Исследователи из Массачусетского технологического института в серии экспериментов на мышах показали, что ключевую роль в обучении сложным движениям играют астроциты. Эти звездчатые нейроглиальные (вспомогательные) клетки нервной ткани помогают нейронам научиться кодировать оптимальное время и траекторию движения, определять, когда и как двигаться.
Нейробиологи использовали точные молекулярные вмешательства, чтобы нарушить две специфические функции астроцитов в моторной коре. У некоторых мышей они нарушили способность астроцитов поглощать нейротрансмиттер глутамат. Это химическое вещество, которое возбуждает нервную активность, когда оно поступает в синапсы. У других мышей они гиперактивировали кальциевые сигналы астроцитов, что повлияло на их функционирование.
В обоих случаях вмешательства нарушили нормальный процесс нейропластичности, посредством которого нейроны формируют или изменяют свои связи друг с другом в процессе обучения. Чтобы проверить, как эти изменения сказались на подопытных мышах, исследователи дали животным простую двигательную задачу, которую они должны были освоить. По сигналу мыши должны были дотянуться до рычага и нажать его в течение пяти секунд.
В нормальных условиях грызуны научились выполнять задание за пару недель. При этом в процессе обучения повышалась точность движений, ускорялась реакция, траектория толкания стала более плавной и равномерной. Каждое вмешательство влияло на производительность мышей.
В первом случае, когда ученые отключали способность астроцитов поглощать глутамат, мыши по-прежнему нажимали на рычаг с той же скоростью. Но в этом случае значительно снижалась плавность движения. Они становились неустойчивыми и шаткими, животные не могли усовершенствовать свою технику. Во втором случае (при воздействии на кальциевые каналы) грызуны переставали понимать, когда нужно нажимать на рычаг, а скорость движений значительно падала.
Координация движений играет важную роль в повседневной жизни людей. Результаты исследования показывают, что для более глубокого понимания процессов обучения и связанных с ним нарушений необходимо анализировать не только нейроны моторной коры, но и «группу поддержки», которая поддерживает оптимальный молекулярный баланс для обучения.
