Астроциты — это звездообразные клетки, которые составляют примерно половину всех клеток центральной нервной системы. Долгое время считалось, что они выполняют лишь вспомогательные функции: доставляют питательные вещества к нейронам, удаляют отходы и поддерживают структуру мозга. Однако последние исследования показали, что астроциты способны воспринимать нейротрансмиттеры и модулировать активность нейронов.
Долгосрочную память сохраняют не только нейроны, но и астроциты
Ученые из RIKEN Center for Brain Science в Японии обнаружили, что астроциты — вспомогательные клетки мозга — играют активную роль в закреплении эмоциональных воспоминаний на долгий срок. Оказалось, что они не просто поддерживают нейроны, но реагируют на повторные переживания страха и превращают кратковременную память в долговременную.
Тип клеток мозга под названием астроциты играет важнейшую роль в стабилизации воспоминаний в мозге. Jose Calvo/SPL
В недавней работе щвейцарские ученые обнаружили, что астроциты — звездчатые клетки мозга — способны накапливать и обрабатывать информацию, а не просто поддерживать нейроны. В экспериментах с мышами выяснилось, что сигналы кальция распространяются по отросткам астроцитов к их телу за несколько секунд под воздействием нейромодулятора норадреналина. Астроциты могут влиять на пластичность синапсов и формирование памяти, что делает их роль в работе мозга значительнее, чем считалось ранее.
Основное отличие астроцитов от нейронов — скорость реакции. Нейроны обмениваются сигналами за миллисекунды с помощью электрических импульсов. Астроциты работают гораздо медленнее, их молекулярные изменения разворачиваются в течение часов и дней. Это не недостаток, а особенность: астроциты связывают события, разделенные во времени, создавая своего рода молекулярную память о прошлом опыте, которая влияет на то, как мозг обработает будущие события.
Астроцит.
Когда мы переживаем что-то эмоционально значимое, особенно связанное с опасностью, мозг стремится сохранить эту информацию надолго. Нейробиологи давно знают, что воспоминания записываются в виде следов в нейронных сетях гиппокампа и миндалевидного тела. Но как именно эти следы закрепляются после повторного столкновения с тем же стимулом, было неясно.
Исследователи научились отслеживать активность астроцитов по всему мозгу мыши во время выполнения задач на память. Животных приучали бояться определенной клетки, где их били слабым током по лапам. Через несколько дней мышей снова помещали в эту клетку, и они вспоминали неприятные ощущения. Оказалось, что астроциты в амигдале активизировались не во время первого обучения, а именно при повторном воспроизведении воспоминания. Работа опубликована в журнале Nature.
Роль астроцитов в сохранении информации
Флуоресцентное изображение астроцитов и их отростков в гиппокампе (желтый), с окрашиванием клеточных тел (синий).
«Сюрпризом было то, что астроциты не реагировали на страх в первый раз, только во второй», — отмечает соавтор исследования Юн Нагаи, нейробиолог из RIKEN. Механизм работает так: первый опыт страха запускает медленные изменения в астроцитах, которые в течение нескольких часов или дней начинают производить больше рецепторов к норадреналину на своей поверхности. Эти рецепторы действуют как метки, идентифицирующие астроциты, вовлеченные в эмоциональный опыт.
При повторной встрече с пугающей ситуацией норадреналин активирует эти подготовленные астроциты, и они начинают выделять белок IGFBP2, который помогает стабилизировать связи между нейронами. Блокирование этих астроцитарных процессов нарушало закрепление памяти, что подтверждает их важность.
Открытие меняет классическую парадигму нейронауки, согласно которой только нейроны кодируют память. Теперь ясно, что астроциты — равноправные участники процесса. Это открывает новые возможности для лечения посттравматического стрессового расстройства и болезни Альцгеймера.