Мозг адаптируется к потере нейронов за счёт быстрой перестройки

Новое исследование показывает, что кора головного мозга может быстро реорганизоваться после потери нейронов, позволяя другим нервным клеткам взять на себя утраченные функции. Ученые изучили нейронные сети в слуховой коре и обнаружили, что, хотя паттерны обработки звука были ненадолго нарушены, мозг сформировал почти идентичные паттерны в течение нескольких дней.

Нейроны, которые ранее не участвовали в обработке стимулов, включились в работу, чтобы компенсировать потерю. Этот адаптивный механизм может помочь объяснить, как мозг сохраняет свою функцию при старении или таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Ключевые факты:

Быстрая реорганизация: нейронные сети восстанавливают паттерны активности всего через несколько дней после гибели нейронов.

Функциональная компенсация: неиспользуемые нейроны могут адаптироваться и взять на себя функции утраченных клеток.

Клиническое значение: может объяснить устойчивость мозга к старению и нейродегенеративным заболеваниям.

Источник: Университет Йоханнеса Гутенберга в Майнце

Исследователи из Университетского медицинского центра Майнца, Франкфуртского института перспективных исследований (FIAS) и Еврейского университета (Иерусалим) выяснили, как мозг в значительной степени сохраняет свою функцию при потере нейронов.

Они показывают, что нейронные сети в коре головного мозга реорганизуются в течение короткого периода времени, при этом другие нервные клетки берут на себя функции утраченных нейронов.

Эти результаты могут стать основой для будущих исследований естественных процессов старения и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.

Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

Нервные клетки (нейроны) являются важнейшими строительными блоками мозга.

Они составляют основу всех психических и физических функций, таких как мышление, чувства, движения и восприятие. В течение жизни нервные клетки в мозге могут погибать по разным причинам: они отмирают в результате возрастных процессов, повреждаются токсинами, такими как алкоголь, или нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, приводят к более быстрой прогрессирующей потере нейронов.

В то время как большинство органов тела регулярно заменяют старые или повреждённые клетки новыми для поддержания своей функции, новые нейроны образуются только в определённых областях мозга. В коре головного мозга, которая отвечает за сложные мыслительные процессы и восприятие, способность к образованию новых нейронов во взрослом возрасте очень ограничена.

«Тем не менее клинические исследования показали, что кора головного мозга часто оказывается удивительно устойчивой к потере нейронов, которая происходит в процессе старения или при нейродегенеративных заболеваниях», — объясняет Саймон Румпель, руководитель исследовательской группы системной нейрофизиологии в Институте физиологии Университетского медицинского центра Майнца.

До сих пор было неизвестно, как мозг может компенсировать потерю нервных клеток и поддерживать свою функцию. Чтобы выяснить это, исследовательская группа использовала модель на животных для изучения нейронных сетей в слуховой коре, которая отвечает за обработку звуковых стимулов.

Восприятие звуков основано на паттернах активности, которые запускаются в мозге под воздействием акустических стимулов. Эти паттерны очень сложны. Доктор философии Бастиан Эппле и старший научный сотрудник Маттиас Кашубе из FIAS внесли значительный вклад в анализ этих данных и интерпретацию результатов.

Исследователи обнаружили, что паттерны активности изначально дестабилизируются, когда намеренно разрушается несколько определённых нервных клеток. Это указывает на то, что нейронная сеть, отвечающая за восприятие звука, находится в хрупком равновесии.

Всего через несколько дней снова формируются очень похожие паттерны активности. Нервные клетки, которые ранее не активировались под воздействием звуковых стимулов, теперь приобретают способность замещать утраченные нейроны.

«Мы предполагаем, что этот недавно открытый нейронный механизм играет важную роль в потере нервных клеток при естественном старении, а также при нейродегенеративных заболеваниях», — говорит Румпель. Будущие исследования могут быть направлены на поддержку этой нейронной реорганизации.

Источник: vk.com

Комментарии: