A fost creată o metodă pentru „reprogramarea” conexiunilor dintre celulele creierului

Metoda va ajuta la controlul activității rețelelor neuronale atunci când se studiază principiile funcționării corpului. 

Neurofiziologii ruși au dezvoltat o metodă care face posibil controlul formării de noi conexiuni între neuronii din interiorul creierului, cu ajutorul fulgerelor de lumină care iradiază astrocite - celule auxiliare ale țesutului nervos, a anunțat joi serviciul de presă al Fundației Ruse pentru Știință (RSF).

„Utilizarea diferitelor proteine ​​sensibile la lumină face posibilă reglarea proceselor intracelulare din astrocite cu ajutorul luminii și selectarea parametrilor care îmbunătățesc sau înrăutățesc transmiterea impulsurilor între neuroni. Datele obținute vor face posibil controlul destul de fin al activității întregii rețele neuronale atunci când se studiază principiile funcționării creierului în condiții normale și patologice”, a spus Anastasia Borodinova, cercetător la Institutul de Activitate Nervosă Superioară și Neurofiziologie al Academiei Ruse de Științe (Moscova), citată de serviciul de presă al Fundației Ruse pentru Știință.

Creierul uman conține nu numai celule nervoase și vase de sânge, ci și un număr mare de diferite celule auxiliare care izolează sistemul nervos de restul corpului, îl hrănesc și îl curăță de „gunoiul” proteic acumulat. Defecțiunile acestor corpuri, așa-numitele astrocite și microglia, sunt acum considerate posibile cauze ale bolii Alzheimer și ale multor alte boli neurodegenerative.

Aceste celule, după cum au remarcat Borodinova și colegii ei, joacă un rol important în menținerea unui nivel ridicat de plasticitate cerebrală, a capacității celulelor sale de a forma noi conexiuni între ele și, de asemenea, schimbă natura activității sinapselor existente. Oamenii de știință au fost de mult interesați dacă este posibil să învețe cum să manipuleze activitatea astrocitelor și a microgliei în așa fel încât acest lucru să le permită cercetătorilor să „reprogrameze” indirect conexiunile dintre celulele nervoase învecinate.

O nouă modalitate de a „reprograma” neuronii

Ghidați de considerații similare, oamenii de știință au urmărit cum se modifică comportamentul astrocitelor și interacțiunea lor cu neuronii din jur dacă în aceste celule sunt încorporate molecule de proteine ​​sensibile la lumină, similare ca proprietăți și structură generală cu lanțurile de aminoacizi prezente în fotoreceptorii din ochii și din celulele fotosintetice ale microorganelor bacteriene.

Pentru astfel de experimente, oamenii de știință au folosit două tipuri diferite de proteine ​​sensibile la lumină, ChR2 și Opto-alfa-1AR, care diferă prin principiul de acțiune, precum și prin natura interacțiunilor cu ionii de calciu. După cum explică cercetătorii, ionii de calciu joacă un rol cheie în funcționarea întregului sistem nervos în general și în procesul de „reprogramare” a conexiunilor dintre neuroni, în special.

Experimentele ulterioare pe probe de țesut nervos de șobolani și șoareci au arătat că activarea proteinelor ChR2 a condus la suprimarea transmiterii impulsurilor nervoase între neuronii vecini. La rândul său, iluminarea moleculelor Opto-alfa-1AR a provocat o reacție inversă - activitatea conexiunilor dintre celulele nervoase a crescut, iar în interiorul acestora a crescut activitatea genelor asociate cu formarea memoriei pe termen lung.

Această caracteristică a astrocitelor, după cum notează cercetătorii, poate fi folosită pentru a controla activitatea celulelor hipocampului, centrul memoriei din creierul mamiferelor, precum și pentru a „reprograma” conexiunile dintre neuronii prezenți în acesta. Acest lucru le va permite oamenilor de știință să dezvăluie cum funcționează memoria și cum decurge procesul de învățare, au rezumat Borodinova și colegii ei.