Новое исследование проливает свет на ключевые механизмы, с помощью которых клетки мозга передают критическую информацию от своих отростков к ядру, активируя гены, необходимые для формирования памяти и обучения. Этот научный прорыв открывает новые перспективы в понимании молекулярных процессов, лежащих в основе работы мозга.
Главной находкой исследования стало открытие пути, который связывает синаптическую активность — процесс передачи сигналов между нейронами — с экспрессией генов, обеспечивающих долгосрочные изменения в мозге. Как отмечает автор работы Марк Делл’Аква, профессор фармакологии Университета Колорадо, эти результаты позволяют понять фундаментальные процессы, лежащие в основе когнитивных функций.
«Мы выявили критический механизм, который соединяет локальную активность синапсов с изменениями в экспрессии генов, необходимыми для обучения и памяти», — пояснил Делл’Аква. «Это базовое научное открытие помогает лучше понять работу нервных клеток и может сыграть важную роль в разработке новых терапий для лечения когнитивных нарушений».
Центром управления генами в нейронах является ядро, которое находится на значительном расстоянии от синапсов — мест, где нейроны получают сигналы. Синапсы расположены в дендритах, которые разветвляются подобно ветвям дерева. Основное внимание в исследовании было уделено белку CREB (cAMP-response element binding protein), известному своей ролью в регуляции генов, необходимых для динамических изменений на синапсах. Несмотря на хорошо задокументированное значение CREB для обучения и памяти, до сих пор оставались неясными точные механизмы, запускающие его активацию.
Используя передовые методы микроскопии, аспирантка Кейтлин Зент из группы Делл’Аква обнаружила ключевой релейный механизм. Он включает активацию рецепторов и ионных каналов, генерирующих сигналы кальция, которые быстро передаются от удаленных синапсов в дендритах к ядру в теле нейрона. Этот процесс обеспечивает слаженную работу клеток мозга, необходимую для их адаптации и взаимодействия.
«Дальнейшее изучение этого механизма позволит нам понять, как он изменяется при различных заболеваниях», — отметил Делл’Аква. «Мы сможем выявить точки нарушения этой цепочки сигналов, что откроет новые возможности для разработки целевых методов лечения болезней, связанных с нарушениями памяти, таких как болезнь Альцгеймера».
Это исследование не только продвигает наше понимание работы мозга, но и указывает на потенциальные мишени для терапии нейродегенеративных расстройств. Полученные результаты подчеркивают важность фундаментальных работ в поиске решений для одной из самых сложных областей медицины — лечения когнитивных нарушений и улучшения качества жизни пациентов с деменцией.
Ранее ученые обнаружили неизвестный науке режим работы нейронов.
