Wprowadzenie
Mózg jest niczym, jeśli nie jest komunikatywny. Neurony są gadułami tego narządu konwersacyjnego i porozumiewają się między sobą poprzez wymianę impulsów elektrycznych za pomocą przekaźników chemicznych zwanych neuroprzekaźnikami. Powtarzając ten proces miliardy razy na sekundę, mózg przekształca skupiska substancji chemicznych w skoordynowane działania, wspomnienia i myśli.
Naukowcy badają działanie mózgu, podsłuchując rozmowę chemiczną. Ale neurony mówią tak głośno i często, że jeśli istnieją inne, cichsze głosy, może być trudno je usłyszeć.
Przez większą część XX wieku neurobiolodzy w dużej mierze zgadzali się co do tego, że neurony to jedyne komórki mózgowe, które propagują sygnały elektryczne. Uważano, że wszystkie pozostałe komórki mózgowe, zwane glejami, pełnią wyłącznie role pomocnicze. Potem, w 20 roku, pojawiło się ciekawe zjawisko: Naukowcy zauważony astrocyt, podtyp komórek glejowych, reagujący na glutaminian, główny neuroprzekaźnik generujący aktywność elektryczną.
W ciągu dziesięcioleci zespoły badawcze przedstawiły sprzeczne dowody, niektóre twierdząc, że astrocyty sygnalizują, a inne odpowiadając, że zdecydowanie tak nie jest. Nieporozumienia toczyły się na konferencjach i w przeglądu po przeglądu dowodów. Obie strony wydawały się nie do pogodzenia.
Nowy artykuł opublikowany w Natura we wrześniu przedstawia najlepszy jak dotąd dowód na to, że astrocyty mogą sygnalizować, zebrany w ciągu ośmiu lat przez zespół kierowany przez Andreę Volterrę, wykładowcę wizytującego w Wyss Center for Bio and Neuro Engineering w Genewie w Szwajcarii. Badanie obejmuje dwa kluczowe dowody: obrazy glutaminianu wypływającego z astrocytów oraz dane genetyczne sugerujące, że komórki te, zwane astrocytami glutaminergicznymi, posiadają maszynerię komórkową pozwalającą wykorzystywać glutaminian w taki sam sposób, jak robią to neurony.
Artykuł pomaga także wyjaśnić dziesięciolecia sprzecznych ustaleń. Ponieważ tylko niektóre astrocyty mogą przekazywać taką sygnalizację, obie strony sporu w pewnym sensie mają rację: wyniki badacza zależą od tego, z jakich astrocytów pobrał próbki.
„To badanie jest o tyle fajne, że wyjaśnia, dlaczego oba te dane istnieją i są ze sobą sprzeczne” – powiedział Christopher Dulla, profesor neurologii na Uniwersytecie Tufts, który bada sygnalizację astrocytarną i nie był zaangażowany w nowe prace. „Zazwyczaj to kupuję”.
Odkrycie otwiera możliwość, że niektóre astrocyty stanowią istotną część obwodów mózgu. „Coraz częściej dochodzimy do poglądu, że w funkcjonowaniu mózgu biorą udział wszystkie typy komórek” – stwierdził Volterra. „Jest znacznie bardziej zintegrowany, niż wcześniej sądzono”.
Sieć komunikacyjna
Powszechna nazwa „glia” – od greckiego słowa oznaczającego „klej” – określająca wszystkie komórki mózgowe niebędące neuronami, np. astrocyty, odzwierciedla początkowy pogląd naukowców, że ich głównym celem jest łączenie neuronów. Jednak badacze odkryli to już od czasu pierwszego opisu astrocytów w 1865 roku mogą zrobić znacznie więcej. Po pierwsze, mają receptory glutaminianu, których używają do wykrywania i usuwania nadmiaru neuroprzekaźników w przestrzeniach wokół neuronów.
Mniej jasne jest to, czy mogą samodzielnie używać glutaminianu do generowania sygnału elektrycznego. W 1994 roku badacze stymulowane astrocyty w naczyniu i zaobserwowałem, że pobliskie neurony wydają się reagować, przygotowując się do wysłania sygnału. A w 1997 r. Volterra i jego współpracownicy zaobserwowałem coś odwrotnego: Astrocyty szczurów odpowiadały na wezwania neuronów oscylującymi falami cząsteczki sygnalizacyjnej wapnia. W latach 2000–2012 badacze opublikowali ponad 100 artykułów przedstawiających dowody przemawiające za zdolnością astrocytów do komunikowania się za pośrednictwem synaps.
Inni jednak kwestionowali sposób gromadzenia i interpretacji tych dowodów. Na przykład w 2014 r. badacze odkryty że kluczowy model myszy był wadliwy, co rodzi pytania dotyczące wcześniejszych badań z udziałem tych myszy.
