Сердцебиение помогло открыть три типа нейронов в гиппокампе человека

Биение сердца хоть и слабо, но прямым образом воздействует на наш мозг, способствуя его микропульсации в такт. Эта пульсация выражается как в движении цереброспинальной жидкости (ликвора), так и, как выяснилось, в изменении электрической активности нейронов.

Сердцебиение помогло открыть три типа нейронов в гиппокампе человека

Группы исследователей из Алленовского института мозга и Медицинского центра Cedars-Sinai объединили свои усилия и смогли классифицировать нейроны гиппокампа в человеческом мозге на три различных типа на основе их электрических «подписей» (сигнатур). Этому посвящена статья, опубликованная в журнале Cell Reports.

Изучая сигнатуры нейронов, записанные у пациентов с имплантированными в гиппокамп – область мозга, отвечающей за формирование воспоминаний – электродами (по различным медицинским показаниям) исследователи из Медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе обнаружили, что они удивительным образом совпадают с тактами биений сердца. Правда, потом обнаружилось, что из-за этой пульсации электроды, расположенные в мозговом веществе, попросту немного смещались и давали так называемые артефакты от движений.

Однако данными группы Cedars-Sinai заинтересовались нейробиологи из Алленовского института мозга. Они придумали, как этот экспериментальный феномен можно использовать для того, чтобы лучше узнать функции отдельно взятых нейронов.

Сердцебиение помогло открыть три типа нейронов в гиппокампе человека

Команда ученых под руководством Костаса Анастасиу (Costas Anastassiou) в Алленовском институте строит и анализирует вычислительные модели человеческих нейронов, используя в работе ткани мозга, изъятые посмертно или во время операций. Нейроны исследуются со всех сторон, начиная с генетического состава и заканчивая электрофизиологическими особенностями. Однако, как признаются ученые, велик разрыв между их данными и теми реальными функциями, которые изучаемые нервные клетки выполняют в мозге.

Исследователи поняли, что сердцебиение может стать тем самым мостом, который поможет объединить всесторонне изученные типы нейронов с их местоположением в мозге и функцией. Они обнаружили, что ответ разных нейронов гиппокампа на пульсацию электрода из-за биения сердца немного отличается, и детально изучили варианты этого ответа. Дальше ученые использовали компьютерные модели нейронов человека на основе уже имеющихся в Алленовском институте данных, запустили в них потенциалы действия и при помощи алгоритмов машинного обучения сопоставили виртуальные электрические импульсы с реальными. Это помогло им обнаружить три различных типа клеток.

Как оказалось, один из типов нейронов запускает медленноволновую тета-активность, которая связана с обучением и процессами пластичности в бодрствующем мозге, а два других отвечают за возбуждающие коротковолновые «острые» сигналы. Авторы отмечают, что подобный мультимодальный подход заметно улучшит классификацию нервных клеток у людей, причем, он применим и к другим областям мозга.

Исследователи дальше планируют изучить, как различные типы нейронов реагируют во время того, когда пациенты выполняют определенные задачи: например, смотрят фотографии членов своих семей или погружаются в воспоминания.

«Когда мы сможем связать определенные типы клеток с воспоминаниями, реакциями или эмоциями, это откроет путь к потенциальной терапии неврологических заболеваний. Мы хотим не просто классифицировать клетки, которые позволяют вам узнавать лица ваших родителей, но и понять, что происходит на клеточном уровне у людей с деменцией или другими расстройствами памяти, и, в конце концов, найти возможности исправления этих дефектов», — комментируют они.

Текст: Анна Хоружая

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
1 295 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0