Чим мозок людини відрізняється від мозку тварин. Вчені виявили ключову відмінність

Як часто кажуть, людина – вінець творіння. А “вінцем” ми стали лише тому, що в нас досконаліший мозок, ніж у братів наших менших. Але в чому його відмінності? Відразу скажу, що обсяг сірої речовини не має значення. Мозок людини важить лише 1-2 кг. Наприклад, у кашалота його вага становить 9 кг, мозок слона важить 5 кг. Проте їх когнітивні здібності далекі від здібностей людини. Тож чим мозок людини відрізняється від мозку тварин?

Думаєте вся справу у кількості нейронів? Теж не вірно, тому що у чорного дельфіна більше нейронів у мозку, ніж у людини. Однак різниця все ж таки є. Як припускають вчені Массачусетського технологічного інституту, вони полягають в особливостях будови нейронів головного мозку. Завдяки цьому, на думку вчених, мозок людини є більш енергоефективним.

Чим відрізняються нейрони в мозку людини

Нейрони є особливими клітинами, які спілкуються між собою за допомогою електричних імпульсів, що генеруються іонними каналами. Останні є спеціальні білки, які містить клітинна мембрана. Нейрони відповідають за різні функції мозку. Є навіть ті, які відповідають за свідомість . Як з’ясувалося, всупереч очікуванням нейронів мозку людини міститься менше каналів, ніж у тварин.

Раніше було відомо, що нейрони можуть мати різні розміри, а також відрізняються відростками, які відповідають за передачу та прийом імпульсів. Як не складно здогадатися, у великого нейрона каналів більше, ніж у маленького. Однак, якщо порівняти великий нейрон, наприклад, кашалота і миші, то, як раніше передбачалося, вони працюють однаково.

З одного боку, так і є, але коли порівняння відбувається між нейронами більшості видів тварин. Що стосується нейронів людини, то, як показало дослідження, опубліковане у виданні Nature , вони відрізняються електрофізіологічними своїми показниками.

Як припускають автори роботи, скорочення кількості каналів могло допомогти людському мозку розвинутись та працювати більш ефективно. Економія ресурсів дозволяє мозку спрямовувати їх на інші енергоємні процеси, що відбуваються під час виконання складних когнітивних завдань.

“Якщо мозок може економити енергію за рахунок зменшення щільності іонних каналів, він може витрачати цю енергію на інші нейронні або ланцюгові процеси”.

Гговорить Марк Харнетт, доцент кафедри мозку та когнітивних наук, член Інституту досліджень мозку Макговерна Массачусетського технологічного інституту, старший автор дослідження .

Еволюція людини зробила мозок більш енергоефективним

Дослідники проаналізували нейрони 10 різних ссавців, серед яких щури, морські свинки, кролик, ігрункова мавпа, макаки та ін. Автори роботи вивчили густину іонних каналів, розташованих у мембранах нейронів певного шару кори.

У міру збільшення нейронів у різних тварин, як з’ясувалося, збільшується щільність каналів. Наприклад, у приматів нейрони більше, ніж у багатозубки, відповідно, щільність іонних каналів теж вища. Але таку відмінність можна помітити, якщо порівнювати окремі нейрони. Але якщо порівняти певний однаковий обсяг мозку, то кількість іонних каналів у цих тварин однакова.

Пов’язано це з тим, що у маленької тварини, як миша, нейрони менші, ніж у макакі. Якщо, грубо кажучи, взяти два невеликі зразки мозку двох тварин, у миші у взятому зразку нейронів буде більше, ніж у макаки. Але оскільки щільність іонних каналів у макаки вища, їхня кількість у тварин однакова. В результаті електричні властивості у різних тварин теж однакові, чи то миша, кролик, багатозубка чи мавпа. Однак це правило не стосується людини.

У зразку мозку людини виявилося менше каналів, незважаючи на великі розміри нейронів. Автори роботи пояснюють, що іонні канали витрачають багато енергії. Відповідно, чим більше каналів, тим більше мозку потрібно енергії, щоб синтезувати імпульси.

Таким чином вдалося з’ясувати, що мозок людини відрізняється від мозку тварин на клітинному рівні. Ця відмінність, напевно, впливає на роботу мозку. Найближчим часом дослідники планують досліджувати мозок людиноподібних мавп. На еволюційних сходах є нашими найближчими сусідами. Можливо, це дозволить зрозуміти, коли в мозку людини відбулися такі зміни і які генетичні процеси до цього призвели.