Опровергнуты многолетние предположения о пластичности мозга
Новое исследование в Университете Питтсбурга ставит под сомнение предположение о пластичности мозга, согласно которому в мозге используются не один, а разные участки синаптической передачи для создания различных типов пластичности.
Известно, что нейроны взаимодействуют друг с другом с помощью синаптической связи, когда один нейрон выпускает химические соединения, называемые нейромедиаторами из пресинаптического окончания. Эти нейромедиаторы проходят через микроскопическое расстояние между нейронами, называемое синаптической щелью и связываются с рецепторами рядом находящегося постсинаптического нейрона, вызывая реакцию.
Ранее считалось, что спонтанные сигналы ( те которые происходят случайно) и вызываемые сигналы ( те, которые происходят в ответ на сенсорный стимул или опыт) происходят от одного и того же типа синаптического рецептора и действуют на основе общих молекулярных механизмов.
Проведя исследование на моделях мышей, учёные выяснили, что мозг использует отдельные синаптические сигналы для регуляции этих двух типов активности, каждый со своими собственными сроками развития и правилами регуляции.
Как рассказывает Юе Ян, научный сотрудник из департамента нейронауки и первый автор исследования, эксперимент был проведен на первичной зрительной коре, где происходит кортикальная обработка виртуальной информации. Учёные ожидали, что спонтанные и вызываемые сигналы будут проходить по похожему сценарию, однако обнаружили что сигналы расходятся, в тот момент, когда объект открывает глаза.
Как только мозг получает визуальную информацию, вызываемые сигналы становятся сильнее, тогда как спонтанные сигналы остаются неизменными, давая возможность предположить, что в мозге способы контроля для обоих видов сигналов различаются.
Для того что понять причины, исследователи ввели препарат, который наоборот активирует спонтанные сигналы, делая их сильнее, а вызываемые сигналы оставляя неизменными. Это доказательство того, что оба вида сигнала действуют с помощью разных синаптических механизмов.
Такое разделение позволяет мозгу поддерживать постоянную фоновую активность за счет спонтанной сигнализации и одновременно уточнять поведенчески значимые пути за счет вызванной активности.
Эта двойная система поддерживает как гомеостаз, так и пластичность по Хеббиану - процесс, зависящий от опыта, который укрепляет нейронные связи во время обучения.
Таким образом, разделение этих двух сигнальных режимов позволяет мозгу оставаться стабильным и в то же время достаточно гибким, чтобы адаптироваться и учиться. Это открытие может помочь в понимании отклонений в синаптических связей, которые свойственны таким болезням как аутизм, болезнь Альцгеймера и расстройства, связанные с употреблением психоактивных веществ. Понимание, как данные системы функционируют в здоровом мозге поможет понять что происходит с ними во время этих болезней.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250603172903.htm