Ученые обнаружили удивительные различия в нейронах между приматами и не приматами

Ученые, внимательно изучающие архитектуру клеток нейронов в мозге, обнаружили ключевое структурное различие между приматами и не приматами в нейронах коры головного мозга - клетках, входящих в состав головного мозга.

Полученные результаты позволяют лучше понять этот сложнейший орган, а также то, как форма и функции нейронов могут различаться у разных видов. Кроме того, благодаря этому исследованию мы можем узнать больше об эволюции человека и животных.

Ключевое значение для различий в нейронах имеет аксонное волокно - тонкая часть нейрона, по которой передаются электрические импульсы. До сих пор считалось, что эти аксоны почти всегда растут из тела клетки, но новое исследование показывает, что они также могут происходить из дендритов - отростков, соединяющих нервные клетки между собой.

Эти дендриты, несущие аксоны, гораздо чаще встречаются у не приматов, таких как кошки и свиньи, чем у приматов, обнаружила команда. Исследование было основано на существующих архивных тканях и образцах и включало анализ более 34 000 отдельных нейронов.

"Уникальным аспектом проекта является то, что команда работала с архивными тканями и слайдовыми препаратами, которые включали материал, который использовался в течение многих лет для обучения студентов", - говорит нейробиолог Петра Вахле из Рурского университета Бохума в Германии.

Исследователи изучили образцы мышей, крыс, свиней, кошек, хорьков, обезьян макак и людей. Хотя дендриты, несущие аксон, были обнаружены у всех видов, их было значительно больше у не приматов.

Важнейшей частью исследования было использование новейших методов микроскопии высокого разрешения, позволяющих рассмотреть развитие клеток крупным планом, что стало возможным благодаря использованию пяти различных методов окрашивания изучаемых клеток.

"Это позволило обнаружить начало аксонов, точно отслеженное на уровне микрометров, что иногда не так просто при обычной световой микроскопии", - говорит Вахле.

Потребуются дополнительные исследования, чтобы понять, почему у одних видов животных процент дендритов, несущих аксоны, выше, чем у других, и в чем их эволюционное преимущество для животных, которые их используют.

Нейроны обычно выступают в роли привратников, когда нужно решить, какие сигналы будут переданы, а какие нет, в соответствии с другими входными сигналами, которые они также получают. Это известно как соматодендритная интеграция. Одно из отличий дендритов, несущих аксоны, заключается в способности обходить эти ворота и самостоятельно выбирать, какие сообщения попадут в сеть мозга.

Пока мы не знаем, как это влияет на обработку информации в мозге, но со временем мы получим больше подсказок. Исследователи обнаружили, что одомашнивание животных не влияет на количество этих дендритов, несущих аксоны: у свиней и кабанов они имеют сходное соотношение. Кроме того, похоже, что животные разных видов рождаются с ними, а не развивают их по мере взросления.

С таким количеством нейронов, за которыми нужно следить - в некоторых случаях десятки миллиардов - мозг не является легкой частью тела для изучения, однако это не останавливает ученых. Мы постоянно узнаем все больше о том, как устроены нейроны и как они работают.

"Наши результаты расширяют текущие знания о распределении и соотношении несущих аксоны дендритных клеток в неокортексе неживотных, которые разительно отличаются от приматов, где эти клетки в основном находятся в более глубоких слоях и белом веществе", - пишут исследователи в опубликованной работе.

Исследование было опубликовано в журнале eLife.