Электроизолирующие клетки помогают мозгу слышать
Благодаря клеткам «технической поддержки» нейроны могут чувствовать паузы в долгих звуках.
Нейроны соединены друг с другом отростками – дендритами и аксонами. Через дендриты, которых у него несколько, нейрон принимает сигналы от других клеток, а через один-единственный и очень длинный аксон сигнал отправляется от нейрона дальше по нервным цепям. Большинство отростков-аксонов у наших нервных клеток укутаны сложной липидной оболочкой – миелином. Миелин изолирует нейронный «провод» от других проводов; при этом в миелиновой оболочке есть периодические сужения, так что сигнал как бы скачет от одного такого сужения к другому. По нейрону с миелином импульс бежит намного быстрее, чем по нейрону без миелина.
Липидную «изоленту» дают другие клетки нервной системы – олигодендроциты. По сути, миелин – это мембраны олигодендроцитов, которые укутывают нейронный отросток несколькими слоями. Кроме электромеханической изоляции, олигодендроциты дают нейронам питательные вещества в виде молочной кислоты, которая в нейронах расщепляется с образованием энергии в метаболических реакциях.
Но на этом функции миелина не заканчиваются. Сотрудники Института экспериментальной медицины Общества Макса Планка ставили опыты с мышами, у которых в силу генетических модификаций на нейронах было разное количество миелина. Исследователи наблюдали за клетками коры мозга, которые анализируют звуковые сигналы. И оказалось, что в зависимости от количества миелина нейроны по-разному отвечают на повторяющиеся звуки.
Мышам давали послушать долгий звук, перемежающийся короткими паузами. Если на нейронах миелина было мало или не было вообще, то они никак не реагировали на паузы – в отличие от обычных нейронов с нормальными слоями миелина. Это было заметно не только по активности нервных клеток в акустических зонах мозга, но и по поведению мышей: когда животных пытались обучить распознавать паузы в звуке, то мыши без миелина никак не могли понять, что от них требуется.
В статье в Nature Communications авторы работы делают вывод, что миелин помогает нейронам чувствовать временную последовательность схожих сигналов – по крайней мере, тем нейронам, которые работают со звуками. Наша речь – это тоже последовательность более-менее одинаковых звуков, чередующихся с паузами, так что можно предположить, что умением различать звуки речи, слова и предложения мы во многом обязаны миелиновой обмотке. Правда, дело тут не столько в миелине, сколько в энергетической подкормке со стороны олигодендроцитов. Исследователи модифицировали нервные клетки так, чтобы перекрыть поток энергетических молекул от олигодендроцитов к нейронам, но при этом оставить миелиновый слой – и тогда нейроны тоже не чувствовали временны́х изменений в звуковых сигналах.
Олигодендроциты относятся к вспомогательным клеткам нервной системы, которые называются общим словом глия. Раньше считалось, что глия – всего лишь техническая поддержка, что её дело питать нейроны, обеспечивать механическую защиту и оборонять их от инфекций. Однако в последнее время появляется всё больше работ, которые говорят о том, что глиальные клетки напрямую вмешиваются в то, как нейроны проводят импульсы. Новые данные про олигодендроциты и «звуковые» нейроны лишний раз подтверждают их активную роль в функционировании мозга.
