Учёные обнаружили, что отростки нервных клеток могут иметь не форму ровных трубок, а напоминать цепочку мелких бусин. Такая структура встречалась в аксонах мышей, причём её наблюдали как в лабораторных культурах, так и в тканях взрослых и эмбриональных животных. Исследование специалистов Johns Hopkins Medicine было опубликовано 2 декабря 2024 года в журнале Nature Neuroscience.
Аксоны передают электрические сигналы от нейронов к другим клеткам. Ранее выраженные утолщения на них обычно связывали с повреждением, гибелью нервных клеток или нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Паркинсона. Однако в новой работе исследователи описали небольшие повторяющиеся расширения, не связанные с синапсами, и предположили, что они могут быть частью нормального строения аксона.
Интерес к этому явлению у Шигэки Ватанабэ возник после наблюдений за похожими структурами у червей. Вместе с коллегами он проверил, связаны ли «бусины» с внутренним белковым каркасом аксона, но после нарушения этой системы они не исчезли. Тогда учёные сосредоточились на свойствах мембраны и при участии биофизика Падмини Рангамани разработали математические модели, описывающие влияние механических сил на форму отростка.
Для изучения тончайших структур исследователи применили электронную микроскопию после замораживания под высоким давлением. Такой метод позволяет сохранить форму клеток лучше, чем химическая фиксация и обезвоживание. Как пояснил Ватанабэ в сообщении университета, замораживание сохраняет структуру примерно так же, как заморозка винограда, тогда как обезвоживание превращает его в изюм. Похожий рисунок обнаружили на десятках тысяч изображений, а наблюдения живых нейронов подтвердили, что он не был следствием подготовки образцов.
Размер расширений менялся под воздействием окружающей среды. Повышение концентрации сахара уменьшало их, а удаление холестерина делало мембрану более мягкой и текучей, изменяло форму аксонов и снижало скорость передачи электрических сигналов. После высокочастотной стимуляции «бусины» в среднем становились на 8% длиннее и на 17% шире, а замедление сигналов сохранялось не менее часа. При этом скорость зависела не только от размеров расширений, но и от ширины узких участков между ними.
Позднее похожие аксоны обнаружили в тканях коры человеческого мозга, полученных во время операций по поводу эпилепсии. Об этом сообщила работа Челси Эддингс и её коллег, включая Ватанабэ, опубликованная онлайн 24 ноября 2025 года в журнале Neuron и в выпуске от 4 февраля 2026 года. Исследования Johns Hopkins, о которых сообщал ScienceDaily, показывают, что аксоны могут быть не пассивными проводами, а структурами, способными менять форму и влиять на прохождение нервных сообщений.