Ученые разгадали секреты межнейронной связи в мозге

Статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, посвящена тому, как нейроны в мозге передают информацию друг другу через специальные межклеточные структуры, называемые синапсами. Эти образования играют ключевую роль в регуляции многих процессов нервной системы с помощью электрохимических сигналов. Нарушения в генах, отвечающих за развитие синапсов, могут вызывать серьезные психические расстройства.

Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Чанда и его команда сосредоточились на особом типе синапсов — ГАМКергических синапсах. Нейробиологи давно предполагали, что образование этих синапсов происходит из-за высвобождения нейромедиатора ГАМК и соответствующей ответной активности между двумя близлежащими нейронами. Однако исследование показывает, что синапсы могут начать развиваться самостоятельно, независимо от нейронной коммуникации, главным образом благодаря «строительной» функции белка Gephyrin (Гефирин).

Для изучения этих взаимосвязей команда Чанды использовала модель мозга, созданную из человеческих нейронов, полученных из стволовых клеток. С помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 ученые смогли генетически манипулировать системой и подтвердить роль Gephyrin в формировании синапсов.

Традиционно нейробиологи изучали синаптические связи в мозге с помощью грызунов. Эта модель подходит для исследований, однако команда Чанды хотела изучить свойства синапсов в среде человеческих клеток, что в конечном итоге может привести к более эффективным методам лечения.

Для этого команда использовала человеческие стволовые клетки для создания мозговых клеток, имитирующих свойства человеческих нейронов и синапсов. Затем ученые провели высокоточное сканирование этих нейронов и отследили их электрическую активность, чтобы понять механизмы синаптической передачи.

Доктор Чанда отмечает, что некоторые мутации в белке Gephyrin связаны с неврологическими заболеваниями, такими как эпилепсия, которая нарушает возбудимость нейронов в головном мозге человека. Поэтому понимание его базовой клеточной функции является важным первым шагом на пути к лечению и профилактике заболеваний.