Нервные клетки общаются посредством электрических импульсов, которые переданы вдоль нервных процессов, известных как аксоны. Скорость передачи зависит от нескольких факторов, включая диаметр аксона и толщину электрически изолирующих миелиновых ножен, которые окружают аксоны. Как правило, скорости передачи положительно коррелируются с диаметром и толщиной ножен.
У млекопитающих функциональные требования, сделанные на слуховой системе, требуют чрезвычайно точной и быстрой нервной обработки акустической информации, и это содержит поразительно высокий процент myelinated аксонов. Используя мышь как экспериментальная модель, ФУНТ нейробиолога LMU доктор Конни Копп-Шейнпфлуг и ее исследовательская группа теперь продемонстрировали, что деятельность нервных клеток в слуховой системе оказывает прямое влияние на myelinization – более высокие уровни коррелята деятельности с формированием более толстых миелиновых ножен. Их результаты появляются в Журнале Нейробиологии.
Специализированные сенсорные нейроны во внутреннем ухе, названном волосковыми клетками, ответственны за обнаружение звуков, и эта информация передана к слуховой коре через несколько промежуточных структур. «Мышь – особенно подходящая модель, в которой можно изучить развитие слуховой системы, потому что новорожденные мыши глухие и только начинают чувствовать акустические сигналы в 12 дней после рождения. На данном этапе уровень активности слуховых нейронов начинает увеличиваться», объясняет Копп-Шейнпфлуг. Она и ее коллеги сосредоточились на нейронной деятельности в теле трапецоида, структура, расположенная в стволе мозга, который является частью пути, который в конечном счете приводит к слуховой коре. Они смогли продемонстрировать, что и скорость и частота передачи сигнала в теле трапецоида удваиваются, как только молодые мыши начинают чувствовать звуки.
Кроме того, и диаметр аксонов и толщина их миелиновых ножен прогрессивно увеличивались, пока они не достигли ценностей, наблюдаемых в слуховой системе взрослого животного.Кроме того, команда исследовала воздействие развития уменьшенной стимуляции на аксонах в теле трапецоида. «Чтобы сделать так, мы просто вставили беруши в уши 10-дневных мышей и оставили их в положении в течение еще 10 дней.
Это вмешательство приводит к обратимой потере слуха, т.е. повышению порога слышимости приблизительно 50 децибелов», говорит Копп-Шейнпфлуг. У этих животных нормальное увеличение диаметра аксона главным образом отсутствует, и миелиновые ножны – также разбавитель.
Когда тот же самый эксперимент был выполнен на взрослых мышах, уменьшение в толщине миелиновых ножен было также замечено, хотя диаметр аксонов не был затронут. На основе этих результатов исследователи приходят к заключению, что сама нейронная деятельность играет важную роль в синтезе и обслуживании миелиновых ножен, и что myelinated нервные клетки поэтому требуют минимального уровня вызванной звуком стимуляции.«Чтобы понять эффекты уменьшенной стимуляции, мы также развивали компьютерную модель на основе наших результатов.
Модель предсказывает, что не только аксональная проводимость, но также и возможность передать высокочастотные потенциалы действия должны уменьшиться», говорит Копп-Шейнпфлуг. «Такие потери особенно очень важны в слуховой системе, потому что они уменьшают временную точность передачи сигнала – и качество нашего восприятия акустической окружающей среды, прежде всего, зависит от ставок поколения потенциала действия и точного нервного вычисления их временных последовательностей».