DCMedical Az emberi agy, más fajokkal ellentétben
Furcsa változások az amerikai diplomaták agyában
Az emberi dendritek elektromos tulajdonságai nagyon eltérnek más fajokétól. Ezek a különbségek egyes tanulmányok szerint hozzájárulhatnak az emberi agy számítási kapacitásának növeléséhez.
Az emberi agy neuronjai több ezer más sejtből vesznek elektromos jeleket, és a hosszú idegi kiterjesztések, az úgynevezett dendritek kritikus szerepet játszanak az összes információ beépítésében, hogy a sejtek megfelelően reagálhassanak.
Az emberi agyszövetből nehezen beszerezhető mintákat használva a neurológusok most felfedezték, hogy az emberi dendritek elektromos tulajdonságai eltérnek más fajokétól. Vizsgálataik azt mutatják, hogy az elektromos jelek jobban gyengülnek, amikor az emberi dendritek mentén áramlanak, ami magasabb fokú elektromos rekeszesedéshez vezet, ami azt jelenti, hogy a dendritek kis szakaszai függetlenül viselkedhetnek a neuron többi részétől.
Ezek a különbségek hozzájárulhatnak az emberi agy számítási teljesítményének növeléséhez - állítják a kutatók.
"Az emberek nemcsak azért okosak, mert több idegsejtünk van és nagyobb a kéregünk. Alulról felfelé az idegsejtek másként viselkednek" - mondja Mark Harnett, az agy fejlődésének és a kognitív tudomány professzora.
Idegszámítás
A dendritek analógnak tekinthetők a számítógép tranzisztoraival, egyszerű műveleteket hajtanak végre elektromos jelek felhasználásával. A dendritek sok más idegsejttől kapnak információt, és továbbítják ezeket a jeleket a sejt testébe. Ha kellően stimulálják, egy idegsejt elektromos impulzust vált ki, amely aztán más idegsejteket stimulál. Ezen idegsejtek nagy hálózatai kommunikálnak egymással, hogy gondolatokat és viselkedést generáljanak.
Egyetlen idegsejt szerkezete gyakran hasonlít egy fára. Korábbi tanulmányok azt találták, hogy a sejt testét elérő elektromos jelek erőssége részben attól függ, hogy meddig halad a dendrit mentén, hogy odaérjen. A jelek terjedésével gyengülnek, így a sejttesttől távolabb eső jelnek kisebb hatása van, mint a sejttest közelében.
Az emberi agy kéregében a dendritek sokkal hosszabbak, mint a patkányoké, mert az emberi kéreg sokkal jobban fejlődött, mint más fajoké. Az embereknél a kéreg a teljes agy térfogatának körülbelül 75% -a, szemben a patkány agyának körülbelül 30% -ával.
Noha az emberi kéreg kétszer-háromszor vastagabb, mint a patkányoké, ugyanolyan általános szerveződést tart fenn, amely hat különböző neuronrétegből áll. Az 5. réteg neuronjainak dendritjei elég hosszúak ahhoz, hogy elérjék az 1. szintet, ami azt jelenti, hogy az emberi dendriteknek meg kellett hosszabbodniuk az emberi agy fejlődésével.
Az új tanulmányban az MIT csapata azt akarta megvizsgálni, hogy ezek a hosszkülönbségek miként befolyásolhatják a dendritek elektromos tulajdonságait. Összehasonlíthatták az elektromos aktivitást humán és patkány dendritekben, kis agyszövetdarabokat használva az epilepsziás betegekből, akiknél a temporális lebeny egy részét műtéti úton eltávolították. A beteg agyrész eléréséhez a sebészeknek el kell távolítaniuk az elülső temporális lebeny kis részét.
A bizonyítékok arra utalnak, hogy az elülső temporális lebenyt nem befolyásolja az epilepszia, és a szövet normálisnak tűnik, ha neuropatológiai technikákkal vizsgálják - mondja Harnett. Úgy tűnik, hogy az agy ezen része különféle funkciókban vesz részt, ideértve a nyelvet és a képfeldolgozást is.
Miután a szövetet eltávolították, a kutatók a cerebrospinalis folyadékhoz nagyon hasonló oldatba helyezték. Ez lehetővé tette számukra, hogy a szövetet 48 órán keresztül életben tartsák. Technikát használtak annak mérésére, hogy az elektromos jelek hogyan mozognak a piramis idegsejtek dendritjei mentén, amelyek a kéregben a legelterjedtebb típusú gerjesztő neuronok.
Egyedi tulajdonságok
A kutatók azt találták, hogy mivel az emberi dendritek nagyobb távolságokat tesznek meg, az emberi dendrit mentén az 1. rétegtől az 5. sejtrétegig áramló jel sokkal gyengébb, amikor megérkezik, mint egy átáramló jel patkány dendrit mentén az 1. és 5. réteg között.
Megmutatták azt is, hogy az emberi és a patkány dendritek ugyanannyi ioncsatornával rendelkeznek, amelyek szabályozzák az áramlást, de ezek a csatornák alacsonyabb sűrűséggel fordulnak elő az emberi dendritekben a dendrit megnyúlás eredményeként. Részletes biofizikai modellt is kidolgoztak, amely megmutatja, hogy ez a sűrűségváltozás megmagyarázhatja az emberi aktivitás és a patkány dendritek közötti elektromos aktivitás néhány különbségét - mondja Harnett.
A kérdés továbbra is fennáll: ezek a különbségek hogyan befolyásolják az emberi intelligenciát? Harnett hipotézise az, hogy e különbségek miatt, amelyek lehetővé teszik a dendritek több régiójának a bemeneti jel erősségének befolyásolását, az egyes idegsejtek bonyolultabb számításokat hajthatnak végre.