Учёные пересобрали модель мозга: главный обработчик внимания — не нейроны, а глиальный процессор

Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе перевернули представление о том, как в мозге происходит перестройка связей между клетками во время концентрации внимания или эмоционального напряжения. Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играют не нейроны, как считалось почти столетие, а астроглиальные клетки — астроциты.

На протяжении десятилетий считалось, что такие нейромодуляторы, как норадреналин, воздействуют напрямую на нейроны, усиливая или ослабляя связи между ними. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что норадреналин на самом деле активирует астроциты, которые затем выделяют собственные химические сигналы. Эти сигналы подавляют активность синапсов и буквально перекраивают карту связей между нейронами.

Даже если нейроны теряют способность чувствовать норадреналин, процесс перестройки продолжается — при условии, что астроциты по-прежнему на него реагируют. Зато если отключить реакцию самих астроцитов, всё замирает: норадреналин больше не может изменить работу нейронных цепей.

Это открытие меняет само понимание того, как работает мозг, утверждает автор исследования Томас Папуэн, доцент нейронаук. Он отмечает, что до сих пор почти все учебники описывают нейромодуляцию исключительно как влияние на нейроны. Но теперь становится ясно, что именно астроциты могут быть настоящими дирижёрами, управляющими активностью мозга в более медленном, но фундаментальном темпе.

В течение последних 30 лет учёные уже подозревали, что астроциты — хоть и не участвуют напрямую в передаче сигналов — могут активно влиять на синапсы. Благодаря своей разветвлённой структуре они идеально расположены для того, чтобы улавливать сигналы нейромодуляторов вроде норадреналина.

В ходе экспериментов на мозговых срезах мышей исследователи установили, что при попадании норадреналина в мозг активируются не только нейроны, но и астроциты. Именно они затем выделяют вторичный сигнал, который и подавляет активность синапсов. Это объясняет, почему мозг способен быстро перенастраивать связи, переходя в режим повышенной готовности — будь то при сигнале тревоги или во время концентрации на сложной задаче.

Открытие не только меняет академические представления, но и открывает новые возможности для медицины. По словам Папуэна, многие современные препараты, применяемые при СДВГ и депрессии, нацелены на работу норадреналина. Если подтвердится, что их эффективность зависит от астроцитов, то, возможно, в будущем терапия будет направлена именно на эти клетки — с большей точностью и меньшими побочными эффектами.