|
|
 |
|
|
 |
Наш объем памяти равен 20 000 смартфонов: ученый Пермского Политеха рассказал, чем еще вас может удивить собственный мозг
22 июля отмечается Всемирный день мозга. Ученый Пермского Политеха рассказал, сколько нейронов содержится в этом органе и могут ли они передавать сигналы со скоростью истребителя, почему для работы ему требуется меньше электроэнергии, чем суперкомпьютеру и какая его часть досталась человеку от рыб.
В мозге содержится до 100 млрд нейронов
Нейроны — это основные клетки нервной системы, способные генерировать и передавать импульсы с помощью электрических и химических сигналов. Именно они образуют сложные нейронные сети, обеспечивающие работу мозга, мышц и всех органов, а также наше мышление и память.
– По разным оценкам в нашем мозге их содержится от 19 млрд до 100 млрд штук. Такой разброс в данных возникает из-за трудности точного подсчета клеток в этом объемном и сложном органе, – комментирует кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Валерий Литвинов.
Считается, что большая часть нейронов формируется еще в период внутриутробного развития.
– Процесс появления новых клеток во взрослом мозге если и происходит, то крайне ограниченно, в основном в гиппокампе — области, отвечающей за память и обучение. При этом скорость их образования, по разным оценкам, варьируется от крайне низкой – менее 0,03% в день, до полного отсутствия у некоторых людей. С гибелью нейронов ситуация обстоит иначе: в норме она происходит постоянно, и ее скорость составляет от 3,5 до 16 млн клеток в день. Однако переживать не стоит: это естественная часть работы головного органа, связанная с «обрезкой» лишних или неиспользуемых связей, которая важна для его эффективной работы, – делится Валерий Литвинов.
Наш объем памяти равен 20 000 смартфонов
По словам Валерия Литвинова, оценочный объем памяти человеческого мозга составляет около 2,5 петабайт или примерно 2,5 миллиона гигабайт.
Для наглядности это эквивалентно емкости 20 000 смартфонов с 128 ГБ памяти.
– Секрет даже не в количестве нейронов, а в их способности создавать невероятное количество связей. Каждая такая клетка может формировать более тысячи соединений, создавая сложнейшую сеть. Информация распределяется по этим нитям, и именно такое комбинирование путей увеличивает его емкость, – объясняет ученый Пермского Политеха.
Для поддержания равновесия нужно больше клеток, чем для мышления и речи
Мозжечок – область мозга, отвечающая за равновесие и координацию, которая занимает всего 10% объема черепа и весит около 154 граммов. Несмотря на это, она содержит 70–80% всех нейронов мозга — при том, что в коре полушарий, которая отвечает за мышление и речь, находится всего 19–20% нервных клеток.
– Такое неравномерное соотношение объясняется ключевой ролью мозжечка в автоматизации движений и обучении: здесь хранятся все отработанные двигательные навыки — от ходьбы до игры на фортепиано, а каждая его клетка может принимать до 200 000 сигналов от других нейронов. Но этим его функции не ограничиваются: современные исследования показывают, что он также участвует в эмоциональных реакциях, планировании, формировании системы вознаграждения и даже социальном поведении — именно поэтому его повреждения могут приводить не только к нарушению равновесия, но и к проблемам с памятью и вниманием, – объясняет Валерий Литвинов.
Импульсы в мозге передаются со скоростью реактивного истребителя
Скорость сигнала напрямую зависит от толщины нервного волокна и наличия миелиновой оболочки.
– Максимальная скорость передачи импульса в мозге достигает 432 км/ч – примерно так разгоняется реактивный истребитель на взлете. Этого темпа достигают самые крупные и толстые нервные пути, которые в первую очередь отвечают за доставку команд от скелетных мышц и тактильных рецепторов, обеспечивая нашу способность ощущать положение тела в пространстве и быстро реагировать на прикосновения, – рассказывает Валерий Литвинов.
Тонкие волокна, лишенные миелиновой изоляции или имеющие ее очень мало, проводят импульсы гораздо медленнее — всего до 7,2 км/ч. Именно по ним передаются сигналы боли и температуры. Поэтому ощущения после ушиба или перелома приходят с заметной задержкой по сравнению с обычным прикосновением, что связано с разницей в скорости проведения сигнала по этим двум типам нервных окончаний.
Мозгу и лампочке нужно одинаковое количество энергии
Электрический сигнал в мозге создается благодаря движению заряженных частиц натрия и калия, растворенных во всех жидкостях нашего организма. Они попадают туда с пищей и водой, а затем распределяются особым образом: калий концентрируется внутри нейронов, а натрий — на внешней стороне.
– Когда приходит сигнал, ионы натрия устремляются внутрь, меняя заряд на положительный — это и есть электрический импульс. Затем открываются каналы для ионов калия, которые выходят наружу, возвращая заряд обратно и подготавливая клетку к следующему всплеску, – говорит Валерий Литвинов.
В этот момент мозг потребляет около 20 ватт. Этого количества энергии достаточно, чтобы зажечь небольшую светодиодную лампочку. Поразительная эффективность нашего головного органа становится очевидной при сравнении: мощнейшие суперкомпьютеры выполняют эквивалентный объем вычислений, потребляя в миллион раз больше — около 20 мегаватт.
