«Опорные клетки» мозга играют активную роль в памяти и обучении.
Новое исследование предоставляет дополнительные доказательства того, что глиальные клетки делают больше, чем просто поддерживают и питают нейроны, которые традиционно считались клетками, ответственными за функционирование мозга.
Похоже, что глиальные клетки, называемые астроцитами - так называемые, потому что они имеют форму звезд, - играют активную роль в памяти и обучении.
Это согласно новому исследованию Калифорнийского университета в Риверсайде.
Команда обнаружила, что астроциты, которых намного больше, чем нейронов, могут управлять ограниченным пространством в гиппокампе мозга, сокращая нежелательные синапсы или связи между нейронами.
Гиппокамп - это небольшая, но важная часть мозга, которая важна для памяти и обучения.
В статье, которая сейчас публикуется в Журнал неврологии, исследователи описывают, как они изучали механизмы, с помощью которых астроциты регулируют «ремоделирование гиппокампа во время обучения».
Они обнаружили, что когда астроциты производят слишком много белка под названием эфрин-B1, это вызывает проблемы с памятью у мышей.
Как объясняет старший автор исследования Ирина М. Этель, профессор биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета в Риверсайде, «[O] верпродукция этого белка в астроцитах может привести к нарушению сохранения контекстной памяти и способности ориентироваться в пространстве. . »
Нейроны, глиальные клетки и синапсы
В головном и спинном мозге есть два основных типа клеток: нейроны; и более многочисленные глиальные клетки, которые состоят из микроглии, астроцитов и олигодендроцитов.
Первоначально считалось, что нейроны являются активными рабочими единицами мозга, а роль глиальных клеток заключается в их пассивной поддержке и питании.
Но все больше и больше исследований показывают, что глиальные клетки далеки от пассивности и играют активную роль в развитии мозга и нервной системы.
Например, мы знаем, что астроциты помогают регулировать образование и функцию синапсов или промежутков между концом нейрона и другими нейронами, с которыми он взаимодействует.
Коммуникация осуществляется посредством химических мессенджеров или нейромедиаторов для передачи сигналов через синапсы.
Исследователи отмечают, что предыдущие исследования связывали аномальные взаимодействия между астроцитами и нейронами с нарушениями развития и дегенеративными нарушениями мозга.
Некоторые из этих исследований также показали, что аномальные взаимодействия связаны с нарушениями памяти и обучения. Однако они не выявили основных механизмов.
Следуя своим собственным открытиям, профессор Этель говорит, что она и ее коллеги считают, что «астроциты, экспрессирующие слишком много эфрина-B1, могут атаковать нейроны и удалять синапсы».
Этот тип «потери синапсов» наблюдается при болезни Альцгеймера, боковом амиотрофическом склерозе и других нейродегенеративных заболеваниях.
Астроциты удаляют синапсы
Исследователи начали изучать взаимодействие между глиальными клетками и нейронами, изучая влияние астроцитов на нейроны мыши в лаборатории. Они обнаружили, что когда они добавляли астроциты, которые производят слишком много эфрина-B1 к нейронам, они «съедали» синапсы.
Удаление синапсов в головном мозге изменяет схемы памяти и обучения, поэтому это открытие предполагает, что взаимодействия между глиальными клетками и нейронами могут влиять на память и обучение.
Чтобы исследовать это дальше, ученые изучили эффект на живых мышах. Когда они повысили уровень эфрина-B1 у животных, они обнаружили, что животные не могут вспомнить поведение, которому они только что научились.
Возможно, «перепроизводство эфрина-B1 может быть новым механизмом, с помощью которого удаляются нежелательные синапсы в здоровом мозге», - предполагает профессор Этель.
Эта идея подтверждается тем фактом, что увеличение продукции эфрина-B1 астроцитами часто наблюдается при черепно-мозговой травме.
Но «чрезмерное удаление» синапсов может вызвать проблемы и привести к нейродегенерации, продолжает профессор Этель.
Забвение необходимо для обучения
В гиппокампе - той части мозга, которая в основном связана с памятью - новые синапсы формируются по мере того, как мы узнаем что-то новое.
И, как говорит профессор Этель, из-за ограниченного пространства в этом небольшом регионе необходимо устранить некоторые нежелательные связи, чтобы освободить место для новых по мере формирования новых воспоминаний.
Баланс между созданием новых синапсов и удалением ненужных поддерживается за счет увеличения или уменьшения выработки эфрина-B1 астроцитами.
«Чтобы научиться, - утверждает профессор Этель, - мы должны сначала забыть». Она и ее коллеги продолжают исследование глиальных клеток и хотят выяснить, почему только некоторые, а не все астроциты удаляют синапсы.
«Что мы знаем наверняка, так это то, что нацеливание только на нейроны для изучения неэффективно. В нашем внимании тоже нуждаются глиальные клетки.
Проф. Ирина М. Этель
