В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Neuroscience, ученые из Университета Чикаго (University of Chicago) обнаружили, что некоторые нейроны обладают способностью компенсировать гибель соседних нейронов.
Материалы и методы исследования
Наш мозг представляет собой сложную сеть из миллиардов нейронов, постоянно передающих информацию через синапсы. Ученые изучили несколько нейронных пар, которые иннервируют отдельные мышцы на модели плодовой мушки.
Чтобы лучше понять, как мозг адаптируется к структурным и функциональным изменениям, ученые исследовали нервно-мышечную систему плодовой мушки, где каждая мышца иннервируется двумя двигательными нейронами. Удалить отдельные нейроны без одновременного разрушения других нейронов сложно, и также трудно измерить базовую активность одного нейрона.
Исследователи решили эту проблему, экспрессируя гены, способствующие гибели клеток, в очень специфической подгруппе моторных нейронов. Затем ученые использовали изображения и электрофизиологические записи, чтобы выделить активность единственного оставшегося нейрона в паре.
Результаты научной работы
Результаты исследования являются шагом в понимании пластичности мозга и использовании этих знаний для лучшего понимания не только нормального развития, но и нейродегенеративных заболеваний. В одной из мышц ученые обнаружили, что оставшийся нейрон расширил свою синаптическую ветвь и компенсировал как спонтанную, так и вызванную нейротрансмиссию соседнего нейрона. Однако, когда исследователи выполнили ту же процедуру на двух других мышцах, они обнаружили, что оставшийся нейрон не компенсировал потерю соседнего нейрона.
Согласно исследованию, некоторые нейроны обладают способностью обнаруживать и компенсировать соседние нейроны, а другие – нет. Это может быть связано с тем, что каждый нейрон имеет разные функциональные свойства. Нейрон, который компенсировал потерю соседней клетки, также внес наибольший вклад в общую активность мышцы в исходных условиях. Ученые предположили, что пары нейронов работают вместе, чтобы установить «точку отсчета» для активности при формировании цепи. Авторы исследования обнаружили, что если соседний нейрон никогда не формирует синапсы – если система никогда не знала, что должна получать информацию от двух нейронов, – то оставшийся нейрон не будет это компенсировать.
Дальнейшие исследования помогут выяснить, могут ли нейроны, чьи соседи поражены нейродегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), который вызывает прогрессирующую гибель нейронов и потерю мышечной функции, проявлять синаптическую пластичность. Исследователи собираются изучить механизм, вызывающий компенсацию. Авторы исследования надеются лучше понять, как посылается сигнал о том, что нейрон погиб, и как этот сигнал, в свою очередь, заставляет другой нейрон компенсировать соседний.
Авторы другого исследования утверждают, что астроциты защищают двигательные нейроны от гибели.
