храма» Эпоха «Второго храма»

Индия перестает быть светской страной?

Огонёк
Ломаем систему: как перестать все успевать Ломаем систему: как перестать все успевать

Простые техники, которые помогут расслабиться и стать счастливее

Psychologies
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Космический взрыв, который не останавливается 400 лет Космический взрыв, который не останавливается 400 лет

Внутренности сверхновой Кеплера вырываются в космос по сей день

Популярная механика
Фильм «Билл и Тед снова в деле» – фан-сервис и аттракцион ностальгии по ушедшей юности Фильм «Билл и Тед снова в деле» – фан-сервис и аттракцион ностальгии по ушедшей юности

Новая часть истории про музыкантов-раздолбаев с Киану Ривзом

GQ
«Ориентируемся на субъективные ощущения жителей» «Ориентируемся на субъективные ощущения жителей»

Группа «Черкизово» вкладывает по полмиллиарда рублей в год в экологизацию

Эксперт
Три лучших способа сделать непромокаемые спички своими руками Три лучших способа сделать непромокаемые спички своими руками

Что может быть романтичнее, чем развести костёр на дне Марианской впадины

Maxim
Революция сна Революция сна

Как менять свою жизнь ночь за ночью

kiozk originals
Как бросить курить: самые эффективные методы Как бросить курить: самые эффективные методы

Мода на здоровый образ жизни как бы намекает, что от сигарет пора отказаться

Cosmopolitan
Переливание крови спасло мышей от последствий инсульта Переливание крови спасло мышей от последствий инсульта

Американские биологи нашли новый способ защитить мозг мышей от инсульта

N+1
Открыть в приложении