聪明的骨头:骨骼内隐藏的复杂性

你的骨骼是精明的它们很轻但很强壮,当它们断裂时它们自我修复更多 - 虽然你无法分辨 - 你的骨头不断更新自己,取代旧骨头新的这不是唯一的其他组织和细胞(最明显的皮肤) )替换自己但骨骼做适应,调整以满足身体的机械和生理需求骨骼如何实现如此卓越的东西

新的成像技术揭示了以前未被充分认识的骨骼维度:活体细胞网络深入其中

这个生命网络由骨骼中最丰富的细胞组成:惊人的骨细胞骨细胞(字面意思是“骨细胞”)被活埋骨组织形成时的骨组织它们形成长枝状树突状指状物,渗入组织并伸出彼此相互连接生活在坚硬的岩石状骨中,骨细胞难以研究它们被认为是无效且无趣的长时间时间他们现在已经知道感知机械应变,协调骨组织更新,并调节血液中的钙水平随着越来越多的研究人员调查这些细胞及其网络,图片变得更加精细

骨细胞明显数量众多且密集相关(见下图) ),但是从来没有对它们进行实际编号但是在生物学帮助中值得做数字我们发现了新的见解,以至于研究人员已经从科学文献中收集了许多物种的许多“生物”的数据库和手册

例如,人类神经皮层的突触数量估计为150万亿麻省理工学院涉及120,000名网络游戏玩家的公民科学项目已经通过一个名为EyeWire的项目来帮助理解大脑如何看待运动

但为什么有人关心骨细胞的数量

因为,除了控制骨骼强度和钙和磷酸盐等重要矿物质释放到血液中之外,现在有证据表明这些细胞可能会影响你的免疫系统的运作方式,你的脂肪含量,你的肾脏如何运作,甚至男性生育能力因此,为了了解骨细胞网络的大小,我们开始在人体骨骼中对其进行量化我们发现甚至超出了我们的预期事实证明,在您的骨骼内部存在一个几乎与神经网络一样复杂的网络你的大脑网络根据最近的成像数据(例如这里和这里),我们计算出人体骨骼含有大约420亿个骨细胞,这大约是地球人口的六倍

相比之下,人类的大脑包含了860亿个神经元,包含在一个体积内(周围) 12升)与骨架相当(约175升)当然,当我们将这些小手指的长度加在一起时,骨架更加展开,想象它们被端到端放置,我们发现这个网络长约175,000公里,是地球周长的四倍多,几乎与大脑中轴突的总长度相同:180,000 km我们基于简单代数操作的许多估计以前发表的数据但是一个重要的信息无法轻易估计:骨细胞与邻居的连接数量没有连接的大脑无能为力,因此估计骨细胞网络中的连接很重要不幸的是,骨细胞之间的联系很难直接看到的是骨细胞及其手指所在的通过骨骼的小隧道所以为了测量这个代理隧道网络和细胞网络,我们采用了树枝状手指分支的数学模型

代理网络,我们计算出骨细胞网络中存在23万亿个连接人体因此,通过这些措施,你的骨骼就像你的大脑一样,在类似大小的空间中相互连接相似数量的细胞但为什么我们的骨骼需要这么复杂的网络

我们并不确切知道,但我们确实知道这些细胞交换信息,就像神经元一样

骨骼细胞占据的隧道仍然可以在老骨头中看到,包括恐龙化石 我们可以利用这些信息来了解骨骼是如何进化成为我们拥有的自我检测和自我调节的生物材料;这是大脑化石无法做到的事情骨细胞相互交流关于骨骼弱的地方需要加强,或者需要修复的地方需要修复这些信息传递给骨骼表面的细胞能够去除受损骨(破骨细胞)并形成新骨(成骨细胞)我们对这些细胞如何沟通知之甚少但如果我们这样做,我们可以找到更好的骨质疏松症治疗方法,如骨质疏松症或成骨不全症,并想方设法让足球运动员在断裂后更快(更安全!)回到球场上同时,下次站起来,四处走动或做重物时,想想骨骼中的骨细胞网络如何应对压力并使你紧张正在通过并感谢你的骨细胞保持你的骨骼强壮(和聪明)足以支持你

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