Одна из важнейших частей мозга передалась человеку от рыб
– Фундамент нашего головного органа или так называемый «рептильный мозг» — это наследство, доставшееся нам от первых позвоночных, живших около 500 миллионов лет назад. Он включает в себя ствол мозга и мозжечок и почти не изменился за сотни миллионов лет эволюции. Именно этот древний отдел берет на себя управление жизненно важными функциями, такими как дыхание, сердцебиение и поддержание равновесия. Процессы происходят на бессознательном уровне, обеспечивая непрерывную работу организма, – делится Валерий Литвинов.
Ученые находят подтверждения этого в исследованиях самых примитивных рыб, например, миног, у которых базовый набор нейронных ядер схож с нашим.
Мозг движется и очищается благодаря мышцам пресса
Во время физической активности сокращение мышц живота существенно влияет на мозг.
– Когда пресс напрягается, он повышает давление в брюшной полости. По позвоночному венозному сплетению оно передается прямо в череп, заставляя головной орган смещаться вперед на несколько микрометров. Этот механизм жизненно важен, потому что обеспечивает мягкое механическое воздействие, выталкивая отработанную жидкость и токсины из тканей мозга в пространство между его оболочками, – рассказывает Валерий Литвинов.
Нарушение этого взаимодействия, например, из-за ожирения, которое хронически повышает внутрибрюшное давление, может мешать нормальной очистке органа и способствовать когнитивному снижению.
В мозге существуют специальные клетки, которые активируют воспоминания
Астроциты – это самый многочисленный тип клеток вспомогательной ткани мозга, которые имеют звездчатую форму с множеством отростков. Исследования последних лет показывают, что они активируют и стабилизируют конкретные воспоминания.
– Этот механизм работает в два этапа: сначала, когда вы переживаете эмоциональное событие, астроциты в течение нескольких дней наращивают на себе рецепторы, чувствительные к гормону норадреналину, как бы настраиваясь на будущее воспоминание. Когда вы позже вызываете это впечатление в памяти, в мозге снова активируется норадреналин. Астроциты его улавливают, после чего выделяют вещества, укрепляющие связи между нейронами, делая воспоминание более ярким и устойчивым, – объясняет Валерий Литвинов.
Мозг – самый жирный орган в теле
– Содержание жира в сухом веществе мозга составляет около 60% и может достигать приблизительно 840 г при среднем весе органа 1,3–1,5 кг. Это делает его лидером среди всех систем в теле человека, – отмечает Валерий Литвинов.
Такое огромное количество жировой ткани жизненно необходимо ему для исправной работы.
– Большая ее часть сосредоточена в миелиновых оболочках — «изоленте» нервных волокон, которая обеспечивает быструю передачу сигналов и влияет на память и общее когнитивное здоровье. А еще это главный строительный материал для мембран нейронов. Они участвуют в обмене веществ и служат источником энергии, и даже могут использоваться как топливо, когда уровень глюкозы падает. Исследования показывают, что истощение жировой прослойки или изменение ее состава связано с риском развития нейродегенеративных заболеваний, – говорит Валерий Литвинов.
Объем мозга уменьшается после 50 лет
Действительно, после 50 лет объем мозга уменьшается примерно на 2–3% за каждое десятилетие.
– Это происходит не столько из-за массовой гибели нейронов, сколько из-за того, что они сами становятся меньше, их отростки укорачиваются, а число связей между ними сокращается. Кроме того, с возрастом страдают вспомогательные клетки мозга. Например, олигодендроциты, отвечающие за создание миелиновой изоляции нервных волокон, теряют свою активность, что ведет к уменьшению объема белого вещества, отвечающего за передачу сигналов, а астроциты, выделяющие питательные элементы, перестают эффективно поддерживать нейроны. Это естественный процесс, который в первую очередь затрагивает кору головного мозга и гиппокамп — области, критически важные для памяти и сложного мышления, – отмечает Валерий Литвинов.
Замедлить эти возрастные изменения можно и, что обнадеживает, у этого органа есть значительный ресурс нейропластичности — способности перестраиваться и компенсировать потери. Современные исследования показывают, что некоторые слои коры остаются стабильными даже в глубокой старости, если они активно используются. Лучшие способы сохранить мозг — это регулярная физкультура, особенно упражнения, требующие координации и внимания, сбалансированное питание, богатое омега-3 жирными кислотами, и постоянная умственная и социальная активность.
Контактное лицо: Ворошнина Александра (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:56, 21.07.2026
Количество просмотров: 838
Страна: Россия
| Ученый Пермского Политеха развеял 5 самых популярных мифов о донорстве костного мозга, ПНИПУ, 23:12, 18.09.2026, Россия |
303 |
| 19 сентября отмечается Всемирный день донора костного мозга. Для тысяч пациентов с лейкозом и другими тяжелыми заболеваниями крови трансплантация остается последним шансом на спасение. Ежегодно около пяти тысяч россиян нуждаются в такой операции. Однако половина граждан считает такую процедуру опасной. Ученый ПНИПУ разобрал пять самых устойчивых заблуждений, чтобы развеять их. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
