Раскрыта тайна загадочного «голубого пятна» в мозге

Ученые из Института Аллена создали подробную карту «голубого места» (locus coeruleus) — небольшого скопления нейронов в мозге, управляющего реакцией на стресс. Результаты масштабного исследования, опубликованного в журнале Nature, опровергли устоявшиеся теории о механизме работы этого участка и раскрыли структуру самой длинной нервной клетки.

Долгое время нейробиологи были убеждены: этот крошечный участок функционирует как единый громкоговоритель, одновременно рассылая сигналы норадреналина — нейромедиатора, запускающего реакцию на стресс и влияющего на внимание, — во все отделы мозга. Однако авторы работы, вооружившись методами визуализации, генетическими инструментами и поведенческими экспериментами на мышах, доказали: система устроена куда сложнее и действует как целенаправленная почтовая сеть. Клетки из верхней части кластера адресно посылают импульсы в кору головного мозга, обеспечивая процессы обучения при принятии решений. Нейроны из нижней зоны, напротив, коммуницируют со стволом и спинным мозгом, регулируя общую вовлеченность животного в происходящее.

В ходе кропотливого картирования, охватившего сканирование почти 35 тысяч нейронов, исследователи обнаружили поразительные физические характеристики этих клеток. Средняя длина их аксонов — длинных отростков, передающих электрические сигналы, — составила около 35 сантиметров. Но настоящей сенсацией стал один из отростков: он протянулся на невероятные 70,32 сантиметра, став самой длинной одиночной нервной клеткой, когда-либо измеренной у мыши. Этот гигантский аксон снабжает норадреналином огромные участки коры, при этом выборочно игнорируя мозжечок и другие зоны.

«Эта клетка снабжает норадреналином очень большой объем коры головного мозга, что для органа крайне нетипично. Большинство нейронов более специфичны в выборе своих целей», — подчеркнул соавтор исследования, биолог Джеремайя Коэн.

Ученые также провели параллель между норадреналином и дофамином — другим ключевым нейромедиатором. По их мнению, две системы совместно образуют платформу для обучения, позволяя мозгу осваивать сразу несколько сложных и абстрактных концепций. Норадреналин критически важен для регуляции настроения и внимания — именно на эту систему нацелены широко применяемые препараты от депрессии, тревожности и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

Особую значимость открытию придает тот факт, что нейроны «голубого места» первыми разрушаются при развитии болезни Альцгеймера. Расшифровка архитектуры кластера прокладывает путь к созданию точечных терапий: в перспективе врачи смогут избирательно воздействовать на конкретные участки мозга, не затапливая всю систему целиком и сводя к минимуму побочные эффекты.