Активность нейронов в слуховой системе мыши увеличивает толщину их миелиновых оболочек. А значит, и скорость передачи сигнала – как во время развития, так и в зрелом мозге. Об этом говорит исследование учёных из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана (Мюнхен, Германия), опубликованное в The Journal of Neuroscience.
Поперечное сечение нервных волокон трапециевидного тела. Зелёным флуоресцирует миелин. Илл.: J. Sinclair & C. Kopp-Scheinpflug, LMU
Нейроны взаимодействуют через электрические импульсы, которые передаются по длинным отросткам клеток – аксонам. Скорость передачи зависит от множества факторов, включая диаметр аксона и толщину электроизолирующих миелиновых оболочек, охватывающих нервные волокна. Как правило, чем она толще, тем быстрее передаётся сигнал.
Слуховая система млекопитающих требует чрезвычайно точной и быстрой нейронной обработки информации, поэтому она содержит много миелинизированных аксонов. Теперь нейробиолог Конни Копп-Шейнпфлюг (Conny Kopp-Scheinpflug) и её исследовательская группа показали, что активность нервных клеток в слуховой системе оказывает прямое влияние на миелинизацию. То есть, чем больше она работает, тем более толстая миелиновая оболочка образуется.
«Мышь – особенно подходящая модель, чтобы изучить развитие слуховой системы, поскольку новорождённые мыши глухие и начинают воспринимать звук только через 12 дней после рождения. На этом этапе активность слуховых нейронов начинает увеличиваться», – объясняет Копп-Шейнпфлюг.
Учёные сосредоточились на нейрональной активности в трапециевидном теле – структуре, расположенной в стволе мозга. Это часть пути, который в конечном итоге приводит к слуховой коре. Оказалось, что скорость и частота передачи сигнала в трапециевидном теле удваиваются, как только молодые мыши начинают воспринимать звуки. Более того, и диаметр аксонов, и толщина их миелиновых оболочек постепенно возрастают до тех пор, пока не достигают размеров взрослого животного.
Также команда задалась вопросом: как повлияет снижение силы звуковой стимуляции на развитие аксонов?
«Для этого мы просто вставляли затычки в уши 10-дневных мышей и оставляли их на 10 дней. Это привело к обратимой потере слуха – увеличению порога слышимости до 50 децибел», — сказала Копп-Шейнпфлюг.
Когда этот же эксперимент проводился на взрослых мышах, миелиновые оболочки также истончались, хотя диаметр аксонов не изменялся. Поэтому исследователи пришли к выводу, что активность нейронов играет важную роль в синтезе и поддержании размеров миелиновой оболочки.
Текст: Любовь Пушкарская
Sound-evoked activity influences myelination of brainstem axons in the trapezoid body by James L. Sinclair, Matthew J. Fischl, Olga Alexandrova, Martin Heß, Benedikt Grothe et al. in The Journal of Neuroscience. Published: July 2017
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3728-16.2017