Биология

Ученые выяснили, как мозг «отбирает» синапсы

Radu Jianu/Brown University

Исследователи нашли механизм, благодаря которому мозг определяет, какие соединения между нейронами нужно надолго сохранить и укрепить. Статья об этом принята к публикации в журнале Cell Reports.

Синапсы — важнейший компонент структуры мозга, место соединения нейронов и передачи электрического импульса от клетки к клетке. Но не все синапсы сохраняются надолго. Главный критерий отбора синапсов основан на том, насколько хорошо они отвечают на обусловленную опытом нейронную активность, но как такой отбор реализуется на молекулярном уровне, было неясно.

В новом исследовании нейробиологи Массачусетского технологического института выявили ген и белок CPG15, который отвечает за сохранение образовавшегося синапса. В своей работе ученые использовали метод двухфотонной микроскопии высокого разрешения для анализа структуры мозга мышей. Сравнивая наблюдения, сделанные у нормальных мышей и тех, которые были созданы без белка CPG15, исследователи смогли показать, что белок необходим для того, чтобы «укрепить» новые синапсы.

Команда отслеживала специально помеченные нейроны в зрительной коре мышей после нормального зрительного опыта и после двух недель в темноте. К своему удивлению, ученые увидели, что синапсы обычно возникают, а затем исчезают с одной и той же скоростью, независимо от того, были ли мыши на свету или в темноте. Тщательное исследование подтвердило, что опыт не имеет значения для формирования дендритных шипиков — структур, которые позволяют образовывать синаптическое соединение. Это опровергает распространенное предположение, согласно которому опыт был необходим даже для появления дендритных шипиков.

Затем ученые проверили, как влияет на образование новых синаптических соединений белок CPG15. Оказалось, что эта молекула вызывает выработку другого белка — PSD95, который отвечает за сохранение синапса. Позже ученые попробовали другой эксперимент, проверяя, могут ли повысить низкую выработку PSD95, которая наблюдается, когда нормальные мыши находятся в темноте. Действительно, при введении белка CPG15 уровень PSD95 поднялся, как будто животные были подвержены визуальному опыту. Это показало, что CPG15 не только несет сообщение опыта на свету, он может фактически заменить его в темноте, «обманывая» PSD95.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.