Поскольку мы живем в динамически меняющейся среде, нашему мозгу важно не только узнавать новое, но и изменять существующие воспоминания. Это обычно называют «когнитивной гибкостью». Без этой способности мы не смогли бы адаптироваться к изменившейся среде и были бы уязвимы для неправильных решений, полагаясь только на прошлые воспоминания.
Под руководством директора Джастина Ли исследователи из Центра познания и социальной жизни Института фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне, Южная Корея, сообщили, что астроциты, которые представляют собой звездообразные клетки мозга, регулируют когнитивную гибкость. В частности, они обнаружили, что способность астроцитов одновременно регулировать и интегрировать синаптическую пластичность близлежащих синапсов важна для облегчения когнитивной гибкости, пишет medicalxpress.com.
Считается, что более низкая когнитивная гибкость при расстройствах мозга, таких как аутизм, шизофрения и ранние стадии болезни Альцгеймера, вызвана сниженной функцией рецепторов N-метил-D-аспартата (NMDAR). Хотя NMDAR являются важными рецепторами синаптической пластичности и активируются рядом агонистов и коагонистов, источник одного из коагонистов, D-серина, вызывает споры. Используя специфичную для астроцитов регуляцию генов, исследователи показали, что астроциты действительно могут синтезировать D-серин и высвобождать его через активируемый кальцием канал, называемый Best1. В сочетании с предыдущими знаниями о том, что астроциты могут выделять глутамат через Best1, совместное высвобождение D-серина и глутамата указывает на то, что астроциты являются идеальными регуляторами активности NMDAR и синаптической пластичности.
В частности, исследователи показали, что гетеросинаптическая долговременная депрессия (LTD), феномен, при котором неактивные синапсы ослабевают, когда соседние синапсы становятся активными, опосредуется астроцитами и имеет решающее значение для когнитивной гибкости.
«Поскольку каждый астроцит контактирует с более чем 100 000 синапсов, астроциты могут одновременно управлять множеством синапсов и интегрировать синаптическую пластичность», - сказал Ко Ухён, первый автор этого исследования.
В отчете они изучили модель мышей с нокаутом Best1 (Best1 KO), у которой отсутствует гетеросинаптический LTD из-за пониженного тонуса NMDAR. В эксперименте Морриса в водном лабиринте, в котором мыши пытаются найти скрытую платформу, мыши Best1 KO работали так же, как мыши дикого типа на начальном этапе обучения. Однако при перемещении платформы на противоположную сторону у мышей Best1 KO возникли проблемы с модификацией памяти .
Интересно, что когда тон NMDAR был улучшен у мышей Best1 KO путем инъекции D-серина в течение начального периода обучения, их проблема модификации памяти была восстановлена в последующем эксперименте. Это открытие показывает, что гибкость памяти определяется с момента начального обучения, что отличается от ранее предложенной теории, согласно которой синаптическая пластичность возникает только тогда, когда требуется модификация памяти.
Кроме того, исследователи обнаружили, что норэпинефрин и его рецептор α1-AR могут активировать астроциты и вызывать совместное высвобождение D-серина и глутамата. Это означает, что гибкость памяти может определяться степенью концентрации и возбуждения в период обучения.
Директор Джастин Ли заявил: «Предыдущие исследования в основном были сосредоточены на изменениях в определенных синапсах по отношению к стимулам. Открытие этого феномена, когда изменения в одном синапсе могут вызывать изменения в соседних синапсах во время обучения, показывает, что выяснение того, что происходит с другими синапсами , является непростой задачей. важно для понимания механизма обучения и формирования памяти ». Он добавил: «Мы надеемся, что это исследование предоставит ценную информацию о том, как облегчить или лечить симптомы аутизма, шизофрении и раннего слабоумия, которые, как известно, снижают когнитивную гибкость ».
