В разговоре мы легко понимаем и различим отдельные слова. В мозгу временная структура речи с ее быстрой сменой звуков и пауз и характерным ритмом кодируется электрическими импульсами. Исследователи из Института экспериментальной медицины Макса Планка в Геттингене и Charité – Universitätsmedizin Berlin обнаружили, что нервные клетки могут обрабатывать временную последовательность акустических сигналов только в том случае, если они взаимодействуют с определенными глиальными клетками.
Нервные клетки передают электрические сигналы с помощью своих аксонов. Скорость и временная точность, необходимые для обработки в головном мозге, достигаются только благодаря миелину – электрической изоляции аксонов, образованных так называемыми олигодендроцитами. С одной стороны, эти глиальные клетки увеличивают скорость нервной проводимости. Кроме того, олигодендроциты снабжают нервные клетки энергией в виде молочной кислоты (лактата).
Мало что известно о роли миелина в обработке сенсорных ощущений в коре головного мозга. Поэтому исследователи исследовали слуховую систему, которая специализируется на непрерывной передаче информации и поэтому требует постоянной энергии. С этой целью они измерили нейронную активность коры головного мозга, специализирующейся на слухе, с помощью исследований на животных на генетически модифицированных мышах, которые производят различное количество миелина. "Наши результаты показывают, что меньшее количество миелина связано с более низкой активностью нервных клеток при повторяющихся акустических стимулах," говорит Ливия де Ос, которая руководила исследованием вместе с Клаусом-Армином Нейвом из Института экспериментальной медицины Макса Планка.
Дефицит обработки звука
Исследователи также обнаружили, что нервные клетки мышей с меньшим количеством миелина или без него менее способны определять короткие паузы в продолжительном звуке. Например, у людей эта способность является важным условием распознавания речи.
Ученые также дополнили электрофизиологические эксперименты обучением и поведенческими исследованиями. Как и в случае с нейрональной активностью, было показано, что генетически модифицированные мыши неспособны воспринимать паузы, заключенные в длинных тонах, как таковые. "Таким образом, миелин важен независимо от фактической скорости нервной проводимости, так что нервные клетки могут правильно декодировать временную последовательность акустических стимулов," объясняет Клаус-Армин Наве.
Может быть, это связано с тем, что олигодендроциты снабжают аксоны энергией? Исследователи изучили третью мутантную мышь, у которой снижена только энергетическая подача глиальных клеток к аксонам, но в остальном она имеет нормальный уровень миелина. Интересно, что у этих животных наблюдается такой же дефицит временного кодирования акустических сигналов. "Этот результат делает весьма вероятным, что даже при потере миелина сниженное энергоснабжение глиальных клеток является ключевым фактором дефицита в обработке акустических стимулов," сказал Шарлен Мур, первый автор исследования.