Ученые ННГУ работают над созданием эффективного способа коррекции различных патологий центральной нервной системы

neurons 3743011 960 720

В последнее десятилетие накапливается все больше экспериментальных данных, подтверждающих, что минимальной функциональной единицей нервной системы является нейронная сеть. Именно нейронная сеть, а не один нейрон, как считалось ранее, отвечает за ключевые функции головного мозга – обработку, хранение и передачу информации.
Формирование нейронных сетей головного мозга происходит на стадии внутриутробного развития и непосредственно после рождения и представляет собой сложный процесс, имеющий ряд критических этапов, нарушение в любом из которых ведет к развитию функционально неполноценной структуры. Однако и во взрослом организме постоянно происходят процессы образования новых связей между нейронами (синапсов) и/или активного перестроения нейронных сетей в ответ на внешние стимулы (в том числе стресс).
Одним из передовых направлений нейробиологии в настоящее время является поиск соединений, синтезирующихся в организме человека и ответственных за формирование корректной пространственной и функциональной структуры нейронной сети.
В рамках данной проблематики сотрудниками Института биологии и биомедицины ННГУ им. Н.И. Лобачевского были исследованы особенности развития и функционирования нейронных сетей головного мозга мыши в условиях хронической активации и блокады в культуре клеток (in vitro) одной из наиболее значимых для нейронов систем, а именно системы тирозинкиназных рецепторов В типа (англ. – tropomyosin-related kinase B receptor TrkB рецепторов, TrkB).
Данные рецепторы необходимы для реализации функций эндогенной сигнальной молекулы – нейротрофического фактора головного мозга (англ. – Brain-derived neurotrophic factor, BDNF), связанных с развитием и адаптацией клеток головного мозга к неблагоприятным факторам, и влиянием на архитектуру нейронной сети и ее функциональные перестройки.
По словам директора Института биологии и биомедицины Университета Лобачевского профессора Марии Ведуновой, понимание принципов формирования нейронных сетей и адаптивных возможностей нервной системы позволит создать в недалеком будущем  фундаментальную платформу для разработки эффективного способа коррекции различных патологий ЦНС, в том числе ишемии и нейродегенеративных заболеваний.
Выполнение комплекса функциональных и ультрастуркурных исследований нейронных сетей в культурах клеток головного мозга in vitro, а также математических методов анализа биологических данных позволило не только выявить значимые изменения структуры нейронной сети при воздействии на систему TrkB рецептора, но и спрогнозировать эффекты, оказываемые эндогенной динамикой данного нейротрофина на нейронные сети.
Нижегородскими учёными было показано, что активация системы TrkB рецепторов посредством ежедневного добавления в культуру клеток нейротрофического фактора BDNF приводит к формированию более сложных функционально активных нейронных сетей с высоким уровнем эффективности передачи нервных импульсов по сети. Учёные предполагают, что система TrkB рецепторов может играть ключевую роль в реализации высших функций нервной системы, таких как научение и память.

«Нами показано, что нейротрофический фактор головного мозга – это молекула, которая синтезируется нашим организмом, но у всех в различной концентрации, и требуется для формирования нейронных сетей, структур необходимых для памяти, сознания, высшей нервной деятельности», – отмечает Мария Ведунова.

Результаты проведенных исследований были опубликованы в статье «Features of neural network formation and their functions in primary hippocampal cultures in the context of chronic TrkB receptor system influence» (Особенности формирования нейронных сетей первичных культур гиппокампа на фоне хронического воздействия на систему TrkB рецепторов) в высокорейтинговом журнале Frontiers in Physiology (импакт-фактор журнала 4.18).
Полученные результаты имеют несомненный коммерческий потенциал и являются важной частью дальнейших комплексных исследований по разработке новых методов диагностики и терапии центральной нервной системы в условиях стресса.