Ученые объяснили, зачем «восстанавливаются» нервные клетки

Американские ученые смогли напрямую наблюдать появление новых нейронов во взрослом мозге и, контролируя их активность, выяснили их роль в формировании воспоминаний. Об этой работе рассказывает статья, опубликованная журналом Neuron, а также пресс-релиз факультета психиатрии Колумбийского университета в Нью-Йорке.
Вопреки известной поговорке, нервные клетки «восстанавливаются», и новые нейроны продолжают формироваться на протяжении всей жизни. Известно, что этот процесс развивается в мозжечке, в обонятельной луковице, а также в коре зубчатой извилины гиппокампа. Поскольку одной из главных функций этой парной формации является консолидация памяти, то предполагается, что «взрослый» нейрогенез и обновление гранулярных клеток коры зубчатой извилины может быть связан именно с ней.
Действительно, в целом ряде предыдущих работ, авторы которых тем или иным способом нарушали рост новых «взрослых» гранулярных клеток (Adult-born Granule Cells, abGC), было показано, что продолжающийся нейрогенез важен для формирования памяти и поведения, связанного со знакомой обстановкой. Известно также, что богатое окружение, достаточная активность и применение антидепрессантов усиливают «взрослый» нейрогенез в гиппокампе, а стресс замедляет его.
При этом, как отмечает профессор Колумбийского университета Аттила Лозонци (Attila Losonczy) и его коллеги, все эти работы связаны с повреждением нормальной функциональности мозга, а значит, могли вызвать пластичный ответ, который компенсировал эти нарушения и мог исказить результаты. Недавно группе Лозонци впервые удалось наблюдать формирование и работу «молодых» abGC в мозге живого организма – и, видимо, окончательно доказать их участие в работе памяти.
Ученые получили ГМ-линии мышей, несущие ген красного флуоресцентного белка, связанный с геном Nestin, который проявляет активность в «молодых» abGC, лишь в первые шесть недель развития. Кроме того, с помощью кальций-чувствительного зеленого флуоресцентного белка авторы следили за общей активностью и «молодых», и зрелых, «старых» гранулярных клеток гиппокампа. Чтобы вести наблюдения, в черепе подопытных животных оставлялось небольшое отверстие, через которое могли работать датчики. Кроме того, некоторым мышам имплантировали оптоволоконные нити, через которые ученые могли избирательно «включать» и «выключать» молодые abGC, воздействуя на них светом.
В ходе экспериментов мыши помещались в схожее, но разное окружение двух беговых дорожек. На одной они ощущали запах лимона и видели пульсирующий свет, на другой – запах банана и синий свет. В одной клетке они получали неприятные удары тока, в другой – нет. В норме животные связывали определенный набор стимулов с болезненным переживанием и, снова оказавшись в «опасной» клетке, проявляли стрессовую реакцию, замирая. Однако если ученые целенаправленно «отключали» у них активность молодых abGC с помощью оптогенетики, никакой разницы в поведении не замечалось: мыши одинаково пугались и той, и другой клетки, не различая их.
Сравнение активностей «зрелых» и «молодых» (от 0 до 6 недель) гранулярных клеток показало, что вторые срабатывают чаще и неспецифично: их деятельность менее привязана к определенной обстановке и окружению. По мнению авторов, это может говорить о том, что роль «молодых» abGC состоит не в сохранении информации о новом опыте, а в модулировании ответа на срабатывание «старых» гранулярных клеток. Знакомая обстановка вызывает срабатывание не слишком многочисленных групп «старых» нейронов, и если контекст воспоминаний похож, эти паттерны могут даже пересекаться – тогда активность «молодых» abGC позволяет их различить.

Роман Фишман