Мозг человека устроен иначе: учебники ошибались 100 лет
Выяснилось, что аксоны нейронов — не гладкие трубки, как рисуют в учебниках, а цепочки крошечных вздутий. Это меняет понимание передачи сигналов в мозге.
Ильдар ХайретдиновАвтор Hi-Tech Mail
Ученые Университета Джонса Хопкинса и Калифорнийского университета в Сан-Диего выяснили: аксоны нейронов — отростки клеток мозга, по которым передаются электрические сигналы, — устроены совсем иначе, чем принято изображать в учебниках. Вместо гладкого цилиндра вдоль аксона тянется цепочка крошечных вздутий, напоминающая нанизанные жемчужины. По версии авторов, именно эти структуры регулируют скорость нейронной передачи.
Причина столетней ошибки кроется в методологии подготовки образцов. При традиционной сушке тканей перед электронной микроскопией клетки деформировались до неузнаваемости. Ведущий автор работы, доцент Шигэки Ватанабэ из Университета Джонса Хопкинса, пояснил, что при стандартной электронной микроскопии ткани фиксируют и обезвоживают — именно это искажает форму клеток, — тогда как заморозка сохраняет прижизненную структуру: по его аналогии, замороженный виноград остается виноградом, а высушенный превращается в изюм. Его группа применила метод сверхбыстрого высокоплотного замораживания и впервые получила образцы, сохранившие прижизненную структуру. Аксоны примерно в сто раз тоньше человеческого волоса — прежде рассмотреть их истинную форму с достаточным разрешением попросту не удавалось.
На снимках мозговой ткани мышей и человека обнаружились характерные вздутия — так называемые несинаптические варикозы, не связанные с точками передачи сигнала, — диаметром около 200 нанометров, разделенные тонкими перемычками шириной около 60 нанометров. Математическую модель строения разработала группа профессора Падмини Рангамани из Калифорнийского университета в Сан-Диего: расчеты показали, что «жемчужная» геометрия определяется физическими свойствами мембраны, в первую очередь содержанием холестерина. Эксперименты с целенаправленным изменением уровня холестерина подтвердили прогноз — форма аксонов менялась предсказуемым образом.
Функциональный смысл вздутий раскрылся в опытах с электрической стимуляцией. После нее структуры увеличивались в среднем на 8% по длине и на 17% по ширине, причем эффект сохранялся не менее 30 минут. Скорость сигнала вдоль аксона при этом снижалась и не восстанавливалась как минимум час. Авторы полагают, что мозг задействует подобные изменения геометрии для тонкой настройки нейронной активности в зависимости от предшествующих импульсов.
Независимое подтверждение значимости аксональной формы пришло из Эдинбургского университета: в июле 2026 года в журнале PLOS Biology вышла работа, где из 880 протестированных соединений 33 оказались способны влиять на диаметр аксонов через конкретные молекулярные пути. Это открывает перспективы для создания препаратов, воздействующих на геометрию аксонов, в том числе при травмах спинного мозга.
Ранее мы рассказывали о том, как наблюдения за мозгом рыбки данио помогли раскрыть древний принцип передачи информации между нейронами, общий для рыб и человека.
НаукаБиологияПоделиться
