تشير نقاط الاشتباك العصبي إلى نقاط الاتصال بين الخلايا العصبية حيث يتم تمرير المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى. تحدث عادة بين محور عصبون واحد وتغصنات الخلايا العصبية الأخرى. حتى الآن ، لم تُلاحظ أبدًا نقاط الاشتباك العصبي بين محور العصبون والهدب الأولي.
باستخدام المجاهر عالية الدقة والأدوات المبتكرة ، قام العلماء في حرم جانيليا للأبحاث التابع لمعهد HHMI بدراسة عمق الخلية والأهداب لمراقبة المشبك. اكتشفوا نوعًا جديدًا من المشابك في الشعر الصغير على سطح الخلايا العصبية. يمثل هذا المشبك الخاص طريقة لتغيير ما يتم نسخه أو صنعه في النواة ، مما يغير البرامج بأكملها.
قال ديفيد كلافام ، قائد مجموعة جانيليا ، الذي قاد فريقه البحث الجديد ، "التأثيرات في الخلية ليست قصيرة الأمد فقط ، بعضها يمكن أن يكون طويل الأمد. إنه مثل رصيف جديد في خلية يعطي تعبيرًا سريعًا الوصول إلى الكروماتين التغييرات ، وهو أمر مهم للغاية لأن الكروماتين يغير العديد من جوانب الخلية ".
يمكن أن يساعد اكتشاف هذا النوع الجديد من المشابك العلماء على فهم أفضل لكيفية توصيل التغييرات الخلوية طويلة المدى. ال أهداب، التي تمتد من داخل الخلية ، بالقرب من النواة ، إلى السطح ، قد توفر طريقة أسرع وأكثر تركيزًا للخلايا لإجراء هذه التعديلات طويلة المدى.
تلعب الأهداب - وهي عضيات شبيهة بالشعر مرتبطة بسطح الخلية - دورًا أساسيًا في انقسام الخلية أثناء التطور. ومع ذلك ، فإنه لا يزال بعيد المنال لماذا احتفظت الخلايا الأخرى في أجسامنا ، بما في ذلك الخلايا العصبية ، بهذا النتوء الشبيه بالشعر بحجم البكتيريا حتى مرحلة النضج.
نظرًا لحقيقة أن هذه الأهداب كانت صعبة الرؤية باستخدام طرق التصوير التقليدية ، فقد تجاهلها العلماء بشكل عام. ومع ذلك ، أحدثت التطورات الحديثة في تكنولوجيا التصوير اهتمامًا بهذه الزوائد الصغيرة.
باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح بحزمة الأيونات المركزة ، أو FIB-SEM ، يلقي العلماء نظرة على الأهداب. لاحظوا وجود اتصال أو تشابك عصبي بين العصبون محور عصبي والهدب بارز خارج جسم الخلية. يشير الفريق إلى هذه الوصلات على أنها مشابك عصبية "axo-cilium" أو "axo-ciliary" بسبب تشابهها البنيوي مع المشابك المعروفة.
في وقت لاحق ، طور العلماء أجهزة استشعار حيوية وأدوات كيميائية جديدة لتحديد وظيفة هذا المشبك الجديد. استخدموا التصوير الفلوري مدى الحياة (FLIM) لقياسات أفضل للأحداث البيوكيميائية داخل الأهداب.
قال Shu-Hsien Sheu ، العالم البارز في Janelia والمؤلف الأول للدراسة الجديدة ، "لقد تعلمت FLIM أثناء الوباء لمواجهة بعض التحديات التقنية. تحولت إلى تغيير قواعد اللعبة ".
باستخدام هذه الأدوات ، أظهر العلماء خطوة بخطوة - كيف يمكن للناقل العصبي السيروتونين من المحور العصبي إلى المستقبلات الموجودة على الأهداب. يؤدي هذا إلى تشغيل سلسلة إشارات تفتح بنية الكروماتين وتسمح بإجراء تغييرات على المادة الجينومية في نواة الخلية.
قال شو ، "الوظيفة هي التي تجعل الهياكل الثابتة تنبض بالحياة. وبمجرد أن نكون واثقين من النتائج الهيكلية ، نظرنا بعمق في خصائصها الوظيفية ".
يقول شو ، "إن فلسفة البحث المبنية على الفضول لدى معهد HHMI قد مكنت من الاكتشاف ، والذي ربما لم يكن ممكنًا في بيئة البحث التقليدية. هذا مثال جيد لكيفية عمل الملاحظات في الاكتشافات ".
العلماء وأشار, "نظرًا لأن الإشارات التي تم تمريرها عبر المشبك الهدبي تتيح إجراء تغييرات على المادة الجينومية في النواة ، فمن المحتمل أن تكون مسؤولة عن التغيرات طويلة المدى في الخلايا العصبية أكثر من الإشارات التي تنتقل من المحاور إلى التشعبات. يمكن أن تستمر هذه التغييرات من ساعات إلى أيام إلى سنوات ، اعتمادًا على تشفير الكروماتين للبروتينات ".
لاحظ العلماء بشكل رئيسي مستقبلات السيروتونين. هناك ما لا يقل عن سبعة إلى 10 مستقبلات أخرى على الأهداب للناقلات العصبية المختلفة التي يجب فحصها الآن. تستحق الأهداب الموجودة على خلايا أخرى خارج الدماغ ، مثل الكبد والكلى ، أيضًا نظرة فاحصة.
يمكن أن يساعد الفهم الأفضل لدور هذه المشابك والمستقبلات الهدبية العلماء على تطوير المزيد من الأدوية الانتقائية. تستخدم الأدوية التي تستهدف ناقلات السيروتونين لعلاج الاكتئاب ، بينما يرتبط السيروتونين أيضًا بدورة النوم والاستيقاظ.
المرجع مجلة:
