Ученые из России и Великобритании создали компьютерную модель роста нервных окончаний, которая поможет нейрофизиологам выяснить, как нервные клетки устанавливают контакт друг с другом, и понять, что мешает восстановлению спинного мозга после травм позвоночника, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
«Мы придумали метод, который позволяет на виртуальной модели детально изучить, как образуются связи между нейронами. Важность нашей модели связана с тем, что в ней понятно, как образуются пучки волокон в процессе роста аксонов, и какие факторы влияют на их рост и формирование пучков. Эти детали могут быть полезны для понимания принципов регенерации поврежденных аксонов спинного мозга», — рассказывает Роман Борисюк из Института математических проблем биологии РАН, чьи слова приводит пресс-служба заведения.
За последние годы ученые достигли частичного восстановления подвижности конечностей после травмы позвоночника в опытах на крысах и мышах, используя электростимуляцию поврежденной части спинного мозга и особую «зарядку», а также инъекции стволовых клеток.
Проблема заключается в том, что подобное восстановление не возвращало грызунам полный контроль над конечностями – они могли совершать рефлексивные движения, но не могли осознанно управлять движениями. Это происходило по той причине, что данные методики лечения спинного мозга не приводили к восстановлению так называемых кортикальных аксонов – нервных окончаний, соединяющих центры движения в головном мозге со спинным мозгом.
Как отмечают ученые, сегодня десятки научных групп пытаются решить эту проблему, изучая то, как возникают связи между нейронами, так называемые шипики и синапсы, однако их небольшие размеры и большое число замедляют раскрытие их секретов.
Российские математики и их британские коллеги предложили способ заметно ускорить этот процесс, создав полноценный компьютерный аналог того, как возникают связи между аксонами в головастике обычной лягушки и как они «склеиваются» в пучки, развивающиеся примерно аналогичным образом по мере роста мозга.
Во время создания этой модели ученые раскрыли необычный и очень интересный феномен – правильное формирование связей в модели, в точности соответствовавшее тому, как они были организованы в реальном головастике, приводило к спонтанному появлению той системы связей между нервными клетками, которая попеременно включает мышцы головастика с каждой стороны его тела и заставляет его правильно плавать.
Изучение этого набора связей между нервными клетками, как считают исследователи, поможет понять, что происходит в нервной системе человека при инициации движения. Это важно по той причине, что одна из форм болезни Паркинсона проявляется в том, что у пациента имеются трудности с началом движения.
Как отмечает пресс-служба ИМПБ, в этом случае есть надежда, что разработанная модель поможет понять, какие аномалии в структуре нейронной сети, контролирующей двигательную активность, могут вести к подобным симптомам.
