Обучение страхом вызвало у мышей пластичность в дендритах

У мышей, которых научили бояться звуковых сигналов, изменяется активность отдельных дендритов в клетках миндалины, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science. При этом пластичность в дендритах во время экспериментов не всегда согласовывалась с пластичностью клеточных тел нейронов.

Чтобы усвоить новые знания или опыт, мозг изменяет связи между нейронами — синапсы: создает новые, удаляет старые или меняет их силу и эффективность. Это свойство называют синаптической пластичностью и активно изучают в связи с разными типами обучения у разных организмов.

Нейроны принимают электрические импульсы от других клеток специальными отростками — дендритами. Дендритов у нейронов много и они ветвятся — это позволяет клеткам образовывать сразу много разных синапсов и принимать сигналы разных типов клеток. Исследования по синаптической пластичности фокусируются сразу на целом нейроне, объединяя его отростки и само клеточное тело, хотя логично было бы предположить, что изменения происходят на уровне отдельных дендритов и их синапсов — в зависимости от источника сигнала.

Ученые из института биомедицинских исследований в Базеле попробовали отследить синаптическую пластичность в отдельных дендритах живой мыши. Для появления пластичности животных необходимо было научить чему-то — здесь исследователи применяли классическое ассоциативное обучение. Мышей обучали бояться звуковых сигналов: при подаче звука их всякий раз били током по лапкам.

Одновременно с этим активность нейронов миндалины — этот отдел мозга считается ответственным за страх — записывали при помощи двухфотонного микроскопа. Визуализировать передачу сигнала удалось благодаря белку, который флуоресцирует при связывании с ионами кальция, которые и создают ток во время активации нейрона.

Оказалось, что такое обучение действительно способствует локальному изменению активности в дендритах. При этом чаще всего изменение напряжения в этих отростках согласовывалось с изменением в теле нейронов (p<0,05), но были и дендриты, в которых активность менялась вне зависимости от других частей клетки.

Кроме того, исследователи проверили, как пластичность в дендритах зависит от окружающих нейронов-ингибиторов — клеток, которые способны подавлять активность соседей. Для этого они «выключили» ингибирующие нейроны и вновь записали активность основных клеток миндалины — и активность в дендритах действительно выросла. Таким образом, локальная пластичность в дендритах вместе с ее регуляцией через нейроны-ингибиторы позволяет увеличить теоретическую вычислительную мощность нейросетей в миндалине — и, возможно, сделать поведение животного в опасной ситуации более гибким.

Механизмы нейропластичности регулируются не только на уровне нейронов, но и на уровне белков внутри них — например, тех, что формируют связи между этими клетками. Недавнее исследование показало, что на работу генов этих белков влияет псилоцибин. У крыс, принимавших это вещество, работа генов усилилась.

Анна Муравьёва