Автор исследования Ген Охцуки (Gen Ohtsuki) из Центра Хакуби Киотского университета (Kyoto University’s Hakubi Center) объясняет, что клетки Пуркинье – это нейроны в мозжечке, которые обладают способностью модулировать и фильтровать входящие сигналы. Результаты исследования предоставляют новое понимание механизмов обучения мозжечка и головного мозга. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Neuroscience.
Актуальность проблемы
Всего за миллисекунды триллионы химических реакций создают сигналы, которые проходят через миллиарды нейронов в мозге. По мере получения новой информации эти нейроны начинают модифицировать себя и изменять свои сигнальные свойства. Однако механизмы того, как сигналы интегрируются в нейроны для установления такой гибкости, также известной как пластичность, остаются неясными. Мозжечок представляет собой структуру, расположенную в основании головного мозга, и, как известно, играет жизненно важную роль в двигательном контроле и когнитивной функции. Недавние исследования показали, что повреждение мозжечка является причиной многих психических заболеваний. Одной из наиболее ярких особенностей клеток Пуркинье являются их длинные сложные ветви, называемые дендритами. Считается, что пластичность дендритов клеток Пуркинье является основой для обучения мозжечка. Однако проверка этой гипотезы была затруднена из-за сложности измерения сигналов в клетке.
Материалы и методы обследования
В новом исследовании Охцуки успешно изучил электрическую активность на дендритах одной клетки Пуркинье, используя метод «пластыря-зажима».
«Чтобы измерить, как электрические сигналы проходят через клеточную мембрану клетки Пуркинье, я применил этот метод на крысах и измерил спонтанную синаптическую активность между дендритом и сомой, или клеточным телом», – объясняет Охцуки.
Результаты научной работы
Охцуки обнаружил, что сигналы, поступающие от дистальных дендритов, не регистрировались. Это говорит о том, что у дендритов есть механизм, ограничивающий электропроводимость, и что дендриты избирательно передают электрические сигналы. Фактически, те же самые сигналы были зарегистрированы, когда они исходили от проксимальных дендритов – тех, которые ближе к соме.
После дальнейшего анализа было обнаружено, что эти дистальные дендриты модулировали свои входящие сигналы через собственную пластичность, связанную с понижающей регуляцией ионного канала, называемого SK- каналом. Результаты показывают новый механизм обучения на уровне дендритов. Охцуки планирует определить, можно ли получить аналогичные результаты с животными, отличными от грызунов, такими как рыбы и рептилии или высшие млекопитающие.
Охцуки резюмирует: «Изучение этих фундаментальных процессов должно помочь нам понять механизм приобретения интеллекта».
Авторы другого исследования утверждают, что разработан метод улучшения дефицита памяти при синдроме Дауна.
