Клетки, отвечающие за сохранность нейронов, помогают развивать память

В головном мозге есть два принципиально разных типа клеток — нейроны и глиальные клетки. Последние, например, изолируют проводку нервных клеток и обеспечивают для них оптимальные условия работы.

Новое исследование, проведенное под руководством Боннского университета, позволило обнаружить еще одну функцию у грызунов. Результаты показали, что определенный тип глиальных клеток играет важную роль в пространственном обучении. В работе принимал участие Немецкий центр нейродегенеративных заболеваний (DZNE). Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Любая местность имеет множество характеристик, которые отличают ее и делают неповторимой в целом. Ветвистое дерево. Журчащий ручей у его подножия. Ароматные полевые цветы на лугу позади. Когда мы посещаем это место в первый раз, то запоминаем сочетание особенностей. Когда мы встречаем это сочетание дерева, ручья и луга с полевыми цветами в другой раз, наш мозг узнает его: мы помним, что уже были здесь раньше.

Все это возможно благодаря таким механизмам, как дендритная интеграция синаптической активности.

Мы смогли показать, что так называемые астроглиальные клетки или астроциты играют важную роль в этой интеграции, — объясняет профессор д-р Кристиан Хеннебергер из Института клеточной неврологии при Университетской клинике Бонна.

Они регулируют чувствительность нейронов к определенной комбинации признаков.

Один миллион клеток в мозге мыши

В своем исследовании ученые внимательно изучили нейроны в гиппокампе грызунов. Гиппокамп — это область мозга, которая играет центральную роль в процессах памяти. Особенно это касается пространственной памяти.

В гиппокампе есть нейроны, которые специализируются именно на этом — клетки места, — говорит Хеннебергер, который также является сотрудником Центра совместных исследований 1089, где проходил исследовательский проект, и Трансдисциплинарной исследовательской области «Жизнь и здоровье» Боннского университета.

В одном только гиппокампе мыши насчитывается около миллиона таких клеток места. Каждая из них реагирует на определенную комбинацию характеристик окружающей среды.

Клетки или нейроны места имеют длинные отростки — дендриты. Они разветвлены, как крона дерева, и усеяны многочисленными контактными точками. Сюда поступает информация, которую наши органы чувств передают нам о том или ином месте. Эти контакты называются синапсами.

Когда сигналы одновременно поступают на многие соседние синапсы, в дендрите возникает сильный импульс напряжения — так называемый дендритный спайк, — объясняет доктор Кирстен Бомбах, которая провела большинство экспериментов в рамках исследования.

Этот процесс мы называем дендритной интеграцией: спайк формируется только тогда, когда одновременно активно достаточное количество синапсов. Такие всплески направляются к телу клетки, где они могут вызвать другой импульс напряжения — потенциал действия.

Клетки места в режиме внимания

Клетки места генерируют потенциалы действия через регулярные промежутки времени. Скорость, с которой они это делают, может варьироваться в широких пределах. Однако, когда мыши ориентируются в новой среде, их клетки места всегда колеблются в особом ритме — они генерируют от пяти до десяти импульсов напряжения в секунду. Этот ритм заставляет нервные клетки выделять определенные вещества-посланники. И вот тут-то на помощь приходят астроциты: у них есть сенсоры, к которым эти вещества-посланники прикрепляются, и в свою очередь выделяют вещество под названием D-серин.

Затем D-серин мигрирует к дендритам клеток места, — объясняет Бомбах. Там он способствует тому, что дендритные шипики могут развиваться легче, а также становятся намного сильнее.

Когда мыши находятся в режиме ориентирования, это облегчает им запоминание и распознавание новых мест. Подобно тому, как водитель такси концентрируется на навигации по центру города и запоминает меняющиеся места. Пассажир рядом с водителем тоже смотрит на дорогу, но его мысли находятся в другом месте, и он замечает меньше (впрочем, в подобных феноменах внимания участвуют и совершенно другие процессы).

Если мы подавим помощь, оказываемую астроцитами у мышей, они будут реже узнавать знакомые места, — говорит Хеннебергер.

Однако это не относится к местам, которые являются особенно значимыми — например, потому что они представляют потенциальную опасность: животные продолжают их избегать. Таким образом, обнаруженный механизм контролирует порог, при котором информация о местоположении сохраняется или распознается. Полученные результаты дают новое представление о том, как работает и контролируется память. В среднесрочной перспективе они также могут помочь ответить на вопрос о том, как развиваются некоторые формы расстройств памяти.

10.01.2023