Проведено новое исследование мозга человека, которое дает представление об организации нейрорецепторов

В нейробиологии понимание способности мозга адаптироваться к изменяющемуся окружающему миру является крайне важным по нескольким причинам.

Во-первых, мозг является основным органом, отвечающим за обработку информации и регулирование поведения. Способность адаптироваться позволяет мозгу эффективно реагировать на новые ситуации, изменения в окружающей среде и требования, которые могут возникнуть со временем. Благодаря этой способности мозг способен вырабатывать новые нейронные связи, изменять пластичность и модифицировать свою структуру и функционирование для оптимального приспособления.

Во-вторых, понимание адаптивных механизмов мозга имеет важное значение для разработки стратегий лечения и реабилитации при нейрологических и психических расстройствах. Например, при инсульте или травматическом повреждении мозга, восстановление функций мозга требует понимания механизмов его адаптации и возможности стимулировать эти механизмы для улучшения реабилитации и восстановления здоровья.

Кроме того, способность мозга адаптироваться имеет важное значение для изучения процессов обучения и памяти. Понимание, как мозг изменяет свою структуру и функцию в результате обучения, позволяет разрабатывать эффективные методы обучения и тренировки, а также лечение некоторых памятных расстройств.

Особую важность в этом процессе имеет взаимосвязь между структурными и функциональными областями мозга. Чтобы объяснить динамику и функционирование этой взаимосвязи, необходимо учесть еще одну составляющую паззла - рецепторы.

Группа исследователей из Human Brain Project (HBP) в Forschungszentrum Jülich (Германия) и Университета Генриха Хайне в Дюссельдорфе (Германия) сотрудничала с учеными из Бристольского университета (Великобритания), Нью-Йоркского университета (США), Института детского разума (США) и Парижского университета Сите (Франция), чтобы провести новое картографирование и получить более глубокое понимание распределения рецепторов по всему мозгу.

Команда HBP использовала метод ауторадиографии для анализа плотности рецепторов нейромедиаторов на тонких срезах мозга in vitro. Они измерили плотность 14 типов нейромедиаторных рецепторов в 109 областях коры макаки, а полученные данные были интегрированы с различными структурными параметрами для создания нейровизуализационных моделей.

Рецепторы играют важную роль в передаче сигналов в мозге. Внутри нейрона информация передается посредством электрических сигналов, протекающих вдоль аксона. Однако для передачи информации между нейронами обычно требуется высвобождение нейромедиаторных молекул во внеклеточное пространство и их связывание с рецепторами на целевом нейроне.

Исследователи из HBP обнаружили градиент экспрессии рецепторов на нейроне, который можно разделить на первичный и вторичный градиенты. Другими словами, они создали карту плотности рецепторов по всей коре и смогли выявить два основных механизма, которые раскрывают связь между молекулярной организацией коры и нейронной активностью.

В своем исследовании исследователи объединили новые данные о рецепторах нейромедиаторов с несколькими слоями анатомической и функциональной информации в общем корковом пространстве на корковой поверхности Yerkes19, широко используемой модели нечеловеческих приматов. Очень немногие исследования до сих пор включали анатомические данные in vitro и нейровизуализацию мозга макак. Создание доступных всем карт экспрессии рецепторов по всей коре, которые интегрируют нейровизуализационные данные, подобно тому, что сделала команда HBP, может ускорить перенос результатов между различными видами.

Часть данных, полученных для этого исследования, уже была реализована в вычислительной модели того, как дофаминовые ворота вмещают информацию в фронтопаретальную сеть рабочей памяти.