Нейробиологи MIT обнаружили миллионы «молчащих синапсов» в мозге взрослого человека

Нейробиологи Массачусетского технологического института (MIT) сделали неожиданное открытие: в мозге взрослого человека скрываются миллионы так называемых «молчащих синапсов» — незрелых соединений между нейронами, которые остаются неактивными, пока не потребуются для формирования новых воспоминаний.

Долгое время считалось, что такие синапсы существуют только в раннем возрасте, когда мозг активно познает мир. Однако команда MIT обнаружила, что у взрослых мышей около 30% синапсов в коре головного мозга остаются «молчащими». Это говорит о том, что мозг хранит огромный резерв неиспользуемых связей, которые активируются при поступлении новой информации.

«Эти молчащие синапсы ищут новые соединения, и когда появляется важная информация, связи между соответствующими нейронами укрепляются. Это позволяет мозгу создавать новые воспоминания, не перезаписывая важные данные, хранящиеся в зрелых синапсах, которые гораздо сложнее изменить», — объясняет Димитра Вардалаки, аспирантка MIT и ведущий автор исследования.

Работа, опубликованная в журнале Nature, стала возможной благодаря передовой технологии визуализации eMAP, которая физически расширяет ткани мозга, позволяя ученым рассматривать белки в мельчайших деталях. Именно с ее помощью исследователи случайно обнаружили филоподии — крошечные выросты на дендритах нейронов. Ранее их функция была неясна из-за малых размеров.

Выяснилось, что филоподии содержат только NMDA-рецепторы, но лишены AMPA-рецепторов. Активные синапсы обычно имеют оба типа рецепторов. Без AMPA-рецепторов эти соединения остаются электрически неактивными, то есть «молчащими». В ходе экспериментов ученые доказали, что такие синапсы можно «разбудить», заставив AMPA-рецепторы накапливаться в месте соединения, что превращает его в полноценно функционирующий синапс. Этот процесс оказался гораздо проще, чем модификация уже активных синапсов.

Открытие подтверждает теорию о том, что мозг сохраняет гибкость и стабильность за счет резерва легко адаптируемых синапсов. «Филоподии позволяют системе памяти быть одновременно гибкой и надежной. Вам нужна гибкость для усвоения новой информации, но также и стабильность для сохранения важных данных», — отмечает Марк Харнетт, старший автор исследования.

Сейчас ученые изучают, существуют ли подобные «молчащие синапсы» в мозге человека, а также как эти соединения меняются с возрастом или при неврологических заболеваниях. Исследователи предполагают, что снижение гибкости синапсов может быть связано с ухудшением памяти в старости, и надеются найти способы восстановления этой способности.