Развивающийся мозг по мере обучения и запоминания постоянно создает новые нейронные связи, называемые синапсами. Важные связи - те, которые используются неоднократно, - поддерживаются и укрепляются, в то время как ненужные исчезают. Ранее было неясно, каким образом происходит разрушение ненужных синапсов в мозге взрослого человека.
Исследователи из Кореи обнаружили механизм, лежащий в основе нейропластичности и, возможно, неврологических нарушений в мозге взрослых. Результаты научной работы представлены в журнале Nature.
«Данное открытие имеет большое значение для понимания того, как нейронные связи изменяются во время обучения и запоминания, а также при некоторых заболеваниях, - сказал ведущий автор исследования, профессор Вон-Сук Чанг. - Изменение числа синапсов тесно связано с распространенностью расстройств аутистического спектра, шизофрении, лобно-височной деменции».
Серое вещество в головном мозге содержит микроглию и астроциты, два вида клеток, необходимых для обеспечения жизнедеятельности нейронов. Микроглия отвечает за уничтожение патогенов и погибших клеток, а астроциты поддерживают гомеостаз, помогая контролировать передачу сигналов между нейронами. Ранее считалось, что микроглия уничтожает ненужные синапсы в процессе фагоцитоза, то есть "поедает" их.
Новое исследование поставило под сомнение, что микроглия является первичным фагоцитом для синапсов. Используя новые технологии, доктор Чанг и коллеги впервые продемонстрировали, что именно астроциты, а не микроглия, постоянно устраняют избыточные и ненужные возбуждающие синаптические связи в мозге взрослых.
Исследователи разработали молекулярный датчик для обнаружения фагоцитоза синапсов глиальными клетками и количественно оценили, как часто и по какому типу разрушаются эти синапсы. Они также использовали указанное устройство в эксперименте с участием мышей. Животные были лишены гена MEGF10, который позволяет астроцитам уничтожать синапсы. Взрослые особи с нарушением астроцитарного фагоцитоза имели патологическое увеличение численности возбуждающих синапсов в гиппокампе. Это отразилось на снижении способности к обучению и запоминанию у мышей с отсутствием MEGF10.
«Мы продемонстрировали, что, по крайней мере, в области CA1 гиппокампа взрослого человека астроциты играют главную роль в разрушении синапсов, и их функция очень важна для контроля количества синапсов и нейропластичности», - сказал профессор Чанг.
По предварительным данным, астроциты удаляют синапсы в каждой области мозга с разной скоростью. Исследователи планируют изучить влияние различных факторов на указанные процессы. Они предполагают, что регулирование астроцитарного фагоцитоза для восстановления синаптических связей может быть новой стратегией в лечении различных заболеваний мозга.