Нейроны общаются между собой посредством процесса, называемого синаптической передачей, где один нейрон высвобождает из пресинаптического окончания химические вещества, или нейромедиаторы. Эти молекулы перемещаются через микроскопическую синаптическую щель и связываются с рецепторами соседнего постсинаптического нейрона, вызывая ответную реакцию.

Обычно считается, пишет Science Daily, что спонтанные передачи (сигналы, которые происходят случайно) и вызванные передачи (сигналы, вызванные сенсорным входом или опытом) происходят из одного типа канонического синаптического сайта и используют общий молекулярный механизм. На модели мыши исследовательская группа из Пенсильванского университета обнаружила, что на самом деле для регуляции этих двух типов активности мозг использует отдельные синаптические передающие сайты со своими особенностями и правилами.

«Мы сосредоточились на первичной зрительной коре, где начинается корковая визуальная обработка, — сказал Юэ Ян, первый автор исследования. — Мы ожидали, что спонтанные и вызванные передачи будут следовать одинаковой траектории развития, но вместо этого обнаружили, что они расходятся сразу после того, как открываются глаза».

Когда мозг начал получать визуальную информацию, вызванные передачи продолжали усиливаться, тогда как, спонтанные передачи остаются на одном уровне. Это говорит о том, что к двум режимам сигнализации мозг применяет разные формы контроля.

Разобраться в причине ученым помогло химическое вещество, активирующее рецепторы на постсинаптической стороне. Спонтанная реакция сразу возросла, а вызванный сигнал остался без изменений. Отсюда вывод, что два типа передачи действуют через функционально разные синаптические сайты.

Вероятно, это разделение обязанностей позволяет мозгу поддерживать постоянную фоновую активность посредством спонтанной сигнализации, одновременно совершенствуя поведенчески значимые пути посредством вызванной активности. Эта двойная система поддерживает как гомеостаз, так и пластичность Хебба, процесс, зависящий от опыта, который укрепляет нейронные связи во время обучения.

Недавнее открытие ученых из США бросает вызов пониманию когнитивных способностей млекопитающих, включая человека. Оказывается, половые гормоны влияют на пластичность мозга и память.