Во время развития отсутствие сенсорного опыта вызывает мощные механизмы пластичности, которые изменяют схемы мозга. Известно, что многие подтипы тормозных нейронов влияют на динамику цепи, но то, как они взаимодействуют с пластичностью, еще полностью не изучено. Ученые из Института исследований мозга им. Макса Планка во Франкфурте исследовали, как синаптическая пластичность у грызунов, лишенных зрения на один глаз, влияет на сетевую активность в схемной модели сенсорной коры. Их результаты указывают на роль различных подтипов тормозных интернейронов для объяснения временного паттерна изменения скорости возбуждения возбуждающих и тормозных нейронов во время сенсорной депривации.
Множественные механизмы пластичности взаимодействуют и уравновешивают друг друга, формируя нейронные цепи во время своего развития. Способ визуализировать действие этих механизмов состоит в том, чтобы сломать систему и понаблюдать за ее реакцией. В течение десятилетий экспериментальные нейробиологи использовали монокулярную депривацию, закрытие одного глаза в определенные периоды развития. Несмотря на богатые традиции нейробиологии, последствия монокулярной депривации до сих пор оставляют перед учеными множество нерешенных загадок.
Только недавно экспериментаторы обнаружили, что скорость возбуждения возбуждающих и тормозных нейронов регулируется особым, специфическим для клеточного типа образом пластичностью, вызванной продолжающейся монокулярной депривацией. Чтобы выяснить, как достигается специфическая регуляция клеточного типа, Юлиана Джорджиева, руководитель исследовательской группы в Институте исследований мозга им. Макса Планка и профессор Мюнхенского технического университета, и ее аспирант Леонидас Рихтер разработали механистическую модель корковой цепи для изучения того, как взаимодействия экспериментально наблюдаемые изменения синапсов (связей между нейронами) регулируют активность.
«Мы обнаружили, что в простой модели возбуждающих и одного типа тормозных нейронов нелегко достичь специфической регуляции клеточного типа , как это обычно используется в модельных исследованиях. Мы связали этот результат с так называемым парадоксальным эффектом, который снижает тормозные нейроны. скорострельность, даже когда они ведут», — объясняет Рихтер.
Ученые проанализировали, как этот эффект влияет на более сложную пластичность, вызванную монокулярной депривацией. Это позволило им исследовать условия модуляции скорости возбуждения и торможения в противоположных направлениях. «Мы обнаружили, что разнообразие тормозных интернейронов в коре является ключом к регулированию частоты возбуждения, особенно когда нейроны тесно связаны, как в случае с корой».
«Известно, что различные интернейроны играют важную специфическую роль в корковых вычислениях. Наши результаты показывают, что они также уже играют ключевую роль в развитии схем, лежащих в основе этих вычислений», — говорит Джорджиева.
