14 июн 2023 55

Новое исследование позволило лучше понять как нейроны общаются между собой

Новое исследование, проведенное в лаборатории профессора биологии Адама Миллера в Колледже искусств и наук Университета штата Орегон, проливает свет на важность межнейронной связи посредством прямой электрической передачи сигналов вместо обычных химических мессенджеров, посылаемых между клетками. Команда также идентифицировала белки, которые могут связывать нарушения в этих электрических путях с такими состояниями, как аутизм и эпилепсия. Они описывают свои выводы в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Нейроны — клетки, которые посылают сообщения из мозга по всему телу. Они управляют всем, что делает животное: дыханием, движением, мышлением. Самый известный способ, которым нейроны сигнализируют, — это высвобождение химических веществ, таких как дофамин и серотонин. Они затем поглощаются следующим нейроном в коммуникационной цепи. Эти точки соединения называются химическими синапсами.

Но Миллер и его команда интересуются синапсом другого типа: электрическим. В электрическом синапсе нейроны передают сигналы непосредственно через электрический ток, перемещаясь между клетками по каналам. Электрические синапсы могут образовываться между многими различными частями нейронов, и сообщения могут проходить через них в обоих направлениях, а не только в одном. В конечном итоге нейронные цепи создаются взаимодействием как электрических, так и химических синапсов.

Многие нейробиологи ранее считали, что электрические синапсы были самыми важными в процессе эволюции, но затем они были постепенно заменены химическими синапсами.

Но недавние исследования показали, что электрические синапсы сохраняются по всему мозгу, и они сами составляют основные части цепей

— Энн Мартин, научный сотрудник лаборатории Миллера, руководившая новым исследованием.

Мартин, Миллер и их коллеги пытаются лучше понять, как формируются электрические синапсы и как они могут влиять на работу мозга.

В последней статье команда сосредоточилась на роли белка под названием нейробичин (Nbea). Они протестировали различные версии белка у развивающихся рыбок данио и измерили его влияние на электрические синапсы.

Исследователи обнаружили, что без правильной работы Nbea электрические синапсы не могли бы сформироваться. По словам Миллера, нейробичин, по-видимому, действует как регулировщик движения, направляя другие белки, необходимые для правильной работы синапса, к месту образования. Без него нужные компоненты не окажутся в нужном месте, а электрические сообщения не будут отправлены.

Предыдущие исследования показали, что нейробичин также помогает формировать химические синапсы. Таким образом, новое исследование предлагает мост между двумя типами общения.

Раньше мы предполагали, что это разные биохимические сущности. Но теперь мы обнаружили молекулу, которая объединяет их в формировании синапсов

— Адам Миллер

В будущей работе команда надеется лучше понять, как электрические и химические синапсы могут быть связаны друг с другом и какую роль они оба играют в нейронных цепях.

Мы очень заинтересованы в поиске других мостов между электрическими и химическими синапсами. Мы уже обнаружили белок Nbea, но мы считаем, что там могут быть и другие

— Энн Мартин

Они также планируют продолжить изучение возможных связей со здоровьем человека. Команда Миллера заметила поведенческие изменения у рыб с мутациями в Nbea. Мутации в белке Nbea ранее также связывали с аутизмом и эпилепсией — состояниями, которые связаны с изменением процесса коммуникации между нейронами. Информация о том, как нейробичин влияет на коммуникацию между нейронами, может помочь ученым лучше понять происхождение этих различий в мозге.