Активность нейронов влияет на миелинизацию, что потенциально допускает модульную работу нейронных схем ( сетей) . Степень, при которой активность нейронов способна регулировать миелинизацию на уровне отдельных аксонов остается неясной. Стимуляция соматосенсорных аксонов увеличивает пролиферацию и дифференцировку клеток предшественников олигодендроцитов в пределах основного белого вещества.
Стимулированные аксоны проявляют повышенную склонность к миелинизации по сравнению с соседними нестимулированными аксонами, в дополнение к тому, что они покрыты более толстым миелином. И наоборот, ослабление нейронной активности снижает аксоновую миелинизацию селективным зависимым от активности образом. Процесс выбора аксонов для миелинизации зависит от относительной активности отдельных аксонов в популяции. Эти наблюдаемые клеточные изменения согласуются с новой концепцией, согласно которой адаптивное миелинирование является ключевым механизмом тонкой настройки нейронной схемы ( сети) в ЦНС млекопитающих.
Миелинизация аксонов олигодендроцитами является критическим этапом развития центральной нервной системы (ЦНС), облегчающим передачу потенциала действия и обеспечивающим аксоны метаболической и трофической поддержкой. В то время как калибр аксона непосредственно влияет на вероятность миелинизации, поскольку даже синтетические наностержни диаметром> 0,4 мкм миелинизированы олигодендроцитами in vitro , дополнительные факторы, по-видимому, определяют, какие аксоны миелинизированы in vivo. В некоторых участках белого вещества, таких как зрительный нерв, практически все аксоны миелинизированы в зрелом возрасте , тогда как в других трактах только субпопуляция аксонов миелинизирована, несмотря на наличие достаточного диаметра. Например, в мозолистом теле (СС) наблюдается значительное перекрытие в диаметрах немиелинизированных и миелиновых аксонов. Следовательно, должны существовать дополнительные механизмы, регулирующие выбор аксонов для миелинизации.
Нейрональная активность может влиять на миелинизацию адаптивным образом, что позволяет усилить или синхронизировать конкретные соединения и сети нейронов. Функциональные исследования изображений у людей показали, что обучение конкретным навыкам, таким как жонглирование или использование музыкального инструмента, приводит к структурным изменениям в основных схемах ( сетях) белого вещества, которые связаны с выполнением этих задач . Структурные изменения, указанные в этих исследованиях, предположительно связаны с повышенным уровнем и / или типом активности в этих сетях и могут быть связаны либо с добавлением вновь сгенерированного миелина, либо с ремоделированием существующих миелиновых оболочек
Данные исследований свидетельствуют о том, что структурные изменения белого вещества, также потенциально связанные с увеличением миелинизации, прямо пропорциональны уровню производительности при решении моторной задачи и указывают на то, что моторное обучение требует добавления вновь образованных олигодендроцитов.
Открытым вопросом является то, в какой степени реакция олигодендроцитов на активность нейронов конкретно нацелена на аксоны, которые его инициировали. На клеточном уровне активность нейронов теоретически может привести к прямому (и потенциально высокому) увеличению вероятности активации аксонов для миелинизации. Альтернативно, аксональная активность может увеличивать пролиферацию клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC) или генерировать олигодендроциты, что приводит к увеличению миелинизации ближайших аксонов относительно неселективным образом.
Как in vitro, так и in vivo исследования показали, что увеличение активности нейронов положительно регулирует пролиферацию OPC, что приводит к увеличению производства олигодендроцитов и миелина . Другие исследования показали, что блокирующая активность нейронов имеет противоположный эффект, уменьшая пролиферацию OPC . В дополнение к этим паракринным эффектам для местного распространения ОРС, недавние данные свидетельствуют о том, что активность нейронов напрямую влияет на выбор аксонов для миелинизации, так что дифференцировка олигодендроцитов преимущественно миелизует электрически активные аксоны. В подтверждение этого, блокирование везикулярного высвобождения в подмножестве аксонов в культурах нейронов или в развивающейся нервной системе, уменьшает долю этих аксонов, выбранных для миелинизации. Тем не менее, эти исследования по популяциям нервов не оценивают проблему специфичности выбора аксонов в интактной ЦНС млекопитающих.
Также вполне возможно, что активность нейронов может усилить продукцию олигодендроцитов, способствуя OPCs напрямую дифференцироваться в олигодендроциты без предварительного деления клеток. Недавно было продемонстрировано, что предоставление мышам с заданным моторным обучением (сложное колесо) приводит к быстрому и надежному усилению дифференцировки OPC в олигодендроциты, причем это предшествует любым обнаруживаемым изменениям в пролиферации OPC.
Добавить комментарий