Исследователи выявили различные роли двух типов нейронов в мозжечке. Ученые предлагают убедительные доказательства in vivo того, что определенная группа возбуждающих глутаматергических нейронов играют ключевую роль в приобретении моторного и сенсорно-эмоционального поведения.
Кроме того, исследование показывает, что нейроны, расположенные в разных областях мозжечка, по-разному влияют на моторное и немоторное поведение в период развития и взросления. Эти результаты предлагают новое понимание сложных схем мозжечка и их значения для движения, языка и социального поведения.
Мозжечок, основная часть заднего мозга у всех позвоночных, важен для координации движений, овладения языком и регулирования социального и эмоционального поведения.
Исследование, проведенное под руководством доктора Роя Силлитоу (Roy Sillitoe), профессора патологии и неврологии Медицинского колледжа Бэйлора (Neuroscience at Baylor College of Medicine), показывает, что два различных типа нейронов мозжечка по-разному регулируют двигательное и немоторное поведение в период развития и во взрослом возрасте.
Исследование, опубликованное в научном журнале Nature Communications, предоставляет первые доказательства in vivo, подтверждающие критическую роль определенного подмножества возбуждающих глутаматергических нейронов в приобретении моторного и сенсорного/эмоционального поведения.
Кроме того, это показывает, что нейроны, присутствующие в разных областях мозжечка, по-разному вносят вклад в моторное и немоторное поведение во время развития и во взрослом возрасте.
Цепи мозжечка формируются двумя основными типами нейронов.
Ядра мозжечка находятся в самом глубоком слое мозжечка. Эти ядра окружены внешним сильно извитым слоем ткани, называемым корой мозжечка, которая содержит большинство других типов нейронов мозжечка.
Кора мозжечка получает информацию от большинства частей тела и других областей мозга. Эти входы интегрируются многими типами нейронов мозжечка и глубоко расположенными ядрами мозжечка — единственными выходными структурами в мозжечке — затем посылают эти сигналы в другие части мозга.
Во время развития повреждение мозжечка у недоношенных детей часто связано с двигательными нарушениями, нарушениями речи и социальным дефицитом. Тем не менее, все больше данных о пациентах и моделях на животных свидетельствует о том, что место повреждения и его относительная тяжесть определяют тип и степень возникающих симптомов.
Распутывание функции двух типов нейронов мозжечка
«Наша цель при проведении этого исследования состояла в том, чтобы определить, действуют ли возбуждающие нейроны в коре мозжечка и ядрах мозжечка по-разному, чтобы установить и поддерживать двигательное и социальное поведение на стадиях развития и во взрослом возрасте», — комментирует автор исследования Мейке ван дер Хейден (Meike van der Heijden).
«Несколько недавних исследований намекнули на отдельные роли различных типов нейронов мозжечка, и эти результаты вдохновили нас на более глубокое изучение того, как относительно небольшое количество типов нейронов в мозжечке способствует широкому спектру моторных и немоторных функций. Когда мы приступили к этому исследованию, очень мало было известно о том, как возникает связанное с мозжечком поведение, и в равной ли степени одни и те же подтипы нейронов способствуют приобретению этого разнообразного поведения».
Ученые сосредоточили свое внимание на цепочках возбуждающих глутаматергических нейронов в мозжечке, потому что обычно считается, что эти нейроны управляют поведением мозжечка.
Анализ функционального вклада этих двух нейрональных клонов в приобретение различных мозжечково-зависимых видов поведения требует использования неинвазивных и специфических для клеточного типа манипуляций во время развития цепи.
Ученые использовали комбинацию перекрестной генетики и поведенческих парадигм, что позволило им решить этот вопрос с беспрецедентной точностью и специфичностью на моделях мышей разного возраста развития.
Нейроны коры мозжечка контролируют социальное поведение, тогда как нейроны ядер мозжечка регулируют двигательную функцию.
Команда ученых обнаружила, что подавление возбуждающих ветвей в коре мозжечка и ядрах мозжечка на ранних постнатальных стадиях путем генетического удаления гена Vglut2 из нейронов, экспрессирующих Atoh1, вызывает серьезные нарушения как моторного, так и социального поведения вокализации на ранних внутриутробных стадиях.
Однако к тому времени, когда эти мутантные мыши Atoh1 достигают зрелого возраста, естественные молекулярные переходы приводят к нормализации функции коры мозжечка, что, к их удивлению, совпало с восстановлением социального поведения и лишь легким двигательным дефицитом у этих мышей.
Это открытие показало, что ранний социальный дефицит и отсроченное приобретение нормального социального поведения у этих мышей, вероятно, были связаны с прогрессивной нормализацией функции нейронов коры мозжечка.
Чтобы проверить, верна ли эта гипотеза, ученые исключили нейротрансмиссию из подмножества нейронов глутаматергических ядер с помощью драйвера Ntsr1-cre. При повторении одних и тех же поведенческих парадигм они не наблюдали каких-либо социальных дефицитов, но наблюдали серьезные моторные дефициты у мышей в раннем постнатальном периоде, которые полностью разрешились с возрастом.
«В результате наших экспериментов было получено несколько важных новых открытий», — добавляет соавтор исследования Алехандро Рей Иполито (Alejandro Rey Hipolito).
«Во-первых, мы были удивлены, обнаружив, что подавление возбуждающих нейронов не нарушило все функции мозжечка. Во-вторых, мы заметили, что глутаматергическая нейротрансмиссия от нейронов коры мозжечка и нейронов ядер мозжечка по-разному регулирует приобретение двигательного и социального поведения — нейроны коры мозжечка контролируют приобретение социальных навыков, тогда как ядра мозжечка влияют на установление двигательного поведения. Наконец, оказывается, что мозг способен компенсировать некоторые, но не все возмущения, возникающие в развивающемся мозжечке. Это исследование не только привело к нескольким важным открытиям о роли различных нейронов мозжечка, но и подняло несколько интересных вопросов о роли нейронов тормозных ГАМКергических ядер в компенсации потери возбуждающих глутаматергических нейронов и восстановлении функции, которую мы намерены исследовать в будущем», — заключает доктор Силлитоу.
«Более того, эти результаты предлагают несколько интересных и новых возможностей для регуляции определенных мозжечковых линий для восстановления моторных и немоторных функций после травм и заболеваний головного мозга».
Авторы другого исследования утверждают, что клетки мозжечка задают тон агрессии.
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
