Нові публікації
Дослідники виявили новий механізм нейропластичності, пов'язаний із навчанням і пам'яттю
Останній перегляд: 02.07.2025
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Нейрони важливі, але вони не єдині учасники цього процесу. Дійсно, саме «хрящ» у вигляді кластерів молекул позаклітинного матриксу, які називаються хондроїтинсульфатами, розташованими на зовнішній стороні нервових клітин, відіграє ключову роль у здатності мозку отримувати та зберігати інформацію.
Дослідження, опубліковане в журналі Cell Reports, описує новий механізм пластичності мозку, або те, як нейронні зв'язки змінюються у відповідь на зовнішні подразники. Стаття має назву «Фокальні кластери перисинаптичної матриці сприяють активності-залежній пластичності та пам'яті у мишей».
Ця робота є результатом співпраці між Гарвардською медичною школою, Трентським університетом та Німецьким центром нейродегенеративних захворювань (DZNE) у Магдебурзі.
«Сенсорні навички та здатність розуміти наше оточення залежать від активності мозку, яка дозволяє нам сприймати та обробляти подразники із зовнішнього світу. Завдяки нашому мозку ми здатні отримувати та зберігати нову інформацію, а також запам’ятовувати інформацію, яку ми вже вивчили», – кажуть Юрій Боцці та Габріеле Челліні.
«Це захопливе явище стало можливим завдяки здатності мозку постійно змінювати структуру та ефективність нейронних зв’язків (синапсів) у відповідь на зовнішні подразники. Ця здатність називається синаптичною пластичністю. Розуміння того, як відбуваються синаптичні зміни та як вони сприяють навчанню та пам’яті, є одним із головних завдань нейронауки».
Юрій Боцці — професор Трентського університету та співавтор статті. Габріеле Челліні — перший автор дослідження. Челліні розпочав роботу над цим проєктом у 2017 році як постдокторант у лабораторії Сабіни Берретти (лікарня Маклін та Гарвардська медична школа, Бостон) та завершив наукову публікацію, працюючи постдокторантом у лабораторії Боцці в Трентському університеті.
У центрі дослідження знаходяться хондроїтинсульфати, молекули, добре відомі своєю роллю в суглобах, які також відіграють важливу функцію в пластичності мозку, будучи невід'ємною частиною позаклітинного матриксу мозку, як це було вперше виявлено групою доктора Олександра Дітятєва у 2001 році.
У 2007 році японське дослідження описало наявність кластерів хондроїтинсульфату, круглої форми та розкиданих, здавалося б, хаотично по всьому мозку. Однак ця робота була забута, доки лабораторія трансляційної нейронауки Сабіни Берретти не повернула ці структури в наукову галузь, перейменувавши їх на кластери CS-6 (від хондроїтинсульфату-6, що визначає їхній точний молекулярний склад) та показавши, що ці структури пов'язані з гліальними клітинами та значно зменшені в мозку людей з психотичними розладами.
Потім, у 2017 році, Габріеле Челліні, нещодавно прийнятий на роботу до лабораторії Берретти, отримав завдання розкрити функцію цих кластерів.
«Спочатку ми детально дослідили ці структури, зробивши їх зображення з дуже високою роздільною здатністю. Ми виявили, що вони, по суті, були кластерами синапсів, покритих CS-6, організованих у чітко впізнавану геометричну форму. Потім ми визначили новий тип синаптичної організації», – кажуть вчені.
«На цьому етапі нам довелося проявити трохи «експериментальної креативності»; використовуючи поєднання поведінкових, молекулярних та складних морфологічних підходів, ми зрозуміли, що ці сполуки, інкапсульовані в кластерах CS-6, змінюються у відповідь на електричну активність у мозку».
«Нарешті, завдяки співпраці з Олександром Дітятевим з DZNE Магдебург та зусиллям Хаді Мірзапурделавара з його групи, ми зменшили експресію CS-6 у гіпокампі (ділянці мозку, відповідальній за просторове навчання) та продемонстрували, що присутність CS-6 необхідна для синаптичної пластичності та просторової пам'яті», – зазначають Боцці та Челліні.
«Ця робота відкриває шлях до нового погляду на функції мозку. Можливо, що всі синапси, утворені на різних нейронах у кластерах CS-6, мають здатність реагувати разом на певні зовнішні подразники та брати участь у спільній функції, спрямованій на процеси навчання та пам’яті», – зазначають вони.
«Вони, схоже, являють собою новий субстрат для інтеграції інформації та формування асоціацій на багатоклітинному рівні», – додають Дітятєв та Берретта.
Ця робота є результатом співпраці кількох лабораторій, включаючи Лабораторію трансляційної нейронауки (Сабіна Берретта; Лікарня Макліна - Гарвардська медична школа, Бостон), Лабораторію дослідження нейророзвиткових розладів (Юрій Боцці; CIMeC - Міждисциплінарний центр наук про мозок, Трентський університет) та Лабораторію молекулярної нейропластичності (Олександр Дітятєв; DZNE Магдебург).