Миелин оптимизирует обработку информации в головном мозге

Исследователи из института экспериментальной медицины Макса Планка в Геттингене выяснили, что нервные клетки могут обрабатывать временную последовательность акустических сигналов (в разговоре, например), только если они взаимодействуют с определенными глиальными клетками, сообщает портал Medicalxpress.com.

При разговоре с другим человеком мы легко понимаем и различаем отдельные слова. В мозгу временная структура речи с ее быстрой сменой звуков и пауз и характерным ритмом кодируется электрическими импульсами. Нервные клетки передают электрические сигналы с помощью своих аксонов. Скорость и временная точность, необходимые для обработки в головном мозге, достигаются только благодаря миелину – электрической изоляции аксонов, образованной так называемыми олигодендроцитами. Эти глиальные клетки увеличивают скорость нервной проводимости, а еще олигодендроциты снабжают нервные клетки энергией в виде молочной кислоты (лактата).

О роли миелина в обработке сенсорных ощущений в коре головного мозга известно не очень много, поэтому ученые исследовали слуховую систему, которая специализируется на непрерывной передаче информации и требует постоянной энергии. Они измерили нейронную активность коры головного мозга, специализирующейся на слухе, с помощью на животных моделей (на генетически модифицированных мышах), которые производят различное количество миелина. «Наши результаты показывают, что меньшее количество миелина связано с более низкой активностью нервных клеток при повторяющихся акустических стимулах», – рассказала Ливия де Хоз, которая руководила исследованием вместе с Клаус-Армин Нейв из института экспериментальной медицины Макса Планка.

Исследователи также обнаружили, что нервные клетки мышей с меньшим количеством миелина или без него менее способны определять короткие паузы в продолжительном звуке. У людей, например, эта способность является важной предпосылкой для распознавания речи. Ученые также дополнили электрофизиологические эксперименты обучением и поведенческими исследованиями. Как и в случае с нейрональной активностью, было показано, что генетически модифицированные мыши неспособны воспринимать паузы, заключенные в длинных тонах, как таковые. «Поэтому миелин важен независимо от фактической скорости нервной проводимости, чтобы нервные клетки могли правильно декодировать временную последовательность акустических стимулов», – объясняет Клаус-Армин Нейв.

Может ли это быть потому, что олигодендроциты снабжают аксоны энергией? Исследователи изучили мутантных мышей, у которых снижено энергоснабжение аксонов только глиальными клетками, но в остальном они имеют нормальный уровень миелина. Интересно, что у этих животных наблюдается такой же дефицит временного кодирования акустических сигналов. «Этот результат делает весьма вероятным предположение, что даже при потере миелина сниженное энергоснабжение глиальных клеток является ключевым фактором дефицита в обработке акустических стимулов», – резюмировали ученые.