Влияние глиальных клеток на синаптическую связь: скорее да, или скорее нет?

Давненько не брал в руки шашку, а тут прям такая новость!
Похоже, придется пересматривать недавние, но популярные концепции!

В рамках серии Нейробиология и искусственный интеллект

Астроциты — клетки нейроглии, которым раньше отводилась роль вспомогательных клеток, функции которых заключались лишь в доставке к нейронам полезных веществ и удалении вредных. Однако, за последние лет 20 появилось много работ, где описывается механизм трехсторонней синаптической связи, в которой астроциты принимают активную роль в модуляции активности синапса. Это привело к довольно распространенному мнению, что чтобы понять как работает мозг, мало рассматривать только нейроны, необходимо принимать во внимание еще и глиальные клетки.

И вот буквально сегодня, в журнале Science появилась статейка, в которой утверждается, что такое трехстороннее взаимодействие характерно только для развивающихся организмов, а во взрослых такого уже не наблюдается.

Так что же это такое и чем нам это грозит?

В начале 90х была выдвинута теория, что электрически неактивные клетки астроциты могут «чувствовать» передачу сигналов с помощью глутамата в синапсах (glutamatergic synapses). [Напомню, что в возбуждающих глутаматных синапсах, которые считаются довольно хорошо описанными, нейротрансмиттер глутамат высвобождается из пре-синаптических пузырьков и связывается с рецепторами на пост-синаптической мембране, вызывая ее деполяризацию и, тем самым, передавая сигнал с одного нейрона на другой.] И тому было найдено множество подтверждений. Поэтому было выдвинуто множество теорий, где это может использоваться мозгом: от долговременной потенциации (основа долговременной памяти?) до высших когнитивных функций и сна.

Но товарищи из университета Рочестера заметили, что большинство работ было основано на образцах, взятых из молодых грызунов. Так что для своих опытов они взяли новорожденных и взрослых особей и сравнили результаты. А результаты показали, что гены, ответственные за подобное поведение не экспрессируются у взрослых грызунов (и людей тоже). И получается, что когда в синапсе высвобождается глутамат, то астроциты не всегда высвобождают ионы кальция (чем, собственно, они могли бы влиять на свойства передачи сигнала в синапсе), а только в течение довольно короткого жизненного периода. Таким образом, в общем случае, влияние астроцитов ограничивается случаями, когда идет слишком активное высвобождение глутамата или в ответ на общее повышение концентрации нейромодуляторов (происходящих, например при возбуждении или просыпании ото сна). Отсюда следует, что астроциты не могут активно влиять на быстрые синаптические процессы, которые считаются ответственными за когнитивные функции.

А для теоретиков ИИ это может значить, например, что стоит таки сосредоточиться на самих нейронах, нежели пытаться описать взаимодействие всего со всем. Но это же значит, что скорее всего, придется придумывать и развивать новые теории связи когнитивных функций с деятельностью нейронов, нежели идти экстенсивным путем раздувания объема компьютерных симуляций.