Результаты были подробно описаны в Journal of Physiology.
Хотя глиальные клетки занимают более половины мозга, считалось, что они действуют как клей – просто заполняя промежуток между нейронами. Однако недавние открытия показывают, что концентрация внутриклеточных ионов в глии, таких как кальций и протон, может колебаться с течением времени.
«Глиальные клетки, по-видимому, обладают способностью кодировать информацию», – говорит профессор Ко Мацуи из лаборатории физиологии суперсетевого мозга в Университете Тохоку, который руководил исследованием. "Однако роль дополнительного слоя сигналов, закодированных в глиальной цепи, всегда была загадкой."
Используя методы электрофизиологии патч-клампа на острых срезах головного мозга мышей, Dr. Каору Беппу, Мацуи и их команда показывают, что глиальные клетки мозжечка реагируют на возбуждающий передатчик глутамата, высвобождаемый синапсами нейронов. Затем глиальные клетки в ответ выделяют дополнительный глутамат.
Следовательно, эти глиальные клетки эффективно функционируют как усилители возбуждающего сигнала.
Дополнительный глутамат, высвобождаемый из глиальных клеток, эффективно активирует метаботропные рецепторы глутамата на нейронах Пуркинье, что важно для моторного обучения мозжечка. Количество прямого возбуждения контролировалось внутриклеточным pH глиальных клеток.
«В зависимости от состояния нашего ума, одно и то же переживание может стать прочным воспоминанием или исчезнуть», – говорит Мацуи. "Возможно, что pH глиальных клеток во время эксперимента мог иметь решающее значение для формирования памяти."
В этом исследовании светочувствительные белки были генетически экспрессированы в глиальных клетках для произвольного контроля их pH.
Такую оптогенетическую технологию было бы трудно применить у людей. «Хотя для клинического использования потребуется много времени, можно представить будущее, в котором терапевтическая стратегия будет нацелена на глиальные клетки, чтобы контролировать их pH для улучшения памяти для лечения деменции», – добавил Мацуи.