У нервных клеток нашли неучтенную активность

Дендриты нейронов оказались многократно более активными, чем их тела.

Нейрон, как мы знаем, складывается из тела (либо сомы) и отростков – аксона и нескольких дендритов. Аксон – отросток передающий, через него импульс идет от тела клетки к второму нейрону. Дендриты – отростки принимающие, они собирают импульсы от вторых нейронов и передают телу (не смотря на то, что в конечном итоге кое-какие дендриты выполняют сигнал в двух направлениях, к телу и от тела нейрона).

Нейрон гиппокампа (одного из главных центров памяти): зеленым окрашены дендриты, красные точки – дендритные шипики, места потенциальный межнейронных контактов, синим окрашено телок клетки. (Фото: Shelley Halpain / UC San Diego.) Нейроны соматосенсорной коры мозга мыши. (Фото: Robert Cudmore / Flickr.com.)‹ ›

Рисунок импульсов, каковые нервная клетка отправляет дальше по цепочке, отличается от того, что сама она «услышала» от соседей: входящие эти как-то перестраиваются, согласовываются между собой в зависимости от времени ритмического рисунка и получения (так как дендритов у клетки большое количество, и они смогут принимать самые различные импульсы), и на выход отправляется итог таковой внутренней обработки. Возможно заявить, что любой нейрон, подобно весьма мелкому компьютеру, занимается исчислением сигналов.

Продолжительное время считалось, что главным «действующим лицом» в импульсных операциях выступает как раз тело клетки – так как к нему стекаются импульсы от дендритов; сами же дендриты при таких условиях помогают легко проводниками. Но позже стало известно, что дендриты воздействуют на электрические особенности тела; что очень многое зависит от того, как на большом растоянии по дендриту шел входной сигнал; наконец, дендриты формируют много синапсов, так что им приходится как-то организовывать массу сигналов еще перед тем, как они дойдут до тела.

Кроме этого удалось продемонстрировать, что дендриты сами смогут генерировать импульс. Но до сих пор полагали, что в живом организме электрическая активность дендритов соответствует электрической активности тела нейрона-передатчика: передающий нейрон сгенерировал – принимающие дендриты ответили.

Результаты нейробиологов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показывают, что и в этом пункте отечественные представления о том, как трудятся дендриты, нужно значительно пересмотреть. В статье, которую исследователи разместили в Science, говорится, что дендриты намного более активны, чем нейронные тела. По большому счету изучать нейрон по частям достаточно непросто: в случае если тело его достаточно массивно, дабы в него возможно было ввести микроэлектрод, то с узкими дендритами такая задача очень сильно усложняется.

Как мы сообщили, личные импульсы у дендритов видели и раньше, но видели их у отдельных клеток, растущих в питательной среде. Дабы взглянуть, как ведет себя дендрит в «естественной среде», необходимо было ввести в него электрод прямо в мозге – но, потому, что подопытное животное оставалось в живых и деятельно двигалось, нейрон с электродом в дендрите скоро умирал.

Но на данный момент разработки разрешают регистрировать активность дендритов посредством электродов, находящихся не в самом отростке, но рядом с ним. Как раз таковой способ применяли в собственных опытах Джейсон Мур и его коллеги (Jason J. Moore), каковые в течение нескольких суток следили за дендритами задней теменной коры крыс, пока животные вольно разгуливали по клетке. Одна из функций задней теменной коры – планирование перемещений, исходя из этого, как легко додуматься, ее нейроны особенно активны на протяжении бодрствования и успокаиваются на протяжении сна.

Сравнив активность нейронных дендритов и тел, исследователи поняли, что отростки трудятся намного интенсивнее: если сравнивать с нейронными телами, они генерируют на порядок больше импульсов на протяжении бодрствования, и в пять раза больше – на протяжении сна. Более того, дендриты, в отличие от тел, смогут регулировать начальные условия импульса. Как мы знаем, что тело нейрона генерирует спайки (импульсы) по принципу «все либо ничего», другими словами импульс или имеется, или нет.

Это похоже на двоичный машинный код, складывающийся из единиц и нуля, и считается, что именно рисунок таких импульсов (их частота, группирование во времени) лежит в базе обучения и запоминания. У дендритов же, как выяснилось, режим «все либо ничего» сочетается со свойством трудиться в широком диапазоне электрических потенциалов.

В то время, когда нейрон генерирует потенциал действия, в нем происходит следующее: под действием какого-либо стимула (к примеру, сигнала от другого нейрона) происходит стремительная перегруппировка ионов по обе стороны мембраны, и, как следствие, изменяется напряжение на мембране. Это изменение распространяется на соседние участки нейронного отростка – импульс начинает бежать по нейрону.

Но появление импульса зависит от исходных параметров мембраны, от того, в каком электрохимическом состоянии она находится. И вот такие состояния, как выяснилось, у дендритов варьируют в весьма широких пределах: диапазон подпороговых значений напряжения у них кроме того больше, чем амплитуда самого потенциала действия, которое появляется при пересечении порога возбуждения.

И в случае если сам потенциал действия сравнивают с цифровой кодировкой информации (импульс или имеется, или нет), то трансформации в электрических особенностях дендритной мембраны напоминают скорее какое-то аналоговое устройство, и сами авторы работы говорят, что дендриты смогут обрабатывать данные, трудясь в смешанном, аналогово-цифровом режиме. Это, со своей стороны, додаёт возможностей в кодировании информации.

Мы уже как-то писали о том, что запоминание информации зависит от того, сходится ли активность ее дендритов и тела клетки. Вместе с тем возможно высказать предположение, что запоминание и обучение зависят и от согласованной работы дендритов между собой. И в случае если учесть, что на дендриты приходится 90 процентов нервной ткани, то, быть может, главную массу вычислительной работы в мозге делает именно «объединенный дендритный компьютер».

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Любовь — болезнь и лекарство
• В ньюарке нашли «ведьмовскую» бутылку

Разведопрос: Алексей Водовозов про алкоголь

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Вероятность рака зависит от активности стволовых клеток

  Из-за чего рак лёгких случается у людей намного чаще, чем рак мозга? Дело тут не только в курении либо нехорошей экологии, но и в том, с какой частотой…

• Мозг чистит память с помощью новых нервных клеток

  Нейроны, образующиеся в следствии нейрогенеза, смогут играться в мозге неоднозначную роль: с одной стороны, они улучшают запоминание новой информации, с…

• Клетки нервной ткани оказались способны делиться друг с другом митохондриями

  Ученые из Китая и США узнали, что повреждение нейронов заставляет вспомогательные клетки-астроциты создавать и передавать им новые митохондрии. Данный…

• Нервные клетки управляют сосудами головного мозга

  Деятельно трудящиеся нейроны побуждают сосуды мозга расти и ветвиться, в случае если же нейроны молчат, сосудистая сеть делается более разреженной….