Агенты по недвижимости подчеркивают местоположение, местоположение и – еще раз для хорошей меры – местоположение. То же самое и в развивающемся мозгу, где миллиарды нейронов соперничают за премиальную собственность, чтобы установить связи. Нейроны, которые фиксируют ранние претензии, часто получают лучшую ценность, даже если они не будут развивать собственность позже.
Ученые из Исследовательского института Carilion Tech Carilion в Вирджинии и Университета Луисвилля обнаружили, что во время развития нервной системы нейроны коры головного мозга расширяют аксоны до края части мозга, предназначенной для обработки визуальных сигналов, но затем останавливаются. Вместо того, чтобы сразу устанавливать соединения, нейроны коры ждут две недели, пока нейроны сетчатки соединяются с мозгом.
Теперь в исследовании, которое будет опубликовано в ноябре. В 14 выпуске журнала Cell Reports ученые выяснили, как. Нейроны сетчатки не дают своим корковым собратьям захватывать первоклассную недвижимость, контролируя изобилие белка, называемого аггреканом.
Понимание того, как аггрекан контролирует формирование мозговых цепей, может помочь ученым понять, как восстановить поврежденный головной или спинной мозг после травмы или болезни.
"Обычно, когда нейробиологи говорят о восстановлении поврежденного мозга, они думают о том, чтобы вернуть нейроны, аксоны и синапсы в нужное место," сказал Майкл Фокс, адъюнкт-профессор Исследовательского института Carilion Tech Carilion в Вирджинии и ведущий автор исследования. "Возможно, что самые важные синапсы – те, которые вызывают возбуждение – должны попасть туда первыми. Задерживая другие нейроны, они могут получить лучшие места. Это исследование показывает, что, когда мы думаем о восстановлении поврежденных нейронных сетей, нам нужно учитывать не только то, где необходимо установить соединения. Нам также нужно подумать о сроках реиннервации."
Исследователи генетически удалили нейроны сетчатки, что позволило кортикальным аксонам проникнуть в мозг раньше, чем обычно.
"Нас интересовало, какие молекулярные сигналы окружающей среды позволяют нейронам сетчатки контролировать рост кортикальных нейронов," сказал Фокс, который также является адъюнкт-профессором биологических наук в Технологическом колледже Вирджинии. "После многих лет скрининга потенциальных механизмов мы обнаружили, что аггрекан."
Аггрекан – это белок, который хорошо изучен в хрящах, костях и спинном мозге, где его много после травм. По словам Фокса, аггрекан может изолировать поврежденные участки спинного мозга, чтобы остановить воспаление и предотвратить дальнейшее разрушение. Обратной стороной, однако, является то, что аггрекан подавляет рост аксонов, что препятствует дальнейшему восстановлению.
"Аксоны видят эту среду и либо перестают расти, либо разворачиваются и растут в противоположном направлении," сказал Фокс.
Хотя он менее изучен в развивающемся мозге, аггрекан там присутствует в изобилии. В новом исследовании ученые обнаружили, что нейроны сетчатки контролируют аггрекан в области, которая получает восходящие сигналы от клеток сетчатки, а также нисходящие сигналы от коры головного мозга.
Как только нейроны сетчатки установили связи, они вызывают высвобождение ферментов, которые расщепляют аггрекан, позволяя кортикальным нейронам двигаться внутрь.
Фокс сказал, что интересно, что аксоны сетчатки могут расти в этой области развивающегося мозга, несмотря на высокий уровень аггрекана. Он подозревает, что, возможно, из-за того, что нейроны сетчатки экспрессируют рецептор – интегрин, корковые аксоны не экспрессируют.