Yra žinoma, kad neuronai bendrauja ir integruoja informaciją, kurią gauna iš savo dendritų, į šakas panašių struktūrų, besitęsiančių iš jų kūno. Priešingai, iki šiol manoma, kad astrocitų, žvaigždžių formos glialinių ląstelių, esančių centrinėje nervų sistemoje (CNS), aktyvumas iš esmės yra nekoordinuotas, todėl trūksta centrinės informacijos integracijos.
Ciuricho universiteto ir ETH Ciuricho mokslininkai neseniai surinko įrodymų, rodančių, kad šis plačiai paplitęs astrocitų aprašymas gali būti klaidingas arba bent jau neišsamus, nes iš tikrųjų jie integruoja informaciją apie praeities įvykius.
Jų išvados, paskelbtos m Gamtos neuromokslaikonkrečiai atskleidžia sąlyginę kalcio signalų integraciją į procesus, vykstančius astrocitų somoje (ty ląstelės kūne).
„Mūsų tyrimai iš pradžių buvo skirti patikrinti konkrečią hipotezę apie astrocitų funkciją“, – „Medical Xpress“ sakė Fritjofas Helmchenas, straipsnio bendraautorius. „Tačiau atlikdami nuodugnią kalcio vaizdavimo duomenų analizę, atlikome nesusijusį ir intriguojantį stebėjimą apie kalcio signalus astrocituose: pastebėjome, kad kalcio signalai iš smulkių ląstelių procesų sklinda į somą per kelias sekundes. labai tvirtas ir esminis poveikis“.
Rezultatai, kuriuos Helmchenas ir jo kolegos surinko savo eksperimentų metu, neatsako į tyrimo klausimą, kurį jie iš pradžių bandė išspręsti. Nepaisant to, jie paskatino netikėtą pastebėjimą, kuris gali atverti naują kelią neurologijos tyrimams.
Priešingai nei neuronai, astrocitai nėra elektriškai sužadinami, o tai reiškia, kad jie negeneruoja ir neperduoda elektrinių signalų (ty veikimo potencialų). Vienintelis būdas stebėti astrocitų aktyvumą yra vaizduoti signalines molekules, tokias kaip kalcis, jų viduje.
„Mes atlikome dviejų fotonų kalcio signalų vaizdavimą pelių, bėgiojančių bėgimo takeliu, hipokampe ir atidžiai išanalizavome įrašus“, – „Medical Xpress“ pasakojo šio straipsnio bendraautorius Peteris Rupprecht. „Todėl mūsų pagrindinė technika buvo sutelkta į gryną stebėjimą ir išsamią analizę.”
Helmchenas, Rupprecht ir jų kolegos sugebėjo surinkti įrodymus apie praeities įvykių integraciją astrocituose, naudodami pažangius analizės metodus, pagrįstus vadinamosiomis koreliacijos funkcijomis. Savo eksperimentuose jie taip pat naudojo optogenetikos metodus, kad suaktyvintų locus coeruleus – mažą smegenų kamieno branduolį, kuris reguliuoja susijaudinimo ir dėmesio procesus.
„Šiais metodais parodėme, kad astrocitinius įvykius reguliuoja neuromoduliatorius noradrenalinas“, – sakė Rupprecht. „Tikimės, kad mūsų tyrimas paskatins kitus astrocitų tyrinėtojus taikyti mūsų metodus ir analizės metodus savo tyrimams.”
Ši mokslininkų komanda pirmoji sistemingai parodė, kaip astrocitai lėtai integruoja informaciją savo somoje. Įdomu tai, kad jų stebėtas integracijos procesas primena somatinę integraciją, kuri buvo plačiai dokumentuota neuronuose.
„Mes taip pat parodėme, kaip šią integraciją reguliuoja susijaudinimas ir locus coeruleus, mažas branduolys smegenų kamiene“, – sakė Rupprecht. „Manome, kad šis informacijos apdorojimo būdas yra labai svarbus astrocitų, kaip skaičiavimo vienetų, funkcijai hipokampe ir žievėje.”
Helmcheno, Rupprechto ir jų bendradarbių surinktos išvados gali turėti didelių mokslinių tyrimų pasekmių, nes jos rodo, kad astrocitai vaidina didesnį vaidmenį nei tikėtasi apdorojant ir integruojant gaunamus signalus. Ateityje jie galėtų atverti kelią daugiau novatoriškų atradimų apie astrocitų funkciją sveikatai ir ligoms.
„Šiame tyrime mes ištyrėme, kaip astrocitai integruoja signalus savo somoje, bet ką jie daro, kai jų soma yra aktyvuota ir kaip jie veikia neuronus?” Helmchenas pridūrė. „Mes manome, kad jie vienu ar kitu būdu prisideda prie informacijos apdorojimo neuronų tinkluose. Mūsų tyrimas kelia daug klausimų, dėl kurių ateityje reikės bendrų daugelio laboratorijų pastangų.”