Ученые выяснили, почему мозг не перегревается при долгих раздумьях
Биологи нашли в гиппокампе, центре памяти в мозге, особую зону, которая является своеобразным датчиком температуры, следящим за тем, чтобы мозг не перегрелся и не возник эпилептический припадок, говорится в статье, опубликованной в журнале Neuron.
"Мыши, у которых регион CA2 был отключен, вели себя нормально, но при этом периодически испытывали симптомы, похожие на эпилепсию. Нормальные волны активности нейронов исчезли и были заменены на эпилептоподобные разряды электричества из-за того, что скорость работы других частей гиппокампа никто не контролировал", — объясняет Томас Макхью (Thomas McHugh) из института RIKEN в Саитаме (Япония).
Гиппокамп состоит из нескольких слоев пирамидальных нейронов. Нервные клетки в этих областях собирают и обрабатывают информацию, поступающую из других отделов мозга. Считается, что гиппокамп участвует во всех процессах, связанных с сохранением долговременных воспоминаний, однако все его функции пока не известны.
В прошлом году Махью и его команда обнаружили, что информация хранится в гиппокампе в относительно разрозненном виде. Для ее "чтения" нужны так называемые тета-волны — медленные импульсы мозговой активности, помогающие клеткам гиппокампа вспоминать, в каком порядке нужно воспроизводить воспоминания.
Если тета-волны подавить, то воспоминания будут случайным образом перемешаны. Источником этих волн был регион СА3, один из участков гиппокампа, участвующих в первичной обработке информации. Его открытие заставило ученых выяснить, нет ли в мозге других "генераторов волн".
Для их поиска ученые вывели две особые породы мышей, у которые разные части гиппокампа и других отделов мозга можно было отключать при помощи импульсов синего света или молекул нейротоксина TeTx.
Как показали эксперименты, ближайший сосед CA3, регион CA2, оказался "термодатчиком" и системой безопасности мозга, защищающей гиппокамп от перегрева и чрезмерно высокой активности.
Отключение этого участка мозга у мышей привело к любопытным и почти непредсказуемым последствиям. После блокировки СА2 грызуны в целом вели себя нормально, но в некоторых случаях, когда смотрели на определенные фрагменты клетки или совершали определенные действия, их гиппокамп, образно выражаясь, взрывался мощнейшими вспышками активности, похожими на импульсы, возникающие во время приступов эпилепсии.
Дальнейшие эксперименты с мышами показали, что регион СА2 вырабатывает особые волны, которые заставляют нервные клетки в других частях гиппокампа подавлять активность при превышении некого предела. Это защищает их и от формирования эпилептических очагов, и от перегрева. Длительное отсутствие подобной защиты приводит к ухудшению памяти и потере способности быстро учиться.
Нарушения в работе внутреннего термометра мозга, как считают ученые, могут играть роль в развитии различных нарушений памяти и некоторых форм эпилепсии. Они планируют выяснить, как именно возникают эти нарушения, в ходе более длительных и масштабных опытов на мышах.