В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, ученые из Университета Тафтса (Tufts University) обнаружили, что астроциты электрически активны, как и нейроны.
Актуальность проблемы
Астроциты по-разному взаимодействуют с нейронами, но до сих пор ученые не знали, что эти клетки несут электрические импульсы.
Астроциты составляют почти половину клеток головного мозга млекопитающих. Их называют глиальными клетками, потому что ученые первоначально думали, что эти структуры в форме звезды служат «нервным клеем». Ученые считали астроциты вспомогательными акторами нейронов, которые являются первичными клетками мозга и нервной системы.
Материалы и методы обследования
Автор исследования Мориц Армбрустер (Moritz Armbruster) возглавлял группу ученых, которые использовали новые технологии для изучения обменов астроцитов и нейронов. Используя инновационные инструменты, ученые разработали метод обнаружения и наблюдения за электрической активностью клеток головного мозга. Мориц Армбрустер с соавторами исследования использовали вирусы для экспрессии флуоресцентных белков в мозге мыши, которые позволяют измерять электрическую активность в нервных клетках.
Результаты научной работы
Исследования показывают, что астроциты контролируют рост аксонов — отростков нейронов, несущих электрические импульсы. По словам ученых, астроциты могут выполнять значительно большую работу в мозговой деятельности. К своему удивлению, ученые обнаружили электрическую активность в астроцитах в мозговой ткани мыши. По словам исследователей, этот процесс представляет собой новый класс динамики мембран субклеточных астроцитов и новую форму взаимодействия астроцитов и нейронов.
Мориц Армбрустер прокомментировал:
«У нас были и другие эксперименты, которые заставили нас думать, что этот новый тип активности должен происходить в астроцитах. У нас просто не было способа показать это. Итак, мы разработали новые методы для визуализации активности астроцитов».
Нейротрансмиттеры и калий
Нейротрансмиттеры — это химические мессенджеры, которые облегчают передачу электрических сигналов между нейронами и поддерживают гематоэнцефалический барьер. Ученые давно поняли, что астроциты контролируют эти вещества для поддержания здоровья нейронов.
Результаты исследования открывают новые горизонты, показывая, что нейроны выделяют ионы калия, которые изменяют электрическую активность астроцитов. Эта модуляция влияет на то, как астроциты контролируют нейротрансмиттеры. До сих пор ученые не могли отобразить активность калия в мозге.
Ученые утверждают, что клетки человеческого мозга работают так же, как ткани мыши. По словам ученых, клетки мозга мыши и человека используют одни и те же белки и молекулы, участвующие в деятельности мозга. Основное отличие состоит в том, что человеческие клетки крупнее и многочисленнее. Исследователи подчеркивают двунаправленную связь между клетками мозга, поскольку астроциты также влияют на нейроны.
Ученые надеются, что их результаты помогут открыть новые методы лечения черепно-мозговых травм, болезни Альцгеймера и других заболеваний головного мозга.
Авторы другого исследования утверждают, что астроциты играют главную роль в долговременной памяти.
