Нейроны человека и мыши
Наконец нашу статью про человеческие нейроны приняли и опубликовали! Это, пожалуй, самая крутая статья в которой мне удалось поучаствовать "второй скрипкой". На картинке нейроны мыши и человека, именно про них мы узнали что-то новое.
Известно, что мозг человека и других млекопитающих очень похож. Именно это позволяет нам, изучая мозг других животных, понять что-то про свой собственный. В частности кора мозга, которая появилась позже всего в течение эволюции очень похожа у всех млекопитающих. Именно она отвечает за множество психических функций, которыми мы обладаем.
Но если кора у нас и мышек устроена одинаково, почему же мышки не играют на скрипке и не делают научные открытия, а на люди на это способны хотя бы иногда? Иными словами, что делает нас особенными по сравнению с другими млекопитающими?
Довольно давно стало понятно, что это очень сложный вопрос, который имеет много ответов. На один из них мы постарались ответить в нашей работе в институте Аллана. Объем мозга человека и площадь коры увеличивалась очень быстро в ходе эволюции. За последние 125 миллионов лет кора мозга человека стала больше примерно в 1000 раз по сравнению с мышиной. Логично, что человеческие должны были адаптироваться к таким быстрым изменением на эволюционном масштабе времени. К сожалению, мы не можем отправиться в прошлое и сравнить мозг предков человека и мыши, но мы можем сравнить мозг мыши и человека сейчас, учитывая сколько времени прошло.
Чтобы не сравнивать яблоки с апельсинами, мы рассмотрели свойства самых часто встречающихся нейронов коры - пирамидных клеток 2/3 слоя. Именно в этот слой самый толстый в коре человека по сравнению с мышиной в соответствующем масштабе. Мы обнаружили, что в мембране человеческих нейронов есть много специального тока, который называется h-ток. За него отвечают HCN каналы.
Такой ток есть во многих клетках нервной системы, но именно в человеческих нейронах его особенно много в нейронах 2-3 слоя коры. Мы это узнали, изучив физиологические свойства нейронов, а также уровень экспрессии генов, ответственных за h-ток. С одной стороны этот ток делает нейроны немного более похожими на осциллятор. Именно благодаря ему нейрон может генерировать долгие колебания потенциала в ответ вход, который она получает от своих соседей.
Помимо этого оказалось, что этот ток может помочь нейронам передавать осцилляции тета-диапазона (4-10 Гц) от дендритов к соме, где происходит генерация нервных импульсов. А также, наличие, h-тока в нейронах может ускорить проведение нервных импульсов. Это особенно важно для больших нейронов, таких как нейроны человека. С одной стороны большой нейрон может связаться с большим числом других нейронов, что может помогать более эффективно проводить информацию в сети. С другой стороны, чем больше нейрон, тем он медленнее, потому что информация по нему будет распространяться дольше. Возможно, наличие большого количества h-тока в нейронах человека позволило проводить информацию быстрее не смотря на их большой размер.
Сравнивая нейроны человека и других животных, мы надеемся постепенно понять что именно делает мозг человека особенным. Возможно, разница между мозгом человека и мыши такая же как между игровой приставкой и суперкомпьютером. Оба они построены на микропроцессорах, но суперкомпьютер обладает гораздо большей производительностью за счет более быстрых элементов и большего их количества.
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30900-0
https://www.biorxiv.org/content/early/2018/05/02/312298
#нейротоля
Наконец нашу статью про человеческие нейроны приняли и опубликовали! Это, пожалуй, самая крутая статья в которой мне удалось поучаствовать "второй скрипкой". На картинке нейроны мыши и человека, именно про них мы узнали что-то новое.
Известно, что мозг человека и других млекопитающих очень похож. Именно это позволяет нам, изучая мозг других животных, понять что-то про свой собственный. В частности кора мозга, которая появилась позже всего в течение эволюции очень похожа у всех млекопитающих. Именно она отвечает за множество психических функций, которыми мы обладаем.
Но если кора у нас и мышек устроена одинаково, почему же мышки не играют на скрипке и не делают научные открытия, а на люди на это способны хотя бы иногда? Иными словами, что делает нас особенными по сравнению с другими млекопитающими?
