Новости

Человек и многие животные способны определять источник звука с удивительной точностью. Мы используем эту способность постоянно — когда переходим улицу или ищем звонящий телефон в темной комнате. Но как именно у нас это получается? Французским исследователям удалось найти ответ на этот вопрос. Как оказалось, за этот важный навык отвечают самые крупные из известных синапсов головного мозга. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Каждый нейрон обладает множеством точек соприкосновения с соседними нервными клетками. Эти точки контакта называются синапсы. За определенное время нейрон должен получить несколько сигналов от своих «соседей», чтобы создать свой собственный импульс и отправить его в ответ. Из-за этого информация перемещается от одного нейрона к другому в относительно случайном порядке, и ее передача занимает до 10 миллисекунд. Так происходит во всех отделах мозга, кроме слуховой его части, где синапсы вырастают до огромных размеров. Эти монстры получили название «чашечка Хелда» (Calyx of Held) по имени открывшего их ученого и из-за схожести с лепестками цветов. Каждый такой синапс имеет тысячи точек контакта, что позволяет передавать сигналы непосредственно с одного нейрона на соседний. В результате обработка информации происходит невообразимо быстро, за доли миллисекунды.

Исследователи из Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne во главе с профессором Ральфом Шнеггенбургером (Ralf Schneggenburger) попытались выделить белок, который отвечает за рост этих синапсов-гигантов. В результате кропотливого исследования экспрессии генов у мышей ученым удалось обнаружить среди 20 тысяч возможных кандидатов несколько белков семейства BMP. Чтобы убедиться, что это действительно те самые искомые белки, ученые удалили рецепторы к ВМР из слуховой части мозга мышей. В результате электрофизиологический сигнал «чашечек Хелда» заметно нарушился.

Изучив срезы поврежденного синапса-гиганта под микроскопом, ученые составили его 3D-модель и убедились, что он образован из нескольких небольших синапсов. Это доказывает, что белки семейства ВМР необходимы для роста одного огромного синапса. По словам исследователей, высокая скорость обработки слуховой информации, которая достигается с помощью «чашечек Хелда», позволяет мозгу определить крошечную задержку между поступлением звукового сигнала в одно ухо, а затем — в другое. Эта задержка и помогает мозгу установить, откуда доносится звук.

Ученые отмечают, что их исследование полезно не только для изучения слуховой системы восприятия. Они предполагают, что белки семейства ВМР играют важную роль в развитии соединений между нейронами во всех отделах мозга. Как известно, некоторые нейропсихиатрические заболевания, например, шизофрения и аутизм, характеризуются чрезмерной активностью синапсов и высокой степенью «общения» нейронов между собой. Возможно, новое исследование поможет ученым лучше понять механизм развития этих заболеваний и найти новые способы их лечения.

Ссылки по теме:

 — Nature Neuroscience, 26.05.2013, doi:10.1038/nn.3414

Правши чаще прикладывают мобильный телефон к правому уху — 21.05.2013

Слух можно натренировать — 15.02.2013

Фото © shutterstock.com