Долгое время учёные спорили, состоит ли мозг из отдельных клеток или из сплошной сети. В 1906 году Нобелевскую премию разделили два противника: Камилло Гольджи, создавший метод окраски нервной ткани серебром, и Сантьяго Рамон-и-Кахаль, который с помощью этого метода убедительно показал, что нервная система состоит из отдельных клеток. Эту идею называют нейронной доктриной.
Сколько их
В 2009 году бразильская группа Сюзаны Эркулано-Усель посчитала клетки в мозге человека, «растворив» ткань и посчитав ядра. Получилось в среднем около 86 миллиардов нейронов и примерно столько же клеток глии. До этого в учебниках стояла цифра 100 миллиардов, которая оказалась округлением.
Из чего устроена клетка
У типичного нейрона есть тело с ядром, многочисленные ветвящиеся отростки дендриты, которые принимают сигналы, и один длинный аксон, передающий сигнал дальше. Аксон многих нейронов покрыт миелином — жироподобной оболочкой, которая образуется из клеток глии. Она работает как изоляция и заметно ускоряет передачу: по немиелинизированным волокнам сигнал идёт порядка метра в секунду, по толстым миелинизированным — больше ста метров в секунду.
Как возникает импульс
В покое внутри клетки на несколько десятков милливольт (около −70) более отрицательно, чем снаружи. Если входящие сигналы суммарно сдвигают напряжение выше порога, открываются натриевые каналы, ионы входят в клетку, и мембрана на мгновение меняет полярность. Возникает потенциал действия — всплеск продолжительностью около миллисекунды, который бежит по аксону. Закономерности такого процесса в 1952 году описали Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли на гигантском аксоне кальмара (Нобелевская премия 1963 года).
Важное свойство: импульс подчиняется правилу «всё или ничего». Он либо возникает целиком, либо нет, и его размер не зависит от силы раздражения. Информация кодируется частотой и временем импульсов. Типичные скорости — от нескольких до нескольких десятков импульсов в секунду.
Не все нейроны одинаковы
Есть клетки, возбуждающие соседей, и тормозные клетки, которые подавляют активность: без торможения мозг не мог бы выделять важное и склонялся бы к судорожным разрядам. Бывают клетки с сотнями тысяч входов и совсем маленькие. Один нейрон ничего не «думает». Содержание возникает из того, как клетки соединены и как меняются эти соединения.