Дофамин заставляет клетки мозга усиливать работу нейронов

Обычно влияние дофамина на управление движением связывают в первую очередь со стриатумом — областью мозга, где этот нейромедиатор регулирует передачу сигналов. Новое исследование показывает, что действие дофамина не ограничивается этим участком. Важную роль он играет и в другой зоне — в черной субстанции, а точнее в ее части, называемой «pars reticulata» (SNr). Именно здесь дофамин, действуя через астроциты, меняет характер работы нейронов, участвующих в организации движений.

Эксперименты проводили на срезах мозговой ткани мышей, изучая, как дофамин влияет на взаимодействие клеток в базальных ганглиях — сети структур мозга, критически важных для контроля движений и сильно поражаемых при болезни Паркинсона. Были использованы оптогенетические методы и электрофизиологические записи: это позволило точно отследить, как меняется активность клеток при воздействии дофамина.

Изначально команда хотела подтвердить устоявшиеся идеи о влиянии дофамина на тормозные сигналы в мозге. Согласно классической модели, дофамин способствует движению в том числе за счет подавления активности нейронов SNr. В актуальном же исследовании, напротив, выяснилось, что активация дофаминовых рецепторов приводит к увеличению частоты разрядов этих нейронов, то есть они начинают работать активнее.

Механизм оказался связан с другим нейромедиатором, ГАМК (гамма‑аминомасляной кислотой), который обычно выполняет тормозную функцию. Оказалось, что дофамин стимулирует астроциты активнее захватывать ГАМК из межклеточного пространства. За счет этого уровень торможения снижается, и нейроны SNr получают возможность чаще генерировать импульсы. При этом часть ГАМК выделяется самими дофаминпродуцирующими нейронами, а астроциты регулируют, сколько этого вещества остается вокруг и как долго оно действует.

Еще одно неожиданное открытие касается самой природы работы дофаминовых нейронов. Выяснилось, что ГАМК, синтезируемая внутри этих клеток, может использоваться не только как сигнальное вещество, но и как альтернативный источник энергии. При росте энергетических потребностей нейрон может сжигать ГАМК в своих митохондриях, фактически применяя ее как топливо. Количество выделяемой ГАМК при этом отражает текущее метаболическое состояние дофаминовых клеток.

Эти результаты важны не только для фундаментальной науки, но и для понимания болезни Паркинсона. Ее симптомы возникают из‑за гибели дофаминовых нейронов, однако все больше данных говорит о том, что одних лишь потерь дофамина в стриатуме недостаточно для объяснения всех нарушений. Исследование подчеркивает значимость передачи сигналов дофамина именно в области SNr и показывает, что механизмы контроля движений сложнее, чем считалось раньше.

Современные и разрабатываемые методы лечения (в том числе генная терапия) в основном нацелены на восстановление функции дофамина в стриатуме. Новые данные говорят о том, что воздействие на SNr тоже может принести пользу. Более того, эта область значительно меньше по объему, поэтому целенаправленное вмешательство в неее потенциально проще технически.

Главная ценность работы в том, что она требует пересмотра существующих моделей того, как базальные ганглии и дофамин управляют движением. Хотя для превращения этих находок в реальные методы лечения потребуются дополнительные исследования, полученные данные дают новую основу для понимания того, как дофамин формирует движения и что нарушается в этих процессах при болезни Паркинсона.