Гормоны яичников влияют на клетки мозга, участвующие в обучении и памяти

Ученые из Калифорнийского университета применили передовые методы лазерной микроскопии, чтобы проследить, как изменения уровней гормонов, вырабатываемых яичниками, воздействуют на структуру и работу нейронов в гиппокампе мышей – области мозга, играющей ключевую роль в памяти и пространственном восприятии у млекопитающих. Они выяснили, что гормональные колебания, происходящие в течение 4-дневного эстрального цикла мышей (аналогичного 28-дневному менструальному циклу у человека), значительно влияют на форму и активность нейронов в гиппокампе.

Гиппокамп – структура мозга, отвечающая за память и обучение. Повреждения этой области лишают человека способности запоминать новую информацию. Он также содержит множество рецепторов к половым гормонам, таким как эстроген и прогестерон, что указывает на их возможное влияние на когнитивные функции. Ученые применили двухфотонную лазерную микроскопию, чтобы отслеживать изменения дендритных шипиков – мембранный вырост на поверхности дендрита, у мышей в течение нескольких эстральных циклов. Они обнаружили, что во время течки формируется много новых шипиков, которые затем сокращаются к моменту овуляции. Плотность шипиков менялась на 20-30%, затрагивая тысячи синаптических связей на нейрон.

В исследовании ученые изучали, как возбуждение нейрона (потенциал действия) распространяется по его структуре. Обычно сигнал поступает через дендриты в тело клетки, а затем в аксон. Однако также происходит обратная передача сигнала в дендриты, что, как предполагается, важно для обучения и формирования памяти. Ученые обнаружили, что в фазу пика эстрадиола этот обратный сигнал проникал глубже в дендриты, что может усиливать пластичность мозга – его способность формировать новые связи.

Чтобы понять, как это влияет на поведение, исследователи наблюдали за так называемыми "клетками места" в гиппокампе – нейронами, активирующимися, когда животное находится в определённом месте. Мышей помещали в разные среды, одновременно регистрируя активность мозга. Оказалось, что во время течки клетки места реагировали на знакомые пространства наиболее стабильно, а при низком уровне гормона – с меньшей надежностью. Это впервые позволило проследить тонкие изменения нейронной структуры и функции у одного и того же животного в динамике.

Хотя исследование проводилось на мышах, его выводы актуальны и для людей. Работы показали, что гормональные колебания в течение менструального цикла также связаны с изменениями в гиппокампе у женщин. Кроме того, гормональные ритмы наблюдаются и у мужчин: например, тестостерон может превращаться в эстроген и воздействовать на те же рецепторы. Это подчеркивает, что гормонально обусловленная нейропластичность – явление универсальное и требует внимания в нейронаучных исследованиях.