Довольно давно стало понятно, что это очень сложный вопрос, который имеет много ответов. На один из них мы постарались ответить в нашей работе в институте Аллана. Объем мозга человека и площадь коры увеличивалась очень быстро в ходе эволюции. За последние 125 миллионов лет кора мозга человека стала больше примерно в 1000 раз по сравнению с мышиной. Логично, что человеческие должны были адаптироваться к таким быстрым изменением на эволюционном масштабе времени. К сожалению, мы не можем отправиться в прошлое и сравнить мозг предков человека и мыши, но мы можем сравнить мозг мыши и человека сейчас, учитывая сколько времени прошло.
Чтобы не сравнивать яблоки с апельсинами, мы рассмотрели свойства самых часто встречающихся нейронов коры - пирамидных клеток 2/3 слоя. Именно в этот слой самый толстый в коре человека по сравнению с мышиной в соответствующем масштабе. Мы обнаружили, что в мембране человеческих нейронов есть много специального тока, который называется h-ток. За него отвечают HCN каналы.
Такой ток есть во многих клетках нервной системы, но именно в человеческих нейронах его особенно много в нейронах 2-3 слоя коры. Мы это узнали, изучив физиологические свойства нейронов, а также уровень экспрессии генов, ответственных за h-ток. С одной стороны этот ток делает нейроны немного более похожими на осциллятор. Именно благодаря ему нейрон может генерировать долгие колебания потенциала в ответ вход, который она получает от своих соседей.
Помимо этого оказалось, что этот ток может помочь нейронам передавать осцилляции тета-диапазона (4-10 Гц) от дендритов к соме, где происходит генерация нервных импульсов. А также, наличие, h-тока в нейронах может ускорить проведение нервных импульсов. Это особенно важно для больших нейронов, таких как нейроны человека. С одной стороны большой нейрон может связаться с большим числом других нейронов, что может помогать более эффективно проводить информацию в сети. С другой стороны, чем больше нейрон, тем он медленнее, потому что информация по нему будет распространяться дольше. Возможно, наличие большого количества h-тока в нейронах человека позволило проводить информацию быстрее не смотря на их большой размер.
Сравнивая нейроны человека и других животных, мы надеемся постепенно понять что именно делает мозг человека особенным. Возможно, разница между мозгом человека и мыши такая же как между игровой приставкой и суперкомпьютером. Оба они построены на микропроцессорах, но суперкомпьютер обладает гораздо большей производительностью за счет более быстрых элементов и большего их количества.
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30900-0
https://www.biorxiv.org/content/early/2018/05/02/312298
#нейротоля
Human and mouse neurons
Finally, our article on human neurons was accepted and published! This is perhaps the coolest article in which I was able to participate in the “second violin”. In the picture, the neurons of the mouse and human, it is about them that we learned something new.
It is known that the brain of humans and other mammals is very similar. This is what allows us, while studying the brain of other animals, to understand something about our own. In particular, the cerebral cortex, which appeared most recently during evolution, is very similar in all mammals. It is she who is responsible for the many mental functions that we possess.
But if the cortex is the same for us and the mice, why don't the mice play the violin and make scientific discoveries, and are people capable of this even at least sometimes? In other words, what makes us special compared to other mammals?
Quite a long time ago it became clear that this is a very complex question that has many answers. We tried to answer one of them in our work at the Allan Institute. Human brain volume and cortical area increased very rapidly during evolution. Over the past 125 million years, the human cerebral cortex has become approximately 1000 times larger than mouse. It is logical that human beings had to adapt to such a rapid change on the evolutionary time scale. Unfortunately, we cannot go back in time and compare the brains of the ancestors of humans and mice, but we can compare the brains of mice and humans now, given how much time has passed.
In order not to compare apples with oranges, we examined the properties of the most common neurons in the cortex - pyramidal cells of 2/3 layers. It is in this layer that the thickest in the human cortex is compared with the mouse in the corresponding scale. We found that in the membrane of human neurons there is a lot of special current called h-current. HCN channels are responsible for it.
