На этой неделе в высокоимпактовых журналах, посвященных проблемам нейронаук, читайте о регенерации нервной ткани после инсульта, о том, почему повторение вслух помогает лучше запоминать, а также о быстрых механизмах нейропластичности и о том, как возникает ощущение зуда в ответ на легкие прикосновения.
Регенерация нервной ткани после инсульта
Nature Neuroscience, 26 October 2015
Ишемический инсульт – острое нарушение мозгового кровообращения, наступающее в результате перекрытия просвета кровеносного сосуда (например, тромбом) и приводящее к гибели нервных клеток в регионе к которому не поступает кровь, что проявляется соответствующих неврологической симптоматикой. Регенерация нервной ткани происходит медленно, а возможности воссоздания разрушенных функциональных ансамблей из нейронов весьма ограничены. В журнале Nature Neuroscience на этой неделе была опубликована статья, посвященная проблеме восстановления после инсульта. Одним из механизмов восстановления после инсульта является прорастание новых аксонов (длинных отростков нейронов) к поврежденному очагу с последующим образованием новых связей между нейронами. Ученым впервые удалось выявить молекулу, которая запускает этот процесс в поврежденном участке головного мозга мыши. Оказалось что эта молекула фактор роста и дифференцировки 10 (GDF10), а с помощью методов хемогенетики исследователям также удалось установить внутриклеточные молекулярные механизмы, которые запускаются молекулой GDF10. По результатам эксперимента также установлено, что мыши, которым вводили GDF10, восстанавливались после инсульта значительно быстрее, чем те особи, которым фактор роста не вводили.
Li S., Nie E.H., Yin Y., et al. GDF10 is a signal for axonal sprouting and functional recovery after stroke. Nature Neuroscience, Oct. 26, 2015.
«Повторение – мать учения»
The Journal of Neuroscience 28 October 2015
Давно известно, что для запоминания чего-либо нет лучшего способа, нежели многократное повторение. Кроме того, установлено, что получаемые нами новые знания рассматривается через призму прошлого опыта. В статье, опубликованной в журнале The Journal of Neuroscience, повествуется о том, почему повторение так эффективно влияет на усвоение материала и упрощает запоминание. В рамках эксперимента группе здоровых людей исследователи показывали несколько коротких видеоклипов, затем часть испытуемых попросили повторить увиденное вслух, а остальных — повторить молча. При этом в момент повторения испытуемым сканировали головной мозг с помощью МРТ. Когда через неделю людей, участвовавших в эксперименте, попросили вспомнить показанные ранее видеоклипы, оказалось, что те, кто повторял вслух, запомнили содержание клипов намного лучше. Ученым также удалось установить, что при просмотре видео и повторении вслух были активны одни и те же зоны мозга. По результатам исследования ученые определили, что в процессе формировании долговременной памяти в результате повторения вслух, большое значение имеет активность задней части поясной извилины коры головного мозга.
Bird C.M., Keidel J.L., Ing L.P., et al. Consolidation of Complex Events via Reinstatement in Posterior Cingulate Cortex. / The journal of Neuroscience, 28 October, 2015
Быстрые механизмы нейропластичности
Cell Reports, 29 October 2015
Нейропластичность — это способность нейронов и нейронных сетей изменяться в процессе получения опыта или восстанавливаться после повреждений. Нейропластичность лежит в основе памяти и обучения. В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Cell Reports, повествуется об одном из механизмов пластичности – структурном изменении начальных сегментов аксонов (axonal initial segments), которые играют важную роль в генерации электрического импульса. Ранее считалось, что изменение начальных сегментов аксонов это длительный процесс, который занимает дни. Ученые к своему удивлению обнаружили, что этот процесс происходит намного быстрее. Эксперимент проводился с использованием методов оптогенетики, которые позволяют контролировать живые клетки с помощью света, управляя их активностью. Исследователи установили, что уже через 3 часа в культурах нейронов из гиппокампа, которые были активированы светом, происходит укорочение начальных сегментов аксонов. Однако затем выяснилось, что укорочение начальных сегментов аксонов не приводило к изменению электрической активности нейронов. Как оказалось, изменения активности не произошло по причине того, что другой механизм нейропластичности, который влияет на важные элементы, необходимые для генерации электрического импульса – потенциал-зависимые натриевые каналы, сбалансировал изменения, вызванные укорочением начальных сегментов аксонов.Evans M.D., Dumitrescu A.S., Kruijssen D.L., et al. Rapid Modulation of Axon Initial Segment Length Influences Repetitive Spike Firing. /Cell Reports. October 29 2015.
Как возникает ощущение зуда в ответ на легкие прикосновения
Science, 29 October 2015
Кожная чувствительность имеет большое значение в жизни человека. Кожа воспринимает прикосновения, температуру, боль, давление и вибрацию. Авторы статьи, опубликованной в журнале Science на этой неделе, исследовали нейрональные механизмы возникновения зуда в ответ на легкие прикосновения (например, когда на кожу садится насекомое). Легкое прикосновение приводит к раздражению мельчайших волосков на коже, что может вызвать ощущение зуда, которое обычно подавляется с помощью тормозных интернейронов (нейроны, передающие сенсорную информацию к головному мозгу) спинного мозга. Как оказалось, тормозные нейроны, подавляющие ощущение зуда в ответ на легкие прикосновения, отличаются от нейронов, подавляющих ощущение зуда в ответ на химический или болевой стимул. Этот феномен удалось обнаружить в результате эксперимента на мышах, у которых в интернейронах спинного мозга был «выключен» ген NPY, который отвечает за синтез нейромедиатора — нейропептида Y. Мыши, у которых был выключен ген NPY, в ответ на легкие прикосновения начинали сильно чесаться, вплоть до расчесов на коже. При этом их реакция на более сильные прикосновения, химические или болевые стимулы на кожу не отличалась от таковой у обычных мышей. Кроме того, было установлено, что NPY-интернейроны в спинном мозге блокируют ощущение зуда, поступающее только от той кожи, на которой содержатся мельчайшие (пушковые) волоски, а не от кожи совсем без волос (например, на ладонях).
Bourane S., Duan B., Koch S.C., et al. Gate control of mechanical itch by a subpopulation of spinal cord interneurons. / Science, October 29 2015.