Развитие мозга — это чрезвычайно сложный процесс, зависящий от поступления питательных веществ в нервные клетки. В то же время голодание способно ускорить образование новых отростков дендритов и связей между нейронами. Об этом свидетельствуют новые данные, полученные на плодовых мушках-дрозофилах.
Человеческий мозг — один из самых сложных объектов для исследования во Вселенной. Поэтому для того, чтобы разобраться с отдельными аспектами его работы учнные используют более простые, так называемые модельные системы — скажем, домашнюю мышь или плодовую мушку дрозофилу.
Именно это насекомое изучали авторы новой статьи для …, ученые из Японии. Они сосредоточились на том, как недостаток определенных питательных веществ (по сути, голодание нейронов сказывается на развитии определенных клеточных структур мозга. Сделан неожиданный вывод: ограничение количества некоторых необходимых веществ заставило мозг усложняться, а именно более активно образовывать новые отростки нейронов.
В плане потребности в энергии мозг можно назвать самым "прожорливым" органом. Более того, во время своего развития центральная нервная система очень чувствительна к действию различных неблагоприятных факторов, которые запросто могут вызывать различные патологии. Однако в данном вопросе, как водится в биологии, не все так просто и прямолинейно.
На сей раз ученые сосредоточились на вполне конкретных клетках мушиного мозга — нейронах C4da, в том числе их дендритах. Такие нервные клетки расположены между эпидермисом и мышцами, прилагающими к стенки тела насекомого.
C4da-нейроны ответственны за восприятие различных резких сигналов извне: температуры, механических импульсах и света. Далее они передают информацию об этом в центральную нервную систему для переработки и реакции насекомого на происходящее вокруг него. В данном случае чаще всего речь об поведении, направленном на избегание нежелательных (в том числе опасных) воздействий.
Авторы отмечают, что образование новых отростков (ветвление) C4da-нейронов у личинки дрозофилы следует признать хорошей моделью для изучения этого процесса в целом. По их словам, рост таких дендритов находится под контролем окружающей среды плохо предсказуемым образом. Причем этой процесс постепенно становится все более сложным.
Чтобы выяснить, какие питательные вещества играют в развитии C4da-нейронов ключевую роль, исследователи ограничили их поступление в клетки. Удивительно, но сочетание недостатка в витаминах, металлах (представляют собой важные микроэлементы) и холестерине вызвало было активно ветвление дендритов нервных клеток.
В то же время низкие концентрации аминокислот — строительных блоков белков — не оказывали подобного эффекта.
Авторы признаются, что получили контринтуитивные результаты и отмечают, что в дальнейшим изученные нервные клетки стали слабее реагировать на световые сигналы.
Итак, новое исследование показало, что зависящие от питательных веществ процессы развития чувствительных нейронов могут участвовать в оптимизации баланса между полноценным питанием и избеганием резких негативных факторов окружающей среды.