Such a current exists in many cells of the nervous system, but it is precisely in human neurons that it is especially abundant in neurons of 2-3 layers of the cortex. We learned this by studying the physiological properties of neurons, as well as the level of expression of genes responsible for h-current. On the one hand, this current makes neurons a bit more like an oscillator. It is thanks to him that a neuron can generate long fluctuations in potential in response to the input that it receives from its neighbors.
In addition, it turned out that this current can help neurons transmit oscillations of the theta range (4-10 Hz) from dendrites to soma, where nerve impulses are generated. And also, the presence of h-current in neurons can accelerate the conduct of nerve impulses. This is especially important for large neurons, such as human neurons. On the one hand, a large neuron can communicate with a large number of other neurons, which can help more efficiently conduct information on the network. On the other hand, the larger the neuron, the slower it is, because information on it will spread longer. Perhaps the presence of a large amount of h-current in human neurons made it possible to conduct information faster despite their large size.
Comparing the neurons of humans and other animals, we hope to gradually understand what exactly makes the human brain special. Perhaps the difference between the human brain and the mouse is the same as between the game console and the supercomputer. Both of them are built on microprocessors, but the supercomputer has much greater performance due to faster elements and more of them.
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30900-0
https://www.biorxiv.org/content/early/2018/05/02/312298
# neurotol
Finally, our article on human neurons was accepted and published! This is perhaps the coolest article in which I was able to participate in the “second violin”. In the picture, the neurons of the mouse and human, it is about them that we learned something new.
It is known that the brain of humans and other mammals is very similar. This is what allows us, while studying the brain of other animals, to understand something about our own. In particular, the cerebral cortex, which appeared most recently during evolution, is very similar in all mammals. It is she who is responsible for the many mental functions that we possess.
But if the cortex is the same for us and the mice, why don't the mice play the violin and make scientific discoveries, and are people capable of this even at least sometimes? In other words, what makes us special compared to other mammals?
Quite a long time ago it became clear that this is a very complex question that has many answers. We tried to answer one of them in our work at the Allan Institute. Human brain volume and cortical area increased very rapidly during evolution. Over the past 125 million years, the human cerebral cortex has become approximately 1000 times larger than mouse. It is logical that human beings had to adapt to such a rapid change on the evolutionary time scale. Unfortunately, we cannot go back in time and compare the brains of the ancestors of humans and mice, but we can compare the brains of mice and humans now, given how much time has passed.
In order not to compare apples with oranges, we examined the properties of the most common neurons in the cortex - pyramidal cells of 2/3 layers. It is in this layer that the thickest in the human cortex is compared with the mouse in the corresponding scale. We found that in the membrane of human neurons there is a lot of special current called h-current. HCN channels are responsible for it.
Such a current exists in many cells of the nervous system, but it is precisely in human neurons that it is especially abundant in neurons of 2-3 layers of the cortex. We learned this by studying the physiological properties of neurons, as well as the level of expression of genes responsible for h-current. On the one hand, this current makes neurons a bit more like an oscillator. It is thanks to him that a neuron can generate long fluctuations in potential in response to the input that it receives from its neighbors.
In addition, it turned out that this current can help neurons transmit oscillations of the theta range (4-10 Hz) from dendrites to soma, where nerve impulses are generated. And also, the presence of h-current in neurons can accelerate the conduct of nerve impulses. This is especially important for large neurons, such as human neurons. On the one hand, a large neuron can communicate with a large number of other neurons, which can help more efficiently conduct information on the network. On the other hand, the larger the neuron, the slower it is, because information on it will spread longer. Perhaps the presence of a large amount of h-current in human neurons made it possible to conduct information faster despite their large size.
Comparing the neurons of humans and other animals, we hope to gradually understand what exactly makes the human brain special. Perhaps the difference between the human brain and the mouse is the same as between the game console and the supercomputer. Both of them are built on microprocessors, but the supercomputer has much greater performance due to faster elements and more of them.
https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30900-0
https://www.biorxiv.org/content/early/2018/05/02/312298
# neurotol
У записи 34 лайков,
3 репостов,
1322 просмотров.
3 репостов,
1322 просмотров.
Эту запись оставил(а) на своей стене Анатолий Бучин
