Исследователи обнаружили спайки, которые создают сети мозга.

Нейроны мозга, как правило, привлекают большую часть научного внимания, но набор клеток вокруг них, называемых астроцитами — буквально звездообразными клетками — все чаще рассматривается как решающий игрок, помогающий мозгу стать должным образом организованным.

В частности, астроциты, составляющие примерно половину массы человеческого мозга, по-видимому, управляют формированием синапсов, связей между нейронами, которые формируются и модифицируются по мере того, как мы учимся и запоминаем.

Новое исследование ученых Duke и UNC обнаружило важный белок, участвующий в коммуникации и координации между астроцитами, когда они строят синапсы. В отсутствие этой молекулы, называемой hepaCAM, астроциты не такие липкие, как должны быть, и, как правило, прилипают к себе, а не образуют связи с другими астроцитами.

Это открытие, проведенное в исследованиях на мышах с отключенным геном hepaCAM из их астроцитов, является важным ключом к пониманию некоторых расстройств мозга , включая снижение когнитивных функций, эпилепсию и расстройства аутистического спектра. Работа появится 24 июня в журнале Neuron .

Редкое заболевание, называемое мегалэнцефалической лейкоэнцефалопатией (MLC), также известно, что вызвано мутацией в гене hepaCAM, и эта работа может дать ответы о том, что именно пошло не так. MLC — это нарушение развития, которое прогрессирует и ухудшается, вызывая макроцефалию (большая голова), отек белого вещества мозга, умственную отсталость и эпилепсию.

Избирательно удаляя hepaCAM из астроцитов, чтобы увидеть, что он делает, «мы вроде как превратили клетки в интровертов», — сказал старший автор исследования Кагла Эроглу, доцент кафедры клеточной биологии в Медицинской школе Университета Дьюка. «Обычно они хотят протянуть руку, но без hepaCAM они начали обнимать себя».

«Если астроцит соединяется со своими соседями, тогда у вас появляется сеть», — сказал Эроглу. «Чтобы сделать мозг функциональным, нужна функциональная астроцитарная сеть».

Исследователи сосредоточились на hepaCAM, ища гены, которые очень активны в астроцитах и ​​участвуют в дисфункции мозга. Они сотрудничали с другой группой, работавшей над hepaCAM в Университете Барселоны, но эта группа изучала молекулу из-за ее роли в регуляции сигнальных каналов хлоридов в астроцитах.

Группа Duke обнаружила, что удаление hepaCAM из астроцитов привело к синаптической сети, которая слишком легко возбуждалась, а не подавлялась. «Эффект на тормозящие синапсы был самым сильным», — сказала первый автор Кэти Болдуин, которая недавно стала доцентом кафедры клеточной биологии и физиологии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. «Вы подавляете торможение и усиливаете возбуждение, так что это действительно может указывать на механизм эпилепсии».