Нейроны при высокой активности выпускают тонкие подвижные нити и на несколько секунд касаются соседних клеток. Такие «рукопожатия» впервые увидели и в человеческом мозге. Их описала команда Даниэлы Ивановой из Эдинбургского университета совместно с коллегами из США и Германии. Статья вышла в журнале Science Advances.
Речь о выростах на синаптических кнопках — утолщениях на концах аксонов, где нейрон выбрасывает пузырьки с сигнальными веществами. На культурах нейронов гиппокампа мыши авторы заметили, что при сильной электрической стимуляции 44% активных синапсов выпускали нити-филоподии. В части нитей тоже были пузырьки с сигнальными веществами, а некоторые нити выбрасывали их наружу. То есть сигнал мог уходить из смещённых точек, в стороне от основной кнопки. Мгновенная заморозка с последующей электронной микроскопией подтвердила картину во всех деталях.
Это не особенность клеточной культуры. В срезах мозга мыши при повышенной активности нити выпускали около 53% кнопок, а при подавлении сигналов — ни одной. Такие же структуры с пузырьками нашли и в височной коре человека, образец которой получили от пациента с эпилепсией во время операции. Нити касались отростков сразу нескольких нейронов.
Временные касания авторы назвали кинапсами (от греческих «движение» и «соединение») по аналогии с короткими контактами иммунных клеток. Механизм напоминает работу насоса: растущая нить тянет за собой оболочку кнопки и создаёт поток со скоростью около одного микрона в секунду. Поток быстрее смывает остатки из мест выброса, поэтому синапс дольше выдерживает частую работу.
Это повышает точность передачи. Кнопки с нитями сохраняли синхронный выброс сигнальных веществ с точностью до миллисекунд, важной для четкого сигнала. Без нитей передача сбивалась на запаздывающий режим. По правилу Хебба «нейроны, срабатывающие вместе, связываются вместе» нити могут работать разведчиками, которые пробираются к соседям. Если их активность совпадает, контакт может закрепиться в новый постоянный синапс — основу обучения и памяти.
До сих пор такие нити встречали лишь в развивающемся мозге, где они помогают растущему нейрону искать партнеров. Теперь видно, что и зрелые нейроны не теряют этого навыка. В дальнейшем ученые попытаются понять, какие именно узоры активности заставляют нити закрепляться и как это отражается на поведении.
Ранее стало известно о раскрытии неожиданной роли воды в развитии болезни Альцгеймера.