Не только нейроны, но и астроциты мозга обрабатывают информацию
Нейроны мозга и всей центральной нервной системы передают и интегрируют информацию, которую они получают от своих дендритов — ветвистых структур, отходящих от их сомы (тела нейрона). Но до сих пор предполагалось, что активность астроцитов, — большого класса звездчатых глиальных клеток центральной нервной системы (ЦНС), в значительной степени не скоординирована, и потому никакого накопления информации в астроцитах не происходит. Но новые опыты показали, что это не так.
Нейробиологи из Цюрихского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха показали, что астроциты могут накапливать информацию о событиях, и, вероятно, могут ее использовать для настройки синапсов и нейронов.
Их результаты опубликованы в журнале Nature Neuroscience. Нейробиологи продемонстрировали процессы, происходящие в астроцитах на опытах с визуализацией с ионов кальция в мозге мышей.
Роль астроцитов в работе мозга
Фритьоф Хельмхен, соавтор статьи говорит: «Во время углубленного анализа данных визуализации кальция мы сделали неожиданное наблюдение: мы заметили, что сигналы кальция распространяются по длинным и тонких клеточным отросткам к телу астроцита в течение нескольких секунд».
В отличие от нейронов астроциты не являются электрически возбудимыми, а это означает, что они не генерируют и не передают электрические сигналы (так называемый потенциал действия). Таким образом, единственный способ наблюдать за активностью астроцитов — это визуализировать внутри них сигнальные молекулы, такие как кальций. Ученые так и сделали.
Нейробиологи в своих экспериментах использовали методы оптогенетики для активации голубого пятна — небольшого ядра в стволе мозга, которое регулирует процессы возбуждения и внимания.
Как работают астроциты
«Мы продемонстрировали, что астроцитарные события регулируются нейромодулятором норадреналином», — говорит Рупрехт. «Мы также показали, как эта интеграция регулируется возбуждением и голубым пятном, небольшим ядром в стволе мозга. Мы считаем, что этот режим обработки информации, скорее всего, имеет фундаментальное значение для функции астроцитов как вычислительных единиц в гиппокампе и коре головного мозга».
В частности, ученые отмечают, что вполне возможно влияние астроцитов на состояние синапсов и изменение синаптической пластичности, которая играет важнейшую в формировании памяти. Об этом говорит, в том числе временной масштаб действия астроцитов — сигнал передается секунды, а не доли секунды, как у нейронов. Если астроциты под влиянием значимых событий, которые обязательно сохраняются в памяти, меняют пластичность синапсов, значит их роль в работе мозга гораздо значительнее, чем только поддержание жизнеспособности нейронов.