Изображение пирамидных нейронов в коре головного мозга мыши, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок. Красное окрашивание указывает на ГАМКергические интернейроны. (Источник PLoS Biology). Изображение с Wikimedia Commons.
В отличие от старых собак, пожилые люди действительно могут научиться новым трюкам благодаря белковой молекуле под названием нетрин.
Известно, что нетрин помогает создать здоровую нервную систему в развивающемся мозгу младенца, направляя клетки мозга на установление соответствующих связей с другими клетками мозга. Новое исследование, проведенное учеными из Neuro, показало, что нетрин в мозге взрослого человека может укреплять нейронные связи, что имеет решающее значение не только для обучения новым трюкам, но и для поддержания хорошей памяти.
"Было загадкой, почему нейроны продолжали вырабатывать нетрин в мозгу взрослого человека после того, как все связи были установлены еще в младенчестве," говорит Тимоти Кеннеди, исследователь из Neuro и старший автор статьи, опубликованной в октябре. 2-е издание Cell Reports. "Мы обнаружили, что когда нейрон активен, активность заставляет его выделять нетрин. Нетрин усиливает связь между нейроном и соседним нейроном в активированном синаптическом соединении. Важный сигнал Нетрина двум нейронам – сделать синапс сильнее.’"
Представление о том, что синаптическая активность сама по себе может влиять на силу или слабость синаптических связей, было предложено много лет назад Дональдом Хеббом из Макгилла. В 1949 году Хебб предположил, что, если один нейрон помогает активировать другой нейрон, два нейрона, следовательно, становятся связанными. Многие нейроны, срабатывающие вместе коррелированным образом, затем образуют цепь, способную к когнитивным процессам. Теория Хебба предложила новое физиологическое объяснение таких процессов, как обучение и память.
"Мы говорим, что этот новый молекулярный механизм, который мы обнаружили 69 лет спустя, является центральным в этой теории," говорит доктор. Кеннеди.
В 1957 году нейробиолог Бренда Милнер из Neuro опубликовала основополагающую статью, в которой установила важность гиппокампа для определенных типов обучения и памяти. Многие последующие исследования были сосредоточены на гиппокампе и комплексной активности синапсов.
"Если свести это к одной молекуле," говорит Кеннеди, "регулируемое высвобождение нетрина имеет важное значение для синаптических изменений, лежащих в основе изменений в нейроне, участвующих в обучении и памяти, о чем говорил Милнер."
Стивен Глазго, научный сотрудник Neuro и ведущий автор статьи Cell Reports, называет работу над netrin "огромный шаг вперед в определении того, как мозг создает и хранит воспоминания. Наше исследование демонстрирует, что нетрин имеет решающее значение для изменения силы связей между клетками мозга, и предлагает новую, ранее не обнаруженную цель для заболеваний, которые влияют на функцию памяти."
Хотя есть генетические доказательства причастности нетрина к развитию многих нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и боковой амиотрофический склероз (БАС), далеко не ясно, как нетрин может быть вовлечен.
"Мы определили огромную цель для наркотиков," говорит Кеннеди. "Если вы хотите сохранить функцию памяти, идеальным вариантом было бы иметь соединение, которое нацелено на ключевые молекулярные механизмы в синапсе. Недавние исследования показали, что многие синаптические связи в мозгу взрослого человека выключены, например, лампочки, которые не горят. Они здоровы, только не на. Возможно, существует резервуар синапсов, который можно использовать для изменения силы связей между нейронами. Мы считаем, что нашли молекулярный механизм включения этих синапсов."
Соавтор Эдвард Рутхазер, другой исследователь в Neuro, отмечает, что "особенно интересно, что это усиление синапсов, по-видимому, требует высвобождения нетрина во внеклеточное пространство, обеспечивая ранее неизвестную возможность для этого сигнала взаимодействовать с другими клетками."
Кеннеди и его коллеги сейчас проводят эксперименты, чтобы увидеть, как нейроны реагируют на удаление или добавление нетрина.
Помимо The Neuro, исследования для статьи Cell Reports проводились в Университете Макгилла и в Центре исследований мозга CERVO при Университете Лаваля.