Исследователи из Университета Тафтса обнаружили ранее неизвестную функцию, которую выполняет почти половина клеток головного мозга!
В экспериментах на мышах учёные установили, что клетки мозга, известные как астроциты, проявляют электрическую активность и могут взаимодействовать с нейронами — основными клетками, передающими информацию в нервной системе.
Ранее исследователи не считали эти клетки электрически активными.
Поясним, что в мозге человека астроциты действуют так же, как и в мозге грызунов.
Это открытие позволяет приступить к совершенно новым исследованиям в области неврологии, и однажды привести к лечению многих расстройств, от эпилепсии до болезни Альцгеймера и черепно-мозговых травм.
Всё сводится к тому, как именно астроциты взаимодействуют с нейронами. Через сложный набор электрических и химических сигналов нейроны передают информацию между различными областями мозга, а также между мозгом и остальной нервной системой.
До сих пор учёные считали, что астроциты важны, но в меньшей степени участвуют в этой деятельности. Астроциты направляют рост аксонов, длинных тонких отростков нейронов, проводящих электрические импульсы дальше по цепочке.
Они также контролируют так называемые нейротрансмиттеры — химические вещества, которые обеспечивают передачу электрических сигналов по всему мозгу и нервной системе.
Кроме того, астроциты создают гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), защищающий головной мозг от попадания в него нежелательных веществ с кровотоком, и реагируют на повреждения нервной системы.
И теперь набор функций астроцитов пополнился активным электрическим взаимодействием с нейронами!
Чтобы сделать это открытие, команда разработала уникальную методику, которая позволяет исследователям видеть и изучать электрические свойства взаимодействий клеток головного мозга, которые ранее невозможно было наблюдать.
Новая технология отображает электрическую активность с помощью света. Именно это позволило учёным увидеть, что астроциты, как и нейроны, проводят сигналы.
Чтобы нейроны могли общаться между собой им нужны нейротрансмиттеры, или нейромедиаторы. Учёные знали, что астроциты могут высвобождать нейротрансмиттеры, помогая нейронам оставаться здоровыми и активными, "усмиряя разбушевавшихся" и "подбадривая сонных".
Новое исследование показало, что нейроны также выделяют ионы калия, которые изменяют электрическую активность астроцитов и то, как они контролируют нейротрансмиттеры.
Таким образом, объясняют авторы работы, нейрон контролирует то, что делает астроцит, и они "общаются" между собой. Такого способа коммуникации нервных клеток исследователи ранее не предполагали.
Открытие перекрёстных взаимодействий астроцитов и нейронов поднимает множество вопросов о том, как эта связь изменяется при патологии головного мозга и какую роль астроциты играют в развитии, обучение и работе памяти.
Это заставляет исследователей переосмыслить все известные функции астроцитов, и то, как их электрическая активность может влиять на широкий спектр неврологических заболеваний.
Например, при болезни Альцгеймера астроциты не контролируют нейротрансмиттеры, хотя это одна из их основных функций, объясняют авторы. Аналогичные проблемы возникают при черепно-мозговой травме и эпилепсии.
В течение многих лет учёные думали, что, возможно, проблема вызвана отсутствием определённого белка или мутацией, из-за которой создаваемый организмом белок "отказывается" работать.
"Было высказано предположение, что накопление внеклеточного калия в головном мозге способствует развитию эпилепсии и патологических мигреней, – рассказывает Мориц Армбрустер из Университета Тафтса. – Это новое исследование даёт нам лучшее понимание того, как астроциты избавляются от этих накоплений и помогают поддерживать баланс возбуждения".
Сейчас исследователи проверяют, могут ли существующие лекарства как-то влиять на нейрон-астроцитарные взаимодействия.
Кроме того, новая технология, благодаря которой было сделано это открытие, предлагает новый подход к визуализации активности головного мозга.
До сих пор, к примеру, не было возможности визуализировать активность калия в мозге или изучить, как калий участвует в процессах сна, метаболизма, при травмах и инфекциях головного мозга .
Теперь же учёные передают эти инструменты другим лабораториям, чтобы они могли использовать те же методы для изучения интересующих их вопросов.
Исследование было опубликовано в научном журнале Nature Neuroscience.
Ранее мы писали о создании первой карты развития человеческого мозга и открытиях, которые она позволила сделать. Также мы рассказывали об открытии нового типа клеток, которые встречаются исключительно в мозге человека.
Больше важных новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах "Наука" и "Медицина" на медиаплатформе "Смотрим".
Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим" – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.