W międzyczasie pogląd na astrocyty ewoluował i naukowcy zaczęli uważać je za aktywnych uczestników przetwarzania informacji przez mózg. Podczas gdy neurony i ich rozgałęzione dendryty są często przedstawiane jako drzewa, astrocyty przypominają bardziej grzyby, tworząc ciasno tkaną matę, która okrywa mózg i dzieli się informacjami pomiędzy jego częściami składowymi. W ten sposób astrocyty wydają się tworzyć skoordynowaną sieć, która wpływa na aktywność neuronów. Na przykład w 2016 roku, prowadząc badania z zakresu neurologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, Kira Poskanzer odkryty że astrocyty myszy mogą skłonić pobliskie neurony do przejścia w stan rytmicznego snu poprzez regulację poziomu glutaminianu.
„To mniej jak pojedyncza komórka wykonująca swoje własne zadania, a bardziej jak część całego zespołu komórek współpracujących ze sobą” – powiedział Poskanzer, obecnie pracujący w start-upie biotechnologicznym Arcadia Science.
Istnieje jednak różnica pomiędzy usuwaniem glutaminianu a prawdziwym generowaniem sygnałów. Volterra uważał, że niektóre astrocyty są zdolne do tego drugiego. Jednak aby to udowodnić, potrzebował dowodów na to, że astrocyty mogą wysyłać sygnały i dysponować odpowiednimi narzędziami, aby robić to w odpowiedni i znaczący sposób.
Nowa klasa komórek mózgowych
Volterra wykorzystała nowe podejście do badania mózgu: sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, które pozwala uzyskać migawkę pełnego zestawu genów aktywnych w poszczególnych komórkach całej tkanki. Przeszukując osiem baz danych mysich komórek hipokampa, zidentyfikował dziewięć skupisk astrocytów różniących się aktywnością genów. Astrocyty w jednym – i tylko jednym – skupisku dokonały transkrypcji białek, o których wiadomo, że biorą udział w przechowywaniu, uwalnianiu i transporcie neuroprzekaźników za pomocą pęcherzyków, tak jak ma to miejsce w neuronach. Komórki nie były równomiernie rozmieszczone w całym obszarze mózgu, a nawet w określonych obwodach.
Aby sprawdzić, czy ludzie mają te komórki, Volterra i jego zespół przeszukali trzy bazy danych ludzkich komórek hipokampa w poszukiwaniu tych samych sygnatur białkowych, które zaobserwowali w astrocytach myszy. Podpisy pojawiły się we wszystkich trzech zestawach danych.
Jednak te dane genetyczne nadal stanowiły dowód pośredni. Volterra musiała pokazać sygnalizację w działaniu. On i jego zespół symulowali sygnał neuronowy wysyłany do astrocytów w skrawkach mózgu myszy i wykonywali zdjęcia cząsteczek uwalnianych przez astrocyty. Niektóre – ale nie wszystkie – astrocyty zareagowały glutaminianem. A kiedy badacze zapobiegli wykorzystywaniu pęcherzyków przez astrocyty, komórki nie mogły już uwalniać glutaminianu.
Dla Volterry dowody były jasne. „Mieliśmy rację. Istnieją astrocyty, które uwalniają glutaminian” – powiedział. „Ale myliliśmy się również, ponieważ myśleliśmy, że wszystkie astrocyty uwalniają glutaminian”.
Odkrycia niemal na pewno wywracają do góry nogami obecne rozumienie sposobu, w jaki mózg się komunikuje, powiedział Dmitri Rusakov, profesor neurologii na University College London, który nie był zaangażowany w prace. Ale w jaki sposób, pozostaje kwestią otwartą.
Wiedza o tym, że astrocyty mogą sygnalizować, to tylko pierwszy krok. Fakt ten nie odpowiada na reakcję synaps na glutaminian astrocytowy. Nie mówi, które funkcje wymagają sygnalizacji astrocytów zamiast neuronów lub oprócz nich. Nie wyjaśnia, dlaczego niektóre obszary mózgu mają więcej astrocytów glutaminergicznych niż inne lub dlaczego pewien podzbiór wykorzystuje tę funkcję, a reszta nie.
Zamiast tego, jak wszystkie nowe odkrycia, stawia ona naukę przed nowymi pytaniami, na które musi odpowiedzieć.
„Mamy znaczny materiał dowodowy” – powiedział Rusakow. „Teraz potrzebujesz teorii, aby to wszystko złożyć w jedną całość”.
