Гиппокамп — небольшая, но критически важная структура мозга, участвующая в обучении и памяти. Давно известно, что его тета-ритмы связаны с кодированием и извлечением информации.
Однако исследование, опубликованное в Journal of Neural Engineering, открыло нечто неожиданное: некоторые из этих ритмов распространяются прямо по аксонам — длинным отросткам нейронов, передающим информацию, — и влияют на силу связи с целевыми участками.
Команда из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружила сигналы в тета-диапазоне — от 4 до 10 циклов в секунду — в отдельных аксонах, соединяющих субрегионы гиппокампа. Эти ритмы были связаны с более сильными всплесками активности в нейронах-мишенях, что указывает на механизм, с помощью которого области мозга, связанные с памятью, распределяют и направляют информацию.
Мозг часто описывают как сеть клеток, посылающих импульсы, но наши результаты позволяют предположить, что вдоль аксонов может проходить еще один уровень коммуникации. Эти более медленные тета-ритмы могут помочь определить, когда и насколько сильно одна область гиппокампа влияет на другую
Чтобы изучить эти сигналы, команда создала микрофлюидное устройство, позволяющее нейронам из субрегионов гиппокампа расти и соединяться через крошечные каналы. Это дало возможность изолировать активность, распространяющуюся по отдельным аксонам между областями СА3 и СА1 — двумя участками гиппокампа, взаимодействующими в цепях памяти.
Записи показали спонтанную активность в тета-диапазоне в небольшом числе аксонов. Эти сигналы нельзя объяснить одновременной спайковой активностью. Их время и сила коррелировали с активностью в целевой области, особенно с продолжительностью всплесков нейронной активности.
Исследователи предполагают, что тета-ритм в аксонах активирует медленные потенциалзависимые кальциевые каналы, что увеличивает высвобождение нейромедиаторов в синапсах и повышает вероятность того, что сообщение будет воспринято следующей группой нейронов.
Работа также рассматривает мультиплексную коммуникацию: быстрые импульсы передают один вид информации, а медленные тета-ритмы регулируют, когда, где и с какой силой она передается. По мнению Брюэра, аксон может быть не только проводником для спайков, но и передавать более медленные сигналы, помогающие организовать активность в разных областях мозга.
Ранее Наука Mail рассказывала, как каждый вдох влияет на активность мозга.