Maailm

Inimese teevad nii targaks erakordsed närvirakud 

Kais Allkivi, 27. oktoober 2018, 00:01
MIS MEID ROTIST ERISTAB? Muuhulgas ka see, et inimaju närvirakkude osad saavad iseseisvamalt talitleda. See on MIT neuroteadlaste meelest üks tegur, mis annab inimese närvirakkudele suurema arvutusvõimsuse. Vida Press
„Inimesed pole targad üksnes seetõttu, et meil on teiste liikidega võrreldes rohkem närvirakke ja suurem ajukoor. Meie närvirakud käituvad täiesti teistmoodi,“ sedastab närvisüsteemi uurija Mark Harnett. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) neuroteadlase sõnul aitab just see, kuidas inimajus paiknevad närvirakud elektrisignaale edasi kannavad, seletada meie aju harukordset arvutusvõimsust.

Aju närvirakud ehk neuronid saavad elektrisignaale tuhandetelt muudelt rakkudelt. Selle informatsiooni ühte liitmisel mängivad olulist rolli närvirakukeha pikad jätked, mida nimetatakse dendriitideks.

Samal teemal

Dendriite võib pidada sarnaseks arvuti transistoritega, mis juhivad ühe elektrisignaali abil järgmist ehk väljundsignaali. Närvirakujätked kannavad teistelt neuronitelt vastu võetud signaalid edasi rakukeha suunas. Kui neuronit piisavalt ärritada, saadab see omakorda välja elektriimpulsi, mis mõjutab teisi närvirakke. Niiviisi suhtlevad suured neuronivõrgustikud üksteisega, et genereerida signaalidele vastavalt meie mõtteid ja käitumist.

Paksem ajukoor nõuab pikemate jätketega rakke

Struktuurilt meenutab närvirakk puud, mille ohtrad oksad koguvad infot ning edastavad selle tüvele. Uurimused on näidanud, et rakukehasse saabuvate elektrisignaalide tugevus sõltub osaliselt sellest, kui pikalt nad mööda dendriiti „rändavad“, et pärale jõuda. Signaal, mis saab alguse rakukehast kaugemal, mõjutab seda nõrgemini kui rahukeha lähedalt saabunud signaal.

Inimese ajukoores asuvate närvirakkude dendriidid on aga tunduvalt pikemad kui teistel imetajaliikidel, sest meie ajukoor on arenenud märksa paksemaks. Inimese ajumahust moodustab ajukoor umbes 75 protsenti, kuid näiteks roti ajumahust umbes 30 protsenti.

Ehkki inimese ajukoor on kaks kuni kolm korda paksem kui rotil, koosneb see samamoodi kuuest neuronite kihist, kusjuures sisekihtide neuronite dendriidid on piisavalt pikad, et ulatuda välimiste kihtideni. See tähendab, et ajukoore paksenedes on inimese ajurakkude jätked pidanud muutuma pikemaks ning suudavad kanda elektrisignaale kaugemale, seletab Science Daily.

PÜRAMIIDJAS NÄRVIRAKK: Sellised rakud asetsevad inimese ajukoore sisemistes neuronikihtides ja püüavad oma pikkade dendriitidega välimistest kihtidest elektrisignaale.  Lou Beaulieu-Laroche ja Mark Harnett, MIT

Uurimisrühm, kuhu kuulusid MIT aju- ja kognitiivteaduse osakonna dotsent Mark Harnett ja doktorant Lou Beaulieu-Laroche ning Harvardi meditsiinikooli ja Massachusettsi üldhaigla neuroloogiadotsent Sydney Cash, soovis teada, kuidas mõjutab erinevus signaalide teekonna pikkuses närvirakkude elektrilisi omadusi.

Teadlased kõrvutasid roti ja inimese dendriitide elektrilist aktiivsust. Selleks andsid neile haruldase võimaluse Massachusettsi üldhaiglas tehtavad operatsioonid, mille käigus eemaldatakse epilepsiat põdevatel patsientidel osa aju oimusagarast. Et pääseda ligi haigusega seotud ajupiirkonnale, peavad kirurgid eemaldama ka tükikese oimusagara eesmisest osast, mis pole epilepsiast mõjutatud. Sellest ajupiirkonnast ongi pärit umbes sõrmeküünesuurused koeproovid, mida Harnett ja tema kolleegid analüüsisid.

Olgu öeldud, et kuigi oimusagara eesosa on seotud erinevate funktsioonidega, nende seas keele- ja visuaalne töötlus, pole see piirkond ühelegi talitlusele kriitilise tähtsusega. Nii ei mõjuta selle osaline eemaldamine patsientide edasist elu.

Uurijad paigutasid koetükid ajuvedelikuga sarnasesse keskkonda, kust voolas pidevalt läbi hapnik. See võimaldas kudet kuni 48 tundi elus hoida. Selle aja jooksul mõõtsid nad elektrofüsioloogilise tehnoloogiaga seda, kuidas elektrisignaalid rändavad mööda püramiidja kujuga ehk pikaneuriidilisi närvirakke, mis on ajukoore sisemistes neuronikihtides – viiendas ja kuuendas kihis – peamine närvirakutüüp. Varem oli sarnaseid katseid tehtud näriliste närvirakkudega, kuid inimese dendriitide omadusi analüüsiti sel moel esimest korda.

Rohkem arvutusi lühema ajaga

Kuna inimese dendriidid katavad pikemaid vahemaid, on mööda närviraku jätkeid liikuvad signaalid inimesel rakukehasse jõudes palju nõrgemad kui rotil. Katsetest, mille tulemused avaldati läinud nädalal bioloogiaajakirjas Cell, ilmnes, et inimese ja roti dendriitidel on sarnane arv voolu reguleerivaid ioonikanaleid, ent inimesel paiknevad need dendriitide pikenemise tõttu hõredamalt. Tulemuseks on elektrivoolu suurem jagunemine rakus, mis tähendab, et dendriidid võivad lõiguti käituda ülejäänud närvirakust sõltumatult.

Kuidas on see kõik seotud inimese vaimse võimekusega? Harnetti hüpotees on: elektrilised erinevused, mis võimaldavad dendriidi rohkematel piirkondadel mõjutada sissetuleva signaali tugevust, lasevad närvirakkudel eraldiseisvalt teha keerukamaid kalkulatsioone. „Inimese närviraku osakesed saavad olla pisut iseseisvamad ja sellega kaasneb üksikute neuronite suurenenud arvutusvõime,“ lausub Harnett. Teisisõnu: inimese ajukoore ehitus lubab teha rohkem arvutusi ja arvutustele kulub vähem aega.

VÕIMAS VÕRGUSTIK: Inimese ajukoore närvirakkudel on teiste imetajatega võrreldes pikemad jätked, voolu kontrollivad ioonikanalid paiknevad rakkudes hõredamalt ja elektrisignaal jaotub raku osade vahel rohkem laiali. nobeastsofierce Science / Alamy

Harnett ütleb, et inimese ja teiste loomaliikide neuronite vahel on muidki erinevusi. See muudab keerukaks dendriitide elektriliste omaduste mõju hindamise. Tulevases teadustöös loodab ta edasi uurida dendriitide täpset toimet ning vastastikmõju inimese neuronite muude ainulaadsete omadustega meie vaimsete võimete määramisel.

PÄEVATOIMETAJA

+372 5199 3733
online@ohtuleht.ee

TELLIMINE JA KOJUKANNE

+372 666 2233
tellimine@ohtulehtkirjastus.ee

REKLAAM JA KUULUTUSED

+372 614 4100
reklaam@ohtulehtkirjastus.ee