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

Престо, модерато, адажио Престо, модерато, адажио

Фантастическая повесть Игоря Вереснева

Наука и жизнь
Дистанционка: быть или не быть Дистанционка: быть или не быть

Как минусы дистанционного обучения превратить в плюсы

Здоровье
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
По одному сценарию: как и почему умерли Уитни Хьюстон и ее дочь По одному сценарию: как и почему умерли Уитни Хьюстон и ее дочь

Что известно о причинах смерти Уитни Хьюстон и ее дочери

Cosmopolitan
Лесные девицы — черницы и голубицы Лесные девицы — черницы и голубицы

Чем так примечательны голубика и черника

Наука и жизнь
Режим энергосбережения: как позволить себе расслабиться без чувства вины Режим энергосбережения: как позволить себе расслабиться без чувства вины

Советы психолога по практике ничегонеделания

Psychologies
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
Аэробные бактерии повредили легкие при кислородном отравлении Аэробные бактерии повредили легкие при кислородном отравлении

Патогенез кислородного повреждения легких стал полнее

N+1
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
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
Виктор Пелевин Виктор Пелевин

Правила жизни Виктора Пелевина

Esquire
От каких вещей в доме стоит избавиться, чтобы не потерять любовь? От каких вещей в доме стоит избавиться, чтобы не потерять любовь?

Могут ли вещи разрушить отношения?

Psychologies
Где лечиться? Где лечиться?

В какую поликлинику идти – государственную или частную

Домашний Очаг
Отрывок из книги Пьера-Луи Ганьона «Исчезновение Ивана Бунина» Отрывок из книги Пьера-Луи Ганьона «Исчезновение Ивана Бунина»

Одна из глав книги «Исчезновение Ивана Бунина»

СНОБ
Драгоценное зернышко Драгоценное зернышко

Золотодобыча в современных условиях

Популярная механика
25 вечных цитат Сергея Довлатова 25 вечных цитат Сергея Довлатова

Этими цитатами Сергея Довлатова мы разговариваем до сих пор

Maxim
10 фраз, которые никогда не произнесет умная женщина 10 фраз, которые никогда не произнесет умная женщина

Фразы, которые не стоит проиносить

Cosmopolitan
5 причин, почему не нужно рожать еще одного ребенка: исповедь психолога 5 причин, почему не нужно рожать еще одного ребенка: исповедь психолога

Хотите большую семью и много детей? А вы уверены, что вам нужно именно это?

Psychologies
Слизь шейки матки выборочно расшевелила сперматозоиды Слизь шейки матки выборочно расшевелила сперматозоиды

Отбор подходящих сперматозоидов происходит уже в половых путях женщины

N+1
Александр Иванов Александр Иванов

Александр Иванов создал бренд Shulz — идеальные городские велосипеды

Собака.ru
У мышей нашли универсальные вкусовые рецепторы У мышей нашли универсальные вкусовые рецепторы

У мышей обнаружили вкусовые рецепторы, которые реагируют на несколько вкусов

N+1
Привычка жениться: мировые звезды-рекордсмены по количеству браков Привычка жениться: мировые звезды-рекордсмены по количеству браков

Один раз - и на всю жизнь? Нет, это точно не про наших героев

Cosmopolitan
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Новая роскошь Новая роскошь

Современный респектабельный интерьер с предметами мебели от люксовых брендов

SALON-Interior
Пять типов отделки автомобильных интерьеров — от худшего к лучшему Пять типов отделки автомобильных интерьеров — от худшего к лучшему

Все еще без ума от кожи?

Maxim
Биологи опровергли моторную модель медленной адаптации волосковых клеток Биологи опровергли моторную модель медленной адаптации волосковых клеток

Видимо, за адаптацию и наклон волосков отвечают разные типы миозина

N+1
Семейная жизнь без интима: как живут романтические асексуалы Семейная жизнь без интима: как живут романтические асексуалы

Есть любовь, но нет секса. О жизни романтических ассексуалов

Psychologies
Тайная подземная война: как устроены туннельные сети Тайная подземная война: как устроены туннельные сети

Традиции подземной войны уходят корнями вглубь столетий

Популярная механика
Оскорблённое величие Оскорблённое величие

«Закон об оскорблении величия» в Древнем Риме

Дилетант
В поисках драмы: почему нам скучно с хорошим партнером В поисках драмы: почему нам скучно с хорошим партнером

Почему отношения со свободным и адекватным человеком кажутся нам пресными

Psychologies
Открыть в приложении