Гибкость мозга проявляется в его способности формировать и разрывать связи между огромным числом нейронов — в человеческом мозге их около 86 миллиардов. Этот процесс, называемый нейропластичностью, лежит в основе обучения, развития навыков и адаптации к новым условиям. Хотя известно, как именно мозг меняет связи между нейронами, остаётся неясным, почему именно определённые контакты подвергаются изменениям.
Новое исследование, опубликованное 17 апреля в журнале Science, проливает свет на этот вопрос, наблюдая за тем, как у мышей формируются новые нейронные связи при обучении выполнению задачи. Учёные из лаборатории Комиямы Калифорнийского университета в Сан-Диего, среди которых постдокторант Уильям Райт, выяснили: форма и строение нейронов могут определять, какие из их связей изменяются в процессе обучения.
В основе работы лежало обучение мышей нажимать на рычаг ради поощрения. С помощью продвинутой техники — продольной двухфотонной флуоресцентной микроскопии in vivo — исследователи наблюдали за отдельными синапсами в живом мозге во время обучения. Несмотря на общий «чертёж» мозга, у каждой мыши формируется уникальный рисунок связей в зависимости от индивидуального опыта.
Анализ показал, что изменения происходили преимущественно в первичной моторной коре, и особенно ярко — у пирамидальных нейронов. Эти нейроны отличаются треугольной формой и наличием двух типов дендритов: апикальных, отходящих от верхушки тела нейрона, и базальных, напоминающих корни. Исследование выявило: именно синапсы на апикальных дендритах усиливались при формировании движения, тогда как на базальных таких изменений было меньше. Как отмечается в статье: «Апикальные синапсы в этих пирамидальных нейронах организуются в функциональные кластеры, связанные с выполнением задачи, тогда как у базальных синапсов эта тенденция выражена гораздо слабее».
Этот вывод указывает на то, что структура дендрита влияет на выбор нейронных соединений для перестройки в процессе обучения. По словам Райта, «должен быть некий определяющий фактор — нужные синапсы должны подвергаться нужным изменениям». Однако до конца механизм отбора до сих пор не ясен.
Исследование подтверждает: разные дендритные связи в мозге выполняют различные функции. Это открытие формирует новое направление для изучения, почему нейроны имеют такие отличающиеся по строению ветви и какую роль играют эти различия в работе мозга. Как подчёркивает Райт, «мы всё ещё не до конца понимаем, почему у нейронов есть разные типы дендритов... и какие функции они могут выполнять». Новая работа впервые показывает, что дендритная архитектура напрямую влияет на то, какие синапсы будут укрепляться в процессе приобретения нового навыка.
Вопрос о том, как мозг выбирает, какие связи усиливать или ослаблять, остаётся центральным для нейронаук. Новые результаты позволяют приблизиться к пониманию принципов, управляющих нейропластичностью на уровне отдельных контактов между клетками — и, возможно, в будущем объяснить, почему каждый мозг уникален в своих способностях к обучению.
Изображение носит иллюстративный характер
Новое исследование, опубликованное 17 апреля в журнале Science, проливает свет на этот вопрос, наблюдая за тем, как у мышей формируются новые нейронные связи при обучении выполнению задачи. Учёные из лаборатории Комиямы Калифорнийского университета в Сан-Диего, среди которых постдокторант Уильям Райт, выяснили: форма и строение нейронов могут определять, какие из их связей изменяются в процессе обучения.
В основе работы лежало обучение мышей нажимать на рычаг ради поощрения. С помощью продвинутой техники — продольной двухфотонной флуоресцентной микроскопии in vivo — исследователи наблюдали за отдельными синапсами в живом мозге во время обучения. Несмотря на общий «чертёж» мозга, у каждой мыши формируется уникальный рисунок связей в зависимости от индивидуального опыта.
Анализ показал, что изменения происходили преимущественно в первичной моторной коре, и особенно ярко — у пирамидальных нейронов. Эти нейроны отличаются треугольной формой и наличием двух типов дендритов: апикальных, отходящих от верхушки тела нейрона, и базальных, напоминающих корни. Исследование выявило: именно синапсы на апикальных дендритах усиливались при формировании движения, тогда как на базальных таких изменений было меньше. Как отмечается в статье: «Апикальные синапсы в этих пирамидальных нейронах организуются в функциональные кластеры, связанные с выполнением задачи, тогда как у базальных синапсов эта тенденция выражена гораздо слабее».
Этот вывод указывает на то, что структура дендрита влияет на выбор нейронных соединений для перестройки в процессе обучения. По словам Райта, «должен быть некий определяющий фактор — нужные синапсы должны подвергаться нужным изменениям». Однако до конца механизм отбора до сих пор не ясен.
Исследование подтверждает: разные дендритные связи в мозге выполняют различные функции. Это открытие формирует новое направление для изучения, почему нейроны имеют такие отличающиеся по строению ветви и какую роль играют эти различия в работе мозга. Как подчёркивает Райт, «мы всё ещё не до конца понимаем, почему у нейронов есть разные типы дендритов... и какие функции они могут выполнять». Новая работа впервые показывает, что дендритная архитектура напрямую влияет на то, какие синапсы будут укрепляться в процессе приобретения нового навыка.
Вопрос о том, как мозг выбирает, какие связи усиливать или ослаблять, остаётся центральным для нейронаук. Новые результаты позволяют приблизиться к пониманию принципов, управляющих нейропластичностью на уровне отдельных контактов между клетками — и, возможно, в будущем объяснить, почему каждый мозг уникален в своих способностях к обучению.
