Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

 

НОВОСТИ. Нервная система

Астроциты могут как подавлять, так и стимулировать передачу нервных импульсов

Астроциты могут как подавлять, так и стимулировать передачу нервных импульсов

Ученые показали, что астроциты — вспомогательные клетки нервной системы — при различных типах стимуляции светом либо помогают проводить нервные импульсы, либо препятствуют этому. Так, если в мембрану астроцита были искусственно встроены белки — ионные каналы, которые при освещении закачивали в клетку кальций, — происходило торможение сигнала. Когда же астроциты имели белки другой природы — рецепторы, — то скорость и сила нервного импульса повышалась. Полученные данные могут использоваться в поведенческих экспериментах при изучении механизмов памяти и обучения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Hippocampus и в более ранней статье.


Нервная система животных включает несколько типов клеток, основные из которых — нейроны, участвующие в передаче нервного импульса. Они имеют большое количество отростков, контакты между которыми, называемые синапсами, объединяют клетки в единую сеть. Синапсы состоят из пресинаптической и постсинаптической мембран — на «передающем» и «воспринимающем» нейронах соответственно, — а также пространства между ними. На пресинаптической мембране выделяются особые молекулы, которые, связываясь с рецепторами на постсинаптической мембране, запускают формирование и передачу электрического импульса.


Кроме нейронов, нервную ткань составляют глиальные «клетки-помощники». К ним, например, относятся астроциты, которые регулируют состав межклеточной жидкости и питание нейронов. Кроме того, астроциты могут влиять на передачу нервного импульса. Они формируют отростки, контактирующие с синапсами, и выделяют в околосинаптическое пространство специальные вещества — глиотрансмиттеры, которые определяют силу нервного импульса. При этом количество глиотрансмиттеров сильно зависит от того, сколько ионов кальция содержится в астроцитах. Кальций же в этих клетках может накапливаться двумя способами: либо с помощью ионных каналов, закачивающих его из внеклеточной среды, либо вследствие выброса кальция, уже запасенного в так называемых внутриклеточных депо.


Ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва), Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) и Техасского университета (США) исследовали, как источник кальция при возбуждении астроцитов влияет на передачу нервного импульса, а также на активность генов в нейронах. Для этого авторы использовали срезы мозга мышей и крыс, в астроциты которых методом генной инженерии были встроены белки, реагирующие на возбуждение светом определенных длин волн. Благодаря такой модификации клетки при освещении накапливали ионы кальция, поступающие либо из внеклеточного пространства, либо из внутриклеточного депо. В первом случае светочувствительные белки выполняли роль ионных каналов, а во втором — рецепторов, запускающих цепочку реакций для выхода кальция из депо.


Исследователи установили, что стимуляция светочувствительных белков, работающих по принципу ионных каналов, подавляла передачу нервного импульса до 54% у мышей и до 15% у крыс. Этот эффект объясняется тем, что в ответ на освещение и увеличение уровня кальция клетки выделяли два «тормозящих» глиотрансмиттера — аденозинтрифосфат (АТФ) и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Подавление усиливалось, если на клетки дополнительно воздействовали электрическим током, поскольку он приводил к дополнительной выработке АТФ и ГАМК.


Эксперименты с астроцитами, содержащими светочувствительные белки-рецепторы, показали, что освещение активировало клетки такого типа и увеличило силу нервного импульса между нейронами почти на 62%, что было связано с выбросом исключительно ГАМК. АТФ в этом случае не выделялся. Кроме того, в модифицированных клетках увеличилась активность генов, участвующих в формировании долговременной памяти. Такая реакция может говорить о том, что усиленная передача импульсов способна сохраняться довольно долго.


«Использование разных светочувствительных белков позволило с помощью света регулировать внутриклеточные кальций-зависимые процессы в астроцитах и подобрать параметры, улучшающие или ухудшающие передачу импульсов между нейронами. Полученные данные позволят довольно тонко управлять активностью целых нейронных сетей при изучении мозга в норме и при патологии. Мы продолжим исследовать взаимодействия между различными клетками нервной системы, чтобы лучше понять принципы организации памяти и обучения», — рассказывает Анастасия Бородинова, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

 

Рисунок 1. Схема регуляции синаптической передачи в нейронах гиппокампа с помощью разных генетически-кодируемых светочувствительных белков в астроцитах. Тетанус — высокочастотная электрическая стимуляция; ChR2 — канальный родопсин, работающий по принципу ионного канала в ответ на световой стимул; Opto-a1AR — синтетический белок, работающий по принципу рецептора в ответ на световой стимул. Источник: Анастасия Бородина


Пресс-служба Российского научного фонда

Администрация сайта med-practic.com не несет ответственности

за содержание информации
Loading...
Share |

Вопросы, ответы, комментарии

Читайте также

Кофеин оказывает странное воздействие на мозг во время сна
Кофеин оказывает странное воздействие на мозг во время сна

Новое исследование показало, что кофеин не просто мешает заснуть, но и изменяет активность мозга во время сна, приближая его к состоянию, которое может нарушить восстановительные процессы...

