Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 194: самостоятельные дендриты

Как-то мы писали, как новые методы детекции электрической активности нейронов позволило расширить функции мозжечка.  В исследовании 2017 года новые методы используются шире – чтобы пересмотреть в целом в какой части нейрона возникает (или не возникает) возбуждение.

Контекст

Нейроны – клетки, очень растянутые в пространстве. Они состоят из тела нейрона и его отростков – дендритов (которые передают возбуждения к телу нейрона) и аксонов (передают электрический потенциал от тела нейрона). Дендриты могут тянутся на расстояние до 1000 микрон, тогда как само тело нейрона очень небольшое – около 10 микрон. Классическая теория возбуждения нейрона предполагает, что дендриты – это довольно пассивные участники в передачи электрического сигнала. Они служат связующим звеном между нейронами и передают информацию от синапса к телу нейрона, который в свою очередь интегрирует информацию полученную и от других дендритов и решает, что передавать по аксону к следующему синапсу.

Эта теория строится на изучении поведении дендритов нейронов в «пробирке» – нейронов, выращенных на культуральных планшетах. При таких исследованиях обычно в сам дендрит вставляется электрод, что позволяет измерить изменения потенциала. Что происходит с дендритами в живом организме проверить с помощью этого метода невозможно – животное будет двигаться, электрод сместится, а это приведет к повреждению и отмиранию дендрита.

В нынешнем исследовании ученые использовали тетрод, специальный вид электродов, который измеряет изменение напряжения на расстоянии, без проникновения в дендрит. Естественно, если разместить этот тетрод у головы животного, то измерение активности отдельных нейронов, не говоря уже о дендритах, получить не получится. Необходимо с ювелирной точностью внедрить тетрод к отдельных дедритам хирургическим путем. При этом действовать надо быстро – тетроды вызывают иммунную реакцию, и соответственно быстро обволакиваются глией, делая измерения невозможными.

Всё же, героическими усилиями группа из Университета Калифорнии Лос Анжелес смогла получить измерения поведения отдельных дендритов у мышей на протяжении четырех дней. Удивительным образом они зафиксировали, что дендриты возбуждались чаще, чем тела нейронов, с которыми они связывались: частота возбуждения дендритов была в 5 раз выше во сне и в 10 раз выше при бодрствовании чем частота возбуждения тел нейронов. Логичное объяснение этому – это то, что дендриты не пассивны, а могут сами генерировать возбуждение.

Этот вывод приглашает как к глобальному пересмотру учебников нейробиологии, так и повсеместному пересчету многих данных о функционировании нейронов – очевидно, в формулах нужно ввести новую переменную: самостоятельное возбуждение дендритов.

Текст: Даша Овсянникова

Jason J. Moore, Pascal M. Ravassard, David Ho, Lavanya Acharya, Ashley L. Kees, Cliff Vuong, Mayank R. Mehta. Dynamics of cortical dendritic membrane potential and spikes in freely behaving rats. Science 24 Mar 2017: Vol. 355, Issue 6331, eaaj1497.

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: