Ученым удалось определить молекулу, ответственную за запуск перестройки нервных соединений, которая происходит каждый раз в процессе запоминания человеком новой информации. Неправильное срабатывание аппарата, запускающего такую перестройку, может играть важную роль в процессе замедления функции нервной системы и приводить к различным заболеваниям, таким как шизофрения, олигофрения, а также наркотическая зависимость. Знания о механизме перестройки нервных окончаний позволят пролить свет на динамику этих болезней.
Питер Пензес и его команда, работающие на кафедре физиологии Северо-Западного университета в Чикаго, опубликовали результаты своих изысканий в ноябрьском номере журнала Neuron.
В своей работе исследователи изучили биологические механизмы, управляющие удлинением грибовидных тел — так называемых дендритных остистых отростков на нейронах. Эти тела являются приемниками нейротрансмиттеров — химических веществ, передающих сигнал от одних нервных каналов к другим. В процессе получения и усвоения информации эти дендритные тела усиливают интенсивность передачи сигналов между нейронами и формируют каналы, проводящие нервные импульсы. Таким образом, в ходе запоминания формируется сеть связей между отдельными нейронами.
Нейроны являются основными структурными и функциональными единицами нервной системы. нейрон представляет собой клетку, в которой, как и в других клетках, имеется ядро и цитоплазма. Снаружи нервная клетка окружена оболочкой – плазматической мембраной. В цитоплазме нейрона содержатся органеллы общего значения, а также ряд специальных органелл.
Наиболее сложное строение имеют нейроны коры больших полушарий и мозжечка, что, очевидно, связано со сложностью выполняемых этими отделами мозга функций. В каждом нейроне различают сому, или тело, и отростки. Последние разделяют на аксоны и дендриты. Аксон – длинный отросток, функцией которого является проведение возбуждения по направлению от тела клетки к другим клеткам или периферическим органам. Особенностью аксона является то, что от тела клетки отходит всего один такой отросток. Дендриты – это многочисленные ветвящиеся отростки, функция которых состоит в восприятии импульсов, приходящих от других нейронов, и проведении возбуждения к телу нервной клетки.
Кроме того, остистые тела могут быть вовлечены в развитие различных неврологических заболеваний. Многочисленные исследования предшественников Питера Пензеса обнаружили дефектные дендриты у людей в определенных случаях заболеваний аутизмом, шизофренией и наркоманией.
Пензес же и его коллеги сфокусировались на поиске «спускового крючка» механизма перестройки нервных окончаний.
Результаты исследования явно указывают на молекулу калирин-7, играющую важную роль в увеличении грибовидных тел уже развитых, взрослых нейронов. Именно они участвуют в процессе запоминания, носящем название «долгосрочная потенциация» (долгосрочное усиление рефлекторной реакции).
трехмерная сетка из белковых нитей (филаментов), которой пронизана цитоплазма клеток. В зависимости от диаметра филаменты разделяются на три группы: микрофиламенты (6-8 нм), промежуточные волокна (около 10 нм) и микротрубочки (около 25 нм). Все эти волокна представляют собой полимеры, состоящие из субъединиц особых глобулярных белков.
Цитоскелет присутствует во всех клетках, как эукариот (животных, растений, грибов и простейших), так и прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура, в функции которой входит поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям, экзо- и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление.
Wikipedia
В своих экспериментах исследователи изучали ответ искусственно выращенных нейронов на активацию в ходе «долгосрочной потенциации».
Реакцией на возбуждение оказался именно запуск алгоритма перестройки нервных соединений и увеличения размеров грибовидных дендритов с помощью калирина-7.
И это еще не все: ученые обнаружили, что калирин-7 также участвует в регуляции других важных биологических процессов, необходимых для усиления взаимодействия между нейронами. Оказалось, молекула не только вызывает увеличение размеров остевых нейронных отростков, но также регулирует количество приемников нейротрансмиттеров — рецепторов, свисающих гирляндами с остевых структур и непосредственно взаимодействующих с химическими соединениями. Количество этих рецепторов и определяет силу связи между нервными волокнами.
По мнению ученых, калирин-7 — ключевой игрок в процессе запоминания информации человеческим мозгом.
Именно он регулирует изменения в циркуляции нервных импульсов в передней части мозга. Физиологически как раз эти изменения определяют получение знаний об окружающем мире — от самого рождения и до конца жизни. И ими мы, оказывается, обязаны молекуле калирин-7.
значительное генетическое нарушение, связанное с сужением конца длинного плечика Х-хромосомы. Ломкая Х-хромосома является причиной задержки умственного развития у больных с синдромом Дауна.
Больные мальчики имеют необычно высокий лоб, непропорциональные черты лица, большие челюсти, длинные выступающие вперед уши и большие яички. Коэффициент умственного развития у таких детей обычно оказывается ниже 50, и они часто бывают склонными к сильным вспышкам гнева. Назначение фолиевой кислоты помогает контролировать их поведение. Примерно у одной трети женщин, имеющих такую мутацию одной из двух X-хромосом, также отмечается задержка их умственного развития.
По материалам энциклопедий
Ученые надеются, что их усилия в изучении биологического воздействия молекулы на регуляторные процессы в головном мозге помогут разработать эффективные методики лечения перечисленных выше заболеваний в будущем.
