Крошечные молекулярные сигналы, которые определяют, как созревают связи между клетками мозга, когда глаза впервые видят свет, были обнаружены исследовательской группой Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском технологическом институте и Департамента мозговых и когнитивных наук.
Работая с мозгом мышей, исследователи определили небольшие молекулы РНК, присутствие которых помогло установить связи между клетками, ответственными за восприятие и обработку сигналов света. Когда мозг созревает нормально, эти микро-РНК позволяют визуальным областям мозга преимущественно укреплять определенные связи в ответ на свет, который они получают из своего окружения, – процесс, известный как синаптическая пластичность. Однако, когда один или оба глаза лишены света, уровни этих микро-РНК снижаются, и связи не развиваются должным образом.
Наше исследование является первым, которое демонстрирует существование множества зависимых от опыта микро-РНК в зрительной коре и демонстрирует, что ингибирование одной из этих малых РНК вызывает глубокую потерю способности нейронов приспосабливаться к изменениям в своей Вход,?? – говорит постдок Николаос Меллиос, ведущий автор исследовательского отчета, опубликованного в текущем выпуске научного журнала Nature Neuroscience.
Такие исследования важны, потому что нейробиологи видят все больше доказательств того, что аномалии в развитии основной проводки мозга играют определенную роль в нарушениях мозга. Слишком высокий или слишком низкий уровень молекул микро-РНК может способствовать этим аномалиям.
12 авторов отчета работали в лаборатории Мриганка-Сур, Пол Э. Ньютон (1965) профессор неврологии в Массачусетском технологическом институте и в нескольких зарубежных исследовательских центрах.
Их исследования были сосредоточены на молекуле микро-РНК под названием miR-132, количество которой, как было показано, неуклонно увеличивалось по мере созревания области мозга, ответственной за зрение, первичной зрительной коры. И наоборот, уровни miR-132 снижались, когда животных выращивали в темноте.
Чтобы изучить, как miR-132 может повлиять на способность этой области мозга адаптироваться к меняющимся условиям, ученые временно сшили одно веко у мышей, чтобы нервные сигналы от этого глаза не доходили до нейронов зрительной коры. Поскольку другой глаз оставался открытым, нормально передавая информацию в кору, ученые могли изучить, как зрительная кора отвечает на смешанные сигналы, предлагая ключи к разгадке способности мозга адаптироваться к изменениям входных сигналов. Используя инновационный метод измерения активности в мозгу живых мышей в реальном времени, проведенный одним из первых авторов Хироки Сугихара, авторы продемонстрировали, что уменьшение miR-132 в нейронах задерживает их созревание и делает их неспособными реагировать на изменения сигналов. из двух глаз.
Ученые знают, что микро-РНК организуют экспрессию генов и кодируют белки в клетках, но мало что было известно о том, как эти молекулы вносят вклад в процессы развития мозга, которые зависят от опыта и внешнего окружения. Это исследование показывает, что они действительно играют важную роль в синаптической пластичности, особенно в чувствительные периоды раннего созревания.
Микро-РНК была открыта всего десять лет назад, но изучение этих молекул привело к совершенно новому пониманию того, как гены и генетические системы взаимодействуют друг с другом внутри живых организмов. Конечно, предстоит еще многому научиться.