Μελέτη διαπίστωσε εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ των νευρώνων του ανθρώπου και άλλων θηλαστικών

Οι ανθρώπινοι νευρώνες έχουν πολύ μικρότερο αριθμό διαύλων που ελέγχουν τη ροή ιόντων (όπως το κάλιο και το νάτριο) από ό,τι αναμενόταν, σε σύγκριση με τους νευρώνες άλλων θηλαστικών, σύμφωνα με νέα έρευνα με επικεφαλής νευροεπιστήμονες του ΜΙΤ. Αυτή η μείωση της πυκνότητας των διαύλων μπορεί να έχει βοηθήσει τον ανθρώπινο εγκέφαλο να εξελιχθεί ώστε να λειτουργεί πιο αποτελεσματικά, επιτρέποντάς του να εκτρέψει πόρους σε άλλες ενεργοβόρες διεργασίες που απαιτούνται για την εκτέλεση σύνθετων γνωστικών καθηκόντων.

«Προηγούμενες συγκριτικές μελέτες διαπίστωσαν ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι δομημένος όπως οι εγκέφαλοι των άλλων θηλαστικών, οπότε μας εξέπληξε το γεγονός ότι βρήκαμε ισχυρές ενδείξεις ότι οι ανθρώπινοι νευρώνες είναι ιδιαίτεροι», εξήγησε ο Λου Μπολιέ-Λαρός, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, η οποία δημοσιεύθηκε στο «Nature».

Οι νευρώνες στον εγκέφαλο των θηλαστικών μπορούν να λαμβάνουν ηλεκτρικά σήματα από χιλιάδες άλλα κύτταρα και η εισροή αυτή καθορίζει αν θα πυροδοτήσουν ή όχι ένα ηλεκτρικό ερέθισμα που ονομάζεται «δυναμικό δράσης».

Το 2018, ο Μαρκ Χάρνετ, αναπληρωτής καθηγητής εγκεφάλου και γνωστικών επιστημών, μέλος του Ινστιτούτου McGovern του ΜΙΤ για την έρευνα του εγκεφάλου και κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης, ανακάλυψε ότι οι νευρώνες του ανθρώπου και του αρουραίου διαφέρουν σε ορισμένες ηλεκτρικές τους ιδιότητες, κυρίως σε τμήματα του νευρώνα που ονομάζονται δενδρίτες – δενδροειδείς κεραίες που λαμβάνουν και επεξεργάζονται εισροές από άλλα κύτταρα.

Στη νέα τους μελέτη, οι επιστήμονες αποφάσισαν να συγκρίνουν νευρώνες από διάφορα είδη θηλαστικών για να εντοπίσουν μοτίβα που διέπουν την έκφραση των ιοντικών καναλιών. Μελέτησαν δύο τύπους καναλιών καλίου με πύλη τάσης και το κανάλι HCN, το οποίο διοχετεύει τόσο το κάλιο όσο και το νάτριο, σε πυραμιδικούς νευρώνες της στιβάδας 5, έναν τύπο διεγερτικών νευρώνων που βρίσκονται στον φλοιό του εγκεφάλου.

Μελέτη διαπίστωσε εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ των νευρώνων του ανθρώπου και άλλων θηλαστικών
(Beaulieu-Laroche et al.)

Οι ερευνητές ανέλυσαν τον εγκεφαλικό ιστό δέκα είδη θηλαστικών καθώς και τον ιστό ασθενών με επιληψία. Αυτή η ποικιλία επέτρεψε στην ομάδα να καλύψει ένα εύρος πάχους φλοιού και μεγέθους νευρώνων σε όλο το βασίλειο των θηλαστικών. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι σχεδόν σε όλα τα είδη που εξέτασαν, η πυκνότητα των ιοντικών καναλιών αυξανόταν μαζί με το μέγεθος των νευρώνων. Η μόνη εξαίρεση σε αυτό το μοτίβο ήταν οι ανθρώπινοι νευρώνες, οι οποίοι είχαν πολύ μικρότερη πυκνότητα ιοντικών διαύλων από ό,τι αναμενόταν.

«Η αύξηση της πυκνότητας των καναλιών σε όλα τα είδη ήταν εκπληκτική, διότι όσο περισσότερα κανάλια υπάρχουν, τόσο περισσότερη ενέργεια απαιτείται για την άντληση ιόντων μέσα και έξω από το κύτταρο», δήλωσε ο Χάρνετ.

Ο μικροσκοπικός εγκέφαλος της ετρουσκικής μυγαλής είναι γεμάτος με πολύ μικρούς νευρώνες οι οποίοι είναι αριθμητικά περισσότεροι σε ένα δεδομένο όγκο ιστού από ό,τι στο κουνελι, το οποίο έχει πολύ μεγαλύτερους νευρώνες. Οι νευρώνες του κουνελιού έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα διαύλων ιόντων. Ωστόσο, η πυκνότητα των διαύλων σε δεδομένο όγκο ιστού είναι η ίδια και στα δύο είδη ή σε οποιοδήποτε από τα μη ανθρώπινα είδη που ανέλυσαν οι ερευνητές.

«Αυτό το σχέδιο δόμησης είναι συνεπές σε εννέα διαφορετικά είδη θηλαστικών», δήλωσε ο επιστήμονας.

«Αυτό που μάλλον προσπαθεί να κάνει ο φλοιός, είναι να διατηρήσει τον αριθμό των ιοντικών καναλιών ανά μονάδα όγκου σε όλα τα είδη. Αυτό σημαίνει ότι για δεδομένο όγκο φλοιού, το ενεργειακό κόστος είναι το ίδιο, τουλάχιστον όσον αφορά τα κανάλια ιόντων».

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η χαμηλότερη πυκνότητα μπορεί να έχει εξελιχθεί ως ένας τρόπος να δαπανάται λιγότερη ενέργεια για την άντληση ιόντων, γεγονός που επιτρέπει στον εγκέφαλο να χρησιμοποιήσει αυτή την ενέργεια για κάτι άλλο, όπως η δημιουργία πιο περίπλοκων συναπτικών συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων ή η πυροδότηση δυναμικών δράσης με υψηλότερο ρυθμό.

«Πιστεύουμε ότι οι άνθρωποι εξελίχθηκαν από αυτό το σχέδιο δόμησης που προηγουμένως περιόριζε το μέγεθος του φλοιού και βρήκαν έναν τρόπο να γίνουν πιο ενεργειακά αποδοτικοί, ώστε να ξοδεύουν λιγότερο ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) ανά όγκο σε σύγκριση με άλλα είδη», δήλωσε ο Χάρνετ.

ΠΗΓΗ: Eurekalert

Όλες οι Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο,  στο ertnews.gr
Διάβασε όλες τις ειδήσεις μας στο Google
Κάνε like στη σελίδα μας στο Facebook
Ακολούθησε μας στο Twitter
Κάνε εγγραφή στο κανάλι μας στο Youtube
Προσοχή! Επιτρέπεται η αναδημοσίευση των πληροφοριών του παραπάνω άρθρου (όχι αυτολεξεί) ή μέρους αυτών μόνο αν:
– Αναφέρεται ως πηγή το ertnews.gr στο σημείο όπου γίνεται η αναφορά.
– Στο τέλος του άρθρου ως Πηγή
– Σε ένα από τα δύο σημεία να υπάρχει ενεργός σύνδεσμος