Почему координация движений продолжает улучшаться даже после подросткового возраста, хотя основные моторные цепи мозга формируются значительно раньше? Новое исследование показало, что важную роль в этом процессе играют астроциты — звёздчатые клетки мозга, которые долгое время считались лишь вспомогательными.
Работу провели исследователи Института фундаментальных наук (Institute for Basic Science, IBS) совместно с учёными Окинавского института науки и технологий (Okinawa Institute of Science and Technology, OIST).
Результаты опубликованы в научном журнале Experimental & Molecular Medicine.
Координация движений продолжает развиваться после подросткового возраста
Координация позволяет организму гибко сочетать движения различных частей тела, например при беге, поворотах или сложных моторных действиях.
Однако существует парадокс.
Известно, что нейронные цепи мозжечка, отвечающие за координацию, формируются уже в раннем подростковом возрасте. Тем не менее способность выполнять сложные и точные движения продолжает совершенствоваться ещё многие годы.
Учёные предположили, что ключ к этой загадке может находиться не в нейронах, а в других клетках мозга.
Астроциты берут на себя контроль тормозных сигналов
Исследователи изучили клетки мозжечка — гранулярные нейроны, одну из самых многочисленных популяций нейронов в мозге.
Эти клетки регулируются особым механизмом — тоническим торможением, которое создаётся нейромедиатором ГАМК (GABA).
В отличие от кратковременных синаптических сигналов, тоническое торможение действует постоянно и выполняет роль фоновой стабилизации нейронной активности.
Эксперименты показали неожиданное явление:
- сила тормозного сигнала не меняется с возрастом,
- но меняется источник этого сигнала.
У молодых животных ГАМК поступает главным образом от нейронов, а у взрослых — от астроцитов.
Ген Best1 играет ключевую роль
Астроциты выделяют ГАМК через специальные каналы Bestrophin-1 (Best1).
Когда исследователи изучили мышей, у которых отсутствует ген Best1, оказалось, что их движения остаются более «жёсткими» и менее гибкими, несмотря на взрослый возраст.
Такие животные демонстрировали моторные паттерны, характерные для молодых особей.
Это подтвердило, что астроцитарное торможение играет решающую роль в формировании сложной моторной координации.
Почему это улучшает движения
Компьютерное моделирование мозжечковой сети (примерно один миллион нейронов) показало, что переход к астроцитарному источнику торможения снижает «перекрёстные помехи» между различными группами нейронов.
В результате:
- разные нейронные сети могут работать более независимо
- мозг точнее комбинирует движения различных частей тела.
Это делает движения гибкими, точными и адаптивными.
Новое понимание развития мозга
Ранее развитие мозга рассматривалось почти исключительно через призму нейронов.
Но новое исследование показывает, что важную роль играет взаимодействие нейронов и глиальных клеток.
По словам руководителя работы Джастина Ли, понимание функций астроцитов может помочь:
- в изучении двигательных расстройств
- в разработке новых нейротехнологий
- в создании робототехники, вдохновлённой принципами работы мозга.
Вывод
Учёные обнаружили, что окончательное формирование точной моторной координации связано с переходом контроля тормозных сигналов от нейронов к астроцитам.
Этот процесс происходит в позднем подростковом возрасте и позволяет мозгу управлять движениями более гибко и независимо, что лежит в основе взрослой двигательной ловкости.
Источник.
“Cerebellar tonic inhibition orchestrates the maturation ofinformation processing and motor coordination” by Jea Kwon, Sunpil Kim, Junsung Woo, Keiko Tanaka-Yamamoto, Oliver James, Erik De Schutter, Sungho Hong & C. Justin Lee. Experimental & Molecular Medicine
DOI:10.1038/s12276-026-01657-8
