В доклад за експерименти, направени от изследователи в UTHealth Houston, публикуван на 26 март 2025 г. в списание Nature, разкрива по какъв начин мозъчни канали, „спрени във времето“, се отварят, позволявайки ученето и мисленето.

В опит да разберат как мозъчните клетки обменят химически съобщения, изследователи на Johns Hopkins Medicine, с помощта нависокоспециализиран микроскоп са успели да уловят по-прецизни детайли, как една от най-разпространените сигнални молекули, глутаматът, отваря канал и позволява на поток от заредени частици да влезе.

„Невроните са клетъчната основа на мозъка и способността да изживяваме околната среда и да учим зависи от химичните комуникации между невроните“, казва Едуард Туми, Ph.D., асистент по биофизика и биофизична химия в Медицинския факултет на университета Джон Хопкинс.

Учените отдавна знаят, че основна молекула, отговорна за комуникациите между неврони, е невротрансмитерът глутамат, молекула, изобилстваща в пространствата между невроните. Неговото място за „кацане“ върху невроните е канал, наречен AMPA рецептор, който взаимодейства с глутамата и след това действа като пора, която поема заредени частици. Приливите и отливите на заредени частици създават електрически сигнали, които формират комуникация между невроните.

Обикновено за изследователите е по-лесно да изследват клетъчни проби, които са охладени, състояние, което осигурява стабилна среда. Но при нормална телесна температура екипът на Tуми установи, че AMPA рецепторите и глутаматната активност се увеличават, предоставяйки повече възможности за улавяне на този процес в cryoEM изображения.

За тази цел учените пречистиха AMPA рецепторите, взети от отгледани в лаборатория човешки ембрионални клетки, които се използват широко в невронаучните изследвания за производството на такива протеини. След това те нагряват рецепторите до телесна температура (37° по Целзий или 98,6° по Фаренхайт), преди да ги изложат на глутамат. Веднага след това рецепторите бяха замразени бързо и анализирани с cryoEM, за да се получи моментна снимка на AMPA рецепторите, свързани с основната сигнална молекула, глутамат.

След като събра повече от милион изображения, направени с cryoEM, екипът откри, че молекулите на глутамата действат като ключ, който отключва вратата към канала, позволявайки му да се отвори по-широко. Това се случва от подобната на мида структура на АМРА рецептора, затваряща се около глутамата, действие, което отваря канала отдолу.

Предишни изследвания на Tуми показват, че лекарства като перампанел, използвани за лечение на епилепсия, действат като запушалка на вратата около AMPA рецептора, за да ограничат отварянето на канала и да намалят изобилието от активност, за която е известно, че се случва в мозъчните клетки на хора с епилепсия.

Tуми казва, че откритията могат да бъдат използвани за разработване на нови лекарства, които се свързват с AMPA рецепторите по различни начини, които отварят или затварят сигналните канали на мозъчните клетки.

„С всяко ново откритие ние откриваме всеки от градивните елементи, които позволяват на мозъците ни да функционират“, казва Туми.

Изследването може да ускори разработването на начини за лечение на различни състояния като епилепсия и някои интелектуални разстройства

Към екипа изследователи, допринесли за откритието, са Аниш Кумар Мондал от Johns Hopkins и Elisa Carrillo и Vasanthi Jayaraman от UTHealth Houston.

Информация от:https://www.hopkinsmedicine.org/news

Забележка: ИнтеграБг.Инфо не е лекар, не лекува, и не консултира! ИнтеграБг.Инфо е здравно информационна – образователна медия. При нужда се обърнете към квалифициран специалист! ИнтеграБг.Инфо не носи отговорност за неправилно интерпретиране на текст от потребителите на сайта!