29 мая 2024, среда, 20:25
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Синаптическая пластичность нейронов и память

Нейроны
Нейроны

Нервные клетки сохраняют новую информацию, изменяя силу взаимодействия друг с другом. Этот постулат нейробиологии исследователи подтвердили, изучив реакцию отдельных нейронов в мозге мыши на движущиеся изображения разнонаправленных полос. Оказалось, что отклик зрительного нейрона на поступающий сигнал можно искусственно изменить на длительное время, воздействуя всего лишь на одну единственную клетку в мозге. Эти данные помогут ученым лучше понять принципы работы мозга, а также процессы запоминания и обучения. Об исследовании рассказала пресс-служба Российского научного фонда.

В основе человеческой памяти, способности учиться и изменять свое поведение в зависимости от ситуации лежит синаптическая пластичность, то есть умение нервных клеток изменять силу связей друг с другом. Это свойство заключается в том, что синапс — место контакта между нейронами — может передавать сигнал от одной клетки к другой с разной эффективностью. Так, например, если мы запоминаем какую-либо информацию, связи между нейронами, отвечающими за ее «сохранение», становятся более устойчивыми и передача импульсов между этими клетками усиливается.

Из-за того, что мозг млекопитающих состоит из десятков миллионов нейронов, отследить связи между отдельными клетками оказывается довольно сложно. В связи с этим чаще всего синаптическую пластичность изучают на упрощенных биологических моделях — например, культурах нервных клеток, выращенных в чашках Петри. Однако работа нейронной сети целого мозга намного сложнее: на клетки влияют различные биологически активные вещества, постоянно присутствующие в мозге, такие как дофамин и серотонин, а также случайные сигналы от соседних клеток. Чтобы учесть все эти воздействия, исследователи разрабатывают методы исследования синаптической пластичности непосредственно в головном мозге животных.

Схема эксперимента. Буквами обозначены ответы нейрона на вертикальную (а) и горизонтальную (б) движущиеся полосы, а также ответ нейрона, вырабатывающего светочувствительный белок канальный родопсин, на освещение синим светом через оптоволокно (в). Источник: Malyshev et al./BBRC, 2023

Ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва) исследовали механизмы синаптической пластичности, используя в качестве модели отдельные нервные клетки в головном мозге мыши. Авторы взяли генетически модифицированных животных, у которых определенные нейроны в мозге были способны вырабатывать канальный родопсин — белок, изначально выделенный из одноклеточных водорослей и активирующий под действием света только те клетки, в которых он содержится. Во время эксперимента к нейрону, синтезирующему канальный родопсин, исследователи подводили очень тонкое оптоволокно, которое позволяло локально освещать только одну клетку и таким образом заставлять ее генерировать электрические импульсы. Ученые стимулировали нейрон светом и одновременно показывали мыши движущиеся изображения вертикальных и горизонтальных полос. Оказалось, что у каждой клетки были свои «предпочтения» к картинкам: на один тип полос они реагировали сильнее, чем на другой.

Чтобы исследовать пластические свойства нейронов, исследователи активировали клетку через подведенное к ней оптоволокно в тот момент, когда предъявлялась менее предпочтительная картинка. Оказалось, что, когда мышь просмотрела сто картинок, вызывавших изначально слабую активацию нейронов, но сочетавшихся со стимуляцией через оптоволокно, клетки перестраивались и начинали «считать» эти изображения предпочтительными.

«Мы показали, что, искусственно активируя единичный нейрон, можно изменить его ответ на зрительный стимул. Это доказывает, что нейроны изменяют свои свойства, например, при обучении и создании новых связей между клетками в процессе запоминания информации. В дальнейшем мы собираемся изучить более сложный и менее исследованный вид синаптической пластичности — так называемую гетеросинаптическую пластичность, которая важна для процесса переучивания, когда человеку или животному нужно забыть один навык и вместо него выучить новый», — рассказывает руководитель проекта Алексей Малышев, директор Института высшей нервной деятельности РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biochemical and Biophysical Research Communication.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.