Ученые Университета Лобачевского исследовали влияние одного из ключевых механизмов, управляющих развитием и функционированием нейронных сетей в головном мозге, — деятельность тирозинкиназного рецептора В типа. В результате им удалось продвинуться в создании фундаментальной платформы для разработки эффективного способа коррекции различных патологий центральной нервной системы. Результаты проведенных исследований были опубликованы в журнале Frontiers in Physiology.

В последнее десятилетие накапливается все больше экспериментальных данных, подтверждающих, что минимальной функциональной единицей нервной системы является нейронная сеть. Именно нейронная сеть, а не один нейрон, как считалось ранее, отвечает за ключевые функции головного мозга — обработку, хранение и передачу информации. Формирование нейронных сетей головного мозга происходит на стадии внутриутробного развития и непосредственно после рождения, и представляет собой сложный процесс, имеющий ряд критических этапов, нарушение в любом из которых ведет к развитию функционально неполноценной структуры. Однако и во взрослом организме постоянно происходят процессы образования новых связей между нейронами (синапсов) и/или активного перестроения нейронных сетей в ответ на внешние стимулы (в том числе стресс). Одним из передовых направлений нейробиологии в настоящее время является поиск соединений, синтезирующихся в организме человека и ответственных за формирование корректной пространственной и функциональной структуры нейронной сети.

Сотрудники Института биологии и биомедицины ННГУ им. Н.И. Лобачевского исследовали особенности развития и функционирования нейронных сетей культуры клеток головного мозга мыши в условиях хронической активации и блокады одной из наиболее значимых для нейронов систем — тирозинкиназных рецепторов В типа. Они необходимы для реализации функций сигнальной молекулы под названием нейротрофический фактор головного мозга, связанной с развитием и адаптацией клеток головного мозга к неблагоприятным факторам, влиянием на архитектуру нейронной сети и ее функциональные перестройки.

Понимание принципов формирования нейронных сетей и адаптивных возможностей нервной системы позволит создать в недалеком будущем фундаментальную платформу для разработки эффективного способа коррекции различных патологий центральной нервной системы, в том числе ишемии и нейродегенеративных заболеваний.

Ученые провели функциональные и структурные исследования нейронных сетей в культурах клеток головного мозга, а также провели анализ биологических данных и выявили значимые изменения структуры нейронной сети при воздействии на систему TrkB рецептора. Они смогли спрогнозировать эффекты, оказываемые этой системой на нейронные сети. Авторы продемонстрировали, что активация системы TrkB рецепторов посредством ежедневного добавления в культуру клеток фактора BDNF приводит к формированию более сложных функционально активных нейронных сетей с высоким уровнем эффективности передачи нервных импульсов по сети. Ученые предполагают, что система TrkB рецепторов может играть ключевую роль в реализации высших функций нервной системы, таких как научение и память.

Полученные результаты важны не только для понимания фундаментальных механизмов работы мозга, но и обладают медицинским потенциалом. В частности, они являются важной частью дальнейших комплексных исследований по разработке новых методов диагностики и терапии центральной нервной системы в условиях стресса.