Обнаружен новый механизм, управляющий работой синапсов

Каждый нейрон в головном мозге соединён с 10 тыс. себе подобных. Работой этой огромной сети управляют сложные механизмы, пока не вполне изученные.
Каждый нейрон в головном мозге соединён с 10 тыс. себе подобных. Работой этой огромной сети управляют сложные механизмы, пока не вполне изученные.

Учёные обнаружили принципиально новый процесс, лежащий в основе взаимодействия нервных клеток между собой. Оказалось, что работа синапсов — участков, в которых нервные клетки контактируют друг с другом, — управляется не только NMDA-рецепторами (их роль в этом процессе уже была известна ранее), но и так называемыми «каинатными рецепторами». Этот механизм играет важную роль в запоминании и обучении.

«Это открытие чрезвычайно значимо. В будущем оно поможет нам лучше понять, как работают память и мышление, как устроена нейропластичность, как происходит формирование и стабилизация нейронных сетей», — рассказал ведущий автор исследования Джереми Хенли (Jeremy Henley) из Бристольского университета (University of Bristol). Учёный также добавил, что проделанная работа проложила новые пути к пониманию принципов работы синапсов на молекулярном уровне.

Человеческий мозг содержит около 100 млрд нервных клеток. И каждая из них соединена — через синапсы — с 10 тыс. других. Эти связи могут ослабевать или, наоборот, становиться более прочными в результате процессов, идущих в головном мозге. Десятилетиями учёные пытались выяснить, как именно это происходит.

До недавнего времени едва ли не единственным известным механизмом, влияющим на изменение объёма проходящей через синапс информации, была долговременная потенциация (long-term potentiation, LTP).

LTP укрепляет связь между нейронами, делая передачу информации более эффективной. Но она же участвует в развитии многих неврологических заболеваний. Если процесс потенциации идёт слишком активно, возникает риск развития эпилепсии или подобных ей болезней. И наоборот, когда интенсивность LTP падает, может возникнуть деменция, например болезнь Альцгеймера.

Считалось, что процесс долговременной потенциации управляется специальными белками, NMDA-рецепторами. Эти рецепторы связывают N-метил-D-аспартат (NMDA), от чего и получили своё название. Но в ходе новой работы группа учёных из Великобритании обнаружила принципиально новый подтип LTP, контролируемый так называемыми «каинатными рецепторами».

«Эти данные помогли нам открыть новую, ранее неизвестную, функцию постсинаптических каинатных рецепторов. Управляя LTP, они влияют на рециркуляцию эндосом в дендритных шипиках, активируют переработку AMPA-рецепторов в синапсах и способствуют ускорению роста и созревания дендритов — коротких отростков нейронов, участвующих в формировании синапсов. Также каинатные рецепторы играют важную роль в обеспечении функциональной и структурной пластичности в гиппокампе», — пишут авторы в статье, опубликованной в издании Nature Neuroscience.

«Изучение процессов взаимодействия между сигнальными рецепторами важно не только в плане понимания принципов работы здорового мозга. Эта информация помогает понять, что происходит, когда мы запоминаем что-либо, — пояснил один из авторов работы Милош Петрович (Milos Petrovic) из Университета Центрального Ланкашира (University of Central Lancashire). — Если мы научимся сохранять такие сигналы, это можно будет использовать для предотвращения болезней мозга».

Возможно, новое открытие окажется полезным не только с академической точки зрения. Если учёным удастся найти способы управления обнаруженным сигнальным механизмом, со временем это может привести к созданию более эффективных средств лечения нейродегенеративных заболеваний. Пока говорить об этом рано — результаты нового исследования сначала должны быть подтверждены в независимых работах. Но новое поле для исследований выглядит многообещающе.