Аннотация:
Исследовательская группа Института Аллена нанесла на карту нейронные связи голубого пятна (locus coeruleus, также известного как «голубое пятно» из-за темно-синего пигмента) в стволе мозга мыши и обнаружила, что общая длина аксона одного нейрона достигает 70,32 сантиметра, что является самым длинным нейроном мыши, измеренным до сих пор. Исследования показывают, что эта область, которая раньше считалась передающей единый сигнал всему мозгу, на самом деле содержит группы клеток с различными путями проецирования и функциями. Результаты были опубликованы в журнале Nature.
Хотя голубое пятно занимает лишь небольшую часть клеток головного мозга, оно является важным источником норадреналина. Норадреналин участвует в регулировании внимания, обучения, состояний стресса или возбуждения, а также влияет на частоту сердечных сокращений. Исследователи сравнивали голубое пятно с «мегафоном», который равномерно передает сигналы по всему мозгу; Новое исследование предполагает, что это больше похоже на сеть связи, которая посылает различные сигналы в определенные области мозга.
Исследовательская группа объединила визуализацию всего мозга, регистрацию нейронной активности, генетический анализ и поведенческие эксперименты для анализа морфологии, местоположения проекций и активности нейронов в голубом пятне мышей. Исследование включало визуализацию всего мозга почти 35 000 нейронов, анализ экспрессии генов почти 400 000 клеток и полную морфологическую реконструкцию 132 нейронов голубого пятна. Результаты показали, что дорсальные нейроны голубого пятна в основном проецируются в кору головного мозга и передний мозг, тогда как вентральные нейроны в основном соединяют ствол мозга и спинной мозг; эти анатомические различия также соответствуют различным характеристикам экспрессии генов.
В задаче принятия решений нейроны дорсального голубого пятна становятся активными, когда мыши меняют свой выбор из-за негативных последствий; в то время как частота срабатывания вентральных нейронов увеличивается как раз перед тем, как мыши начинают игнорировать сигналы, которые могут принести вознаграждение. Основываясь на этом, исследователи полагают, что дорсальный путь проекции связан с сигналами обучения, тогда как вентральный путь может влиять на то, участвует ли животное во взаимодействии с окружающей средой. Однако эти выводы сделаны в результате экспериментов на мышах и не могут быть напрямую эквивалентны эффектам в человеческом мозге.
Исследование также показало, что средняя общая длина аксонов нейронов голубого пятна составляет от 34 до 35 сантиметров, а самый длинный из них достигает 70,32 сантиметра. Под «длиной» здесь понимается общая длина каждой ветви аксона нейрона после полной реконструкции, а не прямое непрерывное нервное волокно длиной 70 см. Этот нейрон доставляет норадреналин в большие области коры головного мозга, но избегает мозжечка, ствола мозга и спинного мозга, демонстрируя широкий, но не недифференцированный охват своих связей.
Система норадреналина была мишенью лекарств, связанных с депрессией, тревогой, синдромом дефицита внимания и гиперактивности и другими заболеваниями, а нейроны голубого пятна также считаются одними из клеток, повреждаемых на ранних стадиях болезни Альцгеймера. Исследовательская группа считает, что дальнейшее понимание роли различных цепей может помочь более точно регулировать конкретные нейронные цепи в будущем и уменьшить побочные эффекты на другие цепи при воздействии на одну область мозга; однако это все еще фундаментальное направление исследований, и новые методы лечения еще не были опробованы.
Комментарии