Ludzkie neurony mają znacznie mniejszą liczbę kanałów kontrolujących przepływ jonów, takich jak potas i sód, niż neurony innych ssaków - informują badacze z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Stanach Zjednoczonych. Według specjalistów zmniejszenie gęstości kanałów jonowych mogło się przełożyć na wydajniejsze działanie mózgu.
Neurony to komórki nerwowe, które odbierają, przetwarzają i przewodzą sygnały elektryczne z tysięcy innych komórek. Są podstawowym elementem układu nerwowego zwierząt, a największa ich liczba znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym.
W 2018 roku Mark Harnett i jego współpracownicy z MIT zauważyli, że neurony ludzkie i szczurze różnią się niektórymi właściwościami elektrycznymi, głównie w częściach zwanych dendrytami, które specjalizują się w odbieraniu bodźców i przesyłaniu sygnałów do ciała komórkowego. Jednym z odkryć tego badania było to, że ludzkie neurony miały mniejszą gęstość kanałów jonowych niż neurony w mózgu szczura. Badaczy zaskoczyło to odkrycie, gdyż jak dotąd zakładano, że gęstość kanałów jonowych jest stała, niezależnie od gatunku.
W nowym badaniu naukowcy postanowili porównać neurony kilku różnych gatunków ssaków, aby sprawdzić, czy mogą znaleźć jakiekolwiek wzorce, które regulują ekspresję kanałów jonowych. W tym celu zbadali dwa rodzaje zależnych od napięcia kanałów potasowych i kanał HCN neuronów piramidowych w V warstwie kory mózgowej, który przewodzi zarówno potas, jak i sód.
Naukowcy pozyskali tkankę mózgową od 10 gatunków ssaków - ryjówek etruskich (jednych z najmniejszych znanych ssaków), myszoskoczków, myszy, szczurów, świnek morskich, fretek, królików, marmozet i makaków, a także tkankę ludzką pobraną w trakcie operacji mózgu od pacjentów z epilepsją. Dzięki tej zróżnicowanej ilości badanego materiału, zespół mógł przeanalizować i porównać szereg grubości korowych i rozmiarów neuronów w dużej części królestwa ssaków.
Specjaliści zauważyli, że u prawie każdego badanego przez nich gatunku ssaków gęstość kanałów jonowych wzrasta wraz ze wzrostem wielkości neuronów. Jedynym wyjątkiem od tego wzorca były neurony ludzkie, które miały znacznie niższą gęstość kanałów jonowych, niż zakładano - zamiast zwiększonej gęstości kanałów jonowych, naukowcy zaobserwowali bardzo duży spadek oczekiwanej gęstości kanałów jonowych na jednostkę objętości tkanki mózgowej.
Według nich ta niższa gęstość mogła pojawić się jako sposób na zużywanie mniejszej ilości energii na pompowanie jonów. To z kolei pozwala mózgowi wykorzystać energię na inne czynności, np. tworzenie bardziej skomplikowanych połączeń synaptycznych między neuronami lub szybszego wyzwalania potencjałów czynnościowych.
„Uważamy, że ludzki mózg poszedł krok naprzód i "odszedł" od tej standardowej zasady, która wcześniej ograniczała rozmiar kory mózgowej. Dzięki temu mamy zwiększoną wydajność energetyczną, dzięki której zużywamy mniej ATP na objętość w porównaniu z innymi gatunkami” – podsumowuje Harnett.
Więcej - w publikacji źródłowej (https://www.nature.com/articles/s41586-021-04072-3 ) (PAP)
Agnieszka Niewińska - Lewicka
anl/ zan/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
