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

Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Как собраться в путешествие на один день Как собраться в путешествие на один день

Хорошее путешествие определяется не тем, насколько далеко вы уехали от дома

Seasons of life
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Дом на краю света Дом на краю света

Кто в России зарабатывает на глэмпингах и как преуспеть в этом бизнесе

Inc.
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
Евгений Евтушенко Евгений Евтушенко

Правила жизни Евгения Евтушенко

Esquire
Сложная судьба электрокультуры Сложная судьба электрокультуры

Тернистый и извилистый путь развития электрокультуры

Наука и жизнь
Кузнечики проигнорировали ультразвуковые сигналы летучих мышей-хищников Кузнечики проигнорировали ультразвуковые сигналы летучих мышей-хищников

Они предпочитают затаиться и стрекочут не больше двух секунд за ночь

N+1
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Рецептор свободных жирных кислот расширил бронхи Рецептор свободных жирных кислот расширил бронхи

Ученые пытаются найти новую стратегию для коррекции и контроля астмы

N+1
Молниеносный Молниеносный

Французский десерт – это особый раздел гастрономии

Вокруг света
Как ездить с прицепом: правила, ограничения, штрафы Как ездить с прицепом: правила, ограничения, штрафы

Какие права и документы требуются для езды с прицепом?

РБК
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

«Квантовый компьютер – атомная бомба XX века»

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

Что делать, если вам пришел странный штраф

РБК
Перемен! 8 мифов о лидере группы «Кино» Перемен! 8 мифов о лидере группы «Кино»

Симулянт, мастер кунг-фу и жертва агентов КГБ. Это все о Викторе Цое?

Вокруг света
Как отличить восстановленный айфон от нового Как отличить восстановленный айфон от нового

Главные отличия восстановленного айфона от нового устройства или подделки

CHIP
7 лучших домашних средств от прыщей, которые рекомендуют дерматологи 7 лучших домашних средств от прыщей, которые рекомендуют дерматологи

Домашние средства, которые используются для лечения акне

Playboy
Кристин Барански. Выбор цели Кристин Барански. Выбор цели

Кристин Барански — одна из знаменитых «некрасивых красавиц»

Караван историй
«Будет президент утка-инвалид»: сможет ли Лукашенко сохранить теперь власть «Будет президент утка-инвалид»: сможет ли Лукашенко сохранить теперь власть

Позиции Лукашенко сильно пошатнулись

Forbes
Как издатели ищут новых читателей Как издатели ищут новых читателей

XXI век войдет в историю как век чтения

СНОБ
9 режиссеров, которые облажались в первый день съемок 9 режиссеров, которые облажались в первый день съемок

Иногда первопричиной проблем становится самый главный человек на площадке

Maxim
Тяжелый металл на легком бездорожье: выбор “Внедорожника года” Тяжелый металл на легком бездорожье: выбор “Внедорожника года”

Выбираем внедорожник 2020 года

Популярная механика
Бардак на столе — бардак в голове… Или нет? Бардак на столе — бардак в голове… Или нет?

Говорят, что лишние вещи мешают думать, но многие великие творили посреди хаоса

Psychologies
Беседа с польским историком Анджеем Фришке об отношениях Польши и России Беседа с польским историком Анджеем Фришке об отношениях Польши и России

«Сноб» продолжает беседу с польским историком и профессором Анджеем Фришке

СНОБ
Может ли христианин выступать против власти Может ли христианин выступать против власти

Может ли благочестивый христианин выступать против власти и ходить на митинги

СНОБ
6 хобби парней, которые больше всего нравятся девушкам 6 хобби парней, которые больше всего нравятся девушкам

Ломай шаблоны! Нравься девушкам!

Playboy

Удалось ли осовременить слегка устаревшую антиутопию «О дивный новый мир»

Esquire
24 вещи, которые популярны только в России 24 вещи, которые популярны только в России

Возможно, самая патриотичная наша статья!

Maxim
От бадибэга до байта: гид по рэп-сленгу, после которого можно сразу залетать на баттл От бадибэга до байта: гид по рэп-сленгу, после которого можно сразу залетать на баттл

Я приготовил бадибэги всем ноунеймам, кто нас диссит

Playboy
Отрывок из книги Маргарет Ливингстон «Искусство и восприятие: Биология зрения» Отрывок из книги Маргарет Ливингстон «Искусство и восприятие: Биология зрения»

Почему улыбка Моны Лизы кажется такой загадочной

СНОБ
Открыть в приложении