Когда вы уверенно идёте к цели, которая, например, располагается в кондитерской на другом конце города, или завершаете проект, предвкушая одобрение начальника и долгожданную премию, то шарообразная структура мозга, называемая стриатумом, неустанно вам в этом помогает, так как именно она имеет решающее значение, управляя движением к награде. Здоровый стриатум также поможет вам остановить себя на определённом моменте в конце вечера, когда вы будете отмечать успех того самого проекта. Когда же полосатое тело функционирует неправильно, то это может привести к патологиям типа болезни Паркинсона, обсессивно-компульсивного расстройства или всякого рода зависимостям. Но как оказалось, это далеко не все его функции, и маленький участок мозга таит в себе ещё множество нераскрытых тайн.
Исследователи Института Солка применили новый генетический инструмент, чтобы картировать связи нейронов в стриатуме. Матрица нейронов, выделенная зелёным цветом, будто «омывает» нейрональные патчи (красные), небольшие скопления нервных клеток в стриатуме. Функции матрицы и патчей до сих пор остаются загадкой, но это исследование позволит учёным лучше понять их связь и контролировать их активность в дальнейших исследованиях. Изображение Института Солка.
На самом деле точные функции стриатума отнюдь не определены, и загадка также в том, как структура может координировать то, чем занимается весь мозг. Исследование, проведённое учёными из Института Солка и их коллегами, погружается в анатомию и функционал стриатума, и теперь об этом можно прочитать в журнале Neuron. Применив передовые стратегии для всестороннего изучения одного отдела мозга, научные умы нашли менее известные формы организации.
«Самый увлекательный результат этих исследований заключается в том, что у нас теперь есть новые возможности для изучения давно волнующих нас вопросов о том, как полосатое тело контролирует движения и в здоровом, и в больном мозге»,
— комментирует старший автор Синь Джин (Xin Jin), профессор лаборатории молекулярной нейробиологии в Институте Солка.
Уникальную организацию полосатого тела исследователи обнаружили ещё сорок лет назад. Оно усеяно патчами, лоскутами нейронов (patch cells, striatal patch), которые под микроскопом выглядят как маленькие островки клеток. «Океан» вокруг них состоит из нейронов, которые обобщённо называются матриксом (striatal matrix).
В течение четырёх десятилетий учёные размышляли о роли patch cells и матрикса в нейродегенеративных заболеваниях. Одна идея заключалась в том, что ) контролируются высшим мозгом, так как предполагалось, что они могут играть определённую роль в познании, тогда как клетки матрицы, вполне явно участвовали в чувствительности и двигательной активности.
Новое исследование опровергает эту идею, показывая, что оба типа информации передаются как в патчи, так и в матрицу нейронов, хотя patch cells, как правило, получают немного больше информации от эмоциональных центров мозга (они включены в высшие мыслительные центры). Но эти результаты объясняют, почему в мозге пациентов, например, с болезнью Хантингтона (прогрессирующая нейродегенеративная патология, которая ощутимо влияет на возможность двигаться и другие функции), страдают и «островки», и «океан».
Джин с соавторами работали с различными технологиями, чтобы обнаружить эти находки. Генная инженерия выборочно и точно определяла, какой патч какой матрице соответствует. Немного менее точную информацию давало окрашивание. Также использовались новые нейронные методы трассирования (neural tracing methods), в том числе созданный коллаборатором Эдвардом Каллвеем (Edward Callaway) и его группой в институте Солка. Он заключался в картировании «входов» и «выходов» от всего мозга в клетки патча и матрикса. Третий основной подход, основанный на электрофизиологии позволил учёным подтвердить соединения, которые они нашли, а также понять их мощность.
«Большая часть предыдущих работ, направленная на изучение патчей и матрикса, освещала их функции, основанные на связи с остальным мозгом, но большинство из этих гипотез были неправильными. С более точной картой «ввода» и «вывода» этих структур мы сможем строить более обоснованные гипотезы»,
— говорит Смит.
Нейроны патчей и матрицы — не единственные, которые нейрофизиологи способны найти в стриатуме. Полосатое тело также содержит клетки, которые имеют совершенно противоположное действие. Они через прямые и косвенные пути словно, так сказать, включают газ или резко жмут на тормоз при передвижении. Эти же косвенные и прямые пути имеют предопределяют поведение, например, при формировании новых привычек. И всё это делает стриатум гораздо сложнее. Но старт дан, и в будущем откроется новый взгляд на его функционирование в норме и патологии.
Текст: Анна Хоружая
Genetic-Based Dissection Unveils the Inputs and Outputs of Striatal Patch and Matrix Compartments by Jared B. Smith, Jason R. Klug, Danica L. Ross4, Christopher D. Howard, Nick G. Hollon, Vivian I. Ko, Hilary Hoffman, Edward M. Callaway, Charles R. Gerfen, Xin Jin in Neuron. Published online August 2016. doi:10.1016/j.neuron.2016.07.046
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
