logo

Пользовательского поиска

Tuesday 20th of November 2018

Память зависит от астроцитов

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Нанотехнологии в медицине и биологии
Автор: Administrator   
20.08.2014 17:22

 

Профессор и руководитель лаборатории вычислительной нейробиологии Терренс Сейновски (Terrence Sejnowski)

Профессор и руководитель лаборатории вычислительной нейробиологии Терренс Сейновски (Terrence Sejnowski). (Фото: Salk Institute for Biological Studies)


Когда вы ожидаете чего-то, например, своего заказа в ресторане, или когда что-то вызывает ваш интерес, ваш мозг пронизывают уникальные электрические волны. Эти волны называются гамма-колебаниями, и они отражают симфонию клеток, играющих вместе, как хороший оркестр. Хотя относительно их роли до сих пор нет единого мнения, гамма-волны ассоциируются с высшими функциями головного мозга, и нарушения их паттернов связываются учеными с шизофренией, болезнью Альцгеймера, аутизмом, эпилепсией и другими заболеваниями.


Новое исследование ученых из Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) показывает, что главными игроками, контролирующими эти волны, могут быть малоисследованные считающиеся вспомогательными клетки головного мозга – астроциты.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи предлагают новую неожиданную стратегию подавления гамма-колебаний путем подавления не нейронов, а астроцитов. Они показали, что астроциты, и определяемые ими, в значительной степени, гамма-волны, играют ведущую роль в некоторых формах памяти.

«Это то, что можно было бы назвать дымящимся ружьем», - говорит соавтор статьи Терренс Сейновски (Terrence Sejnowski), глава лаборатории вычислительной нейробиологии в Институте Солка, научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute). «Написаны сотни статей, связывающих гамма-колебания со вниманием и памятью, но все они коррелятивны. Это первый случай, когда удалось провести причинно-следственный эксперимент, где мы селективно блокировали гамма-колебания и показали, что это оказывает в высшей степени специфическое воздействие на то, как мозг взаимодействует с миром».

Взаимодействие нейронов и астроцитов

 

Взаимодействие нейронов и астроцитов. (neurowiki2012.wikispaces.com)

 

 

 

Сотрудничество между лабораториями профессоров Института Солка Сейновки, Индера Вермы (Inder Verma) и Штефена Хайнеманна (Stephen Heinemann) дало ученым возможность установить, что гамма-колебаниям в мозге мышей непосредственно предшествует активность в виде кальциевого сигналинга в астроцитах. Это предполагает, что на эти колебания могут влиять астроциты, которые используют многие из тех же химических сигналов, что и нейроны.

Чтобы проверить свою теорию, исследователи подавили высвобождение химических веществ, селективно секретируемых астроцитами, эффективно заблокировав способность клеток взаимодействовать с соседями, для чего использовали вирус, несущий столбнячный токсин. Токсин не оказывал никакого влияния на нейроны.

После добавления химического вещества, индуцирующего гамма-волны в мозге животных, исследователи обнаружили, что ткани мозга с инактивированными астроцитами генерировали более короткие гамма-колебания, чем ткани, содержащие здоровые клетки. А после добавления трех генов, которые позволяли селективно и произвольно включать и выключать столбнячный токсин в астроцитах, они установили, что у мышей, чьи астроциты были лишены сигналинга, гамма-волны подавлялись. Выключение токсина вызывало обратный эффект.

Мыши с измененными астроцитами казались совершенно здоровыми. Но несколько когнитивных тестов показали, что они не справлялись с заданиями в одной важной области – распознавании новых объектов. Как и ожидалось, здоровые мыши тратили больше времени на новый объект, помещенный в их окружение, чем на знакомые объекты. В противоположность этому мутантными мышами и те и другие объекты воспринимались одинаково.

Нормальные астроциты (красные, а1) и нейроны (синие, a3) в гиппокампе – части мозга, контролирующей память. Добавление токсина столбняка (а2), оказывает влияние только на астроциты (зеленые). Панель a4 – совмещенное изображение. Селективность воздействия токсина на астроциты позволила ученым показать, что подавление активности астроцитов отрицательно влияет на опознающую память, что проявилось в поведенческих тестах.

 

Нормальные астроциты (красные, а1) и нейроны (синие, a3) в гиппокампе – части мозга, контролирующей память. Добавление токсина столбняка (а2), оказывает влияние только на астроциты (зеленые). Панель a4 – совмещенное изображение. Селективность воздействия токсина на астроциты позволила ученым показать, что подавление активности астроцитов отрицательно влияет на опознающую память, что проявилось в поведенческих тестах. (Фото: Salk Institute for Biological Studies)

 

«Это было впечатляющим результатом в том смысле, что память, делающая возможным распознавание новых объектов, была не просто нарушена, она исчезла, как будто бы мы удалили одну форму памяти, сохранив другие», - комментирует профессор Сейновски.

Результаты оказались неожиданными отчасти потому, что астроциты работают на секундной или более длинной временной шкале, тогда как нейроны передают сигналы гораздо быстрее, в масштабах миллисекунд. Из-за этой более низкой скорости никто не предполагал, что астроциты вовлечены в высокоскоростную мозговую активность, необходимую для принятия быстрых решений.

«Что я считаю совершенно уникальной идеей, это то, что астроциты, традиционно считающиеся поддерживающими клетками нейронов и других клеток, участвуют и в обработке информации и в других формах когнитивного поведения», - говорит Верма, профессор лаборатории генетики, профессор Американского онкологического общества (American Cancer Society).

Нельзя сказать, что астроциты быстры – они еще медленнее, чем нейроны. Но новые данные говорят о том, что они активно создают нужные условия для генерации гамма-колебаний, что, в свою очередь, повышает способность мозга к обучению и изменению силы нейронных связей.

По словам доктора Сейновски, поведенческий результат – это только верхушка айсберга. Система распознавания имеет огромное значение и включает в себя распознавание других людей, мест, фактов и событий, произошедших в прошлом. Это открытие дает ученым возможность лучше понять роль гамма-волн в распознавании, добавляет ученый.

 

 

 

По материалам

Memory relies on astrocytes, the brain's lesser known cells

 

Оригинальная статья:

Hosuk Sean Lee, Andrea Ghetti, António Pinto-Duarte, Xin Wang, Gustavo Dziewczapolski, Francesco Galimi, Salvador Huitron-Resendiz, Juan C. Piña-Crespo, Amanda J. Roberts, Inder M. Verma, Terrence J. Sejnowski, and Stephen F. Heinemann. Astrocytes contribute to gamma oscillations and recognition memory

 

© «Память зависит от астроцитов». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Нанотехнологии в медицине и биологии. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday607
mod_vvisit_counterYesterday982
mod_vvisit_counterThis week3106
mod_vvisit_counterLast week6784
mod_vvisit_counterThis month16792
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4185822

We have: 15 guests, 1 bots online
Your IP: 54.235.48.106
 , 
Today: Ноя 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.