Remiantis naujais Oregono sveikatos ir mokslo universiteto tyrimais, dažnai ignoruojama ląstelių tipas smegenyse vaidina dinamišką ir stebėtinai sudėtingą vaidmenį mūsų sugebėjime apdoroti informaciją.
Tyrimas, paskelbtas žurnale Mokslaspateikia tiesioginius įrodymus, kad realiuoju laiku veikia žvaigždės formos glijos ląstelės, žinomos kaip astrocitai, gyvose vaisių musių smegenyse. Gausus ląstelių tipas – daugybę 35% visų žmogaus smegenų ląstelių – yra pagrindinė sudėtingo tinklo, reglamentuojančio smegenų funkciją, organizuojančią dalį.
„Mes tikimės, kad tai iš esmės keičia, kaip sritis mąsto apie astrocitus ir jų vaidmenį tarpininkaujant neurofiziologijai ir elgesiui“, – sakė OHSU Vollum instituto direktorius vyresnysis autorius Marcas Freemanas.
„Ilgainiui tai turėtų pakeisti tai, kaip žmonės galvoja apie terapiją, skirtą dėmesio, nerimo ir nuotaikos reguliavimo terapijai.”
Šis atradimas buvo pakartotas graužikų astrocituose. Tai rodo, kad tai yra senovinis evoliucijos bruožas, kuris gali būti išsaugotas kituose žinduoliuose, įskaitant žmones.
„Manau, kad tai evoliuciškai svarbi išgyvenimui“, – sakė pagrindinis autorius Kevinas Guttenplanas, Ph.D., podoktorantūros mokslininkas Freemano laboratorijoje.
„Jei tigras yra už jūsų, turite greitai pakeisti, kaip galvoja visi smegenų regionai – laikas išjungti visa kita jūsų protu ir visiškai sutelkti smegenis į pabėgimą. Ne laikas galvoti apie ką nors kitą.”
Remiantis atradimais
Manoma, kad vienu metu astrocitai atlieka tik palaikomąjį vaidmenį, teikdami maistą ir pašalindami atliekas neuronams – ląstelėms, kurios sudaro smegenų „tvirtą“, perduodamos signalus, leidžiančius mums mąstyti, veikti ir jausti pojūčius.
2016 m. Freemanas ir bendradarbiai pirmą kartą užfiksavo, kad astrocitai taip pat perduoda signalus tarp neuronų.
Remdamiesi tuo atradimu, tyrėjai parodo kai kuriuos konkrečius mechanizmus, atskleidžiančius, kaip tos ląstelės perduoda signalus. Pasirodo, tai yra labai sudėtingas sąveika, kai astrocitai gali įjungti ir išjungti jų sugebėjimą reaguoti į cheminius neurotransmiterius smegenyse, tokius kaip dopaminas ir glutamatas.
„Astrocitai yra tikrai dideli, o viena ląstelė gali turėti 100 000 sinapsių, galinčių siųsti signalus į kitas ląsteles“, – teigė Guttenplanas.
„Šis mechanizmas leidžia jiems pasirinkti, kuriuos neuronus klausytis. Gebėjimas išjungti kai kurias iš tų grandinių leidžia astrocitams prasmingai suvokti smegenų aktyvumo kakofoniją.”
Tyrėjai nustatė, kad manipuliuodami šiuo astrocituose esančiu keliu, jie sugebėjo sutrikdyti vaisių musių elgesį – pabrėždami tai, kad šie maži pokyčiai gali turėti stiprų poveikį.
„Svarbiausia gali būti astrocitai“
Neuromokslininkai anksčiau manė, kad astrocitai yra daug pasyvesni smegenų fiziologijos žaidėjai.
„Šis tyrimas parodo astrocitų svarbą neuronų veikloje ir elgsenoje“, – teigė Nacionalinio neurologinių sutrikimų instituto ir insulto instituto, kuris yra Nacionalinių sveikatos institutų dalis, Ph.D. Miriam Leenders.
„Tai taip pat parodo, kaip pagrindiniai neuromokslų tyrimai tokiuose modelių sistemose, tokiose kaip vaisių musė, gali suteikti pagrindinių naujų įžvalgų apie smegenų fiziologiją.”
Nauji tyrimai atskleidžia, kad astrocitai gali tiesiogiai reaguoti į visų rūšių neuronų pranešimus. Tokiu būdu jie vaidina svarbų vaidmenį sudėtingame neuronų signalizacijos tinkle, kuris skatina pažinimą ir kontroliuoja fizinį elgesį. Be to, jie nustatė, kad šie atsakymai dinamiškai keičiasi su smegenų būsena, leidžiančia astrocitams organizuoti sudėtingą neuronų tinklą, leidžiantį smegenims dalyvauti atliekant užduotis.
„Šios ląstelės„ daro “aktyviai kontroliuoja neuronų aktyvumą tikrai galingai“, – teigė Guttenplanas.
Tačiau mokslininkai perspėja, kad atradimas apsunkina mokslinį supratimą apie tai, kaip veikia smegenys. Įsivaizduokite vieną astrocitų švirkštą tūkstančiais sinapsių, kurių vartų mechanizmus gali pakaitomis suaktyvinti arba nutildyti aplink jį sukasi daugybė užuominų. Ir tada padauginkite jį iš milijonų astrocitų visose žmogaus smegenyse.
„Tai be galo sudėtinga“, – teigė Guttenplanas.
Tuo pat metu tyrėjai vis dažniau randa įrodymų, kad glijos ląstelės vaidina svarbų vaidmenį smegenų traumose ir neurodegeneracinėmis sąlygomis, tokiomis kaip Alzheimerio liga ir Parkinsono ligos. Gerinant mokslinį supratimą, kaip šios ląstelės funkcionuoja, galėtų padėti užkirsti kelią ligoms ar išsivystyti gydymui.
„Kai kuriomis iš šių sąlygų tokie dalykai kaip dėmesys ir dėmesys sutrikdo“, – teigė Guttenplanas. „Astrocitai gali būti raktas”.