Каждую секунду миллиарды клеток головного мозга взаимодействуют друг с другом. Подобно органическому суперкомпьютеру они отвечают за все: движение, дыхание, решение когнитивных задач, а «программные ошибки» могут привести к таким серьезным расстройствам, как шизофрения, болезнь Паркинсона и синдром дефицита внимания.

Мозг использует биохимические сигнальные молекулы

Сегодня, биохимический язык нервных клеток – объект интенсивных исследований на молекулярном уровне, и впервые исследователи из университета Копенгагена, описали, каким образом нервные клетки способны передавать информацию с такой скоростью.

Клетки нервной системы взаимодействуют с помощью маленьких малекул, нейромедиаторов, таких как допамин, серотонин и норадреналин. Допамин связан с когнитивными функциями, такими как память, серотонин — с контролированием настроения, и норадреналин — с вниманием и его  активацией.

Коммуникационная сеть клеток головного мозга — синапсы, передает сообщения с помощью химических нейромедиаторов, упакованных в маленькие контейнеры (пузырьки), располагающиеся на окончаниях синапсов. Электрический сигнал заставляет контейнеры и мембрану взаимодействовать, нейромедиаторы вытекают из нервных окончаний, и захватываются другими нервными клетками. Все это происходит с очень высокой скоростью за доли миллисекунды.

Визикулы используют три копии «связывающего моста»

Исследователи из университетов Копенгагена, Геттингена и Амстердама изучили сложные органические белковые комплексы, которые связывают пузырьки и мембрану, чтобы найти объяснение скорости такого вида передачи. Они обнаружили, что пузырек содержит как минимум три копии связывающегося моста или «комплекса SNARE.»

Если бы был только один комплекс  SNARE, визикулам потребовалось бы больше времени чтобы начать взаимодействие с мембраной, и нейромедиатор выделялся бы медленнее.

«Предшественники комплексов SNARE присутствуют в пузырьках еще до того, как SNARE достигает целевой мембраны»,-  говорит профессор Джэйкоб Сыренсен из Отдела по изучению Нейробиологии и Фармакологии в университете Копенгагена. «Быстрое (синхронное) слияние возможно, когда по крайней мере три комплекса работают в тандеме. Если у визикулы есть только один комплекс SNARE,  она все еще может соединиться с целевой мембраной, но это займет намного больше времени».

«Следующим нашим шагом будет исследование факторов, которые влияют и регулируют количество комплексов SNARE в пузырьках. Является ли количество комплексов определяющим фактором скорости передачи информации и изменяется ли оно при заболеваниях мозга?», говорит Сыренсен.

Источник: Science Daily

Перевод подготовлен специально

для сайта www.psygrad.ru