Общеизвестна сложность устройства нашей нервной системы. Также общеизвестны и базовые принципы ее работы: передача электрических сигналов, поступающих на дендриты нервной клетки, через ее тело на аксон — и на следующую клетку. Однако и это оказывается не всегда так.
Обратный сигнал: Нервная система наоборот
Нейрон: дендриты, тело клетки и аксон

Согласно результатам недавнего исследования, в некоторых случаях сигнал может распространяться в противоположном направлении, зарождаясь в аксоне и затем двигаясь к телу нейрона. Показан и вовсе «еретический» факт непосредственного взаимодействия аксонов друг с другом, без участия дендритов. Взаимодействие это намного медленней, чем в классическом варианте, но, возможно, оно ответственно за ряд медленных реакций нервной системы.

«Наша работа открывает ряд фундаментальных моментов в работе нейронов, противоречащих тому, что можно прочесть в любом учебнике, — говорит глава группы исследователей Нельсон Спрастон (Nelson Spruston), — Сигнал может передаваться от конца аксона в направлении тела клетки, противоположно обычному направлению».

Началось все с того, что ученые заметили, что отдельный нейрон может активироваться, даже если ни к его дендритам, ни к телу клетки не прилагается никакого стимула. Они показали, что нейроны способны хранить и накапливать стимулирующие потенциалы действия (слабые и кратковременные изменения потенциала на проводящей мембране клетки) на протяжении до 1 и даже 2 минут — что весьма значительно для клеток, функционирующих на временных отрезках от миллисекунд до, максимум, секунды. Наконец, когда будет достигнут определенный порог, клетка выдает длинную серию сигналов, передавая потенциал дальше по аксону. Никаких стимулов теперь ей не нужно.

Этот процесс и наблюдали Спрастон с коллегами, стимулируя индивидуальные нейроны на протяжении 1−2 минут с периодичностью раз в 10 секунд. Как и ожидалось, в конце концов клетка выдавала сигнал — и продолжала делать это даже уже без дополнительного стимулирования, еще в течение минуты. «Такая «клеточная память» до сих пор не была известна, — говорит ученый, — Получается, нейрон реагирует на то, что происходило с ним в прошлом, примерно за минуту до того».

Авторы показали, что эта «память» потенциала действия накапливается именно в аксоне, на заметном удалении от тела клетки, практически на самом конце отростка. Тогда они перешли к экспериментам на группах нейронов — и обнаружили еще более удивительный сюрприз, непосредственное взаимодействие аксонов друг с другом. Оказалось, что если добиться проявления в аксоне нейрона описанной выше «клеточной памяти» в виде продолжающейся после завершения стимулирования активности, то такая же активность фиксируется и в другом нейроне, к которому изначально не прилагалось никакого стимула и который вообще не был связан с первым своими дендритами или телом клетки.

«Аксоны прямо взаимодействуют друг с другом, — поражается Спрастон, — хотя совершенно непонятно, как они это делают. Надо также выяснить, насколько распространен этот механизм. Либо это редкая случайность, либо же встречается часто — впрочем, мы так не думаем». Скорее всего, это новый механизм, и теперь предстоит выяснить, как он реализован в рамках всей нервной системы, при каких условиях и как проявляется.

Читайте также: «Мозг в пробирке».

По пресс-релизу Northwestern University