Ученые Института Науки и Технологии Австрии обнаружили, что электрохимические сигналы в центрах памяти мозга могут передаваться между нейронами в обратном направлении, от дендрита к аксону.
Ранее считалось, что передача импульсов происходит исключительно в одностороннем порядке. О ранее неизвестном явлении в нервной системе человека сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Нейробиологи изучили взаимодействие между моховидными (мшистыми) волокнами гиппокампа из мозга и пирамидальными нейронами на примере мозга крысы, служащей модельным организмом. Между аксонами моховидных волокон и дендритами пирамидальных клеток образуются синаптические контакты, через которые осуществляется посттетаническая потенциация — наиболее мощная форма синаптической пластичности, формирующей память и обучение. Посттетаническая потенциация усиливает возбудимость пирамидальных нейронов (постсинаптических клеток) после короткого раздражения моховидных волокон (пресинаптических клеток).
Долгое время считалось, что посттетаническая потенциация протекает в одностороннем порядке: от аксона моховидных волокон к дендритам пирамидальных нейронов, то есть за синаптическую пластичность отвечают исключительно пресинаптические нейроны.
Результаты нового исследования показали, что, как и ожидалось, возбуждение передавалось от нервных клеток моховидных волокон к пирамидальным нейронам, однако была зафиксирована передача обратного сигнала: когда активность постсинаптического нейрона увеличивалась, синаптическая пластичность снижалась.
Обратная передача сигнала, возможно, обеспечивается глутаматом, который высвобождается дендритами и связывается с рецепторами пресинаптической мембраны. Этот механизм, как полагают ученые, может играть важную роль в оптимизации хранения информации в мозге человека. Однако исследователям еще предстоит понять, почему глутамат, высвобождаемый сигнальными клетками, не оказывает такого же эффекта, как и глутамат постсинаптических клеток.
Открытие делает еще один шаг в понимании ключевых механизмов работы мозга и его моделирования средствами электроники и ИТ-технологий.