Клітини мікроглії, що захищають мозок від інфекцій, заодно допомагають йому прокладати нові міжнейронні сполуки і стежать за електроізоляцією навколо нервових клітин.
Живі тканини складаються з клітин, але клітини ці далеко не завжди стоять впритул один до одного. Часто між ними є вільний позаклітинний простір, заповнений позаклітинним матриксом - водянистою субстанцією складного складу, в якій є і білки, і вуглеводи, і ліпіди, і інші речовини, які служать клітинам опорою, допомагають харчуватися, передають сигнали від однієї клітки до іншої, і виконують ще різні інші функції.
Позаклітинний матрикс є і в мозку, де його досить багато - близько 20% обсягу мозку. До пори до часу нейробіологи особливо не звертали на нього уваги, поки не стали з'являтися дані, що матрикс може впливати на пам'ять і навчання.
Робота мозку залежить від перебудови нейронних мереж, тобто - від динаміки міжнейронних сполук-синапсів. Вони то з'являються, то зникають, відповідно, змінюються маршрути нервових імпульсів і змінюється обробка інформації. Щоб між нейронами з'явився синапс, у них, по-перше, повинні зблизитися відростки (нервові клітини, як відомо, збирають і передають імпульси за своїми довгими і часто дуже розгалуженими відростками, аксонами і дендритами), а по-друге, на відростках повинні з'явитися особливі структури, мембранні випинання з особливим молекулярним апаратом, які і сформують з'єднання.
Вміння мозку перебудовувати синапси називають синаптичною пластичністю, і саме від неї багато в чому залежить когнітивна пластичність. Але нейрони занурені в позаклітинний матрикс - тобто відростки і випинання повинні якось пробратися крізь матрикс один до одного.
Співробітники Каліфорнійського університету в Сан-Франциско пишуть в Cell, що в цьому нейронам допомагає мікроглія. Так називають допоміжні клітини нервової системи, що виконують імунну функцію. Раніше вважалося, що тільки імунною функцією їх діяльність і обмежується, що клітини мікроглії блукають по мозку, поїдаючи потенційну інфекцію і різне клітинно-молекулярне сміття. Але потім виявилося, що мікроглія впливає на архітектуру нейронних мереж, обкусуючи синапси і випинання на нейронних мембранах, де ці синапси могли б утворитися.
Тепер з'ясувалося, що мікроглія поїдає не тільки синапси, але ще й міжклітинний матрикс, причому поїдає вона його там, де нейрон збирається сформувати синапс. Нейрон спочатку посилає клітинам мікроглії сигнал - імунний білок інтерлейкін-33 (IL-33), і мікроглія починає рити тунель, тобто в прямому сенсі проїдає шлях для прокладання синапсу.
Експерименти ставили на мишах, у яких то підвищували рівень інтерлейкіна-33 в гіпокампі (одному з основних центрів пам'яті мозку), то придушували здатність мікроглії відчувати інтерлейкіновий сигнал - відповідно, синапсів з'являлося то більше, то менше. У старих мишей, у яких синапсів в принципі з'являється менше, ніж у молодих, мозок вдалося навіть дещо омолодити, простимулювавши мікроглію за допомогою IL-33 - число міжнейронних сполук в мозку старих тварин збільшилося.
Відповідно, це позначалося на когнітивних здібностях. Мишей садили в дві різні коробки, одна з яких була цілком нешкідлива, а в другій вони отримували легкий удар струмом. Через якийсь час тварини вже швидко впізнавали, в яку коробку їх посадили, і в «електрокоробці» вони помітно тривожилися. Але якщо у них порушували інтерлейкиновий сигнал від нейронів до мікроглії в центрі пам'яті, то такі миші ніяк не могли засвоїти різницю між небезпечною коробкою і безпечною.
Позаклітинний матрикс змінює властивості з часом, в якийсь момент життя стаючи досить в'язким - що, очевидно, позначається на здатності нейронів налагоджувати контакти один з одним. Можливо, якщо вміти цілеспрямовано стимулювати мікроглію на поїдання міжклітинного матриксу, це допомагало б мозку краще працювати - не тільки в сенсі запам'ятовування і навчання, а й інших вищих когнітивних функцій.
Про ще одну важливу роль клітин мікроглії в обслуговуванні «електромереж» мозку пишуть у Nature Neuroscience дослідники з Університету Колорадо. Як, можливо, багато хто пам'ятає ще зі школи, на відростках нейронів є мієлінова електроізолююча обмотка, що складається з ліпідів. Завдяки мієліновому чохлу, нейронний відросток ізольований від інших (тобто можна не боятися неправильного «електричного замикання») і імпульс по ньому поширюється набагато швидше, ніж без мієліну.
Мієлінову обмотку - це мембрани ще одних допоміжних клітин мозку, олігодендроцитів (які відносяться до макроглії). Виявилося, що мікроглія інспектує нейрони вздовж «лінії передачі», тобто вздовж довгих відростків, закутаних в мієлін, і перевіряє, в якому стані знаходиться мієлінова оболонка.
Якісь фрагменти мієліну клітини мікроглії відкушують - як бачимо, їх імунна здатність активно поїдати різні субстанції стала в нагоді ще й тут. Причому ці імунні клітини і за сумісництвом клітини-електрики їдять мієлін залежно від того, наскільки нейрон активний, тобто вони змінюють мієлінізацію нейрона під його потреби.
Відомо, що при розсіяному склерозі імунітет починають повністю винищувати мієлінову оболонку, так що функції нервової системи надзвичайно сильно порушуються - нервові імпульси просто не можуть прийти туди, куди потрібно. Але, очевидно, і в нормальному стані імунні клітини теж під'їдають мієлин, оскільки це потрібно якраз для нормальної роботи нервових клітин; головне тільки, щоб імунні клітини не почали тут занадто старанно.