В новом исследовании ученые обнаружили, что астроциты, долгое время считавшиеся второстепенными игроками в мозге, необходимы для сохранения длительных воспоминаний. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Glia.
Актуальность проблемы
Нейроны мозга полагаются на быстрые электрические сигналы для связи по всему мозгу и высвобождения нейротрансмиттеров, но вместо этого астроциты генерируют сигналы кальция и выделяют вещества, известные как глиотрансмиттеры, некоторые из которых химически похожи на нейротрансмиттеры. Классическая точка зрения заключалась в том, что функция астроцитов состояла в основном в обеспечении поддержки более активных нейронов, помогая транспортировать питательные вещества, очищать молекулярный мусор и удерживать нейроны на месте.
Материалы и методы обследования
В новом исследовании ученые впервые изучили долговременную память мышей с нарушенными астроцитами. Ученые использовали генно-инженерных животных, у которых отсутствовал рецептор, называемый 1,4,5-трифосфат инозита 2-го типа (IP3R2), с помощью которого астроциты высвобождают кальций, необходимый для сообщения с другими нейронами. Исследователи изучили мышей с тремя различными типами проблем с обучением и памятью, включая взаимодействие с новым объектом и поиск выхода из лабиринта.
Результаты научной работы
Исследователи из Института Солка (Salk Institute) обнаружили, что звездообразные клетки, называемые астроцитами, помогают мозгу установить длительные воспоминания. Новая научная работа добавляет все больше доказательств того, что астроциты, которые долгое время считались просто поддерживающими клетками в мозге, могут играть лидирующую роль. Исследование может дать информацию о методах лечения расстройств, при которых нарушается долговременная память, таких как черепно-мозговая травма или деменция.
«Это признак того, что астроциты делают гораздо больше, чем просто помогают нейронам поддерживать свою активность», — говорит автор исследования Терренс Сейновски (Terrence Sejnowski). «Это говорит о том, что астроциты на самом деле играют важную роль в том, как информация передается и хранится в мозге».
Ученые обнаружили, что астроциты могут играть другие, более активные роли в мозге посредством высвобождения глиотрансмиттеров.
Результаты исследования показали, что отключение высвобождения глиотрансмиттеров в астроцитах подавляет тип электрического ритма, известного как гамма-колебание, что важно для когнитивных навыков. В этом исследовании, когда ученые проверили навыки обучения и памяти на моделях мышей с астроцитами с неполными возможностями, ученые обнаружили дефициты, которые были ограничены их способностью различать новизну. Мыши без IP3R2 показали такую же способность к обучению, что и нормальные мыши. Более того, при тестировании через 24-48 часов после каждого начального процесса обучения мыши с нарушенными астроцитами все еще могут сохранять информацию — например, выбираться из лабиринта. Результаты соответствовали тому, что было замечено в предыдущих исследованиях. Однако, когда через 2-4 недели ученые повторно проверили обученных мышей, исследователи увидели большие различия; у мышей, у которых отсутствовал рецептор, результаты были намного хуже, и при завершении лабиринта они делали в 2 раза больше ошибок.
«После нескольких недель задержки нормальные мыши на самом деле работали лучше, чем сразу после тренировки, поскольку их мозг прошел процесс консолидации памяти», — объясняет Терренс Сейновски. «У мышей, у которых отсутствует рецептор IP3R2, показатели намного хуже».
В результате впервые дефекты астроцитов были связаны с дефектами консолидации памяти или удаленной памяти. Известно, что процесс консолидации памяти в мозге включает несколько механизмов, влияющих на нейроны. Считается, что один из этих механизмов основан на оптимальной настройке силы связи между нейронами посредством долгосрочного потенцирования, с помощью которого эта сила увеличивается, например, при долгосрочной депрессии нейронов, при которой некоторые из этих связей ослабевают.
Авторы другого исследования утверждают, что астроциты защищают нейроны от токсического воздействия липидов.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
