Introducere
Un creier nu este altceva decât comunicativ. Neuronii sunt discuțiile acestui organ conversațional și vorbesc între ei prin schimbul de impulsuri de electricitate folosind mesageri chimici numiți neurotransmițători. Repetând acest proces de miliarde de ori pe secundă, un creier transformă grupuri de substanțe chimice în acțiuni, amintiri și gânduri coordonate.
Cercetătorii studiază modul în care funcționează creierul ascultând acea conversație chimică. Dar neuronii vorbesc atât de tare și de des, încât, dacă există alte voci mai liniștite, ar putea fi greu să le auzi.
Pentru cea mai mare parte a secolului al XX-lea, oamenii de știință în neuroștiință au fost în mare măsură de acord că neuronii sunt singurele celule ale creierului care propagă semnale electrice. Se credea că toate celelalte celule ale creierului, numite glia, au roluri pur de susținere. Apoi, în 20, a apărut un fenomen curios: Cercetătorii observate un astrocit, un subtip de celulă glială, care răspunde la glutamat, principalul neurotransmițător care generează activitate electrică.
În deceniile de după, echipele de cercetare au venit cu dovezi contradictorii, unele raportând că astrocitele semnalează, iar altele replicând că cu siguranță nu. Dezacordul a avut loc la conferințe și în revizuiască după revizuiască a probelor. Cele două părți păreau ireconciliabile.
O nouă lucrare publicată în Natură in septembrie prezinta cea mai buna dovada de pana acum ca astrocitele pot semnala, adunata de-a lungul a opt ani de o echipa condusa de Andrea Volterra, facultate vizitatoare la Centrul Wyss pentru Bio si Neuro Engineering din Geneva, Elvetia. Studiul include două dovezi cheie: imagini cu glutamatul care curge din astrocite și date genetice care sugerează că aceste celule, numite astrocite glutamatergice, au mecanismul celular pentru a utiliza glutamatul așa cum fac neuronii.
Lucrarea ajută, de asemenea, la explicarea deceniilor de constatări contradictorii. Deoarece doar unele astrocite pot efectua această semnalizare, ambele părți ale controversei au, într-un fel, dreptate: rezultatele unui cercetător depind de ce astrocite au eșantionat.
„Acest studiu este atât de grozav pentru că oferă o explicație a motivului pentru care ambele date erau în conflict și erau în conflict”, a spus Christopher Dulla, profesor de neuroștiință la Universitatea Tufts, care studiază semnalizarea astrocitară și nu a fost implicat în noua lucrare. „Am tendința să-l cumpăr.”
Descoperirea deschide posibilitatea ca unele astrocite să formeze o parte esențială a circuitelor creierului. „Din ce în ce mai mult ajungem la ideea că există o participare a tuturor tipurilor de celule la funcția creierului”, a spus Volterra. „Este mult mai integrat decât se credea înainte.”
Un web comunicativ
Numele general „glia” – din cuvântul grecesc pentru „clei” – pentru toate celulele creierului care nu sunt neuroni, cum ar fi astrocitele, transmite opinia inițială a oamenilor de știință că scopul lor principal a fost de a menține neuronii împreună. Cu toate acestea, de la prima descriere a astrocitelor în 1865, cercetătorii au descoperit asta pot face mult mai mult. În primul rând, au receptori de glutamat, pe care îi folosesc pentru a detecta și curăța excesul de neurotransmițători din spațiile din jurul neuronilor.
Ceea ce a fost mai puțin clar este dacă pot folosi glutamatul pentru a genera singuri un semnal electric. În 1994, cercetătorii astrocite stimulate într-o farfurie și am văzut neuronii din apropiere par să răspundă pregătindu-se să trimită un semnal. Și în 1997, Volterra și colegii săi observat invers: Astrocitele de șobolan au răspuns apelurilor neuronilor cu unde oscilante ale moleculei de semnalizare de calciu. Din 2000 până în 2012, cercetătorii au publicat peste 100 de lucrări care raportau dovezi în favoarea capacității astrocitelor de a comunica prin sinapse.
Dar alții au pus la îndoială cum au fost adunate și interpretate acele dovezi. În 2014, de exemplu, cercetătorii a descoperit că un model cheie de șoarece a fost defectuos, ridicând întrebări cu privire la studiile anterioare care au folosit acei șoareci.
