Miks erinevad inimese neuronid teiste imetajate omadest?

d63c3982af18362d4d9bc54d6850f0a7 - January 18, 2022Kirjutas Jeanna D. Smiley 21. novembril 2021- Fakt kontrollitud autor Jessica Beake, Ph D.Hargnevate neuronite illustratsioon

  • Teadlaste meeskond on tegelikult avastanud, et inimese neuronitel on dramaatiliselt vähem ioonivõrke kui teistel loomade neuronitel.
  • Ioonvõrkude vähenenud paksus võib inimeste jaoks veelgi tõhusamaks muuta.
  • Neuroteadlaste otsingud viivad tee tulevaste teadusuuringute jaoks otse selle erinevuse taga olevatele transformatiivsetele survetele.

Neuronid on peamise närvisüsteemi vundament, mis hõlmab mõistust ja ka selgroogu. Nad jagavad üksikasju elektriliste impulsside ja ka keemiliste signaalide kaudu.

Inimmõistus sisaldab umbes 100 miljardit neist rakkudest.

Neuronaalsed impulsid tekivad ioonivõrkude ülesandega, mis reguleerivad kaaliumist ja ka soolast koosnevate mineraalioonide liikumist. Tavaliselt loomade meelest, kui neuronite mõõtmed suurenevad, suureneb neuronite ioonivõrkude paksus lisaks.

Cambridge'i Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi ja ka Bostoni Harvardi Meditsiinikooli neuroteadlaste šokiks ei olnud see olukord inimese neuronite puhul.

Nende uurimistöö kajastub ajakirja Nature 2021. aasta novembri versioonis.

Lou Beaulieu-Laroche, Ph D., neuroteadlane ja ka uurimistöö juhtiv autor, selgitas praeguses LinkedIni artiklis: "Neil leidudel on oluline mõju meie silmapaistvate kognitiivsete võimete ja väljakutsete mõistmisele, millega loommudelitest tuletatud teraapiad silmitsi seisavad. inimeste kliinilistes uuringutes."

Dr Beaulieu-Laroche nimetab seda artiklit oma "kõrgeimaks teaduslikuks saavutuseks".

Allomeetriliste ühenduste uurimine

Neuronaalne mõõde määrab kindlaks neuronite sisend-väljundatribuudid – selle, kui suure tõenäosusega närvirakk "tuleb", järgides teatud määral teiste neuronite sisendit. Lisaks on neuronite mõõde loomatüüpide lõikes üldiselt erinev.

Teadlaste rühm hindas mõttenäiteid epilepsiahaigetelt, kes olid tegelikult saanud neurokirurgilist ravi, etruski kiharate, arvutihiirte, jänkude ja ka makaakide ning teiste loomade seas.

Teadlased kavatsesid "iseloomustada 5. kihi kortikaalseid püramiidseid neuroneid 10 imetajaliigi vahel, et teha kindlaks allomeetrilised suhted, mis reguleerivad neuronaalse biofüüsika muutumist raku suurusega."

Kirjanikud valisid selle neuronite populatsiooni, kuna need on "usaldusväärselt tuvastatavad" ja ka teadlased on neid tegelikult põhjalikult uurinud. Allomeetria on uurimustöö selle kohta, kuidas lemmiklooma omadused muutuvad mõõtmetega.

Uurides 10 tüüpi, saavad teadlased uurida erinevaid neuronite mõõtmeid ja ka kortikaalset tihedust kogu loomariigis.

Teatavasti keskendusid teadlased kahte tüüpi ioonivõrkudele: hüperpolarisatsiooniga aktiveeritud tsüklilistele nukleotiididega (HCN) võrkudele ja ka pingega seotud kaaliumivõrkudele. Nad keskendusid neile kahele, kuna need on üsna kergesti ligipääsetavad ja neil on ka tugev mõju neuronaalsetele võrkudele.

Erand mustritest

Neuroteadlased järgisid iga tüüpi, välja arvatud inimesed, "ehitusplaani". Nad loovad:

„Üheksal 9 liigist järgime säilinud reegleid, mis kontrollivad pingepõhiste kaaliumi- ja HCN-kanalite juhtivust. Suuremate neuronitega ja seetõttu vähenenud pinna-mahu suhtega liikidel on suurem membraani ioonjuhtivus.

Selles kontekstis selgitab juhtivus ioonide võimet minna mugavalt üle närviraku membraanikihi ioonivõrkudega.

