Синапс из мшистых волокон имеет решающее значение для хранения информации в нейронной сети. Синаптическая передача пластична, что означает, что различное количество химического сигнала, так называемого нейротрансмиттера, выпускается в синапс. Чтобы понять механизм пластичности, действующей в этом синапсе, Окамото точно стимулировал пресинаптический конец синапса из мшистых волокон у крыс и в то же время регистрировал постсинаптический нейрон. "Нам нужно знать точные свойства синапса – с числовыми значениями, e.грамм., для его проводимости – чтобы создать точную модель этого синапса.
С помощью своих точных измерений Юджи удалось получить эти числа », – добавляет Питер Джонас, соавтор-корреспондент с постдоком Дэвидом Вандаэлем.
Умный учитель реагирует на перегруженного ученика
Неожиданно исследователи обнаружили, что постсинаптический нейрон влияет на пластичность пресинаптического нейрона. Ранее предполагалось, что синапс из мшистых волокон является «синапсом учителя», который вызывает возбуждение в постсинаптическом нейроне. «Вместо этого мы обнаруживаем, что этот синапс действует как« умный учитель », который адаптирует уроки, когда ученики перегружены информацией. Точно так же пресинаптическое мшистое волокно определяет, когда постсинаптический нейрон не может принимать больше информации: когда активность постсинаптического нейрона увеличивается, пресинаптический нейрон снижает степень пластичности », – объясняет Джонас.
Это открытие поднимает вопрос о том, как постсинаптический нейрон отправляет информацию о своем статусе активности пресинаптическому нейрону. Фармакологические данные указывают на роль глутамата, одного из ключевых химических веществ или нейромедиаторов, используемых нейронами для отправки сигналов другим клеткам. Глутамат также является передатчиком, который выделяется из пресинаптических мшистых волоконных окончаний.
Когда уровень кальция повышается в постсинаптическом нейроне – признак того, что нейрон активен – постсинаптический нейрон может выделять везикулы с глутаматом в синапс. Глутамат возвращается к пресинаптическому нейрону против обычного потока нейронной информации. «Эта ретроградная модуляция пластичности, вероятно, помогает улучшить хранение информации в нисходящей сети гиппокампа», – говорит Йонас и добавляет: «И снова точные измерения показали, что реальность сложнее, чем можно было бы предположить с помощью упрощенной модели."