Виявлено новий механізм, який керує роботою синапсів

Кожен нейрон в головному мозку з'єднаний з 10 тис. собі подібних. Роботою цієї величезної мережі керують складні механізми, поки не цілком вивчені.

Вчені виявили принципово новий процес, що лежить в основі взаємодії нервових клітин між собою. Виявилося, що робота синапсів - ділянок, в яких нервові клітини контактують один з одним, - управляється не тільки NMDA-рецепторами (їх роль у цьому процесі вже була відома раніше), але і так званими «каїнатними рецепторами». Цей механізм відіграє важливу роль у запам'ятовуванні та навчанні.

"Це відкриття надзвичайно значуще. У майбутньому воно допоможе нам краще зрозуміти, як працюють пам'ять і мислення, як влаштована нейропластичність, як відбувається формування і стабілізація нейронних мереж ", - розповів провідний автор дослідження Джеремі Хенлі (Jeremy Henley) з Брістольського університету (University of Bristol). Вчений також додав, що виконана робота проклала нові шляхи до розуміння принципів роботи синапсів на молекулярному рівні.

Людський мозок містить близько 100 млрд нервових клітин. І кожна з них з'єднана - через синапси - з 10 тис. інших. Ці зв'язки можуть слабшати або, навпаки, ставати більш міцними в результаті процесів, що йдуть в головному мозку. Десятиліттями вчені намагалися з'ясувати, як саме це відбувається.

Донедавна чи не єдиним відомим механізмом, що впливає на зміну обсягу інформації, що проходить через синапс, була довготривала потенціація (long-term potentiation, LTP).

LTP зміцнює зв'язок між нейронами, роблячи передачу інформації більш ефективною. Але вона ж бере участь у розвитку багатьох неврологічних захворювань. Якщо процес потенції йде занадто активно, виникає ризик розвитку епілепсії або подібних їй хвороб. І навпаки, коли інтенсивність LTP падає, може виникнути деменція, наприклад хвороба Альцгеймера.

Вважалося, що процес довготривалої потенціації управляється спеціальними білками, NMDA-рецепторами. Ці рецептори пов'язують N-метил-D-аспартат (NMDA), від чого і отримали свою назву. Але в ході нової роботи група вчених з Великобританії виявила принципово новий підтип LTP, контрольований так званими «каїнатними рецепторами».

"Ці дані допомогли нам відкрити нову, раніше невідому, функцію постсинаптичних каїнатних рецепторів. Керуючи LTP, вони впливають на рециркуляцію ендосом в дендритних шипиках, активують переробку AMPA-рецепторів в синапсах і сприяють прискоренню зростання і дозрівання дендритів - коротких відростків нейронів, що беруть участь у формуванні синапсів. Також каїнатні рецептори відіграють важливу роль у забезпеченні функціональної та структурної пластичності в гіпокампі ", - пишуть автори в статті, опублікованій у виданні Nature Neuroscience.

"Вивчення процесів взаємодії між сигнальними рецепторами важливе не тільки в плані розуміння принципів роботи здорового мозку. Ця інформація допомагає зрозуміти, що відбувається, коли ми запам'ятовуємо що-небудь, - пояснив один з авторів роботи Мілош Петрович (Milos Petrovic) з Університету Центрального Ланкашира (University of Central Lancashire). - Якщо ми навчимося зберігати такі сигнали, це можна буде використовувати для запобігання хвороб мозку ".

Можливо, нове відкриття виявиться корисним не тільки з академічної точки зору. Якщо вченим вдасться знайти способи управління виявленим сигнальним механізмом, з часом це може призвести до створення більш ефективних засобів лікування нейродегенеративних захворювань. Поки говорити про це рано - результати нового дослідження спочатку повинні бути підтверджені в незалежних роботах. Але нове поле для досліджень виглядає багатообіцяюче.