Спор о глиальных клетках: мозгу важны не только нейроны

Наш мозг состоит из двух типов клеток: нейроны и глия. Количество их примерно одинаково, но большинство исследований посвящается собственно нервным клеткам, глиальные же долгое время оставались в тени. Споры о роли глиальных клеток продолжаются уже второе столетие: кто-то считает их просто помощниками нейронов, другие же, наоборот, видят в них равноправных участников наших мыслительных процессов. Если вторая точка зрения окажется верной, это заметно усложнит сложившиеся представления о работе нервной системы.

Сеть астроцитов, окрашенных зеленым. Возможно они играют важную роль в регуляции активности нервных клеток. Синие пятна на изображении - ядра нейронов.

Долгое время считалось, что роль глиальных клеток - вспомогательная ("глия" – от греческого слова "клей"), что и нашло отражение в том, что нервными клетками мы называем лишь один вид клеток, присутствующих в мозге - нейроны. Глиальные клетки образуют нечто вроде строительных лесов для нейронов, они играют важную роль в их перемещении при формировании и перестройках мозга, помогают нейронам избавляться от ставших ненужными химических веществ, охраняют их от ядов, если те вдруг проникнут в мозг, обеспечивают поставку питательных веществ к отдельным клеткам и регулируют ширину сосудов для правильного разделения кровотока по мозгу. Но в последние два десятилетия начали накапливаться данные о том, что помимо этих важных функций, глиальные клетки также могут играть большую роль в собственно нервной деятельности, являясь участниками сети взаимодействий, приводящей в итоге к формированию нашего поведения. У одного из типов глиальных клеток – астроцитов, были обнаружены многочисленные отростки, которые плотно обвивают места контактов нервных клеток – синапсов. Было показано, что выделение химических сигналов – нейротрансмитеров - нейронами (основной их способ общения), приводит к росту кальция в астроцитах и стимулирует выделение ими сигнальных веществ, которые оказывают влияние на нервные клетки. Более того, сами астроциты также образуют сети, связываясь друг с другом посредством электрических контактов, подобно деталям на электрической плате. Не это ли доказательство их информационной роли в работе нейронных сетей?

Астроциты обволакивают место контакта двух нейронов. При выделении одним нейроном химических веществ-передатчиков они воспринимаются не только рецепторами другого нейрона, но и астроцитами, которые в ответ также выделяют химические вещества, которые могут как усилить, так и ослабить силу передачи сигнала между нейронами.

В мае этого года в Nature вышла статья, которая, казалось бы, доказала обратное. Ученые генетически модифицировали мышей так, чтобы у одних из них астроциты более активно реагировали на приток кальция (который, напомним, запускает ответную реакцию в этих клетках), а у других, наоборот – стали нечувствительны к нему. Эти опыты делались с целью доказать важную роль глиальных клеток в нейронной коммуникации. Но никакой разницы в работе нейронов ни у одной из этих групп мышей обнаружить не удалось.

По всей видимости, было найдено доказательство правоты "нейронной доктрины" и завершение долгого спора. Но так ли это?

Группа американского ученого Фила Хайдона (Phil Haydon) также занялась генно-модифицированными мышами, чтобы прояснить роль астроцитов. Они использовали более тонкие методы: на этот раз блокировалось выделение кальция астроцитами, причем эта блокировка совершалась, когда мыши уже немного подрастали, что уменьшает возможность нервной системы скомпенсировать нарушения. Оказалось, что такое выключение астроцитов повлияло на общий уровень синаптической активности в участке мозга, где производилась блокировка астроцитов. Причем, что интересно, было выявлено, что астроциты влияют на синаптическую передачу только при средней величине тестовой стимуляции, при больших или малых величинах их роль незаметна.

По-видимому, точку в споре о роли глиальных клеток ставить еще рано. "Не существует единственного эксперимента, который бы разрешил дилемму глиальных клеток, иначе я бы его уже провел", - говорит нейробиолог Дэвид Атвелл (David Attwell). Пока что астроциты, составляющие значительную часть нашего мозга, остаются весьма загадочным объектом: являются ли они просто помощниками "умных" нейронов или тоже участвуют в великой коммуникации нервных клеток еще предстоит выяснить.