Исследована «темная материя» мозга — электрические синапсы

Синапсы — часть мозга почти каждого вида животных, однако обычно они остаются невидимыми даже под электронным микроскопом. «Электрические синапсы подобны темной материи мозга», — говорит Александр Борст, директор MPI по биологическому интеллекту. Команда из его отдела исследовала этот редко изучаемый компонент мозга. На примере плодовой мушки дрозофилы они смогли показать, как электрические синапсы возникают почти во всех областях мозга и могут влиять на функции и стабильность отдельных нервных клеток.

Нейроны общаются через синапсы — небольшие контактные точки, в которых нейротрансмиттеры передают стимул от одной клетки к другой. Возможно, мы помним это из уроков биологии. Но это еще не вся история. В дополнение к общеизвестным химическим синапсам существует второй, малоизвестный тип — электрический.

Джордж Аммер, участник того же исследования, давно очарован скрытыми клеточными связями. Он говорит, что электрические синапсы встречаются гораздо реже, и их трудно обнаружить с помощью современных методов. Вот почему они до сих пор почти не исследовались, а о мозге большинства животных мы не знаем даже элементарных вещей. Например, где именно возникают электрические синапсы или как они влияют на мозговую активность.

Электрический синапс, как утверждает Джордж Аммер, соединяет два нейрона напрямую, позволяя электрическому току, который нейроны используют для связи, течь от одной клетки к другой без обходных путей. За исключением иглокожих, этот особый тип синапсов встречается в мозге всех изученных до сих пор видов животных. Следовательно, электрические синапсы должны выполнять важные функции: мы просто не знаем, какие именно!

Чтобы отследить эти функции, Аммер и двое его коллег, Рене Виейра и Сандра Фендл, отметили важный белковый строительный блок электрических синапсов. Таким образом, в мозге плодовых мушек они смогли показать, что электрические синапсы возникают не во всех нервных клетках, но почти во всех областях мозга.

Исследователи избирательно отключали электрические синапсы в области визуальной обработки и показали, что реакция пораженных нейронов на определенные стимулы намного слабее. Кроме того, без электрических синапсов некоторые типы нервных клеток становились нестабильными и начинали самопроизвольно колебаться.

Результаты показывают, по словам Джорджа Аммера, что электрические синапсы важны для различных функций мозга и могут играть очень разные функциональные роли в зависимости от типа нейрона, поэтому эти синапсы также должны быть интегрированы в исследования коннектома.

Коннектом — карта всех нейронов и их соединений в мозге или области мозга. Часто эта информация восстанавливается по изображениям электронного микроскопа. Электрические синапсы в них в значительной степени невидимы. То, как они могут быть интегрированы в исследования коннектома и какие другие секреты хранят электрические синапсы, остается предметом последующих исследований.