Dr Beaulieu-Laroche ja ka kolleegid nägid, et inimese neuronid valmistavad pettumuse samades allomeetrilistes mustrites nagu ülejäänud 9 looma omad. Selle asemel vähenes pingest sõltuv kaaliumi ja ka HCN võrgu juhtivus inimese neuronites palju.

Need otsingud näitavad "imetajate neuronaalse biofüüsika konserveeritud evolutsiooniprintsiipe, aga ka inimese ajukoore märkimisväärseid tunnuseid".

Täiustatud arvutusvõimsus

Mitmed selle uuringu autorid olid eelmises uuringus tegelikult meeles pidanud, et inimese neuronid on suuremad kui teistel loomadel.

Kuid praegused otsingud viitavad sellele, et inimese 5. kihi neuronid "ei ole lihtsalt suured […], vaid on põhimõtteliselt erinevad."

"Detonic.shop" käsitles käesolevat uuringut California ülikooli neuroteadlase Keiland Cooperiga (Ph D.) Irvine'is. Teda ei seostatud selle uuringuga.

Dr Cooper oli lummatud, et inimese 5. kihi neuronid paistsid silma ioonivõrkude poolest. Ta arvas: "Võib-olla erineb inimese aju mustrist, et rahuldada muutuvat energiavajadust, erinevalt teistest liikidest."

Dr Beaulieu-Laroche ja ka tema kaasautorid arvavad, et inimese neuronite vähenenud membraanikihi juhtivus võimaldab ajukoorel "eraldada energeetilist ressurssi teistele neuronaalse funktsiooni aspektidele (nt sünaptiline ülekanne), mis on arvutuslikult tõhusamad."

Teisisõnu, vähemate ioonivõrkude hooldamisega säästev võimsus võib aidata inimmõistusel täita muid, eriti keerukaid töid.

"Uudne ja oluline koht"

Selle autorite sõnul annab see uurimus "uudse ja olulise koha inimseisundi tulevasteks uurimiseks".

Neuroteadlased kavatsevad välja selgitada, kuhu läheb inimese neuronite lisajõud. Lisaks kavatsevad nad välja selgitada, kas on olemas spetsiifilised pärilikud kohandused, mis võimaldavad inimese neuronitel olla nii tõhusad.

Veelgi enam, need teadlased küsivad endalt, kas inimestega hoolikalt seotud primaatidel on lisaks vähenenud ioonivõrgu paksus.

Dr Cooper valmistub ka nendeks uuringuteks, nagu ta näitas MNT-le:

"Sellised liikidevahelised uuringud on suurepärased ja metoodiliste raskuste tõttu tehakse neid palju harvemini, kui see tõenäoliselt peaks olema."

"Selline uuring avab täiesti uued küsimused, mida tuleb uurida: mis võib olla inimeste ja teiste liikide vaheliste erinevuste aluseks? Kas on spetsiifilisi geneetilisi markereid või arengu verstaposte, kus liigid lahknevad? Millised võivad olla funktsionaalsed tagajärjed või kas aju kompenseerib seda mingil moel?

Dr Cooper lisas: "Mul on väga hea meel näha selle uuringu järeltööd."

Tulevik

Teadlased ei mõista veel, miks „[ioonide] juhtivus ühe koguse kohta inimestel väheneb või miks see kõigis teistes uuritud tüüpides säilib”. See nõuab kindlasti suuremahulist lisauuringut.

Piirangute osas selgitavad teadlased, et selle uurimistöö tulemust võis mõjutada nii haigustaust kui ka näidete taga olevate inimeste teraapiad.

Siiski peavad nad meeles, et "Varasemad uuringud ulatusliku patsiendi ajaloo ja operatsioonitüüpidega ei suutnud täheldada olulisi korrelatsioone haiguse etioloogia ja dendriidi morfoloogia või sünaptilise plastilisuse vahel."

Selle teguri osas nõustub dr Cooper; Ta teatas MNT-le: "Ma arvan, et autorid loovad veenva näite, et inimese neuronid oleksid representatiivsed, kuid selle ühe uuringu kinnitamiseks tuleb teha edasine töö nende erinevuste eraldamiseks."

Järgmiste toimingute osas lõpetavad kirjanikud oma ettekande, pidades meeles:

"Nende eripäraste tunnuste aluseks oleva evolutsioonilise surve ja nende panuse inimese ajufunktsiooni kindlaksmääramiseks on vaja põnevat tulevast tööd."

.