Care este diferența dintre creierul uman și cel al altor mamifere? Potenţial, eficienţa energetică, potrivit unui studiu publicat în Nature și prelaut de Cosmos Magazine.
Neuronii din creier comunică între ei prin impulsuri electrice. Aceste impulsuri, generate sub forma unor ioni precum potasiul și sodiul, intră în celulă printr-un canal ionic. Canalele acționează ca un comutator „pornit-oprit”, schimbându-și forma pentru a modifica fluxul ionilor, fie lăsându-i să intre și generând un semnal electric, fie închizându-se pentru a preveni trecerea semnalului.
Ilustrație a canalelor ionice (cu albastru) care livrează ioni (cu roșu și verde) printr-o membrană celulară (cu portocaliu). | Ilustrație: JUAN GAERTNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Recent, o echipă de cercetători de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (M.I.T.) a descoperit că numărul de canale ionice din creierul uman este la o densitate mai mică decât în creierul altor mamifere. Ei au emis ipoteza că acest lucru a ajutat creierul uman să devină mai eficient.
Cercetătorii au analizat neuronii de la 10 mamifere – cel mai amplu studiu electrofizic de acest fel de până acum – și au descoperit că neuronii mai mari duc la mai multe canale ionice, într-un raport relativ constant între dimensiune și numărul de canale.
Acest lucru înseamnă că neuronii mai mari pot încă gestiona toate impulsurile electrice cu care sunt bombardați, deoarece canalele lor ionice au capacitatea de a procesa ionii. Indiferent de dimensiunea creierului, costul energetic pentru funcționarea creierului fiecărui mamifer a fost aproximativ același.
Creierul uman este excepția
Adică, la fiecare mamifer, cu excepția oamenilor, la care s-a observat o densitate mult mai mică de canale ionice decât era de așteptat.
„Studiile comparative anterioare stabiliseră că creierul uman este construit ca și alte creiere de mamifere, așa că am fost surprinși să găsim dovezi solide că neuronii umani sunt speciali”, spune fostul absolvent al M.I.T., Lou Beaulieu-Laroche.
Un beneficiu al unei densități mai scăzute a canalelor ionice poate fi faptul că se utilizează mai puțină energie pentru pomparea ionilor în neuroni, energie care ar putea fi apoi deviată către alte procese, cum ar fi crearea de conexiuni sinaptice mai complexe.
„Dacă creierul poate economisi energie prin reducerea densității canalelor ionice, el poate cheltui acea energie pe alte procese neuronale sau de circuit”, spune Mark Harnett, profesor asociat de științe ale creierului și cognitive, membru al Institutului McGovern pentru Cercetare a Creierului al M.I.T., și autorul principal al studiului. „Credem că, în decursul evoluției, oamenii au reușit să depășească această limitare a dimensiunii cortexului și au descoperit o modalitate de a deveni mai eficienți energetic, astfel încât să cheltuiască mai puțină [energie] pe unitatea de volum, în comparație cu alte specii.”
În acest caz, creierul uman ar putea funcționa cu aceeași cantitate de energie ca și creierul altor mamifere, dar ar putea efectua proceduri mai complexe cu excesul de energie deviat de la canalele ionice.
Harnett speră să studieze modul în care este folosită această energie suplimentară și dacă există gene specifice responsabile pentru această densitate a canalelor ionice exclusivă oamenilor.