Quanta przeprowadza serię ankiet, aby lepiej służyć naszym odbiorcom. Weź nasze ankieta czytelnicza biologii i zostaniesz wpisany, aby wygrać za darmo Quanta towar.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.quantamagazine.org/these-cells-spark-electricity-in-the-brain-theyre-not-neurons-20231018/
- :Jest
- :nie
- ][P
- $W GÓRĘ
- 100
- 1994
- 2000
- 2012
- 2014
- 2016
- 20
- a
- zdolność
- O nas
- Konto
- w poprzek
- Działania
- działania
- aktywny
- działalność
- dodatek
- Korzyść
- Po
- uzgodniony
- Wszystkie kategorie
- prawie
- również
- wśród
- an
- i
- Inne
- odpowiedź
- zjawić się
- pojawił się
- podejście
- SĄ
- obszary
- na około
- AS
- At
- publiczność
- BE
- bo
- być
- zanim
- Początek
- Uważa
- BEST
- Ulepsz Swój
- pomiędzy
- miliardy
- Biotechnologia
- ciało
- obie
- Obie strony
- Mózg
- Komórki mózgowe
- ale
- kupować
- by
- Wapń
- California
- nazywa
- Połączenia
- CAN
- zdolny
- Komórki
- Centrum
- Wiek
- na pewno
- chemiczny
- Christopher
- klasa
- jasny
- koledzy
- Studentki
- jak
- komunikować
- kompletny
- prowadzenia
- konferencje
- Sprzeczny
- Rozważać
- składnik
- kontrowersja
- Rozmowa
- konwersacyjny
- Chłodny
- skoordynowane
- mógłby
- ciekawy
- Aktualny
- dane
- zestawy danych
- Bazy danych
- lat
- Zdecydowanie
- opis
- wykryć
- różnica
- odkryty
- odkrycie
- danie
- Wybitny
- dystrybuowane
- do
- Nie
- robi
- dubbingowane
- elektryczność
- wyłonił
- Inżynieria
- Wchodzę
- wpisana
- niezbędny
- Parzyste
- równomiernie
- dowód
- ewoluuje
- przykład
- nadmiar
- wymiana
- Wyjaśniać
- wyjaśnienie
- fakt
- faworyzować
- Ustalenia
- i terminów, a
- wadliwe
- Płynący
- W razie zamówieenia projektu
- Nasz formularz
- Francisco
- Darmowy
- od
- funkcjonować
- Funkcje
- zebrane
- Generować
- generuje
- generujący
- genetyczny
- Genewa
- Glia
- got
- grecki
- miał
- Ciężko
- Have
- he
- słyszeć
- pomaga
- jego
- przytrzymaj
- W jaki sposób
- Jednak
- HTTPS
- człowiek
- pomysł
- zidentyfikowane
- if
- zdjęcia
- in
- obejmuje
- indywidualny
- Informacja
- początkowy
- zamiast
- zintegrowany
- najnowszych
- zaangażowany
- IT
- JEGO
- Klawisz
- znany
- w dużej mierze
- mniej
- lubić
- Londyn
- dłużej
- maszyny
- magazyn
- Główny
- wymowny
- wspomnienia
- towar
- może
- model
- cząsteczka
- jeszcze
- większość
- dużo
- Nazwa
- Natura
- Potrzebować
- potrzebne
- Neurony
- Neuroscience
- Nowości
- NIH
- Nie
- nic
- już dziś
- of
- często
- on
- ONE
- tylko
- koncepcja
- otwiera
- or
- Inne
- Pozostałe
- ludzkiej,
- na zewnątrz
- koniec
- własny
- Papier
- Papiery
- część
- Uczestnicy
- udział
- strony
- Ludzie
- dla
- wykonać
- zjawisko
- sztuk
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- grał
- stwarza
- możliwość
- przygotowanie
- prezenty
- Wcześniejszy
- wygląda tak
- przetwarzanie
- Profesor
- dowód
- Białko
- Białka
- Udowodnij
- zapewnia
- opublikowany
- czysto
- cel
- położyć
- Magazyn ilościowy
- pytanie
- Zapytana
- pytania
- wychowywanie
- SZCZUR
- Czytelnik
- region
- regulujący
- zwolnić
- wydany
- Raportowanie
- wymagać
- Badania naukowe
- Badacze
- Odpowiadać
- odpowiadanie
- REST
- Efekt
- prawo
- RNA
- role
- Powiedział
- taki sam
- San
- San Francisco
- zobaczył
- powiedzieć
- nauka
- Naukowcy
- druga
- widzieć
- wydać się
- wydawało się
- widziany
- wysłać
- rozsądek
- wrzesień
- sekwencjonowanie
- Serie
- służyć
- Zestawy
- Akcje
- pokazać
- Strony
- Signal
- Sygnały
- Podpisy
- znaczący
- ponieważ
- spać
- Migawka
- So
- kilka
- obowiązuje
- Iskra
- mówić
- specyficzny
- startup
- Stan
- Ewolucja krok po kroku
- Nadal
- przechowywanie
- badania naukowe
- Badanie
- Studiowanie
- apartament
- wsparcie
- Szwajcaria
- Synapsy
- Brać
- trwa
- Mówić
- zespół
- Zespoły
- niż
- że
- Połączenia
- ich
- Im
- następnie
- teoria
- Tam.
- Te
- one
- rzecz
- to
- tych
- chociaż?
- myśl
- trzy
- Przez
- poprzez
- ciasno
- czasy
- do
- razem
- wziął
- narzędzia
- transportu
- Drzewa
- naprawdę
- drugiej
- typy
- zrozumienie
- uniwersytet
- University of California
- posługiwać się
- używany
- zastosowania
- za pomocą
- przez
- Zobacz i wysłuchaj
- GŁOSY
- była
- fale
- Droga..
- sposoby
- we
- sieć
- webp
- były
- Co
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- czy
- który
- Podczas
- KIM
- cały
- dlaczego
- będzie
- wygrać
- w
- słowo
- Praca
- pracujący
- działa
- Źle
- lat
- jeszcze
- You
- zefirnet