Исследователи из Израиля обнаружили ранее неизвестные функции миелина, обеспечивающего передачу сигналов в нервной системе. Полученные данные объясняют, как именно это вещество помогает поддерживать высокую эффективность работы головного мозга.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), миелин в сером веществе коры головного мозга выполняет функцию энергосбережения, а не ускорения связи. Ученые из Университета Бен-Гуриона выяснили, что эта защитная оболочка вокруг нервных волокон снижает энергетические затраты мозга на передачу сигналов на 50 процентов.
Работа проводилась докторантом Ороном Котлером под руководством профессора Ильи Флейдервиша в сотрудничестве с Медицинским центром Университета Сорока, Институтом Вейцмана и Нью-Йоркским медицинским колледжем.
Снижение расхода энергии без потери скорости
Сравнив тонкие нервные волокна с миелином и без него, исследователи обнаружили, что наличие оболочки не меняет скорость передачи электрических сигналов — в обоих случаях она составляет около 0,32 метра в секунду. Однако миелинизированные аксоны пропускают на 50 процентов меньше натрия. Поскольку нейронам требуется энергия в виде аденозинтрифосфата (АТФ) для удаления натрия, это сокращает метаболические затраты на отправку сигналов вдвое.
Авторы исследования отмечают, что миелин в коре головного мозга отличается от миелина в периферических нервах. Он имеет более короткие изолированные участки и гибкие соединения, что позволяет экономить энергию при сохранении нормальной электрической функции.
Значение для медицины и технологий
Эти выводы могут способствовать новым исследованиям рассеянного склероза и других заболеваний. Понимание того, как повреждение миелина увеличивает энергетическую нагрузку на нейроны, может помочь в разработке новых методов лечения, направленных на регулирование энергии и сохранение химического баланса в клетках.
Кроме того, результаты исследования могут быть полезны при разработке энергоэффективных систем искусственного интеллекта, демонстрируя, как мозг поддерживает высокую производительность при низком потреблении энергии.
Источник: jns.org
