Skip to main content
RSS

Нейронауки 4 – 10 января 2016

На этой неделе в высокоимпактных журналах из области нейронаук вы узнаете о том, как стимуляция нейрональных цепей улучшает социальную память, о связи между травматическим поражением мозга и болезнью Альцгеймера, поймете, каким образом нейроны переключаются между «быстрым» и «медленным» режимами работы, а также углубитесь в механизмы нейродегенерации.

 

Molecular Psychiatry, 5 January 2016

Стимуляция нейрональных цепей улучшает социальную память

В статье, опубликованной в журнале Molecular Psychiatry, ученые нашли способ стимулировать формирование социальной памяти у мышей. В своем эксперименте ученые использовали метод оптогенетики, чтобы стимулировать определенные нейрональные цепочки в головном мозге мышей. Известно, что формирование социальной памяти тесно связано с воздействием гормона вазопрессина на специальные 1b рецепторы (Avpr1b), находящиеся на мембранах нервных клеток. Максимальная экспрессия этого рецептора наблюдается в относительно малоизученной области гиппокампа CA2. Наибольший интерес для исследователей представляло изучение нейрональных цепочек в СА2 области гиппокампа, которые вызывают формирование социальной памяти. А лучшим кандидатом стала цепочка нейронов, которая обеспечивает поступление вазопрессина из паравентрикулярного ядра гипоталамуса в СА2 регион гиппокампа. С помощью онтогенетических методов ученые стимулировали именно эту нейрональную цепочку во время встречи самцов мышей с самками, чтобы узнать, как это повлияет на формирование социальной памяти. Обычно после встречи с самкой самец мыши забывает ее уже через час. Каково же было удивление исследователей, когда они обнаружили, что после стимуляции цепочки нейронов в головном мозге самец помнил самку через несколько дней после первой встречи. Таким образом, продолжительность запоминания увеличилась в 80 раз! Причем встречи самца мыши с другими самками, которые проходили в обычных условиях и, как правило, ухудшали память о первой самке, на этот раз на память не повлияли.     

Smith A. S., Williams Avram S.K., Cymerblit-Sabba A., et al. Targeted activation of the hippocampal CA2 area strongly enhances social memory / Molecular Psychiatry, January 5, 2016.

 

Journal of Neurotrauma, 5 January 2016

Связь между травматическим поражением мозга и болезнью Альцгеймера

Давно известно, что поражение головного мозга в результате полученных травм может не только вызывать когнитивные нарушения сразу после повреждения, но и серьезно повышать риск развития болезни Альцгеймера. Однако природу этой связи не удавалось объяснить до настоящего времени. Результаты исследования, представленные в статье из журнала Journal of Neurotrauma, объясняют, почему травма мозга может привести к развитию нейродегенеративных заболеваний. Ранее ученые обнаружили, что после черепно-мозговых травм в головном мозге появляются токсичные формы тау-белка, которые также обнаруживаются при нейродегенеративных расстройствах и могут вызывать энцефалопатию (нарушения мозговой деятельности). Для того, чтобы установить причину, по которой после травмы мозга может развиваться деменция, исследователи использовали крыс. В эксперименте крысам наносили черепно-мозговую травму, после чего извлекали из их мозга тау-белок, очищали и изучали его. Затем очищенный белок вводили в гиппокамп генетически-модифицированных мышей с гиперэкспрессией человеческого тау-белка. После этого мышам проводили тесты на когнитивные способности и двигательную активность. Животные, которым вводили тау-белок, намного хуже справились с тестами. Кроме того мозг животных дополнительно был изучен с помощью микроскопии, а также методов биохимии и иммунологии. По результатам тестов исследователи сделали вывод о том, что токсичные олигомеры тау-белка, которые возникают после травмы мозга, приводят к развитию болезни Альцгеймера. 

Gerson J.E., Castillo-Carranza D.L., Sengupta U., et al. Tau oligomers derived from Traumatic Brain Injury cause cognitive impairment and accelerate onset of pathology in Htau mice / Journal of Neurotrauma, January 5, 2016.

 

Nature Communications, 8 January 2016

Как «звездочет» переключает нейроны между разными режимами работы?

Во время работы головного мозга обмен сигналами между синапсами происходит с очень большой скоростью. Нервные клетки способны генерировать сигналы с частотой до 1000 импульсов в секунду. Однако такая высокая скорость работы нужна не всегда. Иногда одни и те же нейроны могут работать как в медленном, так и в быстром режимах. Но до сих пор никто не знал, как нейроны переключаются между своими режимами работы. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Communications, изучали, каким образом происходит смена интенсивности работы нейронов на молекулярном уровне. Ученые проводили свои эксперименты на мутантной линии мышей, у которых отсутствовал белок, в норме образующий комплексы с глутаматными AMPA-рецепторами (активируются как глутаматом, так и его аналогом — аминокислотой АМРА). Белок, который отсутствовал у мышей, получил забавное название «звездочет», поскольку без него у мышей наблюдались эпилептические припадки, во время которых они поднимали голову вверх и закатывали глаза, будто считали звезды на небе. Исследователи изучали свойства «звездочета» на клеточных культурах с помощью метода пэтч-кламп (метод локальной фиксации потенциала действия). Записывая ионный ток, проходящий через AMPA-рецепторы в комплексе с белком «звездочетом», они обнаружили, что именно этот белок способен переводить рецептор из обычного «быстрого» режима работы в «медленный» режим суперактивации. В обычном режиме ионный канал AMPA-рецептора открывается и закрывается за доли секунды, тем самым участвуя в генерации электрических импульсов с высокой частотой. Однако в случае  суперактивации канал рецептора способен оставаться открытым в течение целой секунды, обеспечивая явление долгосрочной потенциации. Режим суперактивации позволяет нейронам за кратчайшее время образовывать положительную обратную связь и, как утверждают сами ученые, представляет собой своего рода молекулярный механизм кратковременной памяти. 

Carbone A.L., Plested A.J. Superactivation of AMPA receptors by auxiliary proteins / Nature Communications, January 8, 2016. 

 

Science, 9 January 2016

Механизм нейродегенерации

С самого начала изучения нейродегенеративных заболеваний ученые нередко обнаруживали в головном мозге больных аномальные отложения белка, названные агрегатами. На протяжении долгих лет считается, что белковые агрегаты запускают механизмы нейродегенерации при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и дегенерация Хантингтона. Неизвестным до настоящего времени оставался сам механизм, с помощью которого белковые агрегаты запускали нейродегенерацию. В работе, которая опубликована в журнале Science, рассказывается о том, каким образом агрегаты из аномальных белков вызывают гибель нервных клеток. Как оказалось, большое значение для процесса нейродегенерации играет место локализации белковых агрегатов в клетках. Исследователи изучали воздействие белковых агрегатов на культурах нервных клеток. Для создания агрегатов они использовали искусственные белки, подобные β-амилоиду, а также фрагменты аномального белка хантингтина. Исследователи обнаружили, что в разных компартментах (отделах) клетки образуются разные белковые агрегаты. Так, агрегаты, образовавшиеся в цитоплазме нервных клеток, оказались более растворимыми и токсичными, нежели агрегаты, которые образуются в ядре клеток. При дальнейшем изучении выяснилось, что агрегаты в цитоплазме клеток блокируют транспорт РНК и нормальных белков между ядром и цитоплазмой. Агрегаты «слипаются» с важными цитоплазматическими транспортными белками и, тем самым, их инактивируют. Транспортная машина в нервных клетках в отсутствие некоторых белков становится неполноценной и больше не может работать. А при отсутствии транспорта РНК в нейронах не осуществляется синтез белковых молекул, и клетки погибают путем апоптоза. В то же время наличие агрегатов внутри или вокруг ядра практически не влияет на жизнеспособность нервных клеток. Объяснения этому феномену ученые пока что не нашли. 

Woerner A.C., Frottin F., Hornburg D, et al. Cytoplasmic protein aggregates interfere with nucleo-cytoplasmic transport of protein and RNA / Science, January 9, 2016.

 
#Нейромедицина   #Стимуляция памяти   #Нейродегенерация   #Работа нейронов  
16 Января