Как нейроны общаются между собой

Нейроны «общаются» между собой посредством выброса таких нейромедиаторов, как, например, дофамин и глутамат, в небольшое пространство между двумя нервными клетками — синапс. Внутри клеток нейромедиаторы содержатся в «синаптических пузырьках» — везикулах. 

Закари Фрейберг (Zachary Freyberg), ведущий автор исследования, отметил, что результаты работы впервые показали, что нейроны могут изменять количество выбрасываемого дофамина, это функция их общей активности; неправильная работа данного механизма может существенно сказываться на здоровье.

Научные сотрудники Питтсбургского и Колумбийского университетов исследовали работу мозга мышей и дрозофил. Ученые привели нервные клетки в возбуждение — и везикулы начали выбрасывать дофамин, как и предполагалось. Однако затем специалисты заметили нечто удивительное: дополнительное содержимое было загружено в везикулы до того, как те могли высвободить нейромедиатор. Последующие эксперименты показали, что это явление было связано с повышением уровней кислотности внутри везикул.

По словам Фрейберга, никто не мог предсказать таких результатов: они противоречат существующему убеждению, что определенное количество химического сигнала загружается в везикулу постоянно, а кислотность внутри везикул — неизменна.

Далее, исследовательская команда продемонстрировала, что повышение кислотности контролировалось транспортным каналом в клеточной мембране, который позволял наплыву отрицательно заряженных ионов глутамата проникнуть в нейрон и, соответственно, повысить уровень кислотности.

Таким образом, по словам Фрейберга, в данном случае глутамат не работает как нейромедиатор. Вместо этого он, скорее, является источником отрицательного заряда, который используется везикулами, чтобы управлять кислотностью и так изменять содержание дофамина. Это ставит под вопрос прошлую модель, согласно которой в везикулах находятся фиксированные количества одиночных нейромедиаторов. Оказывается, данные везикулы содержат и дофамин и глутамат и могут динамически изменять их содержание, чтобы соответствовать необходимым клеточным условиям.

В будущем исследователи собираются более подробно изучить, каким образом повышение кислотности везикул влияет на здоровье. Теперь, когда ученые продемонстрировали, что баланс между глутаматом и дофамином играет важную роль в контроле над количеством выбрасываемого дофамина, логично предположить, что дисбаланс между данными неймедиаторами может усугублять симптомы различных мозговых заболеваний, отмечает Фрейберг.