Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 11: школа молодых нейронов

1 мая 2020

Мы уже неоднократно писали писали, что во-первых, нейроны могут восстанавливаться во взрослом возрасте за счет деления нервных стволовых клеток, а, во-вторых, внешние факторы вроде стресса и физической активности влияют на эффективность этого восстановления. Второй обзор заканчивался словами «и многое неясно, но было бы очень интересно узнать». В одном из выпусков журнала Science говорится, как «богатая» окружающая среда помогает регенерации нейронов, а именно — встройке новых нейронов в уже существующую нейронную сеть.

Контекст

В гиппокампе взрослого мозга существует пул нервных стволовых клеток, которые при определённых обстоятельствах могут делиться и давать начало новому поколению зубчатых гранулярных нейронов. Путь от неспециализированной стволовой клетки, способной делиться неограниченное количество раз, к специализированной зубчатой гранулярной клетке включает пять стадий: деление стволовой клетки, специализация и «созревание» дочерних клеток, их миграция, развитие аксонов и дендритов у взрослого нейрона и, наконец, образование синапсов. Развитие у взрослых идет очень медленно — весь процесс занимает 2-3 месяца.

Последняя стадия в созревании новых нейронов – образование синапсов с соседними нейронами — самая продолжительная (занимает 4-6 недель). Логично предположить (что и сделали исследователи из Университета Буэнос-Айреса), что среда, скорее всего, будет оказывать влияние на эту стадию, как самую длительную и функционально гибкую (существуют очень много вариантов, где и как новым нейронам кооперирироваться со старыми – где и как образовывать синапсы).

Для начала исследователи погрузили мышей на два дня в «обогащённую» предметами среду, то есть сделали из них «исследователей» пространства. Как и ожидалось, у мышей активировалась зубчатая извилина гиппокампа. Интересно, что если сравнивать с контрольной группой, то у мышей-исследователей новые, развивающиеся нейроны в гиппокампе стали выглядеть по-другому: у них образовались более длинные дендритов и увеличилось их количество. То есть, они теперь смогут более быстро и эффективно встроиться в нейронную сеть.

После этого исследователи пошли по стопам Шерлок Холмса – а что, если есть сообщники? Например, образование новых дендритов у юных нейронов может стимулироваться сигналами от «дедов» – уже зрелых, встроившихся нейронов. И действительно, при стимуляции зрелых нейронов (и отсутствии «обогащённой» среды) у молодых нейронов дендритов тоже становилось больше. При этом взрослые гранулярные нейроны воздействовали на «воспитание» молодых нервных клеток через посредников – интернейроны (отдельный подтип клеток в гиппокампе), экспрессирующие парвальбумин.

Таким образом, получается следующая цепочка из двух синапсов для ускоренного принятия новых нейронов в «клуб» зрелых зубчатых нейронов. При исследованиях «богатой» среды активируется зубчатая извилина гиппокампа, в том числе зрелые гранулярные нервные клетки. Они, в свою очередь, активируют интернейроны, вырабатывающие парвальбумин, а те начинают «тормошить» незрелые, чтобы молодняк быстрее становился в строй.

К сожалению, авторы не пишут, сколько «подозреваемых» популяций нейронов они перебрали и протестировали перед тем, как получить такой элегантный ответ – определённо видится остросюжетный сериал по поиску виновного с как минимум несколькими сезонами. Несомненно и другое – любой педагог согласится с выводами нейробиологов: чем богаче среда окружает малыша, тем быстрее он становится более смышлённым и сообразительным.

Текст: Даша Овсянникова

Alvarez, D. D., Giacomini, D., Yang, S. M., Trinchero, M. F., Temprana, S. G., Buttner, K. A., … Schinder, A. F. (2016). A disynaptic feedback network activated by experience promotes the integration of new granule cells. Science, 354(6311), 459–465.doi:10.1126/science.aaf2156

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 11: школа молодых нейронов

Статьи

Метки