Учёные узнали о новых свойствах части нейронов

Нейробиологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе представили исследование, в котором обосновывали, что дендриты («принимающие» отростки нервных клеток) выполняют намного больше функций, чем принято считать. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Science.

Работа дендритов обычно описывается как передача полученных импульсов телу нейрона, соме. Новое исследование показало, что дендриты генерируют примерно в десять раз больше импульсов, чем тело нейрона. Помимо этого, ученые установили, что дендриты могут не только производить одинаковые по силе импульсы, как сома, но и генерировать импульсы с высокими, медленно изменяющимися напряжениями.

Авторы исследования сравнили два вида импульсов с цифровым (основанным на наличии или отсутствии сигнала – 1 или 0) и аналоговым компьютерами.

«Мы обнаружили, что дендриты сочетают в себе цифровой и аналоговый принципы вычисления, что в корне отличает их от чисто цифровых компьютеров и приближает к квантовым, близким к аналоговым», – пояснил один из авторов работы, нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Майанк Мехта.

В течение долгого времени изучение электрической активности дендритов было практически невозможно из-за их размеров – введение электрода в дендрит приводило в гибели клетки. В данном исследовании ученые опробовали технологию, позволяющую размещать электрод рядом с дендритом, не повреждая его.

«Дендриты составляют более 90% нервной ткани. Знание о том, что они намного активнее сомы, меняет наше понимание того, как мозг обрабатывает информацию», – заметил Мехта.

Дендрит (от греч. ??????? (dendron) — дерево) — разветвлённый отросток нейрона, который получает информацию через химические (или электрические) синапсы от аксонов (или дендритов и сомы) других нейронов и передаёт её через электрический сигнал телу нейрона (перикариону), из которого вырастает. Термин «дендрит» ввёл в научный оборот швейцарский ученый William His в 1889 году.

От сложности и разветвлённости дендритного дерева зависит то, сколько входных импульсов может получить нейрон. Поэтому одно из главных назначений дендритов заключается в увеличении поверхности для синапсов (увеличении рецептивного поля), что позволяет им интегрировать большое количество информации, которая поступает к нейрону.

Огромное многообразие дендритных форм и разветвлений, как и открытые недавно различные виды дендритных нейромедиаторных рецепторов и потенциалзависимых ионных каналов (активных проводников), является свидетельством богатого разнообразия вычислительных и биологических функций, которые дендрит может выполнять в ходе обработки синаптической информации по всему мозгу.

С накоплением новых эмпирических данных становится все более очевидным, что дендриты играют ключевую роль в интеграции и обработке информации, а также способны генерировать потенциалы действия и влиять на возникновение потенциалов действия в аксонах, представая как пластичные, активные механизмы со сложными вычислительными свойствами. Исследование того, как дендриты обрабатывают тысячи синаптических импульсов, которые к ним поступают, является необходимым как для того чтобы понять, насколько в действительности сложным является один нейрон, его роль в обработке информации в ЦНС, так и для выявления причин многих психоневрологических заболеваний.