Ученые впервые смогли разглядеть структуру ключевых рецепторов, связывающих нейроны в мозжечке — отделе мозга, который отвечает за координацию движений, равновесие и даже когнитивные функции.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает детали, которые могут помочь в разработке методов восстановления этих рецепторов при травмах или генетических нарушениях, влияющих на моторику, обучение и память.

Команда из Орегонского университета использовала криоэлектронную микроскопию, позволяющую изучать молекулы с почти атомарной точностью.

Криоэлектронная микроскопия — метод, при котором молекулы быстро замораживают до сверхнизких температур, чтобы зафиксировать их естественную структуру, а затем снимают под микроскопом с высоким разрешением. Это как «фотография» биологических молекул в действии.

Они сосредоточились на глутаматных рецепторах, которые передают сигналы между нейронами и играют ключевую роль в работе синапсов — мест контакта нервных клеток.

Синапсы — основа всей мозговой деятельности, но до сих пор мы плохо понимали, как именно устроены эти молекулярные механизмы, — говорит Эрик Гуо, ведущий автор исследования. — Если рецепторы расположены не там, где нужно, связь между нейронами нарушается.

Ученые изучили рецепторы в мозжечке грызунов.

При повреждениях или мутациях в этой области возникают серьезные проблемы с движением и когнитивными функциями, — поясняет соавтор Лоуренс Трасселл. — Теперь мы знаем, какие именно рецепторы критически важны. Возможно, лекарства, воздействующие на них, смогут улучшить работу мозжечка.

Это фундаментальное открытие, но оно открывает путь к новым методам лечения.

Мы движемся к пониманию того, как можно «починить» поврежденные синапсы, — говорит Гуо.

Практическое применение:

• Нейродегенеративные болезни — например, при атаксиях (нарушениях координации) или деменциях, связанных с дисфункцией мозжечка.
• Реабилитация после травм — если научиться восстанавливать синапсы, можно улучшить двигательные функции у пациентов после инсультов.
• Разработка таргетных препаратов — вместо «грубых» стимуляторов или блокаторов, лекарства смогут точечно корректировать работу рецепторов.

Исследование проводилось на грызунах, а у человека мозжечок сложнее. Кроме того, глутаматные рецепторы — лишь часть системы: даже их «починка» не гарантирует восстановления всех функций, если повреждены другие звенья нейронной сети.

Ранее ученые заметили, что ночью нейроны более уязвимы.