Хотя это предварительное открытие может привести к новому пониманию того, как развивается эпилепсия и другие неврологические расстройства, и может даже указать на новые способы профилактики или лечения этих расстройств. Об этом пишет News-Medical.
Многие неврологические и психические расстройства являются результатом проблем с нейротрансмиттерами (химическими веществами, передающими нервные сигналы). Некоторые из этих химических веществ, называемые возбуждающими нейротрансмиттерами, увеличивают активность нервной системы, в то время как другие, называемые тормозными нейротрансмиттерами, уменьшают активность.
Предыдущие исследования показали, что сигналы окружающей среды могут заставлять некоторые нейроны изменять нейротрансмиттеры, которые они экспрессируют, но исследователи думали, что это явление ограничено всего несколькими видами нейронов при ограниченных обстоятельствах.
Это исследование показывает, что это явление широко распространено, по крайней мере, у лягушек, и что факторы, влияющие на электрическую активность в отдельных нейронах, могут играть роль в тонкой настройке функций многих нейронов в нервной системе. Исследование было частично профинансировано Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (NINDS) и опубликовано в выпуске Nature.
«Данные свидетельствуют о том, что тип нейромедиатора является результатом взаимодействия между генетической регуляцией и электрической активностью, — говорит старший автор Николас С. Спитцер, доктор философии, Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Это обеспечивает большую гибкость, чем одни только гены, но это палка о двух концах — систему также легче нарушить. Если мы сможем обратить острие меча в нашу пользу, мы сможем помочь нервной системе исцелить себя».
Исследования на лягушках
Исследователи изучали развивающийся спинной мозг у эмбрионов лягушек. В одном наборе эмбрионов они генетически манипулировали свойствами клеточных мембран, чтобы увеличить или уменьшить электрическую активность нейронов. У других эмбрионов они делали то же самое, используя наркотики.
Исследователи обнаружили, что увеличение электрической активности в нейронах увеличивало количество ингибирующих нейротрансмиттеров. Снижение уровня активности в нейронах увеличивало выработку возбуждающих нейротрансмиттеров. В обоих случаях изменения, по-видимому, были попыткой нервной системы восстановить баланс между возбуждающими и тормозящими сигналами.
Изучив клетки в чашке для культивирования, исследователи обнаружили, что увеличения или уменьшения электрической активности всего на 5 часов было достаточно, чтобы вызвать наблюдаемые ими изменения. Последующее изменение активности нейронов не привело к обратному эффекту. Это говорит о том, что в процессе развития существуют критические периоды для этих изменений, говорят исследователи.
Обычно, когда нервная система адаптируется к лекарствам или другим раздражителям, она делает это путем изменения рецепторов нейротрансмиттеров на нервных клетках, говорит Габриэль Леблан, доктор философии, программный директор NINDS. Это исследование показывает, что нейроны также могут изменять сами нейромедиаторы.
Мозг и экология
«Это помогает объяснить, как окружающая среда может оказывать постоянное воздействие на нервную систему, — говорит доктор Леблан. Эта информация может помочь исследователям понять, как развиваются эпилепсия, депрессия и другие расстройства. Это также может привести к новому пониманию того, как лекарства, используемые для лечения неврологических расстройств, могут вызывать долгосрочные изменения в нервной системе».
Исследователи пока не знают, могут ли подобные изменения происходить в мозге, или они происходят у взрослых животных и у людей. Для ответа на эти вопросы необходимы дополнительные исследования.
По словам доктора Спитцера, если исследователи смогут научиться контролировать изменения нейромедиаторов у людей, они смогут найти лучшие методы лечения заболеваний человека.