НОВОСТИ. Сон, нарушения сна
Мозг обладает скрытым ритмом, который может раскрыть уровень интеллекта
Мозг обладает скрытым ритмом, который может раскрыть уровень интеллекта

Чем выше интеллект человека, тем лучше его мозг синхронизируется с собственным скрытым ритмом. К такому выводу пришли ученые в новом исследовании...

Новый метод скрининга болезни Паркинсона анализирует запах ушной серы
Новый метод скрининга болезни Паркинсона анализирует запах ушной серы

Большинство методов лечения болезни Паркинсона (БП) только замедляют прогрессирование заболевания. Поэтому для оптимизации лечения этого неврологического заболевания, которое со временем...

Обнаружен неожиданный метод защиты от деменции
Обнаружен неожиданный метод защиты от деменции

Датские исследователи из Орхусского университета обнаружили, что белок, вырабатываемый бактерией Helicobacter pylori — возбудителем язвы желудка, — способен замедлять развитие деменции...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Ученые разработали электронную татуировку для измерения умственной нагрузки и предотвращения выгорания
Ученые разработали электронную татуировку для измерения умственной нагрузки и предотвращения выгорания

Исследователи разработали временную электронную татуировку, которая расшифровывает мозговые волны для измерения умственного напряжения и предотвращения «выгорания»...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Ученые выявили ключевые области мозга, отвечающие за различие между реальностью и воображением
Ученые выявили ключевые области мозга, отвечающие за различие между реальностью и воображением

Нейробиологи выявили две области мозга, играющие ключевую роль в различении воображаемого и реального. В ходе визуализационных экспериментов, веретенообразная извилина — ключевая...

Тишина лечит: новое исследование показало ее влияние на мозг
Тишина лечит: новое исследование показало ее влияние на мозг

Новое исследование показало: тишина — это не просто отсутствие звука, а активная сила, способная трансформировать мозг и улучшить общее состояние здоровья...

НОВОСТИ. Психическое здоровье
В США одобрен первый анализ крови для диагностики болезни Альцгеймера
В США одобрен первый анализ крови для диагностики болезни Альцгеймера

Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) в пятницу, 16 мая 2025 года, разрешило продажу первого диагностического устройства...

НОВОСТИ. Новые методы диагностики НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Стимуляция блуждающего нерва помогает пациентам с ПТСР в долгосрочной перспективе
Стимуляция блуждающего нерва помогает пациентам с ПТСР в долгосрочной перспективе

В первом в своем роде клиническом исследовании ученые из Техасского университета в Далласе и Медицинского центра Университета Бэйлора показали, что у пациентов с устойчивым к лечению...

НОВОСТИ. Психическое здоровье НОВОСТИ. Стресс НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Мозг: открытие наконец-то проливает свет на тайну стойких привычек
Мозг: открытие наконец-то проливает свет на тайну стойких привычек

Нейробиологи обнаружили вторую систему обучения в мозге, которая может объяснить устойчивость привычек, даже самых сильных. Если классическая система основана на предсказании вознаграждения...

Пациент с БАС впервые отредактировал и озвучил видео силой мысли с помощью Neuralink
Пациент с БАС впервые отредактировал и озвучил видео силой мысли с помощью Neuralink

В новом прорыве для технологии нейроинтерфейсов Брэд Смит, первый невербальный пациент с имплантом Neuralink, продемонстрировал, как он редактирует и озвучивает видео...

Ученые открыли новый способ борьбы с болезнью Альцгеймера
Ученые открыли новый способ борьбы с болезнью Альцгеймера

Предотвратить образование бляшек в головном мозге, которые вызывают болезнь Альцгеймера, можно воздействием на белки — регуляторы воспалительных процессов, считают специалисты...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Конкурент Neuralink получил разрешение FDA на разработку нового типа нейрочипов
Конкурент Neuralink получил разрешение FDA на разработку нового типа нейрочипов

Один из соучредителей Neuralink занимается разработкой нового типа мозгового импланта...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Замена нейронов при болезни Паркинсона
Замена нейронов при болезни Паркинсона

В журнале Nature опубликованы результаты клинических исследований по лечению болезни Паркинсона новым методом, заключающимся в замене утраченных дофаминовых нейронов новыми...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Опухоли головного мозга: диагностика и лечение в медицинском центре «Наири» и радиотерапевтическом центре «Эребуни»
Опухоли головного мозга: диагностика и лечение в медицинском центре «Наири» и радиотерапевтическом центре «Эребуни»

Опухоли головного мозга могут быть как доброкачественными, так и злокачественными. Однако даже доброкачественные образования могут быть опасны, так как сдавливают...

Новости НОВОСТИ. Цифры и факты из Армении

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