Ученые выяснили, как мозг может поддерживать интенсивную нейронную связь

By Александр Бойко No comments

Ученые NIH показали, как мозг может подпитывать интенсивную нейронную коммуникацию
Ученые NIH обнаружили, что интенсивные нейронные разговоры, которые, как считается, лежат в основе обучения и памяти, могут подпитываться петлей обратной связи с восприятием энергии. Здесь ученые контролировали уровни энергии в виде АТФ, когда нейроны разговаривали друг с другом. Предоставлено: Sheng lab NINDS/NIH.

Наши мысли, чувства и движения контролируются миллиардами нейронов, которые общаются друг с другом в триллионах специализированных точек связи, называемых синапсами. В ходе углубленного исследования нейронов, выращенных в лабораторных чашках Петри, исследователи Национального института здравоохранения обнаружили, как самые болтливые из некоторых синапсов находят энергию для поддержки интенсивных разговоров, которые, как считается, лежат в основе обучения и памяти. Их результаты, опубликованные в Nature Metabolism, предполагают, что серия химических реакций контролирует петлю обратной связи, которая определяет потребность в дополнительной энергии и восполняет ее, привлекая к синапсам клеточные энергетические растения, называемые митохондриями. Эксперименты проводились исследователями в лаборатории под руководством доктора философии Зу-Ханг Шэна Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) Национального института здоровья.

Команда исследовала синапсы, которые используют для связи глутамат нейромедиатора. Связь происходит, когда пакет глутамата высвобождается из пресинаптических бутонов, которые представляют собой крошечные выступы, которые выступают, как бусинки на веревке, из длинных, проволочных частей нейронов, называемых аксонами. Ранее команда доктора Шэна показала, чтосинаптическая коммуникация — это энергоемкий процесс, и митохондрии, перемещающиеся по аксонам, могут управлять сигналами, посылаемыми бутонами. Бутоны, в которых были митохондрии, посылали более сильные и последовательные сигналы, чем те, в которых отсутствовали силовые установки. Разница была связана с более высоким уровнем энергии, производимой митохондриями в форме АТФ.

В этом исследовании, проведенном под руководством доктора философии Сунана Ли, научного сотрудника NINDS, команда исследовала, что происходит, когда бутоны подвергаются интенсивной коммуникации, которая, как считается, лежит в основе обучения и памяти. Они обнаружили, что этот тип передачи сигналов быстро снижает уровень энергии бутонов. Эти изменения вызвали серию химических реакций, контролируемых датчиком энергии, называемым AMP-активированными протеинкиназами (AMPK), которые в конечном итоге привели к быстрому привлечению митохондрий к бутонам. Генетическое блокирование или химическое вмешательство в эту петлю обратной связи предотвращало доставку митохондрий к бутонам и снижало уровни энергии. Это, в свою очередь, уменьшало синаптические ответы во время интенсивного общения в большей степени, чем наблюдаемое в контрольных клетках, и замедляло восстановление ответов после окончания всплесков. Исследователи пришли к выводу, что эта петля обратной связи обычно может играть решающую роль в обеспечении энергией, необходимой для поддержания синаптической коммуникации во всей здоровой нервной системе. Например, они ссылаются на исследования, из которых следует, что проблемы с этой системой могут возникать в некоторых случаях болезни Альцгеймера и других неврологических расстройств.

Добавить комментарий