Синапсы про запас

Как известно, новые связи нейронов в центральной нервной системе, отвечающие пережитому опыту, формируются при их соединении синапсами. Это места контакта между нейронами или нейроном и клеткой. Синапсы служат для передачи нервного импульса.

Десятки лет назад нейрофизиологи впервые обнаружили так называемые молчащие синапсы. Это незрелые соединения, в норме они неактивны. Находили их главным образом у молодых животных, в частности мышей. У них эти синапсы исчезали в двенадцатидневном возрасте, эквивалентном первому месяцу жизни ребенка.

Нейрофизиологи считали, что молчащие синапсы помогают мозгу усваивать большое количество новой информации. Ее запоминание делает их активными и не влияет на старые синапсы, то есть прежнюю память. Некоторые предполагали, что молчащие синапсы могут существовать также у взрослых особей и нужны для быстрого формирования памяти. Это подтверждали опыты с мышами-наркоманами, наркоманию которых ученые рассматривали как болезнь искаженного обучения. Мозг наркоманов образовывал новые синапсы.

В своей работе нейрофизиологи Массачусетского Технологического института под руководством профессоров Марка Харнетта (Mark Harnett) и Квангхуна Чунга (Kwanghun Chung) установили, что и во взрослом мозге очень много молчащих и незрелых синапсов. Миллионы таких соединений ожидают своей очереди сформировать память. У взрослых мышей это почти треть от общего числа синапсов.

Нейрофизиологи сделали открытие случайно, когда изучали так называемые филоподии. Это тонкие мембранные выросты дендритов, разветвленных отростков нейронов с непонятными до сих пор функциями. Биологи нашли филоподии на препаратах мозга, которые получены методом Квангхуна Чунга. Этот метод позволяет изучить мельчайшие детали препарата за счет его сильного растяжения. Обычно незаметные филоподии оказались, по словам Марка Харнетта, «вездесущими». Для подтверждения того, что они и есть спящие синапсы, ученые отслеживали электрическую активность отдельной филоподии, Экспериментаторам удалось передать через нее сигнал при ее стимуляции нейротрансмиттером глутаматом и электрическим током соседнего нейрона. Активировать молчащий синапс оказалось гораздо легче, чем изменить зрелый.

Работа стала первым подтверждением теории, объясняющей пластичность памяти млекопитающих. Согласно ей, часть синапсов должна легко появляться и изменяться при формировании новой памяти, в то время как другая часть должна оставаться неизменной и отвечать за долговременную память. Теперь ученые ищут молчащие синапсы в препаратах человеческого мозга. Они надеются узнать, как на них повлияет старение и нейродегенеративные заболевания, ведь изменение их числа должно быть связано с легкостью приобретения нового опыта. Работа опубликована в конце прошлого года в журнале Nature.