Între timp, viziunea asupra astrocitelor evolua, iar oamenii de știință începeau să le considere participanți activi la procesarea informațiilor de către creier. În timp ce neuronii și dendritele lor ramificate sunt adesea reprezentați ca copaci, astrocitele sunt mai degrabă ca o ciupercă, formând un covor țesut strâns care acoperă creierul și împărtășește informații între părțile sale constitutive. În acest fel, astrocitele par să formeze o rețea coordonată care influențează activitatea neuronală. De exemplu, în 2016, în timp ce efectua cercetări în neuroștiință la Universitatea din California, San Francisco, Kira Poskanzer a descoperit că astrocitele de șoarece pot determina neuronii din apropiere să intre într-o stare de somn ritmică prin reglarea glutamatului.
„Este mai puțin ca o celulă individuală care își face treaba și mai mult ca parte a unei întregi echipe de celule care lucrează împreună”, a spus Poskanzer, acum la startup-ul biotehnologic Arcadia Science.
Cu toate acestea, există o diferență între curățarea glutamatului și generarea cu adevărat de semnale. Volterra credea că unele astrocite erau capabile de acestea din urmă. Dar pentru a dovedi acest lucru, avea nevoie de dovezi că astrocitele pot trimite semnale și au instrumentele potrivite pentru a face acest lucru în moduri relevante și semnificative.
O nouă clasă de celule cerebrale
Volterra a profitat de o nouă abordare pentru a studia creierul: secvențierea ARN-ului cu o singură celulă, care face un instantaneu al sumei complete de gene active în celule individuale dintr-un țesut. Pieptănând prin opt baze de date de celule hipocampale de șoarece, el a identificat nouă grupuri de astrocite, care se disting prin activitatea lor genică. Astrocitele dintr-unul - și doar unul - dintre grupuri au transcris proteine cunoscute a fi implicate în stocarea, eliberarea și transportul neurotransmițătorilor folosind vezicule, așa cum se întâmplă în neuroni. Celulele nu au fost distribuite uniform în regiunea creierului sau chiar în circuite specifice.
Pentru a vedea dacă oamenii au aceste celule, Volterra și echipa sa au căutat în trei baze de date de celule hipocampale umane aceleași semnături de proteine pe care le-au văzut în astrocitele de șoarece. Semnăturile au apărut în toate cele trei seturi de date.
Aceste date genetice, totuși, erau încă o dovadă indirectă. Volterra trebuia să arate semnalizarea în acțiune. El și echipa sa au simulat un semnal neuronal către astrocite în felii de creier de șoarece și au luat imagini ale moleculelor eliberate de astrocite. Unele - dar nu toate - astrocitele au răspuns cu glutamat. Și când cercetătorii au împiedicat astrocitele să folosească vezicule, celulele nu au mai putut elibera glutamat.
Pentru Volterra, dovezile erau clare. „Am avut dreptate. Există astrocite care eliberează glutamat”, a spus el. „Dar ne-am înșelat și pentru că am crezut că toate astrocitele eliberează glutamat.”
Descoperirile aproape cu siguranță răsturnează înțelegerea actuală a modului în care creierul comunică, a spus Dmitri Rusakov, profesor de neuroștiință la University College din Londra, care nu a fost implicat în lucrare. Dar în ce fel este o întrebare deschisă.
A ști că astrocitele pot semnala este doar primul pas. Acest fapt nu răspunde la modul în care sinapsele răspund la glutamatul astrocitar. Nu spune ce funcții necesită semnalizare astrocitelor în locul sau în plus față de neuroni. Nu ține cont de motivul pentru care unele zone ale creierului au mai multe astrocite glutamatergice decât altele sau de ce un subgrup utilizează această funcție, în timp ce restul nu.
În schimb, ca toate descoperirile noi, pune întrebări noi la care știința le poate răspunde.
„Avem un corp semnificativ de dovezi”, a spus Rusakov. „Acum ai nevoie de o teorie pentru a pune totul laolaltă.”
Cuante efectuează o serie de sondaje pentru a servi mai bine publicul nostru. Ia-ne sondaj cititor de biologie și vei fi înscris pentru a câștiga gratuit Cuante mărfuri.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://www.quantamagazine.org/these-cells-spark-electricity-in-the-brain-theyre-not-neurons-20231018/
- :este
- :nu
- ][p
- $UP
- 100
- 1994
- 2000
- 2012
- 2014
- 2016
- 20
- a
- capacitate
- Despre Noi
- Cont
- peste
- Acțiune
- acțiuni
- activ
- activitate
- plus
- Avantaj
- După
- de acord
- TOATE
- aproape
- de asemenea
- printre
- an
- și
- O alta
- răspunde
- apărea
- a apărut
- abordare
- SUNT
- domenii
- în jurul
- AS
- At
- audiență
- BE
- deoarece
- fost
- înainte
- Început
- credea
- CEL MAI BUN
- Mai bine
- între
- miliarde
- biotehnologiei
- corp
- atât
- Ambele părți
- Creier
- Celule nervoase
- dar
- cumpăra
- by
- Calciu
- California
- denumit
- apeluri
- CAN
- capabil
- Celule
- Centru
- Secol
- cu siguranță
- chimic
- Christopher
- clasă
- clar
- colegii
- Colegiu
- cum
- comunica
- Completă
- efectuarea
- conferințe
- În conflict
- Lua în considerare
- constitutiv
- controversă
- Conversație
- de conversaţie
- Rece
- coordonat
- ar putea
- curios
- Curent
- de date
- seturi de date
- baze de date
- zeci de ani
- categoric
- descriere
- detecta
- diferenţă
- a descoperit
- descoperire
- fel de mâncare
- Distins
- distribuite
- do
- Nu
- face
- numit
- electricitate
- a apărut
- Inginerie
- Intrați
- a intrat
- esenţial
- Chiar
- egal
- dovadă
- evoluție
- exemplu
- exces
- schimbând
- Explica
- explicație
- fapt
- favoriza
- constatările
- First
- defectuoasă
- Curgere
- Pentru
- formă
- Francisco
- Gratuit
- din
- funcţie
- funcții
- s-au adunat
- genera
- generează
- generator
- genetic
- Geneva
- Glia
- am
- greacă
- HAD
- Greu
- Avea
- he
- auzi
- ajută
- lui
- deţine
- Cum
- Totuși
- HTTPS
- uman
- idee
- identificat
- if
- imagini
- in
- include
- individ
- informații
- inițială
- in schimb
- integrate
- în
- implicat
- IT
- ESTE
- Cheie
- cunoscut
- în mare măsură
- mai puțin
- ca
- Londra
- mai lung
- mașini
- revistă
- Principal
- semnificativ
- Amintiri
- mărfuri
- ar putea
- model
- moleculă
- mai mult
- cele mai multe
- mult
- nume
- Natură
- Nevoie
- necesar
- neuronii
- Neuroştiinţe
- Nou
- NIH
- Nu.
- nimic
- acum
- of
- de multe ori
- on
- ONE
- afară
- deschide
- deschide
- or
- Altele
- Altele
- al nostru
- afară
- peste
- propriu
- Hârtie
- lucrări
- parte
- participanţi
- participare
- piese
- oameni
- pentru
- Efectua
- fenomen
- piese
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- a jucat
- ridică
- posibilitate
- pregătirea
- cadouri
- anterior
- proces
- prelucrare
- Profesor
- dovadă
- Proteină
- Proteine
- Dovedi
- furnizează
- publicat
- pur
- scop
- pune
- Quantamagazina
- întrebare
- Chestionat
- Întrebări
- ridicare
- ŞOBOLAN
- Cititor
- regiune
- reglementare
- eliberaţi
- eliberat
- Raportarea
- necesita
- cercetare
- cercetători
- Răspunde
- răspunde
- REST
- REZULTATE
- dreapta
- ARN
- rolurile
- Said
- acelaşi
- San
- San Francisco
- văzut
- Spune
- Ştiinţă
- oamenii de stiinta
- Al doilea
- vedea
- părea
- părea
- văzut
- trimite
- sens
- Septembrie
- secvențiere
- serie
- servi
- Seturi
- Acțiuni
- Arăta
- fete
- Semnal
- semnalele
- Semnături
- semnificativ
- întrucât
- dormi
- Instantaneu
- So
- unele
- spații
- Scânteie
- vorbi
- specific
- lansare
- Stat
- Pas
- Încă
- depozitare
- studiu
- Studiu
- Studiu
- suită
- de susținere
- Elveția
- Sinapsele
- Lua
- ia
- Vorbi
- echipă
- echipe
- decât
- acea
- lor
- Lor
- apoi
- teorie
- Acolo.
- Acestea
- ei
- lucru
- acest
- aceste
- deşi?
- gândit
- trei
- Prin
- de-a lungul
- strans
- ori
- la
- împreună
- a luat
- Unelte
- de transport
- Copaci
- cu adevărat
- Două
- Tipuri
- înţelegere
- universitate
- Universitatea din California
- utilizare
- utilizat
- utilizări
- folosind
- de
- Vizualizare
- VOCI
- a fost
- valuri
- Cale..
- modalități de
- we
- web
- WebP
- au fost
- Ce
- cand
- dacă
- care
- în timp ce
- OMS
- întreg
- de ce
- voi
- câştiga
- cu
- Cuvânt
- Apartamente
- de lucru
- fabrică
- Greșit
- ani
- încă
- Tu
- zephyrnet