Вчені дізналися, як мозок зберігає внутрішній баланс

Дослідники університету Каліфорнії (the University of California) виявили фундаментальний механізм, за допомогою якого мозок зберігає внутрішній баланс. Механізм був описаний 22 червня на сайті журналу Naturе.

Учение показали, що існує постійне співвідношення між загальною кількістю стимуляції, яку отримує нейрон від сотень або тисяч збуджених нейронів, і загальною сумою стоп-сигналів, які надходять від численних гальмівних нейронів.

Ето постійне відношення називається раціон (E / I), воно існує для окремих нейронів в даний момент часу. Це дослідження показує, що співвідношення (E / I) постійно по декількох нейронам в корі головного мозку мишей і, ймовірно, також у людей, так як фундаментальна архітектура мозку ссавців високо консервативна у різних видів.

«Нейрони в нашому мозку рухаються шляхом натискання гальма і акселератора одночасно», сказав Массімо Сканціані (Massimo Scanziani), доктор філософії, професор неврології Медичного інституту Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) і співавтор дослідження. «Це означає, що немає стимулу, за допомогою якого ви зможете активувати якийсь один тип нейронів».

«Завжди йде перетягування каната. Це дивно, але дуже розумно. Це дозволяє мозку дуже тонко керувати реакціями на подразники », - сказав Сканціані.

В експериментах, вчені показали, як мозок підтримує постійне співвідношення (E / I) через нейрони: регулювання здійснюється ингибирующими нейронами через відповідне посилення або ослаблення інгібуючих синапсів. Синапс - це розрив або з'єднання між двома нейронами, і синаптична сила відноситься до ступеня, в якій минулий сигнал посилюється.

«Вчені виявили, що переважна кількість нейронів є головними регуляторами зв'язку сотень і тисяч клітин вони перевіряють, що гальмівні синапси на кожному з цих контактів узгоджено з різною кількістю збудження, яке ці клітини отримують», - пояснив Сканціані. Якщо, наприклад, рівень нервової стимуляції, яку отримує нервова клітина, подвоюється, то гальмівні синапси протягом певного періоду декількох днів також подвоюють свої сили.

С точки зору клінічного застосування, вчені вважають, що причиною неврологічних захворювань, таких як аутизм, епілепсія і шизофренія, принаймні, частково, є здатність мозку підтримувати оптимальне співвідношення (E / I).

«Якщо це співвідношення порушується, то повністю змінюється ваше сприйняття світу», - сказав Сканціані. «Ви будете в меншій мірі здатні адаптуватися відповідним чином. Дисбаланс (E / I) можна легко помітити в соціальних взаємодіях, оскільки це взаємодії вимагає нюанси і тонке регулювання ».

Учение припустили, що деякі нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Паркінсона і хвороба Хантінгтона, можуть бути пов'язані з дисбалансом (E / I).

Мінгам Сюе (Minghan Xue), дослідник у галузі нейробіології і провідний автор дослідження, говорить, що тепер, коли ми знаємо, як у нормальному мозку регулюється баланс (E / I), ми можемо зрозуміти, що йде не так під час хвороби. Ці знання можна використовувати для відновлення балансу в мозку.