Радуга Звуков

Ученые разобрались в том, как мозг создает гигантские синапсы для эффективной обработки слуховой информации

Ученые разобрались в том, как мозг создает гигантские синапсы для эффективной обработки слуховой информации
Люди и большинство млекопитающих могут определять пространственное происхождение звуков с удивительной точностью. Мы пользуемся этой способностью, когда пересекаем улицу или ищем звонящий сотовый телефон в спальне. Чтобы выполнять эту задачу, мозг разработал схему, которая достаточно быстро определяет крохотные промежутки между моментами, когда слуховая информация попадает в одно и другое ухо. «Тайным лидером» этой схемы является «чашечка Хелда», самый большой из известных синапсов в мозгу.

Ученые показали роль конкретного белка в инициации роста этих гигантских синапсов. Это открытие ученых из Политехнического института Лозанны поможет пролить свет на целый ряд психоневрологических отклонений.

В слуховой зоне мозга синапсы часто вырастают до очень больших размеров, и эти гиганты известны как «чашечки Хелда». Так как они имеют сотни контактных точек, они могут в одиночку передавать сигнал до соседнего нейрона. «Это похоже на коммуникацию с глазу на глаз между нейронами», - объясняет профессор Лозаннского института Ральф Шнеггенбургер, руководитель исследования. В результате получается, что информация обрабатывается чрезвычайно быстро, в доли миллисекунды, вместо 10 миллисекунд, которые тратят на это большинство других нейронных цепей.

Чтобы изолировать протеин, ответственный за управление ростом этого гигантского синапса, ученые использовали методы генного анализа для мышей и выявили несколько членов из семьи белков «ВМР» среди 20 000 возможных кандидатов.

Чтобы убедиться в том, что  они выявили правильный протеин, исследователи отключили рецепторы белков ВМР в слуховой части мозга мыши. «Конечный электрофизиологический сигнал чашечки Хелда существенно изменился, - говорит один из авторов исследования. – Это свидетельствует о большой анатомической разнице».

Затем ученые реконструировали синапс в трех измерениях из слоев, которые они наблюдали под электронным микроскопом. Вместо одной массивной чашечки Хелда, которая охватывала бы почти половину нейрона, трехмерное изображение нейрона четко показало несколько меньших по размеру синапсов. «Мы получили доказательство того, что процесс с участием протеина ВМР не только заставляет один из синапсов расти, но и осуществляет выбор, устраняя другие», - считает Шнеггенбургер.

Синапсы "чашечки Хельда"
Иллюстрация.
Рисунок слева. Зеленым цветом показан нормальный синапс «чашечка Хелда», покрывающий нейрон в мозгу мыши.
Рисунок справа. Исследователи отключили рецепторы протеина ВМР в слуховой части мозга мыши. В результате электрофизиологический сигнал чашечки Хелда существенно изменился. Вместо одной массивной чашечки Хелда нейрон показывает несколько меньших синапсов.


Результаты этого исследования не просто повышают современные знания о системе слуха. Они показывают, что белок ВМР играет важную роль в развитии связей в мозгу.

В настоящее время Шнеггенбургер и его коллеги изучают роль белка в психоневрологических расстройствах, таких, как шизофрения и аутизм, которые характеризуются аномальным развитием синаптических связей в некоторых ключевых частях мозга.

Возврат к списку