Эксперимент на мышах показал, что тормозные нейроны (интернейроны) играют ключевую роль в гиппокампе — области головного мозга, ответственной за формирование эмоций, память и ориентацию в пространстве. Ранее считалось, что интернейроны занимаются исключительно «разделением труда», контролируя отдельные аспекты нейронной активности. Открытие улучшит понимание таких сложных процессов, как обучение, и может привести к разработке новых методов лечения неврологических расстройств.
Активность тормозных и возбудимых нейронов в области гиппокампа (CA1) у мышей / © PLOS Biology (2024)
Интернейроны, или тормозные нейроны, представляют собой особые клетки мозга, которые подавляют активность других нейронов, регулируя передачу сигналов в мозге. Этот контроль невероятно важен: нарушение в работе тормозных нейронов может привести к развитию таких неврологических заболеваний, как эпилепсия.
До недавнего времени, однако, ученые не могли точно сказать, какое влияние отдельные интернейроны оказывают на более широкие паттерны мозговой активности. Теперь, изучая тормозные нейроны у мышей, авторы нового исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, обратили внимание на гиппокамп.
Чтобы записать активность как тормозных, так и возбудительных нейронов (пирамидных клеток) в области гиппокампа у мышей (CA1) и одновременно контролировать их работу, команда под руководством Марко Боккио (Marco Bocchio) из Университета Экс-Марсель (Франция) применила передовые методы визуализации, объединяющие оптогенетику и двухфотонную кальциевую визуализацию (регистрирует активность отдельных нейронов).
Наблюдения помогли выявить активацию отдельных тормозных нейронов, которая снижала активность других интернейронов. Но, несмотря на дезингибицию — процесс, усиливающий синхронность возбудительных нейронов, — структура существующих клеточных ансамблей (групп нейронов, совместно активирующихся для выполнения определенных функций) оставалась неизменной.
Это означает, что активация одного интернейрона запускала короткий всплеск синхронизированной мозговой активности — скоординированной реакции других клеток мозга (без нарушения существующей клеточной организации). Отметим, что выводы команды подтвердила разработанная ими компьютерная модель.
Таким образом, клетки действовали сообща путем активации одного интернейрона, ослабляющего стоп-сигналы. Выявленная синхронизированная активность может помочь в формировании новых воспоминаний. Эти результаты бросают вызов традиционному представлению о деятельности тормозных нейронов: последние, как оказалось, координируют работу нейронных сетей на более глобальном уровне.
Ученые планируют продолжить изучение роли тормозных нейронов в координации нейронной активности и их влияния на память и обучение. Дальнейшие исследования могут привести к новым открытиям в области нейробиологии, а также помогут в разработке терапевтических стратегий лечения неврологических заболеваний.
