Номер 02, 2009

HOMO SAPIENS – ЧЕЛОВЕК РАЗУМНЫЙ

Человек способен говорить, думать, манипулировать абстрактными идеями, создавать понятия, испытывать чувства, играть с символами и осознавать себя.

Нейроны

Что помогает человеку думать? Слой нейронов толщиной несколько миллиметров, покрывающий почти весь головной мозг. Этот слой особенно развит в передней части мозга и называется неокортекс (новая кора мозга). Он появился сравнительно недавно в процессе эволюции. Это своеобразный протуберанец, расположенный подо лбом: лобовая доля. Ее предлобовая часть и есть вместилище высших способностей.

В чем тайна неокортекса? Недавно ученые сегедского университета (Венгрия) выдвинули новую теорию. В этой части мозга у человека и только у человека некоторые особые нейроны могут, похоже, включать множество нейроновых событий от одного единственного сигнала-стимула. В животном мире ничего подобного нет. Наши мозговые сети могут одновременно стимулировать различные зоны мозга. Это возможно благодаря особой крохотной клетке, названной по своей форме клеткой-подсвечником.

Венгерские исследования свернули шею старой догме: ум человека связан с невероятным развитием лобовой доли по сравнению с остальным мозгом. Эта «количественная» теория царила долгое время за неимением лучшего. Считалось, что все зависит от массы этой части мозга. Действительно, по весу она отличалась от массы той же части у животных.

Но, оказывается, в процентном отношении они примерно равны у человека и у животных (приматов). По новой, «качественной», теории, познавательные способности человека зависят от «лобового преимущества», обеспеченного двумя факторами, а именно: микроструктурными различиями зон коры и более богатыми связями между нейронами.

Подтвердить гипотезу

Ученым города Сегед удалось «прослушать» микроцепочки человеческих нейронов во время их диалога между собой. Чтобы понять, о чем речь, объясним в грубом приближении строение неокортекса. Он состоит из шести слоев крупных нейронов, так называемых пирамидальных клеток (треугольная форма клеточного тела), соединенных с мелкими интернейронами.

Пирамидальные клетки расположены в виде вертикальных колонн и могут посылать очень длинный аксон за пределы коры, чтобы подключаться к остальным зонам мозга. Они постоянно выдают и получают миллиарды сигналов.

Маленькие интернейроны со множеством коротких ответвлений обеспечивают связь между пирамидальными клетками. Это – проспекты, улицы и переулки сети. Короче, пирамидальные клетки и интернейроны при подключении образуют местные микроцепочки, которые, соединившись, образуют гигантскую сеть из миллиардов модулей, работающих совместно.

Венгры опустились на уровень клетки, чтобы записать эти связи. Изолировав пирамидальные клетки и интернейроны, соединенные друг с другом, физиологи применили технику Patch Clamp, позволяющую зарегистрировать ионные потоки, проходящие через мембраны клеток.

Электрод, состоящий из микропипетки тоньше человеческого волоса, наполненной ионной жидкостью, помещался внутрь клеточной мембраны. Он измерял входящие сигналы, получаемые клеткой как стимул к действию, и сигналы выходящие. Этот электрод может также стимулировать клетку и слушать ответы, возникающие в сети.

Вначале выяснилось, что клетки посылают прямые сигналы своим соседям. Типичное явление – пирамидальная клетка разговаривает с двумя ближними. Но физиологи не ожидали, что для 177 пирамидальных клеток одно послание вызывает цепную реакцию, возбуждая сотню нейронов! Такого у млекопитающих никогда не наблюдалось.

То есть существуют пирамидальные суперклетки, способные вызвать поток реакций от одного стимулирующего сигнала, что превращает неокортекс в ультраэффективную машину. Такая способность присуща только человеку.

Как объяснить?

Физиологи, похоже, знают решение. Их интригует одна клетка. Это – интернейрон, имеющийся только в лобной доле. Их там великое множество. Соединенные с аксоном пирамидальной клетки, интернейроны имеют контакты только с пирамидальными клетками и создают самые мощные синапсы в сети. Форма этой клетки типична, узнается по аксону с букетом ответвлений в виде подсвечника. Большую часть времени она обеспечивает ингибирование, но может и возбуждать. Одна клетка-канделябр может включать нужные пирамидальные клетки. Похоже, она усиливает входной сигнал и позволяет коре передавать очень длинные информационные последовательности. У нее очень сильный голос, если есть, что передавать. Такие клетки есть и у других млекопитающих, но их несравненно меньше, чем у человека. Значит, работы еще непочатый край.

Подготовила Марина ХОВАН

К началу ^