Астроциты помогают управлять синаптической активностью в процессе обучения и памяти
Неврологи RIKEN обнаружили удивительный механизм того, как активность нейронов у мышей динамически перестраивается - сигналы на одних синапсах усиливаются, а на других затихают, что способствует процессу обучения и формирования памяти. Это открытие дает новое представление о роли клеток мозга, называемых астроцитами, в формировании памяти.
Команда под руководством Юкико Года из Центра науки о мозге RIKEN стремится понять нейронные процессы, лежащие в основе обучения и формирования памяти. "Одна из наших главных целей - понять, как устанавливается и динамически изменяется сила отдельных синапсов", - говорит Года.
В исследовании 2016 года команда Годы использовала клеточные культуры, полученные из мозга крысы, для изучения поведения простых систем, в которых несколько входных нейронов формировали синаптические связи с дендритом одного нейрона-реципиента. Они определили, что астроциты (рис. 1) - очень многочисленная популяция клеток, которые играют различные важные вспомогательные функции в мозге - способствуют укреплению активных синапсов, в то время как менее активные синаптические связи ослабевают.
Теперь команда исследовала этот регуляторный механизм более глубоко. В частности, они сосредоточились на роли рецепторов для нейромедиатора N-метил-D-аспартата (NMDA) в гиппокампе мыши - области мозга, где формируется память.
"NMDA является хорошо известным компонентом нейронной сигнализации в гиппокампе", - объясняет Года. "Но идея NMDA-рецепторов астроцитов была встречена с некоторым скептицизмом". Тем не менее, предыдущая работа ее команды предоставила убедительные доказательства того, что такие рецепторы непосредственно участвуют в настройке связей между близлежащими нейронами.
Математическое моделирование, проведенное в сотрудничестве с командой Томоки Фукаи из Окинавского института науки и технологии (OIST), показало, что эти изменения в синаптической функции значительно снижают нейронную пластичность в гиппокампе, а именно избирательное усиление воспоминаний через усиление и ослабление синапсов между нейронами.
"Наша работа показывает, что сигналы астроцитов помогают обеспечить широкое распределение пресинаптических сил", - сказал Года.
Сейчас команда пытается лучше понять организацию, активность и распределение NMDA-рецепторов в астроцитах гиппокампа, а также более широкое влияние этих ненейрональных рецепторов на поведение животных. "Мы хотим выяснить, демонстрируют ли мыши с нарушенными NMDA-рецепторами астроцитов измененную активность гиппокампальной сети, и если да, то связаны ли эти изменения с пространственным и контекстным обучением", - говорит Года.
