Как молодые нейроны укладываются в кору мозга

Один и тот же белок помогает нервным клеткам добраться до своего места в формирующейся коре и занять там правильное положение.

В коре полушарий выделяют шесть клеточных слоёв, и все сложнейшие когнитивные функции, которыми занимается кора, зависят от того, правильно ли нейроны расположены в этих слоях. Если клетка находится не на своём месте, встала задом наперёд или как-то по-другому ориентирована по отношению к нижележащим и вышележащим соседям, кора начнёт работать со сбоями. Её структура формируется ещё во время внутриутробного развития, когда мозг активно растёт: новые нейроны, образовавшиеся от стволовых клеток, мигрируют на своё постоянное место работы, формируя слой за слоем.

Сотрудники клиники «Шарите» и Нижегородского государственного университета им. Лобачевского описывают в Science Advances детали того, как это происходит. В экспериментах с мышами исследователи показали, что для того, чтобы кора сформировалась правильно, нейроны должны начать своё путешествие в строго определённое время. И когда они доползают до места назначения, они ещё переориентируются так, чтобы их отростки-дендриты тянулись в нужном направлении.

Чтобы начать двигаться, молодые клетки должны отлипнуть от своего окружения. На поверхности клеток есть белок нейропилин-1, который заякоривает их в межклеточном матриксе. Когда клетке пора мигрировать, в ней запускается синтез регуляторного белка Zeb2, который подавляет синтез нейропилина-1. Молекулярных якорей на клетке становится меньше, и она может отправиться в путешествие.

Затем, когда нейрон добирается до места, как было сказано выше, он должен правильно развернуться. Здесь тоже срабатывает Zeb2, но теперь он действует через другой белок – кадгерин-6, который управляет ориентацией клеток друг относительно друга. То есть Zeb2 занимается последовательно двумя сигнальными путями: от одной цепочки сигналов зависит миграция нейронов, от другой – их взаимное расположение в созревающей коре.

Известно, что мутации в гене белка Zeb2 приводят к синдрому Моуат–Вильсона, когда и мозг, и некоторые периферические нервы формируются с отклонениями. Также известно, что некоторым психоневрологические расстройствам, вроде аутизма и шизофрении, порой сопутствуют похожие аномалии в нейронной архитектуре. Если знать, как именно работает Zeb2 и те молекулярные сигнальные цепочки, которые он контролирует, то, вероятно, можно предпринять какие-то шаги ещё во время развития плода, чтобы помочь коре мозга созреть правильно, невзирая на мутации.