Результаты ослабляют представление о том, что размер равен силе для нейронных связей

By Валерия Мешкова No comments

Результаты ослабляют представление о том, что размер равен силе для нейронных связей
Нейроны из области гиппокампа мозга грызунов (слева); Увеличенный разрез нейронных дендритов показывает шипы, где образуется много синаптических связей с другими нейронами. Предоставлено: Стефани Барнс/MIT Picower Institute.

Проблемы с обучением, памятью и поведением могут возникнуть, когда связи между нейронами, называемые синапсами, не меняются должным образом в зависимости от опыта. Ученые изучали эту «синаптическую пластичность» в течение десятилетий, но новое исследование, проведенное учеными из Института обучения и памяти Массачусетского технологического института Массачусетского технологического института, выдвигает на первый план несколько неожиданностей относительно некоторых основных механизмов, с помощью которых это происходит. Дальнейшее изучение того, что лежит в основе некоторых из этих неожиданностей, далее предполагают исследования, может привести к новым методам лечения расстройства, называемого Хрупким X, которое вызывает аутизм.

Две классические формы синаптической пластичности заключаются в том, что синапсы становятся сильнее или слабее и что крошечные структуры позвоночника, которые их поддерживают, становятся больше или меньше. В течение долгого времени рабочая область предполагала, что эти функциональные и структурные изменения были тесно связаны: укрепление сопровождалось увеличением размера позвоночника и ослаблением предшествующего сокращения позвоночника. Но исследование, опубликованное в Molecular Psychiatry, добавляет конкретные доказательства, подтверждающие более недавнее мнение, подкрепленное другими недавними исследованиями, о том, что эти корреляции не всегда верны.

«Мы видели эти нарушения корреляции между структурой и функцией», — сказал Марк Беар, профессор Picower на факультете мозга и когнитивных наук и старший автор исследования. «Один из выводов заключается в том, что вы не можете использовать размер позвоночника в качестве показателя силы синапса — у вас могут быть слабые синапсы с большими выпуклыми позвоночниками. Мы не единственные, кто делает это, но новые результаты в этом исследовании очень ясны. «

Соавторы исследования — бывшие члены лаборатории Аврора Томазо и Микель Бош.

Размеры диссоциации

Чтобы провести исследование, команда стимулировала пластичность с помощью двух разных нервных рецепторов (называемых mGluR5 и NMDAR) в двух разных условиях (нейротипические грызуны и те, которые имеют мутацию, вызывающую хрупкость X). В Fragile X лаборатория Медведя обнаружила, что недостаток белка FMRP приводит к избыточному синтезу других белков, которые вызывают слишком сильное ослабление синапсов в области мозга, называемой гиппокамп, которая является важной областью для формирования памяти.

Первым сюрпризом исследования было то, что активация рецепторов mGluR5 вызывала ослабление, называемое длительной депрессией (LTD), но не приводила к какому-либо сокращению позвоночника ни у Fragile X, ни у контрольных мышей, по крайней мере, в течение часа. Другими словами, структурные изменения, которые должны были сопровождаться функциональными изменениями, на самом деле не произошли.

В случае NMDAR две формы пластичности действительно встречались вместе, как у контрольных, так и у хрупких грызунов X, но не без нескольких сюрпризов, скрывающихся под поверхностью, которые еще больше разобщали функциональную и структурную пластичность. Когда команда заблокировала поток ионов (и, следовательно, электрический ток) в синапсах NMDAR, это только предотвратило ослабление, а не сокращение. Чтобы предотвратить сокращение у контрольных грызунов, исследователи должны были сделать что-то другое: ингибировать синтез белка либо напрямую, либо ингибируя регуляторный белок, называемый mTORC1.

«Это было довольно удивительно для нас», сказал Медведь. «Мы настойчиво следим за этим, чтобы лучше понять эту сигнализацию».

Новая возможность для Fragile X

Если некоторые из сюрпризов в исследовании разрушительны, сказал Беар, еще один может дать новую надежду на лечение Хрупкого Х. Это потому, что, хотя лаборатория Беар сосредоточена на вмешательстве в путь mGluR для лечения Хрупкого Х, новые эксперименты, включающие NMDAR может раскрыть дополнительный проспект.

Когда группа попыталась предотвратить сокращение позвоночника с помощью NMDAR у грызунов Fragile X путем ингибирования синтеза белка или mTORC1 (как они это сделали в контроле), они обнаружили, что это не работает. Как будто уже было слишком много белка, который способствует усадке. Команда даже смогла воспроизвести этот феномен Fragile X в контроле, сначала стимулируя mGluR5 — и последующий избыток синтеза белка — и затем следуя активации NMDAR.

Медведь начал называть эту предполагаемую потенциальную способствующую усадке молекулу «белком Х» как дань как загадке, так и беспорядку.

«Вопрос в том, что такое белок Х», — сказал Беар. «Доказательства довольно убедительны, что в Fragile X существует быстро перевернутый белок X, который наносит ущерб. Теперь охота началась. Мы будем очень рады его найти».

Добавить комментарий