Дослідження людського мозку – головне завдання неврології. З методологічних причин дослідження зосередилися здебільшого на модельних організмах, особливо на мишах. Проте нещодавно за допомогою тканини, яку відібрали нейрохірурги, науковці отримали нові свідчення про нервові схеми людини. Тривимірні дані електронної мікроскопії засвідчують підвищену кількість гамівних інтернейронних мереж у людини. Відкриття цього унікального мережевого компонента в людському мозку повинне продовжитися детальнішим дослідженням його впливу на нейропсихічні захворювання.
Нейронні мережі людини присутні в різних частинах кори головного мозку. Порівняння з мишами показало, що ці нейронно-нейронні мережі у людини значно розгалуженіші. Зображення: Loomba, Helmstaedter, MPI für Hinforschung; Loomba et al., Science 2022.
На перший погляд мозок миші та людини дуже подібні. Їхні нервові клітини виглядають подібно і мають подібні властивості. У них такі ж молекулярні механізми електричних подразників, а також інших біофізичних явищ: здається, що все це у людини функціонує так само, як у мишей. “Тож тільки те, що наш мозок у тисячі разів більший і містить у тисячі разів більше нейронів, дає нам, а не мишам, змогу грати в шахи та писати дитячі книжки?” – запитує керівник дослідження Моріц Гельмштедтер (Moritz Helmstaedter), директор Інституту мозкових досліджень імені Макса Планка (Франкфурт).
Завдяки нейронному мережевому картуванню, котре здійснювали щодо мозку мишей, приматів і людей, Гельмштедтер і його команда зараз виявили, що нейронні мережі в мантії головного мозку людини створюють унікальну інтернейронну мережу, що практично відсутня в мишей. Науковці виміряли так звані конектоми в тканині, відібраній шляхом біопсії при нейрохірурчному втручанні в Технічному університеті Мюнхена (команду очолював Ганно-Себастіан Меєр (Hanno-Sebastian Meyer)). Так вдалося з тривимірною електронною мікроскопією картувати майже мільйон синапсів у людській мозковій тканині.
Ці дані несподівано продемонстрували: меншість нервових клітин, гамівних інтернейронів, вдесятеро сильніше, ніж у мишей, схильні до синаптичного поєднання з іншими інтернейронами, та при цьому пригнічення так званих головних клітин у мозку зберігається практично без змін.
Гамівні інтернейрони – це чверть або третина нервових клітин у мантії головного мозку, вони чинять унікальну дію: самі по собі сильно електрично активні, інтернейрони не стимулюють інших нервових клітин, а пригнічують їхню активність. Вони діють як заспокійливе для мозку. “Як вихователі, ці клітини тратять усю свою енергію на те, щоб утримати інших під контролем, або ж як охоронці футбольного поля чи доглядачі в музеї: їхнє енергозатратне завдання полягає в тому, щоб заспокоювати інших, –пояснив Гельмштедтер. – А тепер уявіть собі, що всю кімнату заповнили вихователі, чи стадіон – охоронці, тож тепер усі вони себе взаємно заспокоюють. Таку мережу розвинув людський мозок!”
Нейронні мережі з кори головного мозку миші, макаки і людини. Конектомне порівняння, здійснене за допомогою тривимірної електронної мікроскопії тканин, відібраних під час мозкової біопсії, виявило нову інтернейронну мережу у людей, яка практично відсутня у мишей. Зображення: Loomba, Helmstaedter, MPI for Brain Research; Loomba et al., Science 2022.
Для чого може служити така мережа? Її динаміка, шляхи взаємодії гамівних нейронів ще не цілком зрозумілі. “Існують теоретичні свідчення того, що вони призводять до тривалого перебування у стані чуттєвих вражень чи “задумі”, тож можуть посилювати робочу пам’ять. Це живить далекосяжні припущення: чи є ці мережі основою надмірного мислення – здатності довше утримувати думку, ідею, щоб використати її як об'єкт мислення в майбутньому?” – припустив Гельмштедтер.
Вплив цих мереж і їхніх гіпотетичних розладів на психіатричні хвороби потрібно ще дослідити. “Цілковита відсутність таких мереж у сучасного “штучного інтелекту” може стимулювати їхнє вивчення: яку цінність такий результат еволюції має для штучного інтелекту”, – додав Гельмштедтер.
Картування щільної мережі у людському мозку виявило велику інтернейронно-інтернейронну мережу, котрої у мишей практично немає. Ця нова мережа може становити важливе еволюційне досягнення в головній корі людського мозку.
mpg.de, 23/06/2022
Зреферувала С.К.
14.07.2022