Технологии
Подошли ближе к лечению болезни Альцгеймера: ученые открыли уникальный механизм нейронов
Учёные недавно сделали важное открытие, которое помогает понять, как нейроны передают информацию и как эта передача связана с обучением и памятью.
Недавнее исследование, проведённое под руководством профессора Марка Делл’Аква из Медицинского кампуса Университета Колорадо Аншутц, выявило критический путь, по которому нейроны передают информацию от своих дендритов к ядру, активируя гены, жизненно важные для формирования памяти и когнитивных функций. Это открытие проливает свет на молекулярные процессы, которые связывают синаптическую активность с долгосрочными изменениями в мозге, что даёт значительное представление о формировании памяти и когнитивных функций, а также подсказки для лечения когнитивных осложнений, таких как болезнь Альцгеймера.
Исследование, опубликованное в журнале Journal of Neuroscience, изучало механизмы, которые позволяют нейронам координировать локальную синаптическую активность с экспрессией генов в ядре нейронов. Это открытие важно, поскольку оно расширяет наши знания о том, как работают нервные клетки и как они активируют генетические механизмы, критически важные для синаптических изменений, необходимых для формирования памяти и обучения.
Полученные результаты учёных выделили важную роль белка, связывающего элемент cAMP-ответа (CREB), который является транскрипционным фактором, регулирующим гены, критически важные для синаптических изменений. CREB действует как своего рода «переключатель» внутри клеток мозга, который контролирует активацию определённых генов, которые в свою очередь усиливают способность нейронов общаться друг с другом. Этот процесс необходим для долгосрочной памяти и обучения, а также для укрепления связей между нейронами.
Когда нейроны активны, например, когда мы учим что-то новое или вспоминаем информацию, на CREB поступают сигналы. После получения этих сигналов, CREB «включает» необходимые гены, что позволяет нейронам адаптироваться, усиливая их способность взаимодействовать между собой. Это можно представить как включение света в комнате, полной инструментов, необходимых для создания прочных связей между нейронами. Без этого процесса мозгу было бы намного сложнее учить новое или сохранять воспоминания.
Исследование, проведённое командой под руководством Кэтлин Зент, аспирантки в лаборатории Делл’Аква, использующей современные методы микроскопии, выявило важную «релейную систему», которая включает кальциевые сигналы, генерируемые активированными рецепторами и ионными каналами в дендритах. Эти сигналы быстро достигают ядра нейронов, вызывая активацию CREB и последующую экспрессию генов, что способствует укреплению синаптических связей между нейронами. Этот процесс позволяет нейронам интегрировать поступающие сигналы и превращать их в долгосрочные изменения как функциональные, так и структурные. Это открытие демонстрирует, как нейроны преодолевают физические трудности, связанные с расстоянием между синаптическими участками и ядром, и координируют свою деятельность для формирования памяти.
Делл’Аква отметил, что это открытие имеет важные последствия для понимания заболеваний, влияющих на память, таких как болезнь Альцгеймера. Он пояснил, что это знание о молекулярных процессах в мозге может помочь в разработке методов лечения этих заболеваний, а также в восстановлении когнитивных функций. С учётом того, что болезни, связанные с нарушением памяти, такие как болезнь Альцгеймера, представляют собой серьёзную глобальную проблему, исследования в этой области могут сыграть решающую роль в решении проблемы когнитивных нарушений. По данным Всемирной организации здравоохранения, более 55 миллионов человек в мире страдают от деменции, и ожидается, что их число будет увеличиваться.
Кроме того, это открытие даёт надежду на разработку методов лечения, которые могут замедлить или даже обратить вспять когнитивные нарушения, связанные с памятью. Это исследование подчёркивает важность молекулярных механизмов формирования памяти, которые могут привести к созданию терапии, способной бороться с нарушениями памяти, такими как болезнь Альцгеймера и другие когнитивные расстройства. Исследования, подобные этому, могут оказать ключевое значение для разработки новых методов лечения и улучшения качества жизни миллионов людей по всему миру.
