Представьте, что вы едете на работу и видите новое здание. В первый день это удивляет. На второй день — удивление проходит, но какое-то любопытство остается, а через неделю вы это новое здание уже не замечаете. То же самое происходит и при обратной последовательности событий: когда вдруг исчезает здание, которое всегда было здесь, вы тоже сначала удивляетесь, а потом привыкаете и забываете, что здесь что-то было.
Мозг обрабатывает необычные ситуации с помощью специальных нейронов
Исследование Нидерландского института нейронаук показало, что клетки-канделябры — особый тип нейронов мозга, активизируются при резком изменении внешних обстоятельств. В этом случае клетки-канделябры зрительной коры обязательно «обращают» наше внимание на перемены, и в результате мозг сохраняет память об изменении.
Сильно разветвленные интернейроны — клетки-канделябры (зеленые), — это клетки, которые присоединяются к начальному сегменту аксона пирамидального нейрона. Считалось, что клетки-канделябры могут тормозить действия пирамидальных нейронов. Новое исследование показывает, что эффект блокирования на самом деле очень слабый, а роль клеток-канделябр — другая. Википедия
Быстрая реакция на изменения очень важна для эволюции, поэтому неудивительно, что такая реакция встроена в мозг. А вот как она работает — это удалось показать впервые.
Ученые Нидерландского института нейронаук задались вопросом: как наш мозг сигнализирует о неожиданных изменениях в привычном порядке дел, и какие клетки в этом участвуют? Ведь явно же что-то происходит необычное.
Чтобы узнать больше об этом явлении, нейробиологи исследовали особый тип клеток, обнаруженных в коре головного мозга — это клетки-канделябры. Обычно их относят к тормозящим нейронам, но о механизме их работы мало что известно.
Проверка на мышиной модели
Схема присоединения клетки-канделябра к пирамидальному нейрону
Соавтор работы нейробиолог Коэн Сенетт говорит: «Мы знаем довольно много о функциях большинства типов тормозных клеток мозга, но клетки-канделябры оставались загадкой. Это связано с тем, что они не имеют четкой генетической маркировки. Нам удалось получить мышиную модель, в которой клетки-канделябры флуоресцентно помечены. Это позволяет нам их визуализировать и определять, когда они активны».
Сенетт говорит: «В качестве первого шага мы посмотрели, на что реагируют клетки-канделябры в зрительной коре. Что происходит с этими клетками, когда мышь начинает бежать или когда мы предъявляем зрительные стимулы?»
Ученый продолжает: «В одном из экспериментов мы заставляли мышей бежать по виртуальному туннелю. Когда мышь бежала, стенки туннеля естественно уходили назад, когда мышь останавливалась — останавливался и туннель. Это привычно и нормально. Но мы смогли создать неожиданную ситуацию: мышь бежала, но туннель не двигался. Тогда клетки-канделябры начали "стрелять" как сумасшедшие».
Схема эксперимента с бегущей по виртуальному коридору мыши
Пластичность
Соавтор работы Кристиан Левельт говорит: «Мы показали, что тип стимула на самом деле не имеет большого значения, важно то, что он неожиданный и удивительный. Мы также заметили, что происходит привыкание. Сначала, клетки реагируют сильно, но после повторного воздействия активность становится слабее».
Лельвет продолжает: «Это показывает, что клетки способны адаптироваться. Это свойство известно как пластичность. Адаптация происходит на структурно-анатомическом уровне: мы можем буквально видеть изменения в синапсах, соединяющих клетки-канделябры с другими клетками мозга. Понимание роли клеток-канделябр в коре головного мозга имеет решающее значение для многих процессов, включая обучение на неожиданных обстоятельствах. Мы все знаем, что лучше запоминаются вещи, когда они действительно вас удивляют. Теперь мы понимаем, что это во многом вызвано пластичностью клеток-канделябр».