Вы когда-нибудь получали драматическую стрижку? Конечно, для тех, у кого разбито сердце. Это похоже на тихий крик, чтобы призвать людей заметить изменения в нас самих и найти «новых нас». Тогда как меняется наш мозг? Распознавание новых объектов, новых людей, новых сред и новых правил имеет решающее значение для выживания. Хотя исследования на животных показали, что рецепторы гиппокампа и NMDA, которые опосредуют и регулируют возбуждающую синаптическую передачу, считаются важными для распознавания новизны, лежащие в основе нейронные цепи и синаптические механизмы остаются в значительной степени неясными.
Во главе с профессором К.И.М Юнджуном, исследовательской группой Центра синаптических дисфункций головного мозга в Институте фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне, Южная Корея, в исследовании на животных была показана неизвестная ранее роль пресинаптической молекулы адгезии, чтобы сообщить о новом изменении регуляция постсинаптических рецепторных ответов типа NMDA при возбуждающих синапсах. «Чтобы сформировать синапс и опосредовать синаптическую передачу, постсинаптические рецепторы должны кластеризоваться в местах нового синаптического образования и созревания. Мало что известно о том, что« созревает »новые синапсы и влияет ли созревание синапса на когнитивные функции мозга, такие как распознавание новизны». Наши данные свидетельствуют о том, что пресинаптический PTP способствует ответам на постсинаптические рецепторы NMDA, что позволяет распознавать новые изменения ", объясняет Ким.
Мозг состоит из большого числа нейронов, и эти нейроны связаны через структуры субмикронного размера, известные как «синапсы». Каждый отдельный синапс состоит из двух частей; пресинаптическая структура, которая высвобождает нейротрансмиттер, и постсинаптическая структура, которая реагирует на высвобожденный нейротрансмиттер через рецепторы нейротрансмиттера. Молекулы клеточной адгезии связывают пре- и постсинаптические специализации. Поскольку существует много различных типов молекул синаптической адгезии, для правильных пар молекул пре- и постсинаптической адгезии важно образовать комплекс (мостик) и соединить правильных партнеров нейронов. После первоначальных связей молекулы пре- и постсинаптической адгезии организуют созревание пре- и постсинаптических структур, чтобы обеспечить синаптическую передачу.
Одним из ключевых процессов созревания синапсов является рекрутирование постсинаптических нейротрансмиттерных рецепторов. Тем не менее, остается ли вопрос о том, могут ли и как пресинаптические молекулы адгезии транссинаптически регулировать локализацию и стабилизацию постсинаптических рецепторов нейротрансмиттеров, в основном неясно. Предполагая, что существует ключевая молекула пресинаптической адгезии, которая транссинаптически регулирует ответы постсинаптических рецепторов, исследовательская группа отключила PTP, пресинаптическую молекулу адгезии в возбуждающих синапсах у мышей, чтобы увидеть, влияет ли и как это удаление на формирование и функцию синапсов и поведение мыши.
Исследователи проверили социальную способность и способность распознавания социальной новизны в трехкамерном аппарате. Мыши APTP-sigma KO или мышь WT подвергались воздействию социальной мишени (S1; чужая мышь) и не социальной цели (O; объект) в течение 10 минут, где мыши WT и PTP-sigma KO демонстрировали нормальное предпочтение для S1 над O, свидетельствует о нормальном социальном взаимодействии. На следующем сеансе теста распознавания социальной новизны, где O был заменен на S2 (новый социальный незнакомец), в то время как мышь WT показала нормальное предпочтение S2 по сравнению с S1, мыши PTP-sigma KO продемонстрировали нарушение распознавания социальной новизны, предполагая, что PTPsigma способствует нормальному признанию социальной новизны. Тепловые карты отображают движения мыши во время социального подхода и обозначенные поведения распознавания социальной новизны: места с красными цветами указывают места более длительного пребывания мыши.
(Справа) Во второй серии экспериментов, PTP-sigma KO или WT, мышей подвергали воздействию незнакомой мыши (социальная цель, S1) в течение четырех последовательных дней, в течение которых субъектная мышь тратила все меньше и меньше времени на изучение социальной незнакомец из-за растущего привыкания к незнакомцу и свидетельствует о нормальном социальном признании и памяти. На 5-й день, когда S1 заменяют новой незнакомой мышью (S2), субъект WT продемонстрировал сильно возросшее социальное исследование, о чем свидетельствует время, проведенное в исследовании цели или в камере, что свидетельствует о нормальном распознавании и исследовании социальной новизны, тогда как PTP- Sigma KO мышь показала неизменное исследование S2 (по сравнению с S1 на 4-й день) (показано красным кружком), что свидетельствует о нарушении распознавания и исследования социальной новизны. В контрольных экспериментах
В итоге они обнаружили, что делеция PTP не влияла на формирование возбуждающего синапса, но сильно подавляла ответы рецепторов NMDA в гиппокампе, области мозга, которая, как известно, регулирует обучение и память. Кроме того, у мышей, у которых отсутствовал PTP, обнаруживалось значительное подавление распознавания новизны в различных поведенческих тестах. Например, PTP-мутантным мышам не удалось распознать новые объекты, новых незнакомых мышей и новые правила. Эти результаты позволяют предположить, что пресинаптический PTP транс-синаптически регулирует постсинаптические ответы NMDA-рецепторов и распознавание новизны у мышей.
«Полученные данные свидетельствуют о том, что дефосфорилирование некоторых других пресинаптических молекул адгезии и некоторые транссинаптические механизмы могут лежать в основе пресинаптической PTP-зависимой регуляции постсинаптических NMDA-рецепторов. Однако лежащие в основе молекулярные механизмы все еще необходимо идентифицировать», - отмечает первый автор, KIM Kyungdeok. ,
Эти результаты были подтверждены, по существу, сходными результатами, сообщенными группой доктора Томаса Судхофа из Стэнфордского университета в том же журнале eLife почти в одно и то же время.