Миллиарды клеток мозга обмениваются данными в любой момент. Как органический суперкомпьютер, они поддерживают все, от дыхания до разгадывания загадок и "ошибки программирования" может привести к серьезным заболеваниям, таким как шизофрения, болезнь Паркинсона и синдром дефицита внимания с гиперактивностью.
Мозг использует молекулы биохимических сигналов
В настоящее время биохимический язык нервных клеток является предметом интенсивных исследований прямо на молекулярном уровне, и впервые исследователи, некоторые из Университета Копенгагена, описали, насколько нервные клетки способны передавать сигналы практически одновременно.
Клетки нервной системы взаимодействуют с помощью низкомолекулярных нейромедиаторов, таких как дофамин, серотонин и норадреналин. Дофамин связан с когнитивными функциями, такими как память, серотонин – с контролем настроения, а норадреналин – с вниманием и возбуждением.
Коммуникационная сеть клеток мозга, синапсы, передают сообщения через химические нейротрансмиттеры, упакованные в небольшие контейнеры (пузырьки), ожидающие на нервных концах синапсов. Электрический сигнал заставляет контейнеры и мембрану слиться, и нейротрансмиттеры текут из нервного окончания, захваченные другими нервными клетками. Это происходит с огромной скоростью за доли миллисекунды.
Везикула использует три копии "соединительный мост"
Исследователи из университетов Копенгагена, Геттингена и Амстердама изучали сложные органические белковые комплексы, которые связывают везикулы и мембрану до слияния, чтобы найти объяснение скорости этих передач. Они обнаружили, что везикула содержит не менее трех копий связующего мостика или "Комплекс SNARE".
При наличии только одного комплекса SNARE везикуле требуется больше времени, чтобы слиться с мембраной, и поэтому нейромедиатор секретируется медленнее.
"Предшественники комплексов SNARE присутствуют в везикулах до того, как достигнут мембраны-мишени", Профессор Якоб Бальсев Соренсен с кафедры неврологии и фармакологии Копенгагенского университета. "Быстрый (синхронный) синтез включен, если хотя бы три из них работают в тандеме. Если везикула имеет только один комплекс SNARE, она все еще может сливаться с целевой мембраной, но на это требуется гораздо больше времени."
"Нашим следующим шагом будет исследование факторов, которые влияют и регулируют количество комплексов SNARE в везикулах. Это способ нервных клеток выбирать более или менее быстрое общение, и изменяется ли эта регуляция при заболевании мозга??", профессор Соренсен говорит.