Что не так с нейронной “хронологией”?
Всё, как ни крути, в мозге должно быть сбалансировано: есть клетки, которые «заводят» (возбуждающие нейроны), и есть те, кто, наоборот, сдерживает пыл (ингибирующие нейроны). Только в этой сложной хореографии возможно нормальное мышление, память, восприятие. Нарушь ритм — и мозг начнёт спотыкаться сам о себя.
Новое исследование, проведённое в Институте биологического интеллекта Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Biological Intelligence), проливает свет на то, как одни клетки в мозге — хоть и «появились на сцене» позже других — умудряются быстро догнать своих старших «коллег». Как? Благодаря ускоренному созреванию, которое, как выяснилось, управляется генетически. Да, природа предусмотрела способ «ускоренного обучения» — как будто нейроны подхватывают шпаргалку на бегу.
Методология: нейроны, мыши и немного ДНК
Исследование проводилось на мышах — универсальных моделях для изучения развития мозга. Учёные наблюдали, как незрелые клетки-предшественники трансформируются в полноценные ингибирующие нейроны. Оказалось: нейроны, рождённые позже, развиваются с поразительной скоростью, чтобы — внимание — к моменту подключения к общей сети они уже были наравне с теми, кто появился раньше.
«Это, по сути, нейронный тайм-менеджмент», — объяснил Кристиан Майер (Christian Mayer), научный сотрудник и руководитель проекта в Институте биологического интеллекта Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Biological Intelligence). — «Если этого не произойдёт, более старшие клетки успеют завести больше связей, и баланс в сети может пойти прахом».
Внутренние настройки: кто запускает нейронный «ускоритель»?
В центре внимания оказались гены. Те самые, которые дают клетке команду: пора взрослеть. Исследователи нашли, что у «молодых» нейронов активируются особые механизмы, изменяющие структуру хроматина — это, если упрощённо, способ раскрыть нужные участки ДНК в нужный момент. Как открыть правильную страницу в книге с инструкциями, не пролистав всю с начала.
Эти изменения позволяют нейронам быстрее «прочитать» нужные гены и сформировать связи. Но! Даже малейшие сбои — будь то мутация или ошибка в регуляции — могут переписать сценарий развития мозга. И вот тут уже на горизонте маячат расстройства вроде аутизма и эпилепсии.
Почему это важно для людей?
Нейроны у людей созревают дольше, чем у большинства животных. Это не баг, а фича: благодаря такому «замедлению» мозг Homo sapiens может строить более сложные нейронные сети и учиться практически всю жизнь. Но одновременно это делает нас уязвимыми: если развитие хоть немного сдвинется по времени, последствия могут быть непредсказуемыми.
Результаты исследования помогают понять, почему строгая регуляция времени так важна.
«Человеческий мозг — как оркестр, где каждая секция должна вступить в нужный момент», — сказал Кристиан Майер (Christian Mayer). — «Если кто-то выйдет на сцену слишком рано или задержится — гармонии не будет».
Что дальше?
Эти находки открывают дверь к новым способам понимания нарушений развития мозга. Генетическая архитектура, которая управляет «взрослением» нейронов, может однажды стать мишенью для терапии. Исследователи подчёркивают: пока это лишь первые шаги, но они дают надежду на раннюю диагностику и, возможно, коррекцию расстройств вроде аутизма и эпилепсии.
А пока — мозг продолжает взрослеть, миллионы клеток каждый день вступают в игру, словно участники сложного балета, где время — всё.
Литература.
“Temporal control of progenitor competence shapes maturation in GABAergic neuron development in mice” by Christian Mayer et al. Nature Neuroscience
