Загадка мощных ионных каналов мозга получила объяснение спустя 40 лет

Ученые предложили объяснение загадки BK-каналов мозга, которая занимала нейробиологов более 40 лет. Исследователи выяснили, почему в ходе эволюции эти структуры приобрели способность пропускать ионы калия значительно эффективнее других каналов. Результаты работы опубликованы в журнале Communications Biology.

Исследование провели специалисты Окинавского института науки и технологий под руководством Эрика Де Шуттера. Они изучили BK-каналы, участвующие в формировании электрических импульсов нервных клеток.

Ученые установили, что у млекопитающих и птиц проводимость этих каналов значительно выше, чем у многих беспозвоночных. Чтобы выяснить причину такого различия, исследователи сопоставили данные об эволюции животных и провели компьютерное моделирование работы нейронов.

Выяснилось, что каналы с низкой проводимостью работают менее эффективно. Для передачи такого же количества ионов калия клетке требуется больше каналов. При этом для их активации необходим кальций, за который многочисленные каналы начинают конкурировать друг с другом.

У каналов с высокой проводимостью такой проблемы практически не возникает. В результате они обеспечивают более эффективную передачу электрических сигналов и позволяют точнее контролировать время возникновения нервных импульсов.

По мнению Де Шуттера, именно необходимость высокой точности передачи сигналов могла стать одним из факторов эволюционного развития BK-каналов. Это особенно важно для сложных движений, требующих согласованной работы нервной системы.

Исследователи проверяли свою гипотезу на компьютерной модели клеток Пуркинье мозжечка, участвующих в координации движений. Авторы отмечают, что полученные результаты предлагают возможное объяснение эволюционных изменений, но не доказывают их единственную причину.

Ранее сообщалось, что Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2026 года присудили за открытия в области светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики. Эта технология позволяет исследователям управлять активностью нервных клеток с помощью света.