Исследование неврологов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе ставит под сомнение идею о том, что мозг рекрутирует существующие нейроны, чтобы заменить те, которые были потеряны в результате инсульта. Это показывает, что у мышей неповрежденные нейроны не изменяют свою функцию после инсульта, чтобы компенсировать поврежденные.

Инсульт возникает, когда кровоснабжение определенной части мозга прерывается, например, из-за тромба. Клетки мозга в этой области повреждаются и больше не могут функционировать.

Человек, перенесший инсульт, может временно потерять способность говорить, ходить или двигать руками. Немногие пациенты полностью выздоравливают, и большинство из них остаются с некоторой инвалидностью, но у большинства наблюдается некоторая степень спонтанного выздоровления в течение первых нескольких недель после инсульта.

Врачи и ученые не до конца понимают, как это происходит, потому что мозг не выращивает новые клетки взамен поврежденных инсультом. Неврологи обычно предполагают, что мозг вместо этого рекрутирует существующие нейроны, чтобы заменить те, которые были потеряны.

Теперь новые результаты неврологов Уильяма Зейгера и Карлоса Портера-Кайо из Медицинской школы Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе бросают вызов этой идее. В своей статье, опубликованной 25 июня в журнале Nature Communications, они показывают, что у мышей неповрежденные нейроны не изменяют свою функцию после инсульта, чтобы компенсировать поврежденные.

Неврологи "картируют" мозг с середины 1800-х годов, когда французский врач Поль Брока понял, что пациенты, получившие повреждение определенной части лобной доли, теряют способность говорить. На протяжении многих лет ученые создавали все более подробные карты, на которых области мозга контролируют различные функции. Тем не менее, разрешение карты было ограничено точностью инструментов, доступных для изучения живого мозга.

Исследования на животных и людях, которые регистрировали активность в разных областях мозга, показали, что модели активности меняются после инсульта, предполагая, что поврежденный мозг может "перекодировать" функции из одной области в другую. В последние несколько лет новые инновационные инструменты позволили исследователям начать изучать активацию отдельных нейронов в режиме реального времени. Используя метод, называемый двухфотонной флуоресцентной микроскопией, который заставляет нейроны загораться при их активации, исследователи могут наблюдать, какие нейроны в мозге животных вызываются во время определенных действий, и определить, могут ли нейроны, пережившие инсульт, взять на себя функции тех, которые были потеряны.

"Мы подумали, что теперь, когда у нас есть этот инструмент, с помощью которого мы можем регистрировать активность нейронов в мозге, мы могли бы напрямую проверить этот вопрос", - говорит Зейгер. Изучая функции отдельных нейронов, а затем вызывая целенаправленный инсульт, исследователи могли бы использовать новую технику, чтобы наблюдать, как реагируют соседние нейроны.

Мыши собирают информацию об окружающей среде главным образом через свои усики, и каждый усик передает сенсорные сигналы определенной группе нейронов. Уничтожив нейроны, закодированные на определенный ус, исследователи могли бы посмотреть, заменили ли нейроны для другого уса своих потерянных соседей.

Подумайте о ведомственном офисе, говорит Портера-Кайо. "Представьте, что в один прекрасный день несколько административных сотрудников отдела кадров отделения неврологии внезапно уволились со своей работы. Мгновенно отдел будет страдать от их отсутствия, но попытается компенсировать это". Отдел может сделать это, попросив сотрудников отдела кадров из других отделов выполнить часть работы отсутствующих сотрудников в дополнение к их собственной.

Именно это предсказывает гипотеза повторного отображения, которая произойдет в мозге. "Если бы гипотеза была верна, мы бы увидели, как клетки, пережившие инсульт, начинают реагировать на тот ус, у которого был инсульт", - говорит Зейгер. "Мы обнаружили, что этого не произошло."

Рядом с основным столбцом нейронов, которые реагируют на данный ус, находятся нейроны, называемые "чувствительными к окружению" клетками. Они расположены в колонке для одного уса, но реагируют на стимуляцию соседнего уса. Используя аналогию с офисом, эти нейроны будут похожи на сотрудников, которые работают в отделе кадров, но их столы находятся в другом физическом офисе.

Логично, что команда считала, что нейроны, реагирующие на окружение, будут хорошими кандидатами на замещение, когда первичные реагирующие нейроны будут уничтожены инсультом. "Если бы отдел кадров внезапно закрылся, вы могли бы подумать, что больше людей в этих других офисах начнут работать с персоналом",-говорит Портера-Кайо. Тем не менее, эти другие нейроны не только не активизировались, но и активность самих нейронов, реагирующих на окружение, снизилась после инсульта.

"Это было довольно веское доказательство против этой гипотезы о переназначении", - говорит Зейгер. "Казалось, что не было массового набора, чтобы взять на себя функции, которые были потеряны из-за инсульта."

Потребуются дополнительные исследования, чтобы получить полное представление о том, что происходит в человеческом мозге после инсульта, в том числе о том, почему происходит спонтанное выздоровление. Зейгер говорит, что будущие исследования также могут изучить различные способы побудить выжившие клетки компенсировать потерянные нейроны.

"Я думаю, что это придает полю больше направления", - говорит Зейгер. "Вместо того, чтобы предполагать, что мозг может перенастроиться сам по себе, теперь мы знаем, что для достижения полного восстановления нам понадобится способ заставить клетки делать то, чего они еще не делают."

ИСТОЧНИК