Новое исследование открывает новые горизонты в понимании роли астроцитов — важных ненейронных клеток мозга — в формировании памяти. Манипулируя астроцитами с помощью света, учёные обнаружили, что это может препятствовать долговременному сохранению воспоминаний, особенно травмирующих.
«Мы считаем, что это открытие может изменить наше представление о процессе формирования памяти, — говорит Комацуи, профессор лаборатории физиологии мозга в суперсети при Университете Тохоку и автор исследования. — Вероятно, влияние астроцитов на память зависит от множества факторов, включая психологические, социальные и экологические».
В ходе эксперимента исследователи имплантировали оптические волокна в мозг мышей, непосредственно над передней базолатеральной миндалиной (aBLA). Эта область играет ключевую роль в проявлении поведения и воспоминаний, связанных со страхом. С помощью оптогенетики, технологии, при которой гены светочувствительных белков вводятся в определенные клетки мозга, учёные могли точно контролировать активность астроцитов в этой области, используя свет для их фотоактивации.
Мышей генетически модифицировали, чтобы они экспрессировали либо каналородопсин-2 (ChR2), либо архейродопсин (ArchT) в астроцитах. Каналородопсины — это семейство белков, которые функционируют как светозависимые ионные каналы. Они широко используются для модуляции активности нейронов и других возбудимых клеток. Когда каналородопсины экспрессируются в клетках других организмов, они позволяют управлять такими процессами, как электрическая возбудимость и внутриклеточная кислотность.
Чтобы стимулировать формирование и сохранение воспоминаний, связанных со страхом, мышам давали электрические разряды. Когда мышь получает болезненный электрический разряд, она обычно подпрыгивает, спасаясь бегством, а затем замирает, демонстрируя защитную реакцию, которая служит показателем восприятия страха. Страх, вызванный электрическим разрядом, часто прочно запечатлевается в памяти как воспоминание о страхе.
У мышей, у которых астроцитарный ChR2 был фотоактивирован сразу после удара током, через 24 часа значительно снизилась реакция замирания. Это свидетельствует о том, что фотоактивация предотвратила «сохранение» памяти о страхе. Интересно, что через шесть минут после обработки мыши демонстрировали такую же реакцию замирания, как и мыши, не прошедшие обработку, что говорит о том, что их кратковременная память не пострадала. Однако исследователи отметили, что существует временной интервал, в течение которого фотоактивация ChR2 остаётся эффективной. В одной группе мышей фотоактивация проводилась через 33 минуты после удара током и не повлияла на реакцию замирания.
«Этот результат говорит о том, что вмешательство в формирование долговременной памяти эффективно только в том случае, если астроцитарная фотоактивация ChR2 проводится в течение короткого промежутка времени после удара по лапе», — заявили исследователи.
У мышей, у которых астроциты были подщелачены, наблюдалась другая реакция. Фотоактивация астроцитов ArchT не привела к существенному изменению реакции на охлаждение на следующий день после применения слабого шока, но значительно уменьшила реакцию на охлаждение при применении сильного шока. Исходя из этого, исследователи предположили, что фотоактивация ArchT, скорее всего, эффективна только против «эмоциональных реакций, вызванных чрезмерным страхом».
Когда исследователи проверили память животных три недели спустя, они обнаружили, что уровень страха оставался постоянным, что позволяет предположить, что фотоактивация ArchT препятствует долгосрочному угасанию воспоминаний о страхе.
«Эти открытия могут открыть новые возможности для терапевтических вмешательств, нацеленных на астроциты при состояниях, характеризующихся аномальной памятью о страхе, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, — заявили исследователи. — Кроме того, было бы интересно изучить, проявляются ли аналогичные эффекты в других типах памяти, помимо памяти о страхе».
Исследование было опубликовано в журнале GLIA.
Источники: Университет Тохоку, Newatlas
