Эволюционный биолог: «Мозг вызывает огромный интерес учёных, но несмотря на это, мы очень мало о нём знаем»

https://itmo.ru/ru/

https://itmo.ru/ru/

29 Июня 2020

Эволюционный биолог: «Мозг вызывает огромный интерес учёных, но несмотря на это, мы очень мало о нём знаем»

Профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколковского института науки и технологий, эволюционный биолог Филипп Хайтович провёл онлайн-лекцию о самом сложном и загадочном человеческом органе — о мозге. Главные тезисы лекции в этом материале.

Со школы мы знаем, из каких долей состоит мозг, какие функции он выполняет. Учёные располагают куда большим количеством информации, но даже они не решаются сказать, что понимают все принципы работы этого механизма. Чем же мозг отличается от других органов, какую роль в нём играют липиды и можно ли по их составу отличить дикое животное от домашнего или ребёнка от пожилого человека?

Самый «жирный» орган

Известный факт: мозг состоит из большого количества нейронов. В мозгу их около 100 миллиардов, и каждый нейрон формирует от 1000 до 10000 синаптических контактов. Но этой информации недостаточно, чтобы понять структуру и состав самого удивительного и сложного органа человека.

Мы знаем, что в состав мозга входят нейроны, астроциты, олигодендроциты, микроглия — но мы понятия не имеем, сколько разных типов есть у каждого вида этих клеток. Казалось бы, мозг — уникальный объект, который постоянно вызывает интерес учёных, но несмотря на это он до сих пор плохо изучен. На это есть свои причины. Например, исследователи только недавно получили инструмент, который позволяет им различать типы клеток не по электрической активности, а по задействованным генам.

Мозг — гетерогенно организованный орган, в котором находится множество разделов, выполняющих специфические функции. Кто-то удивится, но ведь и другие органы: сердце, печень — имеют разные части, которые нацелены на конкретную задачу. В чём же тогда специфика? В отличие от того же сердца, разделы мозга имеют не только разные задачи, но и различную молекулярную структуру.

Как и большинство органов, мозг на 70-80% состоит из воды. Но его принципиальное отличие кроется в количестве белков. В структуре мозга их намного меньше, чем в других органах. Зато очень много жиров. Мозг потребляет огромное количество энергии, порядка 17% от всех энергетических затрат тела приходятся на него.

Мозг очень «жирный» орган. Липиды составляют более 60% сухого веса мозга и являются материалом, из которого построены мембраны и оболочки его клеток. Именно поэтому они влияют на качество всех его функций. Если мембраны слишком жёсткие, то рецепторы будут медленнее работать, затрудняя передачу импульсов. Из-за чего могут нарушаться мыслительная и двигательная активность человека.

Вычисления по липидам

Мозг — динамичная структура, которая меняется в процессе эволюции. Учёные могут наблюдать эти различия, в том числе, по изменению липидов мозга, например, они способны отличить людей и животных с разным поведением.

Ещё 8 миллионов лет назад у человека и шимпанзе был общий предок, сейчас мы отличаемся от шимпанзе по ДНК всего на 1-2%. Но много это или мало? На самом деле процент играет второстепенную роль. Например, внутри одного организма печень и мозг имеют одну и ту же ДНК, но ведь мозг от печени отличается существенно. В этом вопросе важную роль играют скорее РНК и гены, которые проявляют свою активность.

Если мы посмотрим на липидную карту мозга человека и шимпанзе, проведём исследование на спектрометре, то увидим, что больше всего различий в липидном составе в двух областях: белом веществе и префронтальной коре, которая отвечает за то, как мы думаем и анализируем информацию.

Следующий вопрос: есть ли различия в липидном составе мозга у людей разного возраста? Ответ: да, но несущественные. Наибольшее количество изменений в мозге человека происходит в первые 7 лет жизни, на временном промежутке 30-100 лет практически нет изменений. Это, к слову, хорошая новость, потому что есть много теорий о том, что с годами мозг ломается, как машина. В нём, конечно, происходят нейродегенеративные процессы (точкой перелома, считается возраст 50-60 лет), но не в больших объемах, поэтому при должном уходе за здоровьем — мы можем сохранять хорошую мозговую деятельность до глубокой старости.

Кроме того, различия в липидной карте мозга позволили учёным провести любопытный эксперимент. Они сравнили липидный состав мозга одомашненных животных и диких (на примере лис, норок и крыс), чтобы проверить, меняется ли он при изменении образа жизни животного. Оказалось, что концентрация липидов во фронтальной коре мозга у домашних и диких зверей отличаются, что подтверждает гипотезу учёных, а также иллюстрирует естественную эволюцию и «одомашнивание» самого человека.
Источник:  https://itmo.ru/ru/
Короткая ссылка на новость: https://www.nstar-spb.ru/~zjBqB


Газета «Санкт-Петербургский вестник высшей школы»

Санкт-Петербургский вестник высшей школы

музыкальный вестник