Универсальный «регулировщик» родом из гиппокампа

Зоны гиппокампа в мозге, отвечающие за пространственную и эпизодическую память, тесно взаимосвязаны, но для того, чтобы сохранить организованные ими воспоминания, нужен баланс возбуждающих и успокаивающих входных сигналов. Часть гиппокампа, зона СА2 – это «регулировщик», оберегающий местные цепи нейронов от гиперактивации или «перенапряжения». Если активности СА2 нет, то развивается генерализованное возбуждение нейронов в виде эпилептического припадка. Однако эта область имеет и более широкую сеть влияния, включая обработку информации. Об этом сказано в работе, проведённой Институтом наук о мозге RIKEN в Японии и Университетом Париж Декарт во Франции и опубликованной в Neuron.

Двойное иммуногистохимическое маркирование показывает устойчивую Cre рекомбиназу в пирамидальных клетках СА2. Зеленый: ?-Сre; Красный: ?-PCP4, маркер СА2-пирамидных клеток; синий: краситель DAPI, диамидинофенилиндол, окрашивающий богатые связкой аденин-тимин участки ДНК. Источник: RIKEN

Руководитель группы Томас Макхью (Thomas McHugh) из RIKEN и его коллеги изучали мышей, у которых зона СА2 либо нарушалась временно, либо разрушалась совсем. Исследуя соединение СА2 с соседними СА1 и СА3, исследователи обнаружили, что оптогенетическая стимуляция первой зоны приводит к подавлению сигналов в сетях, особенно в СА3. Далее они определили, что если «отключить» СА2 нервно-паралитическим токсином, то это приводит к перевозбуждению СА3.

Наблюдения в срезах мозга исследователи воспроизвели и расширили на мышах. В ходе разведки открытых площадок и дорожек у мышей с «оглушённой» зоной СА2 отмечалось увеличение локальных полевых потенциалов – суммарного электрического тока из большого количества нейронов в гиппокампе.

Исследовательская группа Макхью ранее уже сообщала о том, как такого рода волновая активность мозга организует пространственное кодирование в гиппокампе. На этот раз они обнаружили, что значительное увеличение мощности медленноволновой активности в 4-12 Гц, называемой тета-ритмом, вместе со всплесками высокочастотных колебаний, срабатывали в зависимости от пространства, то есть привязывались к конкретным локациям, которые посещали животные.

Но вот в состоянии покоя или неподвижности мышей учёные наблюдали совсем другое: короткие, частые, большие по амплитуде скачки, которые больше напоминали эпилептическую активность мозга.

«Нормальные волны по всему гиппокампу попадают «под влияние» эпилептиформных разрядов, происходящие из СА3, которая становится очень возбудимой без «успокаивающей» деятельности СА2», — заметил Макхью.

Эти мыши также были более восприимчивыми к судорогам, вызванным нейротоксином, по сравнению с контрольными мышами.

Таким образом, СА2, по сути, борется с распространением излишнего возбуждения нейронов в гиппокампе. Также выяснилось, что эта зона влияет на навигацию и память у мышей. Но дальнейшие исследования всё-таки необходимы.

Текст: Анна Хоружая