Как нейроны отличают нужные контакты от ненужных

Как нейроны отличают нужные контакты от ненужных

Нервные клетки по умолчанию готовы сформировать множество межнейронных контактов, но внешние стимулы помогают оставить из заготовок синапсов только те, которые действительно нужны.

Работая с информацией, мозг перетасовывает нейронные цепи: между нервными клетками постоянно формируются новые контакты-синапсы и разрываются старые. Понятно, что нужный контакт – это тот, который помогает «переварить» некий опыт, например, зрительные впечатления. Но как нейроны отличают нужные контакты от ненужных? Можно представить, что у любого нейрона есть набор неких «предсинапсов», из которых, по мере поступления информационных стимулов, остаются только те, которые позволяют работать с поступающими сигналами.

Действительно, всё так и происходит, как показали эксперименты исследователей из Массачусетского технологического института. Они снабдили нервные клетки зрительной коры мышей особыми метками, которые позволяли прямо в живом мозге следить за появляющимися синапсами. Когда нейрон собирается с кем-то «законтачить», у него на мембране появляется своеобразное вспучивание, которое называется дендритным шипиком. В месте шипика собираются белки, формирующие и поддерживающие синапсы, и если нейрону действительно нужен синапс с другой клеткой, то из дендритного шипика получится полноценное межнейронное соединение.

Мыши с мечеными нейронами в зрительной коре поначалу жили, как обычно, а потом их на две недели помещали в темноту, где они ничего особо видеть не могли, и потому к нейронам зрительной коры сигналов не поступало. Оказалось, что и на свету, и в темноте дендритные шипики появляются и исчезают на нейронах зрительной коры с одинаковой интенсивностью. Можно сказать, что и в темноте, и на свету нейроны в равной степени были готовы формировать контакты, наличие или отсутствие сенсорных импульсов тут роли не играло (хотя до сих пор считалось, что шипики появляются только после стимулирующих сигналов).

В то же время, если мышь что-то видела вокруг, шипики на нейронах не исчезали, а на молекулярном уровне в них можно было заметить скопление белка PSD95, который служит платформой для укрепления синапса. Но дело оказалось даже не в PSD95, а в другом белке – CPG15, поскольку именно от него зависело, придёт ли PSD95 в нужный синапс. Про белок CPG15 было известно, что он участвует в формировании межнейронных контактов, и сейчас стало понятно, в чём именно его роль. Если у мышей отключали ген, кодирующий CPG15, то даже на свету нейроны зрительной коры вели себя так, как будто вокруг них темнота – их нейронные шипики рассасывались и никаких устойчивых синапсов не появлялось. С другой стороны, если мышам, живущим в темноте, вводили CPG15, то их нейроны начинали вести себя так, как будто мышь что-то видит: в шипиках появлялся PSD95, готовый закрепить межнейронный контакт для обработки зрительной информации.

Иными словами, белок CPG15 помогает сформировать именно те синапсы, которые нужны для обработки нового опыта. Сигналы, которые приходят к нейрону, каким-то образом (каким, предстоит, еще выяснить) стимулируют активность CPG15 в нужных дендритных шипиках, которые превращаются в синапсы. Прочие шипики, которые не нужны для текущей работы, в отсутствие CPG15 просто исчезают. Поскольку без синапсов никакие когнитивные процессы невозможны, то неудивительно, что мыши с отключённым CPG15 плохо обучались – у них плохо формировались нейронные цепи, необходимые для запоминания информации. Возможно, если научиться влиять на этот механизм отбора синапсов, то можно будет улучшать самые разные функции мозга.

Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе важных новостей медицины

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>