Традиционно считалось, что нейроны находят свои цели исключительно с помощью химических соединений, выполняющих роль подсказок. Однако новое исследование показало, что физические свойства тканей, такие как жесткость, играют решающую роль в формировании структуры мозга. Ключевым звеном этого процесса оказался белок Piezo1, реагирующий на механическое давление. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Materials.
Команда из Института науки о свете Макса Планка установила прямую связь между механикой тканей и морфологией развивающегося мозга. Исследование подтверждает, что мозг — это не только химическая, но и сложная физическая конструкция, в которой силы натяжения и сжатия определяют положение каждого нейрона и связей между ними.
Белок Piezo1 работает как высокочувствительный сенсор в нейральных стволовых клетках. Когда он чувствует изменение жесткости окружающей среды, он запускает производство специфических сигнальных молекул. Эти молекулы, в свою очередь, указывают растущим аксонам, куда именно им нужно двигаться для создания правильных связей.
Ученые обнаружили, что Piezo1 выполняет двойную функцию. Он не только считывает внешние силы, но и помогает поддерживать саму структуру мозговой ткани. Без этого белка химические сигналы становятся хаотичными, а нейронные сети — разобщенными, что может приводить к тяжелым порокам развития.
Понимание того, как физика влияет на биологию мозга, открывает новые возможности для регенеративной медицины. Эти данные могут помочь в создании биоматериалов для восстановления нервной ткани после травм. Также открытие позволяет по-новому взглянуть на причины нейродегенеративных заболеваний, в которых изменение жесткости мозга часто предшествует клиническим симптомам.
Ранее Наука Mail рассказывала, что нейробиологи проследили за нейронными волнами в мозге, возникающими в ответ на физические упражнения.
