Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Как нейротрансмиттеры работают вместе, обнаруживая и различая запахи

Как нейротрансмиттеры работают вместе, обнаруживая и различая запахи
Как нейротрансмиттеры работают вместе, обнаруживая и различая запахи

Давняя гипотеза в нейробиологии заключалась в том, что один нейрон высвобождает один тип нейромедиатора — молекулу, используемую нейронами для связи друг с другом. В последние десятилетия было обнаружено, что несколько нейронов выделяют более одного нейротрансмиттера. Это явление, называемое котрансмиссией, все чаще получает признание как мощный и универсальный молекулярный механизм, полезный для динамической регуляции различных нейронных цепей.

Однако еще предстоит выяснить, как именно совместная передача влияет на активацию целевых нейронов и общее поведение животного.

Недавнее исследование, проведенное в лаборатории доктора Бенджамина Аренкиля, профессора Медицинского колледжа Бэйлора и главного исследователя Неврологического научно-исследовательского института Яна и Дэна Дунканов (Duncan NRI), выявило, как совместная передача двух нейротрансмиттеров — гамма-аминомасляной кислоты ( ГАМК) и дофамин — из определенной группы нейронов обонятельной луковицы модулируют активность всей цепи. Оно было опубликовано в Cell Reports.

Рассекающая котрансмиссия в нейронах sSAC обонятельной луковицы млекопитающих

ГАМК и дофамин присутствуют и совместно передаются во многих клетках мозга . Лаборатория Аренкиля сосредоточилась на типе обонятельных тормозных нейронов, называемых поверхностными короткими аксонными клетками (sSAC), которые получают входные сигналы от различных обонятельных сенсорных нейронов.

«Чтобы понять роль sSAC в обнаружении и различении запахов, мы специально заблокировали высвобождение ГАМК или дофамина из этих нейронов», — сказал ведущий автор доктор Ариэль Лайонс-Уоррен, ученый-клиницист из лаборатории Аренкиля. «Мы использовали хорошо зарекомендовавшую себя генетическую технику для создания моделей мышей, у которых не было способности высвобождать ни ГАМК, ни дофамин, ни то и другое».

Используя поведенческий анализ, который зависит от врожденной способности мышей обнаруживать скрытую пищу, они обнаружили, что мыши, у которых отсутствует ГАМК и дофамин, не способны обнаруживать запахи. Ингибирование любого из этих нейротрансмиттеров по отдельности не приводило к каким-либо нарушениям в распознавании запахов. Однако мыши, у которых было заблокировано высвобождение ГАМК или дофамина, не могли различать пары молекулярно схожих запахов, которые нормальные мыши могли легко различить.

«На основании этих наблюдений мы пришли к выводу, что и ГАМК, и дофамин по отдельности достаточны для обнаружения запахов, тогда как они, вероятно, действуют совместно друг с другом, чтобы различать похожие запахи», — добавил доктор Лайонс-Уоррен.

Выясняем, как совместная передача помогает обнаруживать и различать запахи

sSAC получают входные сигналы от различных обонятельных сенсорных нейронов и отправляют эти сигналы тафтинговым клеткам и митральным клеткам, первичным выходным нейронам, которые образуют синапсы с нейронами гранулярных клеток, присутствующими в самом глубоком слое обонятельной луковицы. Таким образом, sSAC являются частью начальной схемы обонятельной луковицы, которая помогает обнаруживать, декодировать и обрабатывать обонятельную информацию, которую мозг получает из внешней среды.

Чтобы понять основные нейронные цепи и механизмы, участвующие в обнаружении и различении запахов, команда Аренкиля приступила к поиску мишеней ГАМК и дофамина в sSAC.

Во-первых, они обнаружили ГАМК и дофаминовые рецепторы D1 , которые присутствуют по всей обонятельной луковице и, что важно, на известных и новых мишенях sSACs участвуют в обнаружении запаха.

Используя картирование цепей с помощью Channelrhodopsin (CRACM), они обнаружили, что, хотя sSAC связаны с внешними тафтинговыми клетками как через ГАМК, так и через дофаминовые рецепторы, они выделяют дофамин только в гранулярные клетки. Кроме того, они обнаружили, что нарушение высвобождения sSAC GABA или дофамина влияет на частоту срабатывания митральных клеток, что, в свою очередь, увеличивает количество клубочков, реагирующих на определенный запах, и приводит к снижению различения запахов .

«Это исследование дает решающее механистическое понимание совместной передачи, особенно в контексте обоняния, и показывает, как этот тип нейромодуляции формирует различные реакции на сенсорные сигналы», — сказал доктор Аренкиель, который также является стипендиатом Макнейра.

«Это также прекрасно иллюстрирует, как совместная передача позволяет одному типу клеток вызывать различные ответы на одни и те же стимулы путем дифференциальной модуляции разных нейронов-мишеней. Учитывая, что теперь известно, что совместная передача происходит в различных типах клеток мозга, это послужит фундамент для дальнейших исследований нейромодулирующих эффектов нескольких нейротрансмиттеров на обоняние, а также на другие сенсорные процессы».

В тренде