Исследователи из RIKEN Brain Science Institute (BSI) в Японии продемонстрировали, что астроциты помогают контролировать прочность связей между нейронами. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, использовались культивированные клетки и срезы мозга, чтобы показать, что астроциты в гиппокампе регулируют изменения в мозге, вызванные нервной активностью.
Когда мы узнаем что-то новое или находимся под влиянием нашего опыта, это происходит потому, что синапсы – связи между нейронами в нашем мозгу – изменились. Иногда создаются новые синапсы, а иногда сила существующих синапсов повышается или понижается. Когда синапсы усилены, сигнал от одного нейрона к следующему дает больший отклик, чем раньше, и наоборот. До недавнего времени считалось, что синаптическая сила изменяется только в синапсах активных пресинаптических нейронов. Теперь ученые RIKEN показали, что правда сложнее и интереснее.
"Мы нашли активный механизм, который помогает увеличить вариацию синаптической силы," объясняет ведущий ученый Юкико Года, "и, что удивительно, это происходит из астроцитов, которые, как считалось ранее, играют в основном пассивную роль в мозге."
Астроциты представляют собой тип ненейральных глиальных клеток в головном мозге, часто описываемые как опорные клетки для нейронов. В то время как недавние исследования показали, что они могут иметь некоторые глобальные эффекты на передачу нейронов, исследование Года показывает, что они могут иметь очень локальные эффекты на уровне отдельных синапсов.
Чтобы изучить влияние активности астроцитов на силу синапсов, команда сначала создала культуру нейронов и астроцитов гиппокампа. Затем они обнаружили два нейрона, каждый из которых соединен с третьим целевым нейроном в отдельном синапсе, но не были связаны друг с другом, и исследовали силу этих двух синапсов в разных условиях.
Ожидаемые изменения синаптической силы были обнаружены в синапсе, когда пресинаптический нейрон, связанный с ним, стимулировался электрическими импульсами. В то же время они обнаружили, что это часто сопровождалось изменениями в другом, нестимулированном, синапсе.
Тестирование показало, что изменения на этих "гетеросинапсы" не были связаны с постсинаптическим нейроном, но были заблокированы антагонистом рецептора NMDA. Дальнейшее тестирование показало, что блокирование активности астроцитов также предотвращает изменения в гетеросинапсах.
Но что происходит, когда нейроны не стимулируются экспериментально??
В этом случае они обнаружили, что блокирование рецепторов NMDA астроцитов любым из нескольких методов приводит к тому, что синаптические силы сходящихся входов на данном нейроне становятся более равными, будь то в культуре или в интактных срезах гиппокампа. Как объясняет Года, "мы обнаружили, что активность астроцитов помогает поддерживать нормальную вариацию силы синапсов, даже когда сильная стимуляция, вызывающая пластичность, отсутствует."
Понимание того, как астроциты регулируют синаптическую силу, а также важность этого типа пластичности, важно не только с академической точки зрения.
"Поскольку считается, что синаптическая дисфункция запускает или обостряет многие неврологические заболевания, более глубокое понимание того, как регулируется синаптическая связь, поможет в обнаружении механизмов болезни и разработке методов лечения. Наша работа показывает, что астроциты могут быть потенциальной мишенью для новых терапевтических средств."
"Наша следующая цель," продолжает Года, "заключается в определении точного сигнального механизма, с помощью которого астроциты нацелены на пресинапсы, и участвует ли связь между астроцитами в контроле изменчивости синапсов."