Доктор Бенджамин Аренкил (Benjamin Arenkiel) из медицинского колледжа Бейлор (США) и его коллеги обнаружили, что сети, подавляющие активность клеток мозга, развиваются по принципу, обратному механизму возникновения сетей возбуждения. Это открытие дает ученым новые сведения о том, как мозг организует и обрабатывает информацию, и может стать важным шагом на пути к изучению причин и разработки методов лечения неврологических заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Известно, что кроме механизма возбуждения клеток, мозг имеет способы торможения, которые тоже реагируют на внешние раздражители и регулируют активность нейронных сетей. Но как развиваются эти сети, до сих пор оставалось неизвестным. В новом исследовании ученые изучили этот процесс на примере обонятельной системы мышей.
Мыши распознают огромное количество запахов — отчасти благодаря сложной сети нейронов. В частности, множество нервных клеток, тормозящих импульс, имеется у мыши в обонятельном центре. Для поддержания этой сети в мозге мыши постоянно появляются новые ингибирующие нейроны вокруг этой области, которые затем интегрируются в нее.
Профессор Аренкил и его коллеги проследили за этим процессом, чтобы лучше понять, как появляется сама система торможения сигнала.
Для этого исследователи пометили клетки, генетически модифицировав их таким образом, чтобы они светились во время работы. Затем ученые предложили лабораторным грызунам набор из нескольких ароматов и записывали активность нейронов их обонятельного центра с помощью микроскопа — для этого под наркозом каждой мыши была проведена небольшая трепанация черепа.
Ученые повторили эксперимент несколько раз, чтобы определить, каким образом сети менялись, когда животное училось идентифицировать тот или иной запах.
Авторы исследования ожидали, что сети ингибирующих нейронов будут формироваться аналогично тому, как появляются сети возбуждения — то есть, чем чаще животное ощущает определенный запах, тем «лучше» станут определенные сети. Но ученые обнаружили, что тормозящие нейроны обонятельного центра мыши развиваются противоположно цепям возбуждения: вместо того, чтобы стать уже, контуры тормозящих нейронов становились шире.
Ученые считают, что ингибирующие сети работают согласованно с сетями возбуждения. Они даже предложили метафору для описания процесса — это дорога, движение по которой регулируется сетью светофоров (в данном случае сетей ингибирующих нейронов). Новые сведения, полученные исследовательской группой, будут очень полезны при разработке новых подходов лечения нервных заболеваний.
Читайте также на портале Научная Россия о том, как мозг выделяет осмысленные звуки среди шума.
