В исследовании из журнала iScience, сообщается о том, что белок Smoothеned (Smo), наиболее известный своей ролью в формировании мозга до рождения, также помогает регулировать процесс обучения, адаптации и сохранения поведенческих навыков у взрослых.
Стриатум – это область в мозге (отвечает за обучение привычкам и движениям), где в основном действуют два главных химических сигнала: дофамин, «молекула награды и удовольствия», и ацетилхолин, «молекула внимания и торможения». Обычно они работают в противофазе. Когда концентрация дофамина повышается, концентрация ацетилхолина временно понижается, и именно в этот момент мозг может «записать» новый навык или привычку.
Белок Smoothеned (Smo) – это белок на поверхности клетки, который работает как приемник сигнала (рецептор). Еще больше этот белок известен как главный «выключатель» сигнального пути Sonic Hedgehog (Shh), который управляет формированием буквально всего организма от симметрии лица и деления мозга до количества пальцев на руках и ногах в процессе эмбрионального развития. До сих пор его роль в ацетилхолиновых нейронах оставалась неясной.
С помощью генной инженерии на мышиной модели исследователи в первом случае выключили Smo в ацетилхолиновых нейронах, а во втором – сделали его постоянно активным. В первом случае мыши учились быстрее, но начали проявлять большую настойчивость в стремлении получить даже небольшую награду. Во втором случае мыши учились медленнее, но их поведение становилось гибким, то есть они переставали нажимать рычаг, если награда была незначительной.
Ученые сделали вывод, что Smo в ацетилхолиновых нейронах работает как «предохранитель» – он укорачивает паузу ацетилхолина, не давая мозгу слишком легко и надолго записывать любые привычки. Это помогает сохранять гибкость – например, вовремя остановиться, когда награда больше не стоит усилий.
Авторы предполагают, что нарушение работы Smo в ацетилхолиновых нейронах может быть ранней причиной когнитивных проблем при болезни Паркинсона (заторможенность мышления, снижение гибкости, «застревание» на действиях), которые возникают задолго до явных двигательных симптомов.
Это исследование также может иметь значение для лечения зависимостей. Поскольку наркотические вещества вызывают мощные циклы подкрепления, исследователи предполагают, что сигнализация посредством Smо может помочь ограничить эти эффекты, восстанавливая баланс между дофамином и ацетилхолином.
Полученные результаты помогут посмотреть по-новому на лечение неврологических расстройств, включая болезнь Паркинсона и наркоманию.
Текст: Юлия Баимова