Исследователи Солка обнаружили, что клетки в форме звезды, называемые астроцитами, помогают мозгу создавать долговременные воспоминания. Исследование может дать информацию о методах лечения нарушений, 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 профессор Терренс Сейновски - руководитель лаборатории вычислительной нейробиологии Солка и старший автор новой работы. - Это говорит о том, что они на самом деле играют важную роль в том, как информация передается и хранится в мозге».
Нейроны мозга полагаются на быстрые электрические сигналы для связи по всему мозгу и высвобождения нейротрансмиттеров, а 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 состоит в основном в обеспечении поддержки более активных нейронов, помогая транспортировать питательные вещества, удалять молекулярный мусор и удерживать нейроны на месте. Только недавно исследователи обнаружили, что они могут играть другие, более активные роли в мозге посредством высвобождения глиотрансмиттеров, но какие именно – остается загадкой.
В 2014 году ученые показали, что отключение высвобождения глиотрансмиттеров в астроцитах подавляет тип электрического ритма, известного как гамма-колебание, что важно для когнитивных навыков. В этом исследовании, когда исследователи проверили навыки обучения и памяти у мышей с выключенными астроцитами, они обнаружили дефициты, связанные со способностью мышей различать новизну.
В новом исследовании команда Сейновски впервые изучила долговременную память мышей с нарушенными астроцитами. Они использовали генно-инженерных животных, у которых отсутствовал рецептор, называемый 1,4,5-трифосфат инозита 2-го типа (IP3R2), благодаря которому астроциты высвобождают кальций для коммуникации.
Исследователи проверили мышей с тремя различными типами проблем с обучением и памятью, включая взаимодействие с новым объектом и поиск выхода в лабиринте. В каждом случае 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 могли сохранять информацию - например, пробираясь через лабиринт. Результаты соответствовали тому, что было замечено в предыдущих исследованиях.
Однако, когда исследователи через 2-4 недели повторно проверили обученных мышей, они увидели большие различия; у мышей с выключенным рецептором результаты были намного хуже, и при прохождении лабиринта они делали в два раза больше ошибок.
«После нескольких недель задержки нормальные мыши на самом деле работали лучше, чем сразу после тренировки, потому что их мозг прошел процесс консолидации памяти, - объясняет Антониу Пинту-Дуарте, ведущий автор новой статьи. - 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 заключается в оптимальном регулировании силы связи между нейронами посредством долгосрочного потенцирования, при котором эта сила увеличивается, и долгосрочной депрессии, при которой некоторые из этих связей ослабевают. Сейновски и Пинту-Дуарте показали, что, хотя у мышей без IP3R2 и со сниженной активностью астроцитов не было проблем с долгосрочным потенцированием, у них были проблемы с ослаблением связей, - это позволяет предположить, что астроциты могут играть определенную роль в долгосрочной депрессии связей между нейронами.
«Механизм длительной депрессии нейронов не так хорошо изучен или понят, - говорит Сейновски. - И это заставляет нас внимательнее искать связь между астроцитами и ослаблением нервных связей».
Ученые уже планируют будущие исследования, чтобы лучше понять пути, с помощью которых астроциты влияют на длительную депрессию нейронального общения и памяти в целом.
«Долгосрочная выгода здесь заключается в том, что, если мы лучше поймем эти пути, мы сможем разработать способы манипулирования консолидацией памяти с помощью лекарств», - говорит Сейновски.
Фото: eurekalert.org, Kateryna Kon: ru.123rf.com
scientificrussia.ru
