Проучването хвърля светлина върху това как сънят и будността регулират инхибиторните синапси

Проучването хвърля светлина върху това как сънят и будността регулират инхибиторните синапси

В модел на мишка изследователите са открили нов дневен ритъм в един вид синапс, който потиска мозъчната активност. Тези невронни връзки, известни като инхибиторни синапси, се балансират отново, така че да можем да консолидираме нова информация в дълготрайни спомени по време на сън. Констатациите, публикувани в PLOS Biology, биха могли да помогнат да се обясни как фините синаптични промени подобряват паметта при хората. Проучването е ръководено от изследователи от Националния институт по неврологични заболявания и инсулт (NINDS), част от Националния институт по здравеопазване.

Инхибирането е важно за всеки аспект от мозъчната функция. Но повече от две десетилетия повечето изследвания на съня са фокусирани върху разбирането на възбудните синапси. Това е първото проучване, което се опитва да разбере как сънят и будността регулират инхибиторните синапси.

Д-р Уей Лу, главен изследовател в NINDS

В проучването д-р Кунвей Ву, постдокторант в лабораторията на д-р Лу, изследва какво се случва в инхибиторните синапси по време на сън и будност при мишки. Електрически записи от неврони в хипокампуса - мозъчна област, важна за формирането на паметта - разкриват незабелязан досега модел на активност. По време на будност стабилната "тонична" инхибиторна активност се увеличава, докато бързото "фазично" инхибиране намалява. Те също така откриха много по-силно зависещо от активността усилване на инхибиторните електрически реакции в неврони от будни мишки, което предполага, че будността, но не и сънят, може да засили повече тези синапси.

Инхибиторните неврони използват невротрансмитера гама-аминомаслена киселина (GABA), за да намалят активността в нервната система. При инхибиторните синапси тези неврони освобождават GABA молекули в синаптичната цепнатина, пространството между невроните, където невротрансмитерите дифундират. Молекулите се свързват с GABA тип A (GABAA) рецептори на повърхността на съседните възбуждащи неврони, което ги прави по-малко вероятно да се задействат.

По-нататъшни експерименти показват, че синаптичните промени по време на будност се задвижват от увеличен брой α5-GABAA рецептори. Когато рецепторите бяха блокирани в будни мишки, зависимото от активността усилване на фазовите електрически отговори намалява. Това предполага, че натрупването на GABAA рецептори по време на будност може да бъде от ключово значение за изграждането на по-силни, по-ефективни инхибиторни синапси, основен процес, известен като синаптична пластичност.

Електронна книга Антитела

Компилация от най-добрите интервюта, статии и новини от последната година. Изтеглете безплатно копие

"Докато научавате нова информация през деня, невроните са бомбардирани с възбуждащи сигнали от кората и много други области на мозъка. За да преобразувате тази информация в памет, първо трябва да я регулирате и прецизирате - тук се появява инхибирането", каза д-р Лу.

Предишни проучвания показват, че синаптичните промени в хипокампуса могат да бъдат управлявани от сигнали, произхождащи от инхибиторни интерневрони, специализиран клетъчен тип, който съставлява само около 10-20% от невроните в мозъка. Има над 20 различни подтипа интерневрони в хипокампуса, но последните проучвания подчертават два вида, известни като парвалбумин и соматостатин, които са критично включени в регулирането на синапсите.

За да идентифицира кой интерневрон е отговорен за наблюдаваната пластичност, екипът на д-р Лу използва оптогенетика, техника, която използва светлина за включване или изключване на клетките, и установи, че будността води до повече α5-GABAA рецептори и по-силни съединения на парвалбумин, но не и соматостатин, интерневрони.

Хората и мишките споделят сходни невронни вериги, които са в основата на паметта и други основни когнитивни процеси. Този механизъм може да бъде начин за инхибиторни входове за прецизен контрол на приливите и отливите на информация между невроните и в цели мозъчни мрежи.

„Инхибирането всъщност е доста мощно, защото позволява на мозъка да работи по фино настроен начин, който по същество е в основата на всяко възприятие“, каза д-р Лу.

Тъй като инхибирането е от съществено значение за почти всеки аспект на мозъчната функция, това изследване може да помогне на учените да разберат не само циклите сън-събуждане, но и неврологичните разстройства, които произтичат от анормални мозъчни ритми, като епилепсия.

За в бъдеще групата на д-р Лу ще изследва молекулярната основа на GABAA рецепторния транспорт до инхибиторните синапси.

Това проучване беше подкрепено отчасти от Програмата за вътрешни изследвания в NINDS.

източник:

Национални институти по здравеопазване

Справка:

Wu, K., et al. (2022) Циклите на сън и бодърстване динамично модулират инхибиторната синаптична пластичност на хипокампа. PLOS биология. doi.org/10.1371/journal.pbio.3001812.

.