Ученые: в головном мозге нашли клетки, вырабатывающие сверхбыстрые сигналы

Биологи обнаружили в коре мозга человека и певчих птиц группу клеток, которые вырабатывают сигналы в несколько десятков раз быстрее остальных нейронов. Они помогают птицам заучивать новые песни, а людям – пользоваться орудиями труда, пишут ученые в научном журнале Nature Communications. Об этом сообщает ТАСС.

«Эти клетки критически важны для координации и выполнения самых сложных действий. Представьте себе пианистов — им приходится так быстро думать и действовать, что при исполнении музыкальных произведений они постоянно вынуждены опираться на те машинальные действия и движения, которые они отрабатывали во время обучения», – объяснил профессор Орегонского университета здоровья и науки Клаудио Мелло.

Мелло и его коллеги совершили это открытие в ходе опытов, в рамках которых ученые пытались выяснить механизмы, помогающие зебровым амадинам – небольшим певчим птицам из семейства вьюрковых ткачиков – заучивать новые мелодии. Подобные опыты, как считают многие ученые, критически важны для понимания того, как возник другой сложный способ общения с сородичами – человеческая речь.

Руководствуясь подобными соображениями, нейрофизиологи изучали, какие сигналы вырабатывают клетки моторной коры птиц, предположительно задействованные при исполнении песен. Для этого ученые подключили электроды к нейронам этой части коры и проследили за их активностью.

Эти опыты неожиданно указали на то, что в мозге птиц присутствовала уникальная группа необычно крупных нервных клеток. Они вырабатывали очень мощные и короткие импульсы, длина которых составляла всего 0,2 миллисекунды. Это, как отмечают Мелло и его коллеги, в десятки раз меньше, чем обычно тратят нейроны на выработку сигналов.

Открыв эти нервные клетки, биологи детально изучили структуру их ионных каналов и другие свойства. Оказалось, что данные тельца были очень похожи по всем своим качествам на так называемые клетки Бетца, нейроны моторной коры человека, предположительно задействованные в приобретении умения пользоваться сложными орудиями труда и в работе речевого аппарата.

Последующее изучение данных клеток указало на то, что их рекордно высокая скорость работы была связана с присутствием в них множества молекул белка NavB4, который ускоряет процесс перекачки ионов натрия внутрь нейронов. Эта цепочка аминокислот, как показали наблюдения за птенцами зебровых амадин, играет критическую роль в освоении ими умения петь и запоминать новые песни.

Как предполагают ученые, этот белок играет столь же важную роль в работе мозга человека, и сбои в его работе могут приводить к появлению проблем с речью и с освоением различных навыков, требующих очень четкого и быстрого контроля над своими движениями. Последующие опыты помогут понять, как предотвратить развитие подобных сбоев в работе мозга, подытожили исследователи.