Используя мощную электронную микроскопию, команда наблюдала нейрогенез — рождение и миграцию новых нейронов.
Исследователи из Бостонского университета обнаружили в мозге зебровых амадин удивительный механизм, который может объяснить, почему у людей ограничена способность к регенерации клеток головного мозга.
Используя мощную электронную микроскопию, команда наблюдала нейрогенез — рождение и миграцию новых нейронов.
Полученные результаты ставят под сомнение прежние представления о том, как мозг интегрирует новые клетки и восстанавливается.
«Мы обнаружили, что у певчих птиц новые нейроны во взрослом мозге ведут себя подобно исследователям, прокладывающим путь сквозь густые джунгли», — сказал Бенджамин Скотт, доцент кафедры психологии и нейронаук Колледжа искусств и наук Бостонского университета и ведущий автор исследования.
туннельные нейроны
В то время как большинство человеческих органов часто подвергаются клеточным обновлениям, наш мозг в значительной степени ограничен нейронами, присутствующими при рождении.
В отличие от них, у рыб, рептилий и птиц нейрогенез продолжается на протяжении всей жизни, что позволяет их мозгу регулярно обновляться, чего не хватает большинству млекопитающих.
Это несоответствие побудило исследователей изучать причины столь ограниченной регенерации человеческого мозга и возможность использования биологических механизмов, обнаруженных у других видов, для разработки будущих методов регенеративной терапии для человеческого мозга.
Зебровая амадина, небольшая австралийская певчая птица, является основным объектом неврологических исследований благодаря своей исключительной способности к обучению и совершенствованию сложных песен.
Изучение процесса обучения вокализации позволяет экспертам получить ценные сведения о том, как мозг животных приобретает новые навыки и осваивает сложные звуки.
В Бостонском университете обнаружили, что нейрогенез в мозге зебровой амадины включает в себя удивительно агрессивный процесс миграции.
В этой новой работе с помощью передовой микроскопии наблюдалось, как новорожденные нейроны «прокладывают туннели» через мозг — физически проталкивая и сдавливая зрелые клетки, чтобы достичь места назначения, — вместо того, чтобы осторожно обходить их.
Такое агрессивное поведение предполагает, что, хотя образование новых клеток помогает мозгу восстанавливаться и учиться, оно происходит посредством разрушительного механизма, который проникает в существующие нейронные цепи.
Нейродегенеративные заболевания
Скотт предполагает, что разрушительная природа туннельных нейронов способствует обучению и восстановлению; она также может угрожать целостности существующих воспоминаний.
Поскольку наш мозг является хранилищем сложных, сохраняющихся на протяжении всей жизни воспоминаний и замысловатых черт характера, мы просто не можем позволить себе, чтобы нейроны-тиранны прокладывали себе путь через наше серое вещество.
Чтобы сохранить память в целости, мы пожертвовали способностью к самовосстановлению.
Этот эволюционный компромисс делает нас более уязвимыми к заболеваниям головного мозга и возрастным изменениям.
Однако есть и оптимистичный вывод: это открытие доказывает, что нейроны могут мигрировать без «глиальных каркасов» — биологических магистралей, которые ранее считались необходимыми для восстановления мозга.
Это позволяет предположить, что регенерация человеческого мозга может быть возможна даже без утраченных структур.
«Большинство глиальных клеток-скелетов утрачиваются у людей после рождения, и считалось, что эта потеря препятствует нейрогенезу во взрослом мозге», — объяснил Скотт. «Однако наша работа показывает, что новым нейронам у птиц этот глиальный каркас не нужен. Это очень важно, потому что это означает, что для восстановления мозга могут не потребоваться специализированные глиальные клетки-скелеты».
Теперь команда Бостонского университета переходит к генетическому уровню. Они используют секвенирование РНК отдельных клеток, чтобы подслушивать «разговоры», которые эти туннельные нейроны ведут со своими соседями.
Они хотят знать «как» и «почему». Как нейрон понимает, когда нужно прекратить толкаться? И можем ли мы научить человеческие клетки делать то же самое?
Ученые надеются разгадать фундаментальные биологические тайны, которые в конечном итоге могут привести к прорывам в области неврологии человека.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Current Biology 17 апреля.
Sourse: interestingengineering.com
