В мозге обнаружена скрытая сеть связи из астроцитов

Мозг человека традиционно описывают как сеть из миллиардов нейронов, соединенных аксонами. Однако новое исследование американских ученых показывает, что параллельно с нейронной сетью существует еще одна система коммуникации — астроцитарная. Астроциты, которые ранее считались лишь «уборщиками» и поставщиками питательных веществ для нейронов, на самом деле образуют собственные связи, способные передавать молекулярные сигналы.

Как устроена новая сеть

Астроциты соединяются друг с другом через щелевые контакты — тоннели, через которые могут проходить небольшие молекулы. Исследователи разработали вирусный инструмент, заставляющий астроциты производить модифицированный белок коннексин-43, который является основным компонентом этих контактов. К белку прикрепили фермент, метящий молекулы биотина, проходящие через каналы. Это позволило отследить, какие клетки обмениваются сигналами.

Оказалось, что астроциты не образуют хаотичную или сплошную сеть. Вместо этого они формируют высокоспециализированные маршруты, которые избирательно соединяют определенные зоны мозга, иногда обходя соседние участки. Некоторые сети остаются локальными, другие же тянутся через оба полушария, связывая удаленные области.

Отличие от нейронных путей и функциональное значение

Примечательно, что астроцитарные сети часто не совпадают с известными нейронными трактами. Это указывает на то, что мозг использует две параллельные системы: быструю электрическую (нейроны) и медленную метаболическую (астроциты). По мнению авторов, такая система позволяет перераспределять ресурсы — например, направлять антиоксиданты или энергетические молекулы в наиболее активные участки мозга. Во время болезни она может помогать отводить токсичные вещества и снижать локальный стресс.

Сети астроцитов оказались динамичными. В эксперименте на молодых мышах ученые снизили сенсорную нагрузку, подстригая усы с одной стороны морды. В результате в соответствующей области коры астроцитарная сеть уменьшилась: сократилось количество связанных клеток и исчезли дальние связи, например, с префронтальной корой. Это говорит о том, что астроциты, как и нейроны, способны перестраивать свои соединения под влиянием опыта.

Открытие меняет представления о пластичности мозга. Ранее считалось, что изменения в ответ на обучение или травму происходят только на уровне синапсов. Теперь ясно, что в этом процессе участвуют и глиальные клетки. В перспективе понимание астроцитарной сети может помочь в поиске методов лечения нейродегенеративных заболеваний, нарушений памяти и последствий инсульта.