Исследование показывает, как некоторые нейроны компенсируют смерть своих соседей

Исследования Чикагского университета выясняют, что происходит в мозге, когда нейрон умирает, и как себя ведут окружающие нейроны, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Journal of Neuroscience.

Наш мозг представляет собой сложную сеть из миллиардов нейронов, постоянно передающих информацию через синапсы, и это общение лежит в основе каждой нашей мысли и движения. Но что происходит со схемой, когда нейрон умирает? Могут ли другие нейроны вокруг него усилиться, чтобы поддерживать тот же уровень функции?

Некоторые нейроны могут, но не все обладают такой способностью. Изучая несколько нейронных пар, которые иннервируют отдельные мышцы на модели плодовой мушки, исследователи обнаружили, что некоторые нейроны компенсируют потерю соседнего партнера.

Результаты являются шагом в направлении понимания пластичности мозга и использования этих знаний для лучшего понимания не только нормального развития, но и нейродегенеративных заболеваний.

«Теперь, когда мы знаем, что некоторые нейроны могут компенсировать смерть других нейронов, мы можем спросить, может ли этот процесс также происходить при неврологических заболеваниях», - сказал Роберт Каррильо, доцент кафедры молекулярной генетики и клеточной биологии и автор статьи.

Поскольку человеческий мозг невероятно сложен, исследователи используют сравнительно простую модель плодовой мушки для исследования фундаментальных концепций нейробиологии, которые потенциально могут быть перенесены в наш мозг высшего порядка.

Чтобы лучше понять, как мозг адаптируется к структурным и функциональным изменениям, Каррильо и аспирант Юпу Ван исследовали нервно-мышечную систему плодовой мушки, где каждая мышца иннервируется двумя двигательными нейронами. Хотя известно, что нейроны могут изменять свою активность, когда в их собственных синапсах происходят возмущения, этот процесс известен как синаптическая пластичность, они задались вопросом, что произойдет, если один нейрон будет удален из системы. Смогут ли другие нейроны отреагировать и компенсировать эту потерю?

На этот вопрос нелегко ответить: удалить отдельные нейроны без одновременного разрушения других нейронов сложно, и также трудно измерить базовую активность одного нейрона. Исследователи решили эту проблему, экспрессируя гены, способствующие гибели клеток, в очень специфической подгруппе моторных нейронов. Затем они использовали изображения и электрофизиологические записи, чтобы выделить активность одного оставшегося нейрона в паре.

В одной мышце они обнаружили, что оставшийся нейрон расширил свою синаптическую ветвь и компенсировал как спонтанную, так и вызванную нейротрансмиссию отсутствующего соседа. Однако, когда исследователи выполнили ту же процедуру на двух других мышцах, они обнаружили, что оставшийся нейрон не компенсировал потерю своего соседа.

«Похоже, что некоторые нейроны обладают способностью обнаруживать и компенсировать соседние нейроны, а другие - нет», - сказал Ван.

Это может быть связано с тем, что, как обнаружили исследователи, каждый нейрон имеет разные функциональные свойства. Нейрон, который компенсировал потерю своего соседа, также вносил наибольший вклад в общую активность мышцы в исходных условиях.

Это все еще оставило исследователей перед интригующим вопросом: откуда оставшийся нейрон знает, сколько нужно компенсировать? Они предположили, что пары нейронов работают вместе, чтобы установить «точку отсчета» для активности при формировании цепи. В самом деле, они обнаружили, что если сосед нейрона никогда не формирует синапсы - если система никогда не знала, что должна получать информацию от двух нейронов, - то оставшийся нейрон не будет компенсировать.

Это оставляет надежду на то, что дальнейшие исследования могут помочь выяснить, могут ли нейроны, чьи соседи поражены нейрогенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), который вызывает прогрессирующую гибель нейронов и потерю мышечной функции, проявлять синаптическую пластичность.

Затем исследователи изучат механизм, вызывающий компенсацию. Они надеются лучше понять, как посылается сигнал о том, что нейрон умер, и как этот сигнал, в свою очередь, заставляет другой нейрон компенсировать исчезновение умершего.

[Фото: eurekalert.org]

Источник: scientificrussia.ru

Комментарии: