Крупная новость из области нейронаук говорит о том, что глубоко в мозге существует точечный почтовый узел — locus coeruleus (LC). Этот небольшой кластер нейронов в стволе мозга вырабатывает норадреналин и traditionally ассоциировался с общим посылом по всему мозгу. Но новое исследование, опубликованное в Nature, ставит под сомнение старую модель «как громкоговоритель»: LC оказывается организован как сеть с несколькими направленными путями, передающими сигналы в конкретные участки и вызывающими выборочную реакцию на различные переживания. Исследование сочетало нейровизуализацию, регистрации активности нейронов, генетические методы и поведенческие тесты на мышах. Источник: 1, 2, 8, 9, 12–16, 18–19, 21–23.

Авторы изучали взаимосвязи нейронов LC и нашли, что клетки в LC не действуют как единое целое. Разные группы клеток соединяются с конкретными областями нервной системы, и эти тракты определяют, где высвобождение норадреналина вызывает, например, активность коры головного мозга или регуляцию мозгового ствола и спинного мозга. Такой вывод формирует более структурированную «почтовую» сеть, чем ранее считалось.

Особое внимание уделено топографии: нейроны верхней (дорзальной) части LC главным образом подключаются к коре и переднему мозгу, в то время как клетки нижней (вентральной) части вносят сигналы в мозговой ствол и спинной мозг. Это организации позволяет LC влиять на разные функции мозга через разные каналы.

Исследование также демонстрирует, что различия в функциях двух групп LC не ограничиваются местоположением и связями. Они сопровождаются разными профилями экспрессии генов, что отражает их специализированные роли в обучении и поведении. В dorsal LC, связанной с корой, активность усиливается во время обучения и когда мыши корректируют выбор после неблагоприятного исхода; ventral LC реагируют на сигнал «есть ли возможность получения награды» и повышают активность перед тем, как животное упустит возможность реагирования на окружение.

В работе также отмечено любопытное свойство: клетки LC обладают крайне длинными аксонами. В среднем они достигают около 35 сантиметров, а один особенно длинный — около 70 сантиметров, что делает его одной из самых длинных известных нейронов у мышей. При этом такие нейроны не распределяют норадреналин по всему мозгу: их связи остаются избирательными и не затрагивают, например, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг.

Авторы подчёркивают потенциальное значение этих данных для понимания механизмов обучения и для разработки более целевых подходов к лечению неврологических и психических расстройств. Норадреналин играет ключевую роль в регулировании внимания и настроения и пока служит мишенью для медикаментов от депрессии, тревоги и СДВГ. Понимание организованной сети LC может привести к разработке терапии, влияющей на конкретные нейронные тракты, а не на всю систему норадреналинергических сигналов.

Исследование поддержано Национальным институтом здравоохранения США и инициативой BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies). Эти данные дают надежду на более точное понимание функционирования человеческого мозга и на создание целей для лечения, основанных на конкретных цепях нейронной передачи, а не на глобальных сигналах.