Ученые обнаружили поразительную разницу между нейронами человека и других млекопитающих

Нейроны общаются друг с другом с помощью электрических импульсов, которые производятся ионными каналами, которые контролируют поток ионов, таких как калий и натрий. В неожиданном новом открытии нейробиологи из Массачусетского технологического института показали, что нейроны человека имеют гораздо меньшее количество этих каналов, чем ожидалось, по сравнению с нейронами других млекопитающих.

Исследователи предполагают, что это уменьшение плотности каналов могло помочь человеческому мозгу развиваться и работать более эффективно, позволяя ему отвлекать ресурсы на другие энергоемкие процессы, необходимые для выполнения сложных когнитивных задач.

«Если мозг может экономить энергию за счет уменьшения плотности ионных каналов, он может тратить эту энергию на другие нейронные или цепные процессы», — говорят исследователи.

Нейробиологи проанализировали нейроны 10 различных млекопитающих, что стало самым обширным электрофизиологическим исследованием в своем роде, и определили «план строительства», который справедлив для всех видов, на которые они смотрели, за исключением людей.

Они обнаружили, что по мере увеличения размера нейронов плотность каналов, обнаруженных в нейронах, также увеличивается.

Однако нейроны человека оказались ярким исключением из этого правила.

«Предыдущие сравнительные исследования показали, что человеческий мозг устроен так же, как и мозг других млекопитающих, поэтому мы были удивлены, обнаружив убедительные доказательства того, что человеческие нейроны особенные», — говорят ученые.

Исследователи полагают, что эта более низкая плотность могла развиться как способ тратить меньше энергии на перекачку ионов, что позволяет мозгу использовать эту энергию для чего-то еще, например, для создания более сложных синаптических связей между нейронами или активации потенциалов действия с более высокой скоростью.

«Мы думаем, что люди эволюционировали из этого плана строительства, который ранее ограничивал размер коры головного мозга, и они нашли способ стать более энергетически эффективным, чтобы тратить меньше АТФ на объем по сравнению с другими видами».

Теперь исследователи надеются изучить, куда может уходить эта дополнительная энергия и существуют ли определенные генные мутации, которые помогают нейронам коры головного мозга человека достичь такой высокой эффективности. Они также заинтересованы в изучении того, демонстрируют ли виды приматов, которые более тесно связаны с людьми, аналогичное снижение плотности ионных каналов.

Исследование опубликовано в журнале Nature.