Чтобы лучше понять пластичность мозга, ученые из Медицинского колледжа Бэйлора (Baylor College of Medicine) и Детской больницы Техаса (Texas Children’ Hospital) использовали модели мышей, чтобы изучить, как клетки мозга выстраивают связи с новыми нейронами в мозге. Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Genes & Development, не только расширяют понимание пластичности мозга, но и открывают новые возможности для лечения определенных нарушений развития нервной системы и восстановления поврежденных цепей в будущем.
Пластичность мозга
Овладение новым навыком, музыкальным инструментом или способность адаптироваться к постоянно меняющейся среде — все это возможно благодаря пластичности мозга, или его способности изменять себя, перестраивая существующие нейронные сети и формируя новые для приобретения новых функциональных свойств. Это также помогает нейронным цепям оставаться здоровыми, крепкими и стабильными.
«В этом исследовании мы хотели идентифицировать новые молекулы, которые помогают новым нейронам выстраивать связи в мозге», — комментирует автор исследования доктор Бенджамин Аренкиел (Benjamin Arenkiel), профессор молекулярной генетики и неврологии человека. «Мы работали с обонятельной луковицей, областью головного мозга, которая отвечает за обоняние. У мышей обонятельная луковица является очень пластичной сенсорной областью и обладает замечательной способностью сохранять пластичность во взрослом возрасте благодаря непрерывной интеграции нейронов, рожденных взрослыми. Мы обнаружили, что окситоцин, пептид или короткий белок, вырабатываемый в мозге, управляет событиями, которые способствуют пластичности нейронных цепей».
Результаты научной работы
Исследователи обнаружили, что уровень окситоцина в обонятельной луковице повышается, достигая максимума в то время, когда новые нейроны объединяются в нейронные сети.
Используя вирусную маркировку, конфокальную микроскопию и секвенирование РНК, специфичной для клеточного типа, ученые обнаружили, что окситоцин запускает сигнальный путь — серию молекулярных событий внутри клеток, — который способствует созреванию синапсов, то есть соединений недавно интегрированных нейронов. Когда исследователи удалили рецептор окситоцина, клетки имели недоразвитые синапсы и нарушенную функцию.
«Важно отметить, что мы обнаружили, что созревание синапсов происходит путем регулирования морфологического развития клеток и экспрессии ряда структурных белков», — добавляет Аренкиел.
«Самым захватывающим аспектом этого исследования является то, что наши результаты свидетельствуют о том, что окситоцин стимулирует развитие и синаптическую интеграцию новых нейронов в мозге взрослой особи, непосредственно способствуя адаптации и пластичности контуров», — добавляет автор исследования Брэндон Пекарек (Brandon Pekarek).
Практическая значимость работы
Полученные результаты, которые могут быть сопоставимы ко всем млекопитающим, включая человека, открывают новые возможности для облегчения неврологических заболеваний.
«Окситоцин обычно присутствует в нашем мозге, поэтому, если мы поймем, как его включать или выключать, или мобилизовать, мы можем помочь сохранить здоровыми наши электрические связи, способствуя росту слаборазвитых связей или укрепляя новые», — заключает Аренкиель. «Наши результаты также свидетельствуют о том, что окситоцин может способствовать росту новых нейронов для восстановления поврежденных тканей. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы изучить эти возможности».
Авторы другого исследования заявили, что доза окситоцина помогает снизить социальный стресс профессиональных певцов во время выступлений.