Исследовательская группа под руководством доцента Майке ван дер Хейдена из Института биомедицинских исследований Фралина при VTC Технологического института Вирджинии представила данные, способные перевернуть устоявшиеся представления о механизмах двигательных расстройств. В центре внимания ученых оказались клетки Пуркинье, окрашенные на снимке в зеленый цвет, и нейроны, локализованные в темных структурах с характерными явлениями, — именно их взаимодействие ранее считалось ключом к пониманию таких состояний, как дистония, атаксия и тремор.
Классическая парадигма нейробиологии длительное время исходила из четкого разделения функций между двумя популяциями клеток мозжечка — области, отвечающей за координацию движений. Согласно прежним представлениям, клетки Пуркинье выполняют роль тормозного механизма по отношению к клеткам, поддерживающим ядерное мышление. Эта анатомическая связь породила гипотезу, согласно которой мониторинг активности клеток Пуркинье позволяет с высокой точностью предсказать поведение ядерных клеток. Однако новое исследование, опубликованное в авторитетном Журнале физиологии, ставит под сомнение эту логику.
Последствия дистонии, атаксии и тремора
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории ван дер Хейдена, было установлено, что активность одного типа нейронов не служит надежным индикатором для прогнозирования активности другого, несмотря на их тесную анатомическую взаимосвязь. «Мы наблюдаем, что линейная зависимость между активностью клеток Пуркинье и ядерными клетками отсутствует, — пояснил ван дер Хейден. — Следовательно, возможности оценить, что происходит в одной группе, опираясь исключительно на данные о другой, крайне ограничены». Этот вывод напрямую затрагивает методологию изучения двигательных нарушений, возникающих при повреждении мозжечка, — таких как болезненные сокращения мышц бедра, неестественные позы и неконтролируемая дрожь.
Полученные результаты, по мнению исследователей, имеют критическое значение как для фундаментальной науки, так и для клинической практики. Как подчеркнула Алисса Лай, участвовавшая в работе, активность клеток Пуркинье и ядерных нейронов напрямую влияет на состояние пациентов, и углубленное понимание взаимосвязей между этими двумя древними типами клеток может в перспективе привести к разработке более эффективных методов терапии дистонии, атаксии и тремора. Теперь перед учеными стоит задача пересмотреть прежние допущения и найти новые способы интерпретации сигналов мозга, чтобы приблизиться к разгадке природы двигательных расстройств.
он, докторант программы трансляционной биологии, медицины и здравоохранения Технологического института Вирджинии и первый автор статьи.
Одна из причин, по которым клеткам Пуркинье уделяется так много внимания, заключается в том, что их легче изучить. Они расположены во внешнем слое мозжечки, что делает их более доступными для рассмотрения. Клетки опорных ядер, расположенные напротив, расположены глубоко под поверхностью мозга, и их труднее измерить напрямую.
В результате многие ученые рассматривают активность клеток Пуркинье как полезный биомаркер того, что происходит в более консервативных клетках.
Неожиданные записи результатов мозжечка
В нормальной клетке Пуркинье ингибирует питательные ядра клетки. На основе этой взаимосвязи можно ожидать, что более высокая активность клеток Пуркинье будет соответствовать более низкой активности ядер клеток, тогда как снижение активности Пуркинье будет иметь противоположный эффект.
Чтобы проверить это предположение, исследовательская группа проанализировала основы данных электрофизиологических записей, собранных на доклинических моделях событий мозга.
Результаты не выявили принципиальных закономерностей между активностью двухклеточных популяций.
«Мы предполагаем, что если вы хотите знать, как мозг ведет себя в физическом состоянии, вам следует посмотреть на нейроны консервативных ядер, а не только на клетки Пуркинье», — говорит он. — сказал Ван дер Хейден, который также работает в Школе нейробиологии Технологического института Вирджинии.
Она добавила, что исследователи также должны с осторожностью подходить к стратегии лечения, направленному на изменение активности клеток Пуркинье, ожидая, что измененные ядра клеток отреагируют соответствующим образом.
«Это поучительная история для понимания активности мозга при заболеваниях, а также для лечения этих сложных заболеваний», — сказал он. — сказал Ван дер Хейден. «Нам нужно быть очень осторожными в борьбе с противниками и проводить эксперименты для проверки наших гипотез».