Ученые обнаружили секретную сеть головного мозга из астроцитов

«Это секретная сеть, о которой мы ничего не знали, — говорит соавтор исследования, нейробиолог Медицинской школы Гроссмана при Нью-Йоркском университете Шейн Лидделоу. — Это открывает совершенно новое направление для научной работы».

Астроциты традиционно считаются вспомогательными клетками: они очищают пространство между нейронами от химических «отходов» и доставляют нейронам ценные молекулы. Они плотно заполняют пространство между нейронами. В отличие от нейронов с длинными «ветвями»-аксонами, астроциты покрыты короткими отростками, которые придают этим клеткам звездообразную форму. Там, где отростки встречаются, образуются щелевые контакты, позволяющие астроцитам обмениваться веществами.

До сих пор никто не прослеживал, насколько далеко могут простираться цепочки соединенных астроцитов. Команда Лидделоу и ее коллеги Мелиссы Купер применила генную терапию, благодаря которой астроциты «помечали» молекулы, проходящие через их контакты. Это позволило визуализировать все астроциты, связанные друг с другом, в клеточной цепи.

Оказалось, что астроциты формируют не только локальные сети внутри отдельных областей мозга, но и связи, простирающиеся на сантиметры — для крошечного мозга мыши это большое расстояние. Такие сети соединяют левое и правое полушария и спускаются в ствол мозга. Сети астроцитов могут связывать друг с другом даже далекие области мозга.

Ученые также проверили, обладают ли эти сети пластичностью — способностью перестраиваться. Известно, что когда мыши обрезают усы, создавая сенсорную депривацию, нейронные сети в области мозга, обрабатывающей информацию от усов, перестраиваются. Ученые обнаружили, что сети астроцитов при обрезании усов тоже реорганизуются.

Назначение сетей астроцитов пока точно неизвестно, но авторы работы предполагают, что такие сети могут обеспечивать пути для переноса продуктов обмена веществ от менее активных к более активным областям мозга.

«Это фундаментально важный прорыв в понимании структуры нервной системы», — считает нейробиолог Эдинбургского университета Дэвид Лайонс. Он добавляет, что астроциты могут ощущать активность нейронов и даже воздействовать на нее при помощи тех или иных сигналов. «Идея, что это в принципе может происходить через дальнодействующие сети, очень вдохновляет», — добавляет ученый.

По словам ученых, подобная организация сетей астроцитов с большой вероятностью существует не только у мышей, но и у приматов, в том числе, человека. Если это так, нам придется пересмотреть привычное представление о «главных действующих лицах» в работе мозга: наряду с нейронными цепями в его толще скрыта еще одна, до сих пор почти не изученная система дальнодействующей связи, в которой ключевую роль играют скромные звездчатые клетки‑астроциты.

Ранее ученые впервые наблюдали в реальном времени самоочищение мозга во время сна.