Как ученые раскрыли секреты работы мозга с помощью карты рецепторов

Мозг - это сложный орган, который управляет всеми нашими действиями, мыслями и чувствами. Но как он это делает? Как он отличает внутренние переживания от внешних стимулов? Как он поддерживает наше самосознание и личность? На эти вопросы пытались ответить международные ученые, которые создали самую подробную карту рецепторов нейромедиаторов в мозге обезьяны. Их результаты были опубликованы в журнале Nature и могут помочь понять, как работает нормальный мозг и как его можно лечить.

Нейромедиаторы - это химические вещества, которые передают сигналы между нервными клетками - нейронами. Они связываются с белками на поверхности нейронов, которые называются рецепторами. Разные типы рецепторов отвечают за разные функции мозга, такие как восприятие, память, обучение и настроение. Однако до сих пор не было достаточно точной картины того, как эти рецепторы распределены по всему мозгу и как они связаны с его анатомической и функциональной организацией.

Для того, чтобы заполнить этот пробел, ученые из Великобритании, Германии и США использовали специальный метод, который позволяет измерять плотность рецепторов в тонких срезах ткани. Они изучили рецепторы шести разных нейромедиаторных систем в более чем 100 областях мозга у трех обезьян. Затем они применили статистические методы и современные нейроимажинговые техники, а также использовали экспертные знания по анатомии мозга. Это позволило им выявить закономерности в распределении рецепторов и их связь с подключением и структурой мозга.

Один из ключевых результатов исследования заключается в том, что рецепторы разных систем имеют разную степень специфичности к определенным областям мозга. Например, рецепторы ацетилхолина и серотонина имеют более равномерное распределение по всему мозгу, тогда как рецепторы дофамина и норадреналина имеют более локализованное распределение в определенных зонах. Кроме того, ученые обнаружили, что рецепторы разделяются на два основных класса: сенсорные и когнитивные. Сенсорные рецепторы связаны с областями мозга, которые получают информацию от органов чувств, тогда как когнитивные рецепторы связаны с областями мозга, которые участвуют в высших психических процессах, таких как мышление, планирование и воображение.

Особенно интересным является то, что когнитивные рецепторы имеют более высокую плотность в сетях мозга, которые отвечают за дефолтный режим - состояние мозга, когда мы не заняты конкретной задачей, а занимаемся самосозерцанием, вспоминанием или фантазированием. Эти сети быстрее эволюционировали у человека по сравнению с другими приматами и могут играть важную роль в формировании нашей личности и самосознания. Ученые предполагают, что когнитивные рецепторы могут помогать отделять внутренние переживания от внешних стимулов и поддерживать устойчивость нашего “Я”.

Полученный набор данных является самым полным и детальным описанием рецепторной карты мозга обезьяны на сегодняшний день. Он доступен для всех желающих на сайте https://www.brainreceptoratlas.org/ и может послужить мостом между разными уровнями нейронауки - от микроскопического до целостного. Понимая организацию рецепторов по всему мозгу, можно лучше связывать мозговую активность, поведение и действие лекарств. Кроме того, поскольку рецепторы являются мишенями для лекарств, исследование может в будущем способствовать разработке новых препаратов, направленных на конкретные функции мозга.

Ведущий автор исследования Шон Фрудист-Уолш из Университета Бристоля объяснил: "Представьте себе мозг как город. В последние годы исследования мозга были сосредоточены на изучении его дорог, но в этом исследовании мы создали самую подробную карту светофоров - рецепторов нейромедиаторов - которые контролируют поток информации. Мы обнаружили закономерности в том, как эти “светофоры” расположены, которые помогают нам понять их функцию в восприятии, памяти и эмоциях. Это как найти ключ к трафику города, и это открывает захватывающие возможности для понимания того, как работает нормальный мозг. Возможно, в будущем другие исследователи смогут использовать эти карты для воздействия на определенные мозговые сети и функции с помощью новых лекарств. Наша цель была создать самую подробную карту этих “светофоров”.