Приматы и неприматы различаются архитектурой своих нейронов

Микроскопия с высоким разрешением теперь позволила международной исследовательской группе расширить знания о видоспецифичных различиях архитектуры ов коры головного мозга.


Исследователи из исследовательской группы нейробиологии развития в Рурском университете Бохума под руководством профессора Петры Вале в сотрудничестве с партнерами из Мангейма и Юлиха, Германия, и Линца, Австрия, и Ла-Лагуна, Испания, показали, что и неприматы различаются по важный аспект их архитектуры: происхождение аксона, который является процессом, ответственным за передачу электрических сигналов, называемых потенциалами действия. Результаты опубликованы 20 апреля 2022 г. в Журнале электронная жизнь.

Аксоны могут выходить из дендритов

До сих пор считалось хрестоматийным знанием, что аксон всегда, за редким исключением, возникает из тела клетки нейрона. Однако он также может происходить из дендритов, которые служат для сбора и интеграции входящих синаптических сигналов. Это явление получило название «дендриты, несущие аксоны».

Различные виды млекопитающих и микроскопия с высоким разрешением выявляют вариабельное происхождение аксонов.

«Уникальным аспектом проекта является то, что команда работала с архивными препаратами тканей и препаратов, которые включали материал, который использовался в течение многих лет для обучения студентов», — объясняет Петра Вале. Кроме того, был изучен ряд видов, в том числе грызуны (мыши, крысы), копытные (свиньи), плотоядные (кошки, хорьки), а также макаки и человек из зоологического отряда приматов. Использование пяти различных методов окрашивания и оценка более 34 000 нейронов привели группу к выводу, что между неприматами и приматами существует видовая разница. Возбудительные пирамидные нейроны, в частности, наружных слоев II и III коры головного мозга приматов имеют явно меньше дендритов, несущих аксоны, чем пирамидные нейроны неприматов. Кроме того, количественные различия в доле дендритных клеток, несущих аксоны, были обнаружены у видов кошек и человека для тормозных интернейронов. Количественных различий при сравнении областей коры макака с первичными сенсорными и высшими функциями мозга не наблюдалось. Микроскопия с высоким разрешением имела особое значение, как описывает Петра Вале: «Это позволило точно отследить происхождение аксонов на уровне микрометра, что иногда не так просто с помощью обычной световой микроскопии».

Эволюционное преимущество все еще загадочно

Мало что известно о функции дендритов, несущих аксоны. Обычно нейрон интегрирует возбуждающие входы, поступающие на дендриты, с тормозными входами, этот процесс называется соматодендритной интеграцией. Затем нейрон решает, достаточно ли сильны и важны входные сигналы, чтобы их можно было передать через потенциалы действия другим нейронам и областям мозга. Несущие аксоны дендриты считаются привилегированными, потому что деполяризующие входы в эти дендриты способны напрямую вызывать потенциалы действия без участия соматической интеграции и соматического торможения. Почему возникла эта разница между видами и какое потенциальное преимущество она может иметь для обработки новой коры головного мозга у приматов, пока неизвестно.