Мозъкът е най-сложният орган в човешкото тяло. Неговата структура и

Какво представляват зомби невроните и как помагат на мозъка да учи?

Мозъкът е най-сложният орган в човешкото тяло. Неговата конструкция и действие повдигат голям брой въпроси, чиито отговори учените събират от години. Така да вземем за пример знаем, че мозъчната конструкция, която играе основна роля в образованието (малкия мозък), прави съвършено своята работа. Само че механизмът, по който се случва този развой, не е изцяло обяснен. Освен това откривателите не престават да вършат невероятни открития и даже да откриват незнайни до момента неврони в мозъка. Екип от учени от португалската фондация „ Шампалимо “ (Champalimaud Foundation) е разкрил по този начин наречените „ зомби неврони “. Предполага се, че те оказват помощ на мозъка да учи. И не, „ зомби невроните “ не са чудовища или рискови кафези, а функционално живи кафези, които по някаква причина стопират да взаимодействат обикновено с другите кафези. В същото време те оказват помощ на дребния мозък да си прави работата.

„ Зомби невроните “ и плодовите мушици

През 2020 година откриватели от Университета в Лозана (UNIL) и Института за химическа екология „ Макс Планк “ изследват мозъците на плодовите мушици (Drosophila melanogaster) в опит да предотвратят гибелта на невроните по време на растежа на мозъка. В работата, оповестена в списание Science Advances, се показва, че когато клетъчната гибел бъде спряна, в мозъка се развиват нови невронни връзки, чиито функционалности и свойства не са идентични с тези на съществуващите неврони.

Това значи, че предотвратяването на невронната гибел по време на растежа на мозъка при плодовите мушици трансформира по този начин наречените „ зомби кафези “ във функциониращи неврони. Когато неврони, които обикновено умират, са предпазени от апоптозата (клетъчното самоубийство), те се трансформират в така наречен зомби неврони.

„ По време на развиването на мозъка огромен брой неврони се саморазрушават като част от значим регулаторен механизъм, който отстранява непотребните кафези. В някои области на човешкия мозък апоптозата визира към 50% от невроните “,
отбелязват създателите на новата научна работа.

В своята научна работата си учените потискат генетично последния стадий на апоптозата в невроните на обонятелната система на мухите. По този метод те откриват, че избавените „ клетки-зомбита “, които другояче биха били унищожени, се трансформират във функциониращи обонятелни неврони, способни да разпознават миризми. По този метод, съгласно съавтора на проучването Лучия Прието-Годино, апоптозата е един от факторите, виновни за това по какъв начин комарите и плодовите мушици се приспособяват към разнообразни местообитания с течение на времето.

„ От еволюционна позиция нашите резултати демонстрират, че измененията в модела на клетъчна гибел в нервната система могат да разрешат на даден тип да се приспособява към новите условия на околната среда. По този метод се улеснява еволюцията на нови популации неврони с нови структурни и функционални свойства “,
споделя Ричард Бентън, един от създателите на научния труд.

Малкият мозък, образованието и клетките на Пуркиние

Сега учени, изследващи ученето при мишките, инцидентно са се натъкнали на „ зомби неврони “. И са разкрили каква тъкмо роля играят те в този развой. В публикация, оповестена наскоро в Nature Neuroscience, се споделя, че става въпрос за дребния мозък. Както и за метода, по който той усвоява информацията от околната среда.

Обърнете внимание, че невролозите спорят от повече от половин век за това по какъв начин тъкмо дребният мозък – основната част на мозъка, участваща в контрола на придвижването и ученето – в действителност се учи. Водещата доктрина допуска, че сигналите за учене се предават по пълзящи нишки към кората на основния мозък. По този метод се провокират дълготрайни промени в клетките на Пуркиние. Това са главните изходни кафези на дребния мозък.

Въпреки това няма безапелационни доказателства за „ хипотезата за пълзящите нишки “. Въпреки че някои изследвания допускат, че измененията в производството на клетките на Пуркиние сами по себе си, без присъединяване на пълзящите нишки, могат да насърчат ученето.

Поразително е, че резултатите от новото изследване дават безапелационни доказателства, че пълзящите нишки в действителност обезпечават нужните сигнали за образованието на мозъчните кафези. С помощта на оптогенетика, при която клетките се управляват посредством светлина, и задания за учене, изпълнявани при мишки, откривателите съумяват да потвърдят основната роля на пълзящите нишки в този развой.
Нещо повече, интензивността на пълзящите нишки е просто нужна и даже задоволителна за една от формите на асоциативното учене. Но какво общо има това със „ зомби невроните “?

„ Зомби невроните “ оказват помощ при ученето

Именно тук стартира най-интересното. Опитвайки се да схванат по какъв начин тъкмо се учи дребният мозък, учените преглеждат „ зомби клетките “, които се появяват след инжектиране на мишки със светлочувствителния протеин родопсин-2 (ChR2). Това е част от оптогенетична операция, при която се появяват зомби кафези по влакната.

Казано на малко по-прост език, под въздействието на ChR2 „ зомби невроните “ към момента са били дейни. Но известията, които те изпращат на естествените кафези, не са били излъчени. По създание тези електрически импулси по някакъв метод се изключвали от другите невронни връзки, което лишавало мишките от способността да учат.

Оказва се, че въвеждането на ChR2 в пълзящите нишки трансформира естествените им свойства, като им пречи да реагират вярно на общоприетите сензорни тласъци, като да вземем за пример полъхът на въздух.

Резултатите от новата научна работа ни дават доста по-точна визия за това по какъв начин протича образованието в дребния мозък при мишките. И като се има поради сходството сред мозъците на мишките и хората, може да се допусна, че става въпрос за едни и същи процеси.