Как мозг делает миелинизацию зависимой от активности

Главный вопрос относительно того, как аксоны приобретают миелиновую оболочку, – это роль пиковой активности. Известно, что в системах культивирования олигодендроктины будут, по крайней мере, пытаться обернуть все, что похоже на аксон, – даже мертвые аксоны и искусственные трубки. По мере того, как аксоны приобретают дополнительные слои миелина, они быстрее проводят сигналы и, по-видимому, становятся более эффективными. Поэтому кажется логичным, что нервная система должна распределять больше всего миелина на те нейроны, которые проявляют наибольшую активность. Таким образом, мозг получает максимальную отдачу от затраченных средств, с энергетической точки зрения. Новое исследование в PLOS Biology предполагает, что, хотя миелинизация поначалу во многих случаях не зависит от активности, нейроны могут значительно ускорить процесс, переключая различные молекулярные переключатели, одним из которых, по-видимому, является нейрегулин (NRG).

Воссоздать процесс миелинизации в культуре может быть сложно. Один из эффективных рецептов – использовать нейроны эмбриональных ганглиев дорзальных корешков крыс, выращивать их в течение двух недель, а затем наносить на них послеродовые клетки-предшественники олигодендроцитов (ОКП). С помощью такого рода установки клетки можно фиксировать, чтобы записывать и контролировать их электрическую активность. Используя этот протокол и различные фармакологические манипуляции, исследователи смогли показать, что зависимый от активности режим миелинизации действует через рецепторы NMDA на олигодендроциты.

Когда культивируемые нейроны получали пики, их аксоны выпускали глутамат через любой механизм высвобождения, доступный им на той стадии развития. Исследователи зафиксировали шестикратное увеличение токов рецепторов NMDA в олигодендроцитах в этих условиях. Это коррелировало со значительным увеличением экспрессии основных белков миелина, что отражало усиление миелинизации. Все результаты были аккуратными и аккуратными, но за кулисами таилась более серьезная проблема. Многочисленные другие исследования показали противоречивые результаты в отношении пиковой активности и активации рецептора NMDA при миелинизации. В нескольких исследованиях вообще не было никакого эффекта.

Конечно, мы знаем, что настоящего конфликта здесь нет – крысы, кажется, не схватывают на полпути – у нас просто еще нет всей картины. Решение этого парадокса, предложенное исследователями, состоит в том, что существует два режима милеинизации, при которых нейрегулин контролирует переход. Предыдущие исследования показали, что этот NRG увеличивает экспрессию субъединиц рецептора NMDA, по крайней мере, в нейронах. Когда исследователи изучили это, они обнаружили, что сенсибилизация NRG была причиной шестикратного увеличения тока NMDA в олигодендроцитах. Если NRG приводит к тому, что миелинизация становится зависимой от рецептора NMDA, многие экспериментальные противоречия в литературе исчезают.

Еще многое предстоит выяснить, как вообще происходит миелинизация. О химических переключателях приятно знать, но без понимания того, как они преобразуются в реальные физические механизмы, мы действительно не продвинемся вперед. Одна из недавних выдвинутых идей заключается в том, что определенные виды фазовых переходов используются для запуска миелинизации. Если такие фазовые переходы происходят, возникает вопрос, в каком направлении имеет место миелинизация как внутри сегмента аксона, так и вниз по всей длине аксона?

Шипы в аксонах, несомненно, придают некоторую направленность миелинизации и могут даже обеспечивать некоторую стимуляцию. Мозг, особенно в стадии развития, является уязвимым местом, и прямое восприятие часто действует как прелюдия к более близкому химическому обмену. Рецепторно-опосредованные события, несомненно, происходят постоянно, но когда они вводятся через цитонемы, реснички или простые старые псевдоподы, они могут быть более вероятными и с большей вероятностью продолжаться.

Зов тайги