Прорыв в мозге: учёные Питтса раскрывают секретные синаптические «коммутаторы», управляющие памятью и обучением

Исследователи Университета Питтсбурга раскрывают двойной «диспетчерский пункт» мозга — меняя всё, что мы знаем о обучении и памяти

Новое исследование показывает, что мозг использует специализированные синаптические участки для различных процессов обучения, опровергая многолетние догмы нейробиологии.

Внутренние механизмы мозга получили важное обновление. Нейробиологи Университета Питтсбурга обнаружили, что наш мозг использует не один, а два различных набора синаптических «диспетчерских пунктов» для управления обучением и памятью.

На протяжении многих лет ученые предполагали, что все нейронные сигналы проходят через один тип передающего участка. Но прорыв, сделанный исследователями из Питта, показывает, что мозг разумно распределяет нагрузку между специализированными узлами, что позволяет поддерживать стабильную фоновую активность и быструю адаптацию — эволюционное достижение, движущее всем, от чтения книги до освоения новых навыков.

Что нашли исследователи из Питта? Откровение о проводке мозга

В шумных сетях мозга нейроны общаются, посылая химические мессенджеры через крошечные промежутки. Стандартная точка зрения заключалась в том, что спонтанные (случайные, фоновые) и вызываемые (обусловленные опытом) сигналы исходят из одной и той же синаптической машины.

Тем не менее, команда Питта под руководством доктора Оливера Шлютера обнаружила, что эти сигналы проходят через свои уникальные каналы. Эта разделенность проявляется только по мере созревания мозга, особенно после того, как глаза открываются впервые.

Используя продвинутые модели мышей, исследователи показали, что когда визуальный ввод начинает поступать, вызываемые сигналы становятся сильнее, в то время как спонтанные сообщения выравниваются. Когда ученые активировали «безмолящие» рецепторы, только спонтанная активность увеличивалась, доказывая, что эти сигналы проходят по отдельным путям.

Изучите науку о нейронах на сайте Национальных институтов здравоохранения.

Почему это важно? Секрет умственных возможностей и устойчивости

Этот двойной системный дизайн объясняет, как мозг остается как стабильным, так и мгновенно реактивным. Спонтанная активность поддерживает систему в «покоящемся» состоянии — что является важной защитой — в то время как вызываемые сигналы обеспечивают ловкую адаптацию, такую как переработка цепей во время обучения или восстановления.

Идеи, представленные в исследовании, проясняют давние загадки, связанные с пластичностью мозга — способностью изменяться и расти — и выделяют болезни, при которых этот деликатный баланс нарушается. Расстройства, такие как аутизм, болезнь Альцгеймера и зависимость, были связаны с синаптической дисфункцией, подчеркивая клиническую значимость открытий Питта.

Найдите последние новости в нейробиологии на сайте Science Daily.

Вопросы и ответы: Что означает «Синаптическая пластичность» для вас?

В: Как это открытие влияет на повседневную жизнь?
О: Понимание того, как мозг «переключает» режимы, может помочь улучшить методы лечения нарушений обучения, потери памяти и расстройств настроения.

В: Могут ли эти открытия помочь в разработке новых терапий?
О: Определение, где происходят ошибки в отдельных потоках сигналов, открывает новые возможности для целевых препаратов или вмешательств.

В: Изменит ли это то, как ученые изучают мозг?
О: Абсолютно — исследователям теперь придется учитывать две параллельные синаптические системы вместо одной, переписывая правила исследования мозга.

Погрузитесь в новые прорывы на сайте Nature.

Как это может изменить лечение заболеваний мозга?

Ожидайте волны новых исследований, направленных на точное регулирование синаптических передач для оптимального здоровья мозга. Путем картирования того, как работают эти две системы — и что их нарушает — ученые приближаются к точным терапиям для неврологических и психиатрических состояний. Последствия могут революционизировать способы диагностики, лечения и даже предотвращения заболеваний мозга.

Готовы к следующему шагу в науке о мозге? Следите за новыми исследованиями и оставайтесь любознательными.

Контрольный список: Что нужно знать об этом прорыве в области мозга

• Мозг использует два различных синаптических участка для спонтанной и вызываемой передачи сигналов
• Это разделение поддерживает стабильность и адаптивность
• Влияет на понимание и лечение заболеваний мозга
• Переписывает многолетние теории в нейробиологии
• Опубликовано в Science Advances исследователями Университета Питтсбурга

Следите за дальнейшими обновлениями, поскольку это открытие способствует новым инновациям в области здоровья мозга и нейробиологии.