О компании 
 Услуги 
 Пользователям 
 Поддержка 
 Контакты 
 
Главные новости
В мире
Россия
Бизнес
Наука и техника
Спорт
Культура
Здоровье
Подключиться
Оставить заявку
на подключение
Ссылки
Тарифные планы
Оставить заявку в службу ТП
Как оплатить
Карта сайта
Ресурсы сети
Почта
Блоги
Кино
Media
Фотогалерея
FTP сервера
Общение
Пиринговые сети
Игровые сервера
 
04.08.2008 00:20:00  Градусник из одного нейрона <<<

Один нейрон круглого червя C. elegans заменяет 400 человеческих, по крайней мере, если дело касается тепловой чувствительности. Отдельные нервные клетки способны регистрировать изменения температуры, не превышающие 0,1 оС. Энергия таких колебаний сопоставима с фотоном видимого света.


Если для нас с вами колебания температуры окружающей среды даже в несколько градусов ничем не грозят – можно надеть пальто или же, наоборот, включить кондиционер, – то для «холоднокровных» каждая доля градуса имеет значение. Тем более для маленьких животных, тело которых практически не обладает «буферными способностями».

И ни одна защитная оболочка, неважно, способна она выдержать гигантское давление или очень кислую среду, не будет способна защитить тело от охлаждения или перегрева. Даже рекордсменам по выживанию в экстремальных условиях среди многоклеточных – круглым червям – при небольших колебаниях температуры приходится выбирать: либо уползти туда, где привычней, или же изменить свой обмен веществ.

Видимо, от такой жизни они и стали сверхчувствительными: как показали Мириам Гудман и её коллеги из стэнфордского университета, отдельные нейроны С.elegans способны улавливать колебания в 0,1 oC.

Люди и большинство млекопитающих тоже способны справиться с подобной задачей, однако для достоверной «регистрации» зверям нужно как минимум 400 нейронов.

В своей публикации в Nature neuroscience американские нейрофизиологи показали, что на каждом термочувствительном нейроне червя, названном AFD, располагаются ионные каналы, открывающиеся при нагреве и закрывающиеся при охлаждении.

Эти своеобразные шахты, пронизывающие клеточную мембрану, пропускают исключительно один тип ионов. Так как ионы заряжены положительно или отрицательно, то это движение изменяет заряд самой мембраны. Если заряд достигает порогового уровня, то самостоятельно «лавинообразно» открываются другие каналы, приводя к возбуждению всей клетки.

Гудман воспользовалась так называемым методом «пэтч кламп», когда к отдельной клетке «подсасывается» тонкий стеклянный микроэлектрод. Это позволяет измерять потенциал и электрические токи через отдельные участки мембраны. А если осторожно прорвать мембрану на площади контакта, то тоненький электрод окажется соединенным с цитоплазмой, и мы сможем узнать заряд всей клетки.

Таким образом, ученым удалось зарегистрировать изменения напряжения даже при небольших колебаниях температуры.

Для того чтобы выяснить механизм этого феномена, ученым пришлось перебрать несколько «мутантов» – червей, генетически лишенных той или иной составляющей нейрона.

Как выяснилось, это каналы TAX-4/2, внутриклеточно активируемые молекулой цГМФ и в её отсутствии практически не реагирующие на колебания температуры. Отсюда вторая необходимая составляющая – фермент гуанилатциклаза, в обязательном порядке присутствующий в AFD-нейронах.

Вся вместе эта система обеспечивает феноменальную точность, реагирующую на колебания меньше 0,1 oС, а ведь изменения энергии, передающиеся при этом нейрону, не превышают энергию одного видимого фотона света.

Сравнение с фоторецепторами на этом не остановилось: по мнению ученых, высокая чувствительность и AFD-нейронов, и палочек, и колбочек обеспечивается большим количеством микроворсинок, увеличивающих площадь поверхности, играющую роль «усилителя» электрического сигнала.

Млекопитающим не так повезло: для того чтобы соотношение «сигнал/шум» достоверно позволило зарегистрировать потепление или похолодание такого масштаба, нужно 400 нейронов, в этом случае вероятность по сравнению с одним нейроном повысится в 20 раз. C. elegans такую расточительность позволить себе не может: ведь вся нервная система червя вкупе с «эквивалентом» мозга насчитывает всего лишь 302 нейрона, роль каждого из которых частично известна.

Насколько описанные процессы справедливы для наших терморецепторов, пока неясно, ведь для нейрофизиологов способность свободных нервных окончаний распознавать тепло и холод, и механизм, лежащий в основе этих процессов, пока остается загадкой.




Пётр Смирнов

http://www.gazeta.ru/science/2008/07/30_a_2796783.shtml

http://www.nature.com/neuro/journal/v11/n8/abs/nn.2157.html;jsessionid=98B5F3C194B38391CBAA035FE56D7914

 

 



Возврат к списку новостей

 
Wiki-новости
Экономика и финансы
Информационные технологии
Физика
Математика
Я - Женщина
Афиша
Нумизматика
История
История России
Великая Отечественная война
История Америки
Европа в Средние века
Великое княжество Литовское
Раннее Новое время
Возрождение
Византийская империя
Древний Рим
Древняя Греция
Древний Египет
Археология
Философия
Религии мира
Эзотерика
Астрономия
Биология
Орнитология
Океанология
Палеонтология
Стратиграфия и геохронология
Геология
Отправить SMS
 
Карта сайта