Служебные клетки мозга управляют памятью

Нейроны памяти вспоминают конкретные эпизоды жизни благодаря общению с соседним астроцитами.



Давно известно, что в мозге, кроме нейронов, есть масса служебных клеток, которые совокупно называются глией – их почти столько же, сколько нейронов. До недавнего времени считалось, что вся работа глии – лишь следить за тем, чтобы нейронам было хорошо: поддерживать их, подкармливать, вовремя убирать опасный мусор и истреблять инфекции, обеспечивать миелиновой изоляцией и пр. Но в последние годы появляется всё больше данных, что глия напрямую вмешивается в работу нейронов и нейронных сетей.

Так, например, глиальные клетки астроциты, которые физически поддерживают нейроны и питают их, также следят за уровнем нейромедиаторов, помогают генерировать определённые волны, необходимые для когнитивных функций, влияют на биологические часы, снижают, когда надо, силу нейронных сигналов. В недавней статье в Nature сотрудники Медицинского колледжа Бэйлора пишут, что астроциты влияют на память, причём не на память вообще, а на конкретную, связанную с определёнными переживаниями.

Эксперименты ставили на мышах; «определёнными переживаниями» для них был слабый удар током по лапам. Током их били в клетке, у которой был свой запах; мыши впадали в стресс и замирали на месте – обычная стрессовая реакция у грызунов. Со временем они выучивали, что неприятные ощущения связаны с конкретным запахом, и потом сразу же замирали на месте, как только оказывались в клетке с соответствующим ароматом, даже если их током не били. Если клетка пахла иначе, мыши вели себя, как обычно, ничего не боясь. Одновременно исследователи следили за активностью нейронов в гиппокампе, которые становились хранителями памяти об этом неприятном случае. Такие клетки называют энграммными: они реагируют на контекстные сигналы и заставляют вспомнить то, что этим сигналам соответствует из прошлого. В данном случае энграммные клетки реагировали на запах, мыши вспоминали неприятные ощущения и впадали в стресс. Оказалось, что для адекватной работы энграммных нейронов с ними должны общаться расположенные рядом астроциты.

Эти астроциты модифицировали так, чтобы их можно было химически простимулировать: вещество извне действовало на рецептор на их мембране, вследствие чего в астроцитах менялись концентрации ионов кальция. Когда нейроны начинали запоминать неприятность с током, в астроцитах рядом с ними активировался ген c-Fos. Когда потом эти же астроциты искусственно активировали, они усиливали синапсы соседних нейронов, но, что самое главное, стимуляция астроцитов заставляла мышей вести себя так, как будто они вспомнили неприятные обстоятельства – мыши замирали на месте, даже если сидели в безопасной клетке. У этих астроцитов также усиливалась активность гена NFIA, про который известно, что благодаря ему астроциты влияют на нейронные цепочки, участвующие в запоминании. В новых экспериментах выяснилось, что ген NFIA нужен для активации специфической памяти. Именно специфической, потому что когда его отключали, мыши не могли вспомнить именно тот эпизод, во время которого активность NFIA повышалась в конкретных астроцитах.

Получается, что когда приходит время что-то запомнить, нейроны сообщают об этом близлежащим астроцитам, у которых активируется ген c-Fos. Потом, когда пережитое нужно снова вспомнить, астроциты каким-то образом действуют на нейроны памяти, и для такой работы астроцитам нужен также ген NFIA.

Однако как именно они взаимодействуют с нейронами, пока неясно; во всяком случае, они должны физически касаться друг друга. Срабатывают ли астроциты при запоминании других вещей, а не только того, чего нужно бояться, и помогают ли астроциты человеческой памяти, будет понятно только после дальнейших исследований.