Нейроны общаются с помощью электрических сигналов. Они передают эти сигналы соседним клеткам через специальные точки контакта, известные как синапсы. Когда новая информация требует обработки, нервные клетки могут устанавливать новые синаптические контакты со своими соседними клетками или укреплять существующие синапсы.
Чтобы забыть, эти процессы также можно обратить вспять. Следовательно, мозг находится в постоянном состоянии реорганизации, однако необходимо предотвращать то, чтобы отдельные нейроны становились слишком активными или слишком неактивными. Цель состоит в том, чтобы поддерживать постоянный уровень активности, поскольку длительное перевозбуждение нейронов может привести к повреждению мозга.Слишком мало активности тоже нехорошо. «Клетки могут восстанавливать связь со своими соседями только тогда, когда они, так сказать,« бодрствуют », то есть когда они демонстрируют минимальный уровень активности», — объясняет Марк Хубенер, глава недавно опубликованного исследования.
Международной группе исследователей удалось впервые продемонстрировать, что мозг способен компенсировать даже массивные изменения нейрональной активности в течение двух дней и может вернуться к уровню активности, аналогичному тому, который был до изменения.До сих пор только клеточные культуры свидетельствовали об этой удивительной способности мозга.
Также было неясно, как нейроны могут контролировать свою активность по отношению к активности всей сети. Теперь ученые добились значительного прогресса в поиске ответа на этот вопрос.
В своем исследовании они исследовали зрительную кору головного мозга мышей, которые недавно ослепли. Как и ожидалось, но никогда ранее не демонстрировалось, активность нейронов в этой области мозга упала не до нуля, а до половины исходного значения. «Одно это было удивительным открытием, поскольку оно показывает, в какой степени зрительная кора также обрабатывает информацию из других областей мозга», — объясняет Тобиас Бонхёффер, который исследует процессы в зрительной коре со своим отделом в Институте нейробиологии Макса Планка. на протяжении многих лет. «Однако все стало по-настоящему захватывающим, когда мы продолжили наблюдать за этим районом в течение следующих часов и дней».
Ученые смогли «вживую» под микроскопом увидеть, как нейроны зрительной коры снова стали активными. Спустя всего несколько часов они могли четко наблюдать, как точки контакта между пораженными нейронами и соседними с ними клетками увеличивались в размерах. Когда синапсы становятся больше, они также становятся сильнее, и сигналы передаются быстрее и эффективнее.
В результате этого синаптического апскейлинга активность затронутой сети вернулась к своему начальному значению через период от 24 до 48 часов. «Проще говоря, из-за отсутствия визуального ввода клеткам было меньше сказать — но когда они что-то говорили, они говорили это с особым акцентом», — объясняет Марк Хубенер.Благодаря одновременному усилению всех синапсов пораженных нейронов, значительное снижение активности нейронов может быть снова нормализовано с удивительной скоростью.
Достигаемый таким образом относительно стабильный уровень активности является важной предпосылкой для поддержания здорового и адаптируемого мозга.