Мозг хранит эмоциональные воспоминания не только в нейронных сетях
Согласно существующему сегодня научному консенсусу, главная структура, которая отвечает за основные когнитивные процессы – такие как память, обучение, принятие решений, – это нейронная сеть мозга. Она состоит из нейронов и их соединений – синапсов. Такая структура обычно называется «коннектом».
На исследование коннектома, в том числе поведения и изменения синапсов (синаптической пластичности) и внутриклеточных процессов в самих нейронах, направлена целая серия крупномасштабных проектов, например, Human Connectome Project. В рамках этих проектов достигнуты выдающиеся достижения. Одно из последних — это полное описание структуры 1 кубического миллиметра (около 0,2%) мозга мыши. В результате эксперимента на клеточный атлас были нанесены 57 тысяч нейронов и 150 миллионов синапсов.
Не только нейроны
Израильские нейробиологи доктор Герард Маркс из компании MX Biotech и профессор Еврейского университета Иерусалима Хаим Гилон считают, что исследование только коннектома – это хорошо, но мало. Работа опубликована в журнале International Journal of Psychiatry Research.
Ученые образно пишут, что нейрон «не бывает голым». Он всегда окружен внеклеточными структурами (гидрогелем нейронного внеклеточного матрикса и перинейрональными сетями – nECM/PNN).
Идею развиваемую учеными можно проиллюстрировать приблизительной аналогией. Представьте себе сеть дорог. По ним двигаются машины. Они минуют развязки. Какие-то дороги шире, какие-то – уже, какие-то развязки можно проехать быстро, на каких-то придется постоять в пробке. Примерно, так работает коннектом: дороги – нейронные пути, развязки – синапсы, машины – передаваемые сигналы. Но эти дороги не существуют в пустоте. Их окружает некоторая среда, с которой они взаимодействуют.
В некоторых случаях некоторые машины могут свернуть на проселок, не обозначенный на картах, или вообще поехать по целине и проложить новую дорогу. Если мы сосредоточимся исключительно на дорогах, мы многого не поймем. Например, почему вдруг одна из дорог прервалась. А потом окажется, что на нее сошел оползень, которого нет на нашей карте-коннетоме.
Израильские нейробиологи пишут, что мы сегодня излишне сфокусированы на самом коннектоме. Если мы расширим наше представление, то появится новый взгляд на то, как формируется память и происходит обучение. Ученые считают, что память сохраняется не только коннектоме, но и в межклеточном пространстве, окружающем нейроны.
Опираясь на новые идеи, ученые объяснили, где сохраняется эмоциональная память, для которой мы с трудом находим место в самом коннектоме. Они предполагают, что наши эмоции хранятся, не в коннектоме, а в особых комплексах межклеточного пространства, которые формируются вокруг ионов металлов.
Глиальные клетки
Ученые обращают особое внимание на роль глиальных клеток, которые еще недавно рассматривались, как чисто рабочие клетки для обслуживания нейронов. Но у глиальных клеток есть собственные функции не менее важные, чем у нейронов.
Фактически, ученые предлагают «сменить парадигму», и рассматривать вместо дискретного «дорожного» графа в пустоте, некоторую непрерывную среду, в которой коннектом проложен и с которой постоянно взаимодействует.
Пока это только смелая новаторская гипотеза, и она нуждается в подкреплении экспериментами. Но общее развитие исследований межклеточного пространства мозга, скорее, подтверждает идеи израильских ученых.