iScience: Ученые впервые объяснили механизм потери памяти после инсульта

Когда мы узнаем что-то новое, клетки нашего мозга — нейроны — общаются друг с другом с помощью электрических и химических сигналов. Если одна и та же группа нейронов часто общается друг с другом, связи между ними становятся сильнее. Этот процесс помогает нашему мозгу учиться и запоминать информацию и известен как долговременная потенциация или LTP.

Другой тип LTP возникает, когда мозг временно лишается кислорода — аноксия-индуцированная долговременная потенциация или aLTP. aLTP блокирует первый процесс, тем самым ухудшая обучение и память. Поэтому некоторые ученые считают, что aLTP может быть причастна к проблемам с памятью, возникающим при таких заболеваниях, как инсульт.

Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) и их коллеги детально изучили процесс aLTP. Они обнаружили, что для поддержания aLTP требуется аминокислота глутамат, которая запускает выработку оксида азота (NO) как в нейронах, так и в кровеносных сосудах мозга. Этот процесс формирует положительную петлю обратной связи глутамат-NO-глутамат. Исследование, опубликованное в журнале iScience, показывает, что постоянное присутствие aLTP потенциально может препятствовать процессам укрепления памяти в мозге и объясняет потерю памяти, наблюдаемую у некоторых пациентов после инсульта.

Реакция мозга на нехватку кислорода

При нехватке кислорода в мозге из нейронов в больших количествах выделяется нейромедиатор глутамат. Повышенный уровень глутамата вызывает выработку оксида азота NO. Оксид азота, вырабатываемый в нейронах и кровеносных сосудах мозга, усиливает высвобождение глутамата из нейронов во время aLTP. Этот цикл глутамат-NO-глутамат продолжается даже после того, как мозг получает достаточное количество кислорода.

Мы хотели узнать, как кислородное голодание влияет на мозг и как происходят эти изменения, — заявил доктор Хань-Ин Ванг, научный сотрудник бывшего отдела клеточных и молекулярных синаптических функций в OIST и ведущий автор исследования.

Известно, что оксид азота участвует в высвобождении глутамата в мозге при нехватке кислорода, но механизм был неясен.

Во время инсульта, когда мозг лишается кислорода, одним из симптомов может быть амнезия — потеря недавних воспоминаний. Изучение влияния кислородной недостаточности на мозг важно из-за потенциальной пользы для медицины.

Если мы сможем выяснить, что происходит с нейронами, когда им не хватает кислорода, это может подсказать, как лечить пациентов с инсультом, — пояснил доктор Патрик Стоуни, ученый из отдела сенсорной и поведенческой нейронауки OIST и бывший сотрудник отдела клеточных и молекулярных синаптических функций.

Ткани мозга мышей поместили в физиологический раствор, имитирующий естественную среду живого мозга. Обычно этот раствор насыщают кислородом, чтобы удовлетворить высокие потребности тканей мозга в кислороде. Однако замена его азотом позволила исследователям лишить клетки кислорода на определенное время.

Затем ткани рассматривали под микроскопом, и на них накладывались электроды для регистрации электрической активности отдельных клеток. Клетки стимулировались таким образом, чтобы имитировать их работу в живых мышах.

Блокирование активности памяти и обучения

Ученые обнаружили, что для поддержания aLTP требуется выработка NO как в нейронах, так и в кровеносных сосудах мозга. Сотрудничающие с ними ученые из отдела оптической нейровизуализации OIST показали, что помимо нейронов и кровеносных сосудов для поддержания aLTP необходима активность астроцитов, еще одного типа клеток мозга. Астроциты соединяют и поддерживают связь между нейронами и кровеносными сосудами.

Длительное поддержание aLTP требует непрерывного синтеза оксида азота. Синтез NO является самоподдерживающимся, поддерживаемым NO-глутаматной петлей, но блокирование молекулярных этапов синтеза NO или тех, которые запускают высвобождение глутамата, в конечном итоге нарушает эту петлю и останавливает aLTP, — объясняет профессор Томоюки Такахаси, руководитель бывшего отдела клеточных и молекулярных синаптических функций в OIST.

Примечательно, что клеточные процессы, поддерживающие aLTP, являются общими с процессами, участвующими в укреплении памяти и обучении (LTP). Обычно aLTP блокрует молекулярную деятельность, необходимую для LTP, и устранение aLTP может восстановить эти механизмы укрепления памяти. Это позволяет предположить, что длительное действие aLTP может препятствовать формированию памяти, что, возможно, объясняет, почему у некоторых пациентов наблюдается потеря памяти после короткого инсульта.

Профессор Такахаши подчеркнул, что образование петли положительной обратной связи между глутаматом и NO, когда мозг временно лишается кислорода, является важным открытием. Оно объясняет длительную работу aLTP и может предложить решение проблемы потери памяти, вызванной недостатком кислорода.

07.06.2024


Подписаться в Telegram



Здоровье

ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака

Исследование Университета Кертина показало, чт...

Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми

Учёные из Калифорнийского университета в&...

Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа

Сотрудники Орегонского университета здоровья и...

Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям

Индустриальное сельское хозяйство снижает риск...

Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера

Учёные из Института биомедицинских иннова...

В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность

Предрассудки в отношении толстых людей пр...

NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения

Ученые из Университета Британской Колумби...

Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови

Согласно новому исследованию, опубликованному ...

Sleep: Умные термостаты помогут исследовать сон в домашних условиях
Sleep: Умные термостаты помогут исследовать сон в домашних условиях

Новое исследование, которое будет представлено...

Найдена связь между исцелением от апноэ и профилактикой разводов
Найдена связь между исцелением от апноэ и профилактикой разводов

Новое исследование, результаты которого будут ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов

Новости компаний, релизы

40% профессионалов предпочитают работать удаленно с дачи
Гидрологи СПбГУ первыми в мире показали, что распределение микропластика в водах Ладожского озера зависит от температурного ...
Ученые Казанского аграрного университета нашли способ повысить урожайность картофеля в Татарстане
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
Президенту Узбекистана презентовали вертолет Ансат