"Нейроны шиповника": в мозге человека найден новый тип уникальных клеток

Цифровая реконструкция "нейрона шиповника". Точная функция этих клеток пока не выявлена, однако известно, что они относятся к типу "тормозящих нейронов".

Иллюстрация Boldog, et al.; Nature Neuroscience.

Учёные из Алленовского института наук о мозге в США совместно с венгерскими коллегами открыли новый тип клеток в мозге человека. Эти нейроны, по всей видимости, встречаются исключительно у людей. Сведений об их функциях пока нет.

Напомним, что нейробиологи из Алленовского института наук о мозге прославились в своей сфере рядом громких работ. Именно они составили атлас человеческого мозга и мозга млекопитающих, а также внесли немалый вклад в изучение природы аутизма.

В ходе нового исследования учёные искали ответ на один из самых интригующих вопросов: что отличает мозг человека от мозга животных?

Соавтор работы Эд Лейн (Ed Lein) признаётся: "Мы действительно не понимаем, что делает человеческий мозг особенным. Изучение различий на уровне клеток и их связей – это хорошая отправная точка, и теперь у нас есть новые инструменты для этого".

Первое (и, как надеется команда, не единственное) открытие – это неизвестный ранее тип нейронов. У мышей и других модельных животных, которые используются в лабораторных исследованиях, подобных клеток специалисты не нашли. Предполагается, что они встречаются только у людей и, возможно, у других приматов.

Эти клетки первооткрыватели назвали "нейронами шиповника" (rosehip neurons) из-за их внешнего вида. Вокруг тела каждой такой клетки аксоны (отростки, через которые проходят нервные импульсы) образуют плотный пучок, и этот клубок напоминает розу с опавшими лепестками, поясняют исследователи.

Учёные отмечают, что они обнаружили новый тип нейронов во время изучения срезов мозговой ткани людей. Эксперты объединили методы микроскопии и генетического анализа отдельных клеток. Они исследовали образцы тканей мозга двух мужчин в возрасте 50 лет, которые завещали свои тела учёным.

Авторы работы сосредоточились на верхних слоях коры головного мозга: эти области отвечают за формирование сознания и многие когнитивные функции, которые считаются уникальными для людей. У человека эти регионы намного больше, чем у животных. Это самая сложная часть мозга и, более того, самая сложная структура в природе, рассказывает Лейн.

Анализ мембранных белков и экспрессии генов показал, что у изучаемых клеток есть собственная "генная подпись". Иными словами, ни в одном из идентифицированных ранее типов клеток не экспрессируется такой же набор генов. По этому признаку нейроны и были выделены в новый тип.

Дальнейшая работа показала, что "нейроны шиповника" относятся к классу ингибирующих нейронов, которые тормозят активность других клеток в головном мозге. "Нейроны шиповника" составляют около 10-15% от общего числа "тормозящих нейронов".

Однако конкретная функция этого типа клеток пока не до конца понятна. Предполагается, что они могут специфическим образом контролировать поток информации, то есть сигналы, передающиеся от других клеток, а именно, пирамидальных нейронов, которые находятся в более глубоких слоях коры головного мозга.

Для наглядности учёные приводят такое сравнение. Если рассматривать все ингибирующие нейроны как тормоза в автомобиле, то "нейроны шиповника" – это особый "тормоз", который позволяет остановиться в конкретном месте (например, притормозить у продуктового магазина). Причём другие "клетки-тормоза" такой функции не имеют.

Специалисты также полагают, что тот факт, что "нейроны шиповника" отсутствуют у грызунов, вероятно, может объяснить, почему многие методы лечения заболеваний и нарушений работы мозга оказываются не столь эффективными, когда дело доходит до клинических испытаний. Судя по всему, при моделировании болезней на мышах или крысах невозможно было достичь желаемого сходства процессов, происходящих при этом в мозге.

Теперь у нейробиологов появилось новое поле для деятельности: они намерены изучить "нейроны шиповника" в образцах мозга умерших пациентов с нейропсихическими и другими расстройствами, чтобы понять, способны ли эти клетки влиять на ход заболеваний и если да, то каким образом.

Также специалисты хотят выяснить, присутствуют ли клетки нового типа в других частях мозга человека и есть ли они у приматов. Если ответ на последний вопрос будет положительным, по всей видимости, именно приматы заменят грызунов в будущих исследованиях по изучению нарушений работы мозга.

Научная статья с более подробным описанием "нейронов шиповника" была опубликована в журнале Nature Neuroscience.

Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других важных открытиях, связанных с работой мозга. Так, учёные описали главное правило его нейропластичности, объяснили, как мозгу удаётся работать в режиме многозадачности, а также открыли группу "бабушкиных нейронов", стимуляция которых может перенастроить биологические часы.