Каждое ваше движение и каждое воспоминание зависят от точной коммуникации между нейронами. Когда эта коммуникация нарушается, мозг должен быстро восстановить баланс внутренних сигналов, чтобы обеспечить нормальное функционирование цепей. Новое исследование Колледжа литературы, искусств и наук им. Дорнсайфа при Университете Южной Калифорнии показывает, что нейроны могут стабилизировать свои сигналы с помощью быстрого физического механизма, а не электрической активности, которая, как долгое время считали учёные, необходима.
Это открытие, сделанное при поддержке грантов Национального института здравоохранения и опубликованное недавно в «Трудах Национальной академии наук», демонстрирует систему, которая не зависит от потока заряженных частиц и продолжает передавать сигналы, когда часть синапса — соединения между нейронами — внезапно перестаёт работать.
Поддержание баланса между нейронами необходимо для контроля мышц, обучения и общего здоровья мозга. Неспособность поддерживать этот «гомеостаз» связана с такими неврологическими заболеваниями, как эпилепсия и аутизм.
Исследователи из Университета Южной Калифорнии под руководством Диона Дикмана, профессора биологических наук, задались целью понять, как нейроны компенсируют нарушения связи между ними. В частности, они хотели выяснить, как принимающая сторона синапса определяет внезапную потерю функции и сигнализирует отправляющему нейрону о необходимости увеличить выходную мощность для восстановления гомеостаза.
Работая с плодовыми мушками, которые являются стандартной моделью для изучения нервной системы, команда заблокировала глутаматные рецепторы на принимающей стороне синапса с помощью химического вещества, которое, как известно, их отключает, а затем с помощью электрических записей и микроскопии высокого разрешения проследила за реакцией синапса. Чтобы определить молекулы, отвечающие за запуск реакции, исследователи использовали инструменты редактирования генов CRISPR, чтобы по очереди удалять определённые структурные белки и наблюдать за изменениями в клетках.
Этот процесс исключения показал, что ключевым фактором быстрой адаптации является не потеря электрической активности, а физическая реорганизация определённого типа рецепторов. Когда эти рецепторы блокируются, они перестраиваются внутри синапса, запуская сигнальный процесс, который заставляет передающий нейрон выделять больше нейромедиаторов, что помогает поддерживать стабильную связь.
Белок-шаблон под названием DLG оказался необходимым для этой реакции. Когда DLG был удалён с помощью CRISPR, быстрая компенсация не произошла.
Исследователи также показали, что этот быстрый процесс передачи сигналов продолжается даже тогда, когда вся электрическая синаптическая активность подавлена. Это указывает на то, что система полагается на структурные сигналы, а не на электрические.
Понимание того, как быстро адаптируются синапсы, может помочь в будущих исследованиях методов лечения, которые повышают устойчивость нейронов и предотвращают неврологические заболевания.
Источник:
Ссылка на журнал:
Чен, Дж., и Хан, Ю. (2025). Неионная передача сигналов быстро изменяет постсинаптическую пластинку DLG, вызывая ретроградную гомеостатическую пластичность. Труды Национальной академии наук. DOI:10.1073/pnas.2502997122. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502997122.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся