Учёные из Института Пастера (фр. Institut Pasteur) и Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) (США) в реальном времени наблюдали жизненный цикл нейронов, сформированных во взрослом возрасте. Они обнаружили, что связи между новыми клетками и нейронными цепями, в которые они попадают, постоянно изменяются. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.
Большинство нейронов образуется в период эмбрионального развития, однако некоторые участки мозга, такие как обонятельная луковица у грызунов и гиппокамп у людей, способны к постоянному обновлению клеток в зрелом возрасте. О том, что у взрослых особей формируются новые нейроны, учёные узнали около 15 лет назад, но механизмы их развития и функционирования до сих пор до конца не изучены.
Научную группу интересовало развитие гранулярных клеток обонятельной луковицы — небольших нейронов около 10 микрометров в диаметре. Исследователи просверлили в черепе мыши небольшое отверстие и ввели зелёный флуоресцентный белок в субвентрикулярную зону мозга, где образуются предшественники нейронов — нейробласты. «Меченые» клетки мигрировали в обонятельную луковицу и становились полноценными нейронами, а учёные фотографировали их с помощью растровых электронных микроскопов.
За несколько месяцев исследователи отследили весь жизненный цикл новых гранулярных клеток взрослого мозга. Сначала они наблюдали, как на протяжении трёх недель нейроны отращивали дендриты, затем изучали дендритные шипики — выросты на поверхности дендритов, способные образовывать синаптические соединения. Оказалось, что 20% синапсов между новыми и существовавшими ранее нейронами ежедневно изменяются. Тот же феномен наблюдали в пучковых и митральных клетках, с которыми контактируют гранулярные нейроны. «Мы ожидали, что эти синапсы постепенно стабилизируются, как это бывает на этапе формирования мозга. Но, к нашему удивлению, они оставались динамичными в течение всего жизненного цикла новых нейронов», — говорит Курт Сейлор (Kurt Sailor), один из авторов работы. С помощью компьютерных моделей учёные показали, что пластичность позволяет синаптической сети эффективно адаптироваться к изменениям в окружающей среде.
«Результаты позволяют предположить, что пластичность этого регенерирующего участка мозга сопровождается непрерывным образованием и уничтожением синаптических связей. Эта структурная пластичность обнаруживает уникальный динамичный механизм, который жизненно важен для регенерации и интеграции новых нейронов в нейронном контуре взрослого мозга», — заключили исследователи.
Синаптическая пластичность — возможность изменения силы синапса в ответ на активацию постсинаптических рецепторов, считается основным механизмом, с помощью которого реализуется феномен памяти и обучения.
Структурная пластичность — формирование новых или удаление существующих синапсов, альтернативный процесс неясной значимости.
Обонятельная луковица — часть обонятельного мозга, расположенная на нижней поверхности лобной доли полушария большого мозга, один из участков с развитой структурной пластичностью. В обонятельной луковице взрослых особей продолжается образование новых гранулярных и перигломерулярных клеток.
