Установлен фактор, определяющий способность мозга учиться

На модерации Отложенный Ученые давно искали фактор, который влияет на способность мозга к обучению. С помощью него они так же надеялись найти способ возвратить мозгу детскую способность впитывать информацию, как губка. В последнем номере журнала Cell ученые Детского Госпиталя в Бостоне опубликовали статью, в которой сообщили, что нашли подобный фактор.

Otx2 помогает ключевым клеткам в коре головного мозга взрослеть, вызывая критический период - период повышенной пластичности мозга – состояние, при котором мозг может активно создавать новые связи.

Исследования были проведены на мышах, изучалась их реакция на внешние зрительные раздражители, чтобы найти ключевой фактор, влияющий на возникновения состояния наилучшего сенсорного восприятия и обработки информационного потока извне. Это классическая модель, однако Такао Хенш (Takao Hensch) - старший исследователь, считает, что похожие факторы существуют и при слуховом, обонятельном и осязательном восприятии. Они помогут определить нужный момент для инициации критического периода. Момент важен, ввиду того, что мозгу необходимо создать новые связи в период оптимального сенсорного восприятия. Если момент не подходящий, то мозг может не создать необходимых связей.

Возможность контроля времени наступления критического периода в различных частях мозга может помочь в борьбе с расстройствами мозговой деятельности такими, как аутизм, при котором, как полагают ученые, критический период нецелесообразно заторможен или ускорен. Инициация критического периода может так же помочь взрослым людям обучаться с той же эффективностью, как это происходит в детстве, например, для изучения новых языков, развития музыкальных способностей или для восстановления после серьезных сотрясений или повреждений мозга.

Хэтч с коллегами обнаружили, что клетки мозга, которые переключаются в критическом периоде в зрительной системе (клетки парвальбумина) обычно не вырабатывают Otx2 самостоятельно. Otx2 вырабатывает сетчатка глаза. Проще говоря, глаза передают мозгу сигнал “Мы готовы к наилучшему восприятию - можно создавать новые связи”.

“Глаза посылают мозгу сигнал, когда ему необходимо быть готовым к образованию новых связей, а не сам мозг определяет этот период”, - говорит Хэнш. “Идея, что класс молекул-посланников передает информацию от клетки к клетке, не является общепринятой в клеточной биологии, тем не менее, ее очень давно пропагандирует доктор Алайн Прошайнс (Alain Prochiantz) - французский соавтор исследования”.

Ранее уже было известно что, когда клетки парвальбумина созревают, они создают тормозящие связи в коре головного мозга для баланса существующих возбуждающих связей. Хенш с коллегами показали, что создание тормозящих связей - отправная точка для инициации критических периодов. “Вначале, для создания первичных связей между нейронами важен возбудитель, однако, на следующей фазе, необходимо торможение”.

В настоящей работе Хенш и коллеги показали, что если выращивать мышей в темноте (без возможности зрительного восприятия) Otx2 остается в сетчатке, и только когда мышь получает возможность полноценно видеть, Otx2 появляется в коре головного мозга и лишь после этого клетки парвальбумина начинают созревать.

В других опытах, исследователи делали инъекции Otx2 непосредственно в кору. Клетки парвальбумина начинали созревать, даже если мышь оставалась в темноте. А когда синтез Otx2 в глазах блокировался, клетки парвальбумина не могли созреть.

Otx2 имеет необычное происхождение: первоначально он генерируется на стадии эмбрионального развития, без него клетки в голове мыши не развиваются. Генерация останавливается, однако через несколько дней после рождения, он вновь появляется в клетках парвальбумина. “Нервная система циклично использует тот же фактор воздействия, что и при эмбриональном развитии, чтобы вызвать создание новых связей в мозге”, говорит Хенш.

Хэнш, который выиграл главную премию первопроходца Национального института Здравоохранения, так же заинтересован в изучении механизма транспортировки, который копирует Otx2 из клеток сетчатки в кору головного мозга. Он предполагает, что Otx2 может быть носителем для передачи в мозг необходимых факторов воздействия, чтобы при помощи глазных капель можно было бы лечить расстройства мозга, такие, как шизофрения, при котором клетки парвальбумина не созревают нужным образом.