Щоб відрізняти знайоме від незнайомого, нейронам мозку потрібна допомога службових клітин астроцитів, які підтримують у мозку особливі електричні хвилі, необхідні для вищих когнітивних функцій.
Коли щось захоплює нашу увагу, коли в полі зору з'являється щось нове, або, навпаки, коли ми чекаємо щось знайоме, в мозку народжуються особливі електричні ритми, звані гамма-ритмами. Вони народжуються зі спільної і складно організованої активності великої кількості нейронів. У точності сенс і призначення гамма-ритмів досі незрозумілі, проте вважається, що вони з'являються тоді, коли в мозку включаються вищі когнітивні функції. Порушення в цих електричних хвилях можуть свідчити про найширший спектр захворювань, від аутизму та епілепсії до шизофренії і синдрому Альцгеймера.
Як з'ясували нейробіологи з Інституту Солка, в управлінні гамма-ритмами велику роль відіграють допоміжні клітини мозку, звані астроцитами. Їх можна назвати клітинами-няньками для нейронів: астроцити служать фізичною підтримкою для них, допомагають рости і мігрувати, регулюють потік поживних речовин і формують гематоенцефалічний бар'єр, що захищає нейрони від можливих патогенів, які могли б прийти з крові. Але це, як виявилося, далеко не все.
Стівен Хейнеман (Stephen Heinemann) і його колеги помітили, що в мозку мишей безпосередньо перед гамма-хвилями в астроцитах активувалися сигнальні молекулярні шляхи, що використовують іони кальцію. Тоді дослідники припустили, що астроцити безпосередньо беруть участь у формуванні електричних хвиль. Для перевірки гіпотези мишам вводили токсин, який відключав у астроцитів сигнальні іонні канали і придушував здатність клітин спілкуватися між собою. При цьому на нейрони токсин не діяв. Виявилося, як пишуть в PNAS автори роботи, після відключення астроцитів гамма-хвилі ставали коротшими; якщо ж дію токсину переривали, то гамма-хвилі відновлювалися до своєї звичайної величини.
Тварини з відключеними астроцитами виглядали цілком здоровими, проте когнітивні тести виявили суттєві відмінності від нормальних особин: придушення сигналів допоміжних клітин змінювало сприйняття нового об'єкта. Якщо звичайні миші приділяли новому предмету набагато більше уваги, ніж старому і давно знайомому, то оброблені миші не бачили відмінностей між ними. Тобто у тварин як би повністю зникав розділ пам'яті, що допомагає відрізняти нове від старого.
Астроглію (сукупність астроцитів) довго вважали виключно допоміжною системою. З часом нейробіологи почали фіксувати випадки, коли службові гліальні клітини безпосередньо втручалися в роботу нейронів. Часом нейроглія виступала як регулятор роботи нейронів - подібно диспетчеру або модератору, який вирішує, куди яке повідомлення пропустити. Минулого року дослідники з Массачусетського технологічного інституту опублікували статтю, в якій обговорювали зв'язок між епілепсією і аномаліями в роботі гліальних клітин. Ті ж астроцити можуть виділяти нейромедіатори і, як вважається, вони регулюють повільну активність під час сну.
При всьому при тому астроцити працюють все ж повільніше, ніж нейрони, і ніхто не очікував, що вони зможуть впливати на когнітивні процеси, що вимагають швидкої реакції. Звідси, втім, не випливає, що вони насправді працюють швидше - швидше за все, астроцити забезпечують нейрохімічне середовище, що підходить для поширення «високогнітивних» гамма-хвиль. Можливо, службові клітини допомагають нейронам сформувати правильні синапси і тим самим запам'ятати потрібні відомості, однак як саме це відбувається, стане зрозуміло з подальших експериментів.