Защитники мозга от инфекций, клетки микроглии, лишенные привычного светового режима, нарушают память и способность к обучению. Ученые нашли, что в длительной темноте эти клетки атакуют межнейронные контакты.
Около половины объема центральной нервной системы (ЦНС) заполнено не думающими, а опорными, питающими и защищающими клетками -- глией. Численность глиальных клеток в десять раз больше, чем нейронов. Абсолютное большинство «недумающих» клеток в «думающем» органе не случайность, а физиологическкая необходимость. Ведь именно глия обеспечивает метаболические процессы в нервной ткани, участвует в формировании миелиновой оболочки и способствует восстановлению головного и спинного мозга после травм и инфекций.
В неповрежденной и неинфицированной нервной системе клетки микроглии тоже присутствуют, но ведут более спокойный образ жизни. Они перемещаются по извилистым и плотным ходам мозга с огромной по клеточным меркам скоростью -- до 0,000002 м/с. Ученые предполагают, что эти мобильные, пластичные и постоянные клетки нервной системы, вероятно, выполняют не только защитные функции.
Палачи памяти
Исследователи из Университета Рочестера в Нью-Йорке (University of Rochester) под руководством профессора Марии-Ив Тремблей (Marie-Ève Tremblay) с помощью методов иммуноцитоохимической электронной микроскопии, двухфотонной микроскорпии и 3D-реконструкции изучили повседневную рутинную деятельность иммунных клеток мозга.
Для эксперимента нейробиологи использовали молодых мышат. Перед началом исследований ученые проанализировали клеточную структуру созревшего здорового мозга. Оказалось, что уже на двадцать восьмой день постнатального развития мышат микроглия начинает принимать активное участие в жизни нейронов. Реконструировав микроскопическое изображение в 3D-формате, ученые увидели, что микроглия скапливается возле межнейронных контактов (синапсов) и даже внедряется в них.
Так, в условиях семи дней абсолютной темноты клетки микроглии контактировали с большим количеством синапсов. Клетки, которым положено защищать нейроны, буквально прорывали ходы внутрь синапса и иногда разрушали его. Получается, что не только стресс, но и темнота убивает память. Разрушительное воздействие микроглии, которая активизировалась в темноте, можно было остановить светом. При возвращении животного в нормальный световой режим количество и площадь контактов между синапсами и микроглией значительно уменьшалось. Исследователи отмечают, что микроглия с большей вероятностью внедряется в синапсы, образованные молодыми и пока что слабенькими дендритыми шипиками. То есть в те, которые появляются при усвоении новой информации.
Группа Марии-Ив Тремблей показала, что судьба и жизнь синапсов (а значит, память и способность к обучению) находится в руках микроглии. Именно эти клетки решают, кому жить, а кому умереть. Причем смертный приговор памяти и умственным способностям мозговой иммунитет выносит в длительной абсолютной темноте.
Исследователи отмечают, что с каждым годом в нейробиологии появляются новые молекулярные и клеточные «игроки», которые влияют на интеллектуальные способности, память, вносят вклад в прогрессирующую деменцию и психические расстройства. Результаты последнего эксперимента заставляют ученых задуматься об иммунной подоплеке данных проблем.
С подробностями эксперимента можно ознакомиться в статье Microglial Interactions with Synapses Are Modulated by Visual Experience, опубликованной сегодня в журнале PLoS Biology.
