Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • vsh25
  • mmif-2019
  • Vitacoin

Мозг поумнел от хорошего электрического контакта

Постижение принципов работы головного мозга и построение его всеобъемлющей модели – одна из самых больших задач, стоящих перед современной наукой. Новое исследование пролило свет на эволюцию высшей нервной деятельности и на то, как нам удалось стать такими умными. Ну или хотя бы некоторым из нас…

Чтобы продвинуться в изучении этого вопроса, британские нейробиологи долго и кропотливо изучали одноклеточных, мух, мышей и, само собой, добровольцев вида Homo sapiens. Труды их оказались не напрасны: теперь можно смело утверждать, что на возникновение интеллекта повлияло не столько количество серого вещества, сколько качество системы передачи данных между нейронами.

Обмен импульсами (то есть управление всей деятельностью живых организмов) осуществляется посредством синапсов – биохимических комплексов, отвечающих в основном за контакт между аксоном и дендритом.

Учёные считают, что именно усложнение этих контактов способствовало возникновению более продвинутых моделей поведения у млекопитающих, а впоследствии – и у человека.

          

Упрощённый механизм передачи сигнала выглядит так: из синаптических пузырьков аксона освобождается нейротрансмиттер, который выходит в синаптическую щель и, после определённой реакции, соединяется с молекулярными рецепторами дендрита. В результате индукции и возникает нервный импульс. Известны по крайней мере два проводящих механизма в синапсе: непосредственно через синаптическую щель посредством поляризации мембраны и передача при высоком содержании ионов кальция. Второй механизм, предположительно, быстрее первого.

Другой интересный результат изучения синапсов – установление взаимосвязи между интенсивностью передачи импульса и памятью. У синапса существует так называемая длительная потенциация (LTP), когда поддерживается длительный контакт, и долговременная депрессия (LTD), когда он блокируется. Большинство теоретиков нейрофизиологии полагает, что эти два механизма лежат в основе клеточных механизмов памяти и обучения.

Британские учёные обнаружили существенные различия в числе и сложности белков, определяющих характер передачи импульсов. В синапсах млекопитающих было обнаружено около 600 различных типов белков, у беспозвоночных – примерно 300.

Но это ещё не всё. У дрожжевых бактерий было зафиксировано около 150 типов белков – а ведь у них вообще нет мозга. Зато синаптические связи помогают одноклеточным интерпретировать внешние сигналы – изменение температуры, например.

По мнению профессора Гранта, обнаруженные у микроорганизмов контакты – потомки древнего «протосинапса», который обеспечивал формирование первых моделей поведения. То есть именно таким образом впервые возникла способность реагировать на окружающую действительность и вырабатывать соответствующую стратегию.

В дальнейшем число возможных комбинаций ответных реакций росло – сначала у беспозвоночных, а потом и у позвоночных. Венцом творения в данном случае, естественно, выступает человек. Возможно, что развитие синаптических связей в итоге и привело к появлению логики.

Уже в ходе первого этапа исследования учёным впервые удалось выделить нейронные белки из мозга мух, что позволило оценить механизм передачи данных у беспозвоночных и сравнить его с известными данными по животным.

Дальнейшее изучение поведенческих моделей и соответствующих наследственных мутаций у животных подтвердило первоначальные оценки: эволюция «передаточных» протеинов связана с усложнением моделей сознания – вплоть до возникновения высшей нервной деятельности.

Например, один из локализованных генов – SAP102 – «позволял» подопытным мышам правильно ориентироваться в лабиринте. Дело в том, что при его блокировании перестают вырабатываться необходимые для прохождения нервных импульсов белки (причём только определённых типов), и в этом случае мышки просто не могут найти дорогу. Мутации данного гена у человека, отметим, приводят к умственной неполноценности.

Таким образом, удалось связать несколько выделенных ранее генов с когнитивными способностями животных и людей – это по-настоящему серьёзное достижение.

Не исключено, что именно усложнение протеинов – ключ к пониманию мыслительных способностей. Авторы работы считают, что такой «апгрейд» явился причиной выделения специализированных отделов в головном мозге, что, в свою очередь, сформировало предпосылки для возникновения высшей нервной деятельности.

«Вскоре мы сможем построить простую модель возникновения сознания и поведения, общую для всех существующих видов», – говорит доктор Грант. По его мнению, мы находимся «в одном шаге» от того, чтобы ответить на поистине философский вопрос: что есть мысль и что есть человеческая логика.

А другой участник проекта, доктор Ричард Эмес (Richard Emes) из университета Киля (Keele University), считает, что, по крайней мере, начал вырисовываться эволюционный путь сознания: «Это потрясающе, как природа методом проб и ошибок соединила соответствующие белки в примитивную сенсорную систему сначала у простейших, а потом мы дошли до более сложных синаптических связей у млекопитающих, которые позволяют не только реагировать на окружающий мир, но и анализировать его».

В общем, на данном этапе схема развития сознания представляется следующим образом: рост сложности молекулярных комплексов – появление «больших» синапсов – увеличение объёма мозга. По крайней мере, если опираться на результаты нового исследования.

Кстати, авторы работы сравнивают эволюцию синапса с увеличением вычислительной мощности процессоров. Интересно, человек – это уже достигнутый потолок роста производительности, или возможны и более совершенные создания?

Достигли ли мы своего квантового потолка?

Мембрана

Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
20.06.2008

Читать статьи по темам:

мозг нейроны эволюция Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Зачем мозгу столько энергии?

Около двух третей своего энергетического бюджета мозг тратит на генерацию нервных импульсов, а оставшуюся треть – на поддержания нормального состояния клеток.

читать

Создавая воспоминания

Новая линия генетически модифицированных мышей позволила ученым исследовательского института Скриппса выявить клеточные контакты, формирующиеся в процессе запоминания.

читать

Еще один механизм алкогольного повреждения мозга

При хроническом алкоголизме для чувствительных к токсическому действию алкоголя регионов мозга характерна выраженная устойчивость к инсулину и инсулиноподобному фактору роста. Устойчивость регионов лобной доли и мозжечка к этим гормонам сопровождалась разрушением клеток и межклеточных контактов, а также снижением уровней нейротрансмиттеров, необходимых для обучения, запоминания и обеспечения двигательной функции.

читать

ДНК и мозг (В поисках генов психических заболеваний)

Одно из самых горячих направлений исследований сегодня – генетика в психиатрии. О том, как работает ДНК в святая святых нашего организма – в мозге, как гены влияют на формирование шизофрении, аутизма и других психических расстройств, и расскажет Джеймс Уотсон, который приедет в Москву по приглашению Российской академии наук.

читать

Психологи считают, что в старости человек действительно становится мудрее

Если накопленная информация – знания, а мудрость – умение организовать эти знания и использовать их, то конечно старость связана с мудростью. Но с годами далеко не всегда приходит мудрость: она присуща только стареющему не патологическим, вследствие болезней, а естественным путем мозгу.

читать

Сахарозменители? Мозг не обманешь!

Несмотря на то, что сахар и сахарозаменители инициируют одни и те же механизмы распознавания вкуса (люди не способны различить их растворы по вкусу), сахар сильнее активизирует регионы мозга, связанные с формированием чувства удовольствия.

читать