Клетки головного мозга можно разделить на два типа: нейроны и глия. Обычно считается, что нейроны общаются друг с другом через синапсы или соединения между ними, тогда как глия не использует этот тип передачи сигналов.
Синаптическая передача происходит, когда нейрон электрически возбуждается и высвобождает химическое вещество, называемое нейротрансмиттером, в зазор между ним и другим нейроном, что приводит к активации второго нейрона. Считалось, что эта способность уникальна для нейронов.
Но два десятилетия назад Андреа Вольтерра, сейчас работающий в Университете Лозанны в Швейцарии, и его коллеги обнаружили, что некоторые глия также могут использовать синаптически-подобную передачу для связи с другими клетками. Однако результаты оказались противоречивыми, поскольку другие исследователи изо всех сил пытались повторить эти выводы.
Теперь Вольтерра с еще одной командой использовали современные методы, чтобы наконец разрешить оставшиеся противоречия.
Исследователи проанализировали данные о производстве генами в клетках мыши молекул РНК, которые являются промежуточными продуктами в производстве белка, чтобы посмотреть, смогут ли они найти белковые комплексы, необходимые для синаптической передачи в клетках, отличных от нейронов. Команда особенно пристально изучила клетки в области гиппокампа мозга, поскольку именно здесь, согласно предыдущим исследованиям, была обнаружена ненейрональная синапсическая передача.
Анализ выявил несколько скоплений астроцитов (типа глии), которые обладают способностью принимать участие в синаптической передаче. Клетки, по-видимому, выделяют нейромедиатор глутамат, который является наиболее распространенным нейромедиатором в мозге.
Также исследователи подтвердили наличие генов, участвующих в этом апроцессе, изучая срезы мозга взрослых мышей. Исследователи назвали эти клетки глутаматергическими астроцитами. Затем исследователи использовали метод флуоресцентной микроскопии, называемый двухфотонной визуализацией, для изучения высвобождения глутамата этими клетками в мозге мышей.
Эти клетки немного похожи на астроциты и немного на нейроны. Они выделяют нейротрансмиттеры с механизмом и скоростью, которые обычно связаны только с нейронами. Вот почему мы называем это своего рода гибридной клеткой. Сигналы, которые мы видим, имеют порядок скорости, аналогичный сигналам нейронов
— Андреа Вольтерра.
Он и его коллеги также обнаружили аналогичные белковые признаки синаптической передачи в ненейрональных клетках человека, изучая существующие наборы данных.
Результаты показывают, что эти клетки содержатся и у людей
— член команды Людовик Телли, сотрудник Университета Лозанны.
Исследователи еще не знают, сколько из этих клеток можно найти в мозге и находятся ли они в основном в гиппокампе.
Непонятно, зачем мозгу нужна глия, которая общается посредством синаптической передачи. Вольтерра предполагает, что это может привести к большей координации сигналов.
Обычно у нас есть нейронная информация, которую необходимо распространить на более крупные ансамбли, а нейроны не очень хорошо справляются с этой задачей
— Андреа Вольтерра.
По мнению исследователей, один астроцит может контактировать со 100 000 синапсами у мышей, а это значит, что сигналы будут передаваться дальше все более скоординировано. Они могут достигать количества миллионов синапсов у человека.
Эти клетки также присутствуют в цепях мозга, участвующих в движении, которые деградируют при болезни Паркинсона. Лучшее понимание клеток может предоставить медикам лучшее понимание того, как бороться с этим заболеванием.
