Дофамин как гаишник мозга: "светофоры" для нейронов

Учёные из Института Фер-а-Мулен в Париже под руководством Анн-Гаэль Тютен обнаружили, что дофаминовые рецепторы на неподвижных опорных клетках мозга работают как своеобразные светофоры. Они замедляют движение мигрирующих нейронов, чтобы те окончательно осели «по прописке» и не затерялись в извилинах коры. Исследование на мышах, недавно опубликованное в European Journal of Neuroscience, показало: нарушения в работе этих дофаминовых «релей» на ранних этапах развития могут навсегда изменить всю архитектуру мозга и его нейронные сети.

Кора головного мозга — это именно тот трёхслойный «орех», где происходит всё интересное: мышление, память, творчество. В ней всё должно быть сбалансировано: большинство клеток — возбуждающие нейроны, они раздают сигналы направо и налево, поддерживая мыслительный двигатель в тонусе. А вот чтобы мозг не вышел из-под контроля, нужны тормоза — так называемые интернейроны. Эти малые блокаторы периодически «осаживают» клетки, выпуская успокаивающие вещества.

Интернейроны — не такие уж местные, они «импортированы» из глубин эмбрионального мозга, из медиальной ганглиозной эминенции. Пока одни клетки живут припеваючи на месте, этим приходится совершать настоящий марш-бросок сквозь развивающийся мозг на светлую кору. Для успешной высадки они ориентируются по химическим «указателям».

Дофамин, известный большинству по сериалам как «гормон удовольствия», оказывается, активно присутствует уже у эмбрионов, ещё до того, как мозг обретёт хоть какую-то функциональность. Развивающийся мозг ощущает этот химсигнал с помощью белков-рецепторов D1. Учёные задались вопросом: как эти рецепторы вообще влияют на то, как и куда бегут интернейроны?

Проблема не только в теории: известно, что если будущий ребёнок в утробе сталкивается с наркотиками (например, кокаином), вероятность судорог и маленькой головы у младенца резко растёт. Причина — вмешательство в систему дофамина, ответственного за «разметку» пути для клеток.

Чтобы увидеть происходящее в деталях, мышей модифицировали так, чтобы активные D1-рецепторы светились. Итог: эти фосфоресцирующие участки образовали плотный слой по маршруту миграции интернейронов. Химический анализ подтвердил: дофамин свободно плавает именно тут. Учёные даже упростили ситуацию в лаборатории — брали клетки, высаживали на «слоях» стационарных клеток коры, потом точечно отключали D1-рецепторы у одних, у других или сразу у всех.

Эксперимент выявил эффект — если рецептор удалить только у мигрирующих клеток, они особо не торопились. А вот если светофор вырубить у стационарных клеток, интернейроны пускались в такой галоп, что отдыхали реже и неуклонно мчались вперёд. Биологи называют это неавтономным клеточным эффектом: изменение в одной клетке влияет на перемещение другой.

Взрослых мышей, у которых D1-рецепторы отсутствовали только у стационарных клеток, ждал сюрприз: два типа интернейронов рванули не туда. Одни (производящие соматостатин) собрались не по плану на «фасаде» и посередке коры, другие (производящие парвальбумин) — в глубине мозга. Если же отключить рецепторы у всех клеток поголовно, кора становилась меньше на четверть, но сбившиеся в кучу интернейроны по-прежнему оседали по краям, словно попали на поле, лишённое всяких дорожных знаков.

Учёные пока ломают голову: как именно стационарные клетки тормозят интернейроны? Может, они становятся скользкими или рельеф их поверхности меняется?

Парадокс — слишком много или мало таких тормозящих интернейронов часто находят у больных аутизмом и шизофренией. И если сигнал дофамина в эмбрионе сбивается — будь то из-за генов, среды или внешних факторов — последствия могут остаться на всю жизнь. Работа показывает: даже крошечные молекулярные сбои могут переразметить всю «схему дорог» головного мозга. Поняв этот механизм, можно будет, возможно, понять и природу гораздо более серьёзных ментальных проблем.