Между нейронами коры мозга может быть до девятнадцати синапсов.

Нервные импульсы бегут по нейронным отросткам, по дендритам и аксонам. Через дендриты нервная клетка получает сигналы от клеток-партнёров (хотя есть дендриты, работающие в обратную сторону, не на вход, а на выход), по аксону импульс передаётся дальше, другим нейронам. Чтобы импульс перескочил от нейрона к нейрону, с аксона на дендрит, ему нужно преодолеть синапс, специфический межклеточный контакт, довольно сложно устроенный. Есть синапсы, через которые импульс перескакивает, как если бы он тёк по обычным соединённым проводам. Но есть и другие синапсы, в которых используются нейромедиаторы: их выделяет из себя передающий нейрон и принимает следующий нейрон; под действием нейромедиаторов принимающий нейрон генерирует импульс и посылает его дальше. От синапсов с нейромедиаторами зависит очень многое, они могут ослабить импульс, даже просто погасить его, или усилить, и т. д.

Один из нейронов в образце мозга, взятом для клеточного картирования. (Иллюстрация: Lichtman Lab / Harvard University, Connectomics Team / Google)

Один и тот же нейрон может соединяться синапсами с огромным количеством других нейронов. Однако до сих пор считалось, что в паре нейронов синапс будет только один. То есть между аксоном одного нейрона и дендритом другого обычно есть только один контакт. Множественные синапсы между двумя нейронами считались большой редкостью. Но на самом деле это не такая уж редкость, как пишут в статье на портале bioRxiv исследователи из Гарварда и других научных центров. (UPD: В 2024 г. статья была опубликована в Science.)

Анализируя нейроны коры человеческого мозга, они увидели, что хотя «односинапсовые» контакты преобладают, примерно 10% нейронов используют «многосинапсовость». Причём число синапсов в паре нейронов может быть разным, в одном случае их было аж девятнадцать. (Не исключено, что это не предел, просто пар нейронов с большим числом контактов пока не попадалось.)

Повторим ещё раз, что «многосинапсовость» видели и раньше, например, в мозге мышей и дрозофил. Но там такие контакты встречались намного реже, чем у человека. Для чего нейроны соединяются несколькими синапсами, пока неясно. Возможно, такие нервные клетки включены в цепочки, которые имеют дело, так сказать, с информацией, не требующей особого обдумывания: например, что на красный свет нельзя переходить дорогу, или что дважды два равно четырём. То есть несколько синапсов обеспечивает быструю и безоговорочную реакцию всей нервной цепи в соответствующих условиях. Но так оно или не так, станет ясно после дальнейших экспериментов.

Другие необычные вещи, которые увидели исследователи в образце мозга, это странные извитые аксоны у некоторых нейронов – аксоны, напоминающие ползущих змей. Ещё удалось обнаружить пары нейронов, которые по форме были как будто зеркальным отражением друг друга. В чём смысл их зеркальности, и почему аксоны у некоторых клеток начинают извиваться, тоже пока неясно.

Всё это – лишь первые результаты масштабного проекта, цель которого – создать подробную карту мозга, учитывающую морфологические особенности нейронов и все их соединения друг с другом. В данном случае, как было сказано, исследователи работали не с целым мозгом, а с крохотным образцом, по размеру меньшим, чем кунжутное зерно. Его взяли во время операции на мозге у сорокапятилетней женщины (операцию ей делали в связи с эпилепсией). Затем образец после специальной обработки разрезали более чем на пять тысяч тончайших слоёв, которые рассматривали в электронном микроскопе. Специальный алгоритм объединял полученную гору микрофотографий в целые изображения нейронов и нейронных цепочек.

Карта этого крохотного кусочка мозга включает в себя около 57 тыс. клеток и 150 млн синапсов. Исследователи полагают, что дальнейший анализ данных преподнесёт и другие сюрпризы, которые, возможно, заставят пересмотреть некоторые взгляды на клеточную архитектуру мозга.

По материалам ScienceNews.