Некоторые межнейронные контакты в мозге лишены рецепторов, обеспечивающих синаптическую пластичность.

Пластичность психики опирается на пластичность нейронов и межнейронных соединений – синапсов: мы постоянно слышим о том, что одни синапсы укрепляются, другие слабеют и рвутся, и всё это происходит ввиду необходимости решать разнообразные жизненные задачи. И что если нейронным цепочкам по какой-то причине трудно перестраиваться, то и решать разнообразные задачи тоже будет трудно. С другой стороны, у пластичности должен быть предел. Всё-таки есть навыки, есть информационные процедуры, которые наши нервные центры должны выполнять всегда, несмотря на разнообразие окружающего мира.

Пирамидальный нейрон зрительной коры мыши. (Фото: Wikimedia) 

Можно предположить, что часть синапсов стабильна, а часть – изменчива, и что и те, и другие могут быть у одной и той же нервной клетки. То, что это действительно так, несколько лет назад показали сотрудники Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института на примере пирамидальных нейронов зрительной коры. Пирамидальные нейроны называются так из-за формы, которую им придают чрезвычайно разветвлённые отростки-дендриты. Дендриты принимают импульсы от других клеток, и в случае с пирамидальными нейронами входящих контактов может быть очень много, порядка нескольких тысяч. Среди них есть те, которые остаются пластичными как в детском, так и во взрослом возрасте, и есть те, которые меняются, пока мозг молод, и не меняются во взрослом состоянии.

В новой статье в Cell Reports исследователи подробнее описывают строение и поведение стабильных синапсов. Такие синапсы собраны в кластеры, и в эти синаптические кластеры приходят сигналы из определённой зоны таламуса. Таламусом, или зрительными буграми, называют крупный парный отдел головного мозга, лежащий глубоко под полушариями. Он служит сенсорным хабом, или сенсорным диспетчером, собирая информацию от всех органов чувств, кроме обонятельных рецепторов, и распределяя её по другим зонам мозга. Таламус не просто распределяет информацию: сенсорные импульсы в нём проходят первичную обработку, какие-то сигналы он отсекает, а какие-то усиливает. Работает он в тесной связке с «контрагентами», то есть та или иная зона коры сообщает в таламус, что она думает по поводу той или иной информации, а таламус в ответ как-то модифицирует посылаемые данные.

Обычно синапсы чувствуют, что происходит с соседями, то есть их свойства меняются от того, что через соседа проходит сигнал, и сами они влияют на свойства передаваемого сигнала – там, где синапсы прислушиваются друг к другу, сигнал после приёма может усилиться. В случае со стабильными синапсами, которые принимают импульсы из таламуса, ничего такого не происходит, они реагируют только на тот сигнал, который получили сами, и что происходит с соседями, их не интересует. В них также нет NMDA-рецепторов, с которыми работает нейромедиатор глутамат. Про NMDA-рецепторы известно, что они важны для обучения, а значит, для нейронной пластичности, но стабильным синапсам пластичность ни к чему, поэтому они обходятся без них. Их стабильность лишний раз подтвердили опытами, в которых разные синапсы стимулировали искусственными импульсами. Сила стабильных синапсов никак не менялась от того, что им приходится больше работать – в отличие от обычных, пластичных соединений.

Если говорить о тех сведениях, которые кодируют разные импульсы, то можно сказать, что пластичные синапсы, оглядываясь на активность «коллег», передают информацию в контексте происходящего. Но контекст нужен далеко не всегда, иногда информацию надо передавать, как она есть, вне зависимости от меняющихся условий. Если мы говорим о зрительной информации, то, к примеру, мы всегда отличим горизонтальную линию от вертикальной, и было бы очень неудобно, если бы наши представления о горизонтальности и вертикальности то слабели, то усиливались.

Для того, чтобы стабильные синапсы стали стабильными, всё равно нужен чувственный опыт. Эксперименты ставили с мышами, у которых постоянные синапсы на пирамидальных нейронах окончательно стабилизировались в течение нескольких недель после того, как у мыши открывались глаза. Но если мышь первые недели жизни проводила в темноте, то синапсы, которые должны быть стабильными, оставались пластичными до конца жизни. (Возможно, это приводит к каким-то особенностям в поведении, а возможно, мозг находит способ скомпенсировать ненужную синаптическую пластичность.) Вполне вероятно, что такие синапсы есть и в других зонах мозга, которые имеют дело с данными от других